KR100678314B1 - 저접촉저항을 갖는 반도체 소자의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저접촉저항을 갖는 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 저접촉저항을 갖는 반도체 소자의 제조방법은 반도체 소자의 소오스 및 드레인 정합의 형성 방법에 있어서, Si 기판위에 STI 기법으로 트랜치를 형성한 후 N 및 P Well을 형성하는 공정; 상기 Si 기판 상에 게이트 산화막을 형성하고 상기 게이트 산화막 상에 폴리실리콘을 증착하는 공정; 포토레지스트를 이용해 게이트를 정의하고 패터닝하는 공정; Pocket 및 LDD 이온주입 공정을 순차적으로 진행한 후 TEOS/SiN/TEOS 필름을 증착하는 공정; 상기 폴리실리콘의 양측면에 패터닝을 통해 스페이서를 형성하는 공정; 상기 선행 공정 후 소정의 온도에서 Si-Ge 합금을 증착하는 공정; 상기 N 및 P Well 상에 이온주입 공정을 통해 소오스/드레인 영역을 형성하는 공정; 상기 Si-Ge 합금 상에 Ni를 증착하고 Annealing을 실시해 Ni-salicide를 형성하는 공정; 상기 Ni-salicide 상에 접촉영역을 형성하고 W-filling을 실시하는 공정; 및 상기 접촉영역 상에 금속층을 형성하는 공정으로 이루어짐에 기술적 특징이 있다.
따라서, 본 발명의 저접촉저항을 갖는 반도체 소자의 제조방법은 NiSi-Ge의 화학적 결합을 가지는 소오스/드레인 영역을 형성시킴으로써 Sub-micron의 소자에서 낮은 접촉저항과 면저항 및 적은 누설전류를 구현 할 수 있는 장점이 있으며, 압축된 Si-Ge 층에 의한 정공 이동도를 향상시킴으로써 PMOS 트랜지스터의 포화전류를 증가시키는 효과가 있다.
접촉저항, 이온주입, 임플란트, 살리사이드, 소오스/드레인 정합
Description
도 1은 종래 기술에 의한 반도체 소자의 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 저접촉저항을 갖는 반도체 소자의 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
101. Ni-살리사이드 102. STI
103. 게이트 산화막 104. 폴리실리콘
105. 스페이서 106. LDD/Pocket
107. Si-Ge 합금 108. 소오스/드레인 영역
본 발명은 저접촉저항을 갖는 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 소오스/드레인 영역에 낮은 band gap 에너지를 갖는 Si-Ge 합금을 선택 적으로 증착시킨 다음 Nickel 살리사이데이션(salicidation)을 실시하여 저접촉저항을 갖는 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.
종래의 CMOS소자기술에 사용되는 정합 불순물과 살리사이드(salicide) 공정은 근본적으로 두가지 요소에 의해 Sub-micron CMOS기술적용에 제약이 따른다.
그 첫째로 금속-반도체 에너지 장벽의 높이가 실리콘과 금속 에너지 간격의 중간 근처의 살리사이드 페르미 준위(Fermi level)의 피닝(pinning)에 의해 결정된다는 것이다. 사용되는 금속의 종류에 관계없이 이러한 포텐셜 에너지 장벽(Potential energy barrier)은 약 0.6eV의 에너지 값을 가지게 된다. 둘째로, 고용한계에 의해 Si내의 붕소(boron) 불순물(dopant)의 활성(activation) 정도가 약 2E1020atoms/cm3으로 제한을 받는다는 것이다. 반도체 소자의 크기가 점점 감소해 감으로써 상기의 두가지 요소가 소자의 특성개선에 큰 제약조건으로 작용하게 된다.
도 1은 종래 기술에 의한 반도체 소자의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 기술은 반도체 소자의 고집적화에 따라 트랜지스터의 크기가 작아지고, 소오스/드레인 영역(17)의 접합 깊이도 점점 얕아지게 되었다. 상기 소오스/드레인 영역(17)과 접하는 Co 살리사이드(12)가 형성되며, 접합의 접촉저항은 접합깊이에 반비례하기 때문에 접촉저항이 증가되므로 소자의 기생저항(parasitic resistance)이 증가하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 종래의 소오스/드레인 이온주입 불순물인 붕소 또는 인도핑(phosphorous doped)된 Si-Ge 합금을 증착한 다음 Nickel을 이용해 살리사이드를 형성해서 NiSi-Ge의 화학적 결합을 가지는 소오스/드레인 영역을 형성시킴으로써 Sub-micron의 소자에서 낮은 접촉저항과 면저항 및 적은 누설전류를 구현하고, 또한 압축된 Si-Ge layer에 의한 hole mobility를 향상시키도록 하여 결과적으로 낮은 접촉저항을 갖는 반도체 소자의 제조방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 반도체 소자의 소오스 및 드레인 정합의 형성 방법에 있어서, Si 기판위에 STI 기법으로 트랜치를 형성한 후 N 및 P Well을 형성하는 공정; 상기 Si 기판 상에 게이트 산화막을 형성하고 상기 게이트 산화막 상에 Poly Silicon을 증착하는 공정; 포토레지스트를 이용해 게이트 부위를 정의하고 패터닝하는 공정; Pocket 및 LDD implant 공정을 순차적으로 진행한 후 TEOS/SiN/TEOS 필름을 증착하는 공정; 상기 Poly Silicon의 양측면에 패터닝을 통해 스페이서를 형성하는 공정; 상기 선행 공정 후 소정의 온도에서 Si-Ge 합금을 증착하는 공정; 상기 N 및 P Well 상에 이온주입 공정을 통해 소오스/드레인영역을 형성하는 공정; 상기 Si-Ge 합금 상에 Ni를 증착하고 Annealing을 실시해 Ni-salicide를 형성하는 공정; 상기 Ni-salicide 상에 접촉영역을 형성하고 W-filling을 실시하는 공정; 및 상기 접촉영역 상에 금속층을 형성하는 공정을 포함하여 이루어진 저접촉저항을 갖는 반도체 소자의 제조방법에 의해 달성된다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 저접촉저항을 갖는 반도체 소자의 구성도이다. 도 2와 같은 접촉저항을 가지는 소오스/드레인 정합의 형성 공정은 다음과 같다.
