KR100717503B1 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 소자의 성능을 향상하는 것으로서, NMOS 영역 및 PMOS 영역이 형성되어 있는 반도체 기판, 그 위에 차례로 형성되어 있는 버퍼층, 제1 에피층, 반도체 기판의 NMOS 영역에 있는 제1 에피층 위에 형성되어 있는 제2 에피층, 반도체 기판의 NMOS 영역에 있는 상기 제2 에피층 및 반도체 기판의 PMOS 영역에 있는 제1 에피층 위에 형성되어 있는 게이트 산화막, 그리고 게이트 산화막 위에 형성되어 있는 게이트 전극을 포함한다. 따라서, 게이트 전극 아래 부분의 채널영역을 실리콘 원자들 사이의 간격이 넒은 인장 실리콘으로 만듦으로써 에피층에 흐르는 전자들의 움직임을 방해하는 원자의 힘을 줄여 반도체 소자의 구동 전류의 이동성을 증가할 수 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention improves the performance of a semiconductor device, and is formed on a semiconductor substrate having an NMOS region and a PMOS region formed thereon, a buffer layer formed thereon, a first epilayer, and a first epilayer in an NMOS region of the semiconductor substrate. A second epi layer, a gate oxide film formed on the first epi layer in the NMOS region of the semiconductor substrate, and a first epi layer in the PMOS region of the semiconductor substrate, and a gate electrode formed on the gate oxide film. . Accordingly, by making the channel region under the gate electrode into the tensile silicon with a small gap between the silicon atoms, the mobility of the driving current of the semiconductor device can be increased by reducing the force of atoms that interfere with the movement of electrons flowing in the epi layer. .

트랜지스터, 접합 영역, 에피텍셜 Transistors, Junction Regions, Epitaxial

Description

반도체 소자 및 그 제조 방법{SEMICONDUCTOR DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Semiconductor device and manufacturing method therefor {SEMICONDUCTOR DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 반도체 소자의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 제조 단계별로 도시한 도면이다.2 to 7 are diagrams illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention in manufacturing steps.

본 발명은 반도체 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same.

일반적으로 반도체 소자는 LOCOS(local oxidation of silicon) 또는 STI(swallow trench isolation)소자 분리 방법에 의해 정의되는 게이트, 소스 및 드레인으로 이루어진 트랜지스터를 구비하고 있다.In general, a semiconductor device includes a transistor including a gate, a source, and a drain defined by a local oxidation of silicon (LOCOS) or shallow trench isolation (STI) device isolation method.

이와 같은 반도체 소자의 트랜지스터는 채널 형성에 따라 NMOS, PMOS 및 CMOS로 구분된다.Transistors of such semiconductor devices are classified into NMOS, PMOS, and CMOS according to channel formation.

NMOS(n-channel metal oxide silicon)는 n채널을 형성하고, PMOS(p-channel metal oxide silicon)는 p채널을 형성한다. 그리고 CMOS(complementary metal oxide silicon)는 NMOS 및 PMOS를 포함하는 것으로서, n채널과 p채널을 형성한다.N-channel metal oxide silicon (NMOS) forms n-channel, and p-channel metal oxide silicon (PMOS) forms p-channel. Complementary metal oxide silicon (CMOS) includes NMOS and PMOS, and forms n-channel and p-channel.

그러면 반도체 소자의 CMOS 제조 방법에 관해 설명한다.Next, a method for manufacturing a CMOS of a semiconductor device will be described.

우선, STI(shallow trench isolation)가 형성되어 있는 반도체 기판 위에 웰(well)을 형성하고, 게이트 산화막을 형성한다. 여기서, STI는 반도체 기판에 형성된 소자를 전기적으로 격리함으로써 소자간의 오동작을 방지한다.First, a well is formed on a semiconductor substrate on which shallow trench isolation (STI) is formed, and a gate oxide film is formed. Here, the STI prevents malfunction between the elements by electrically isolating the elements formed on the semiconductor substrate.

이때, 웰은 반도체 기판에 주입하는 이온의 종류에 따라 p-웰과 n-웰로 구분되는데, p-웰은 NMOS를 형성할 경우 반도체 기판에 형성하고, n-웰은 PMOS를 형성할 경우 반도체 기판에 형성한다. n-웰과 p-웰 중 어느 한 웰을 형성하기 위해 이온을 주입할 경우, 다른 웰 영역은 감광막을 덮어 보호한다.At this time, the well is divided into p-well and n-well according to the type of ions implanted into the semiconductor substrate. The p-well is formed on the semiconductor substrate when the NMOS is formed, and the n-well is the semiconductor substrate when the PMOS is formed. To form. When ions are implanted to form one of the n-well and the p-well, the other well region covers and protects the photoresist.

그 다음, 게이트 산화막 위에 폴리 실리콘(poly silicon) 층을 증착한다.Then, a poly silicon layer is deposited on the gate oxide film.

이어, 게이트 산화막 및 폴리 실리콘층을 사진 식각하여, 게이트 전극을 형성한다. 이때, 게이트 전극은 STI가 형성되어 있지 않은 반도체 기판 위에 형성된다.Subsequently, the gate oxide film and the polysilicon layer are photo-etched to form a gate electrode. At this time, the gate electrode is formed on the semiconductor substrate on which the STI is not formed.

그 다음, 게이트 전극을 마스크로 삼아 반도체 기판 위에 이온 주입 장