Si기판위에 STI(Shallow trench isolation)(102)영역을 구현한 후 N 및 P Well을 형성한다. 다음으로 상기 Si 기판 상에 게이트 산화막(Gate Oxide)(103)을 형성하고 LP-CVD법으로 폴리실리콘(Poly Silicon)(104)을 증착한 다음 포토레지스트(PR)을 이용해 게이트 부위를 정의(define)하고 패터닝(patterning)한다. 산화막과 폴리실리콘의 선택비가 다르기 때문에 산화막 층(layer)에서 에칭(etching)은 멈추게 된다.
Pocket 및 LDD(106) 이온주입 공정을 순차적으로 진행한 후 TEOS/SiN/TEOS 필름(film)을 증착하고 패터닝(patterning)을 통해 스페이서(spacer)(105)를 형성한다. 상기 공정 후 약 600℃ 정도의 온도에서 SiH4/GeH4 gas source를 이용해 LP-CVD으로 Si-Ge 합금(107)을 800Å 두께로 증착하고 이후 이온주입(Ion implant)을 실시해 소오스/드레인 영역(108)을 형성한다. 스퍼터링(Sputtering)법으로 Ni을 증착하고 어닐링(Annealing)을 실시해 Ni-salicide를 형성한다. 이후 접촉(contact)영역을 형성하고 W-필링(filling)을 실시하고, 차후 금속층 형성(metallization)을 진행한다. 상기와 같은 공정을 통해 NiSi-Ge의 화학적 결합을 가지는 소오스/드레인 영역을 형성시킴으로써 Sub-micron의 소자에서 낮은 접촉저항과 면저항 및 적은 누설전류를 구현 할 수 있으며, 압축된 Si-Ge 층에 의한 정공 이동도(hole mobility)를 향상시킴으로써 PMOS 트랜지스터(PMOS transistor)의 포화전류(saturation current)를 증가시키게 된다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 저접촉저항을 갖는 반도체 소자의 제조방법은 NiSi-Ge의 화학적 결합을 가지는 소오스/드레인 영역을 형성시킴으로써 Sub-micron의 소자에서 낮은 접촉저항과 면저항, 적은 누설전류를 구현할 수 있는 장점이 있으며, 압축된 Si-Ge 층에 의한 정공 이동도를 향상시킴으로써 PMOS 트랜지스터의 포화전류를 증가시키는 효과가 있다.
Claims (5)
- 반도체 소자의 소오스 및 드레인 정합의 형성 방법에 있어서,Si 기판위에 트랜치를 형성한 후 N 및 P 우물(Well)을 형성하는 공정;상기 Si 기판 상에 게이트 산화막을 형성하고, 게이트 산화막 상에 폴리실리콘을 증착하는 공정;포토레지스트를 이용해 게이트 부위를 정의하고 패터닝하는 공정;포켓(Pocket) 및 LDD 이온주입 공정을 순차적으로 진행한 후 TEOS/SiN/TEOS 필름을 증착하는 공정;상기 폴리실리콘의 양측면에 패터닝을 통해 스페이서를 형성하는 공정;상기 선행 공정 후 소정의 온도에서 Si-Ge 합금을 증착하는 공정;상기 N 및 P 우물(Well) 상에 이온주입 공정을 통해 소오스/드레인 영역을 형성하는 공정;상기 Si-Ge 합금 상에 Ni를 증착하고 어닐링을 실시해 Ni-살리사이드를 형성하여, 상기 소오스/드레인 영역에 NiSi-Ge층을 형성하는 공정;상기 Ni-살리사이드 상에 접촉영역을 형성하고 W-필링을 실시하는 공정; 및상기 접촉영역 상에 금속층을 형성하는 공정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 저접촉저항을 갖는 반도체 소자의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 게이트 산화막 상에 폴리실리콘을 증착하는 공정은 LP-CVD법을 이용하는 것을 특징으로 하는 저접촉저항을 갖는 반도체 소자의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 Si-Ge 합금을 증착시키는 공정은 600℃의 온도에서 SiH4/GeH4 가스 소스를 이용해 LP-CVD 기법으로 Si-Ge 합금을 800Å 두께로 증착하는 것을 특징으로 하는 저접촉저항을 갖는 반도체 소자의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 Si-Ge 합금 상에 Ni를 증착하는 기법은 스퍼터링법을 이용하는 것을 특징으로 하는 저접촉저항을 갖는 반도체 소자의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 Si-Ge 합금은 인도핑된 합금인 것을 특징으로 하는 저접촉저항을 갖는 반도체 소자의 제조방법.
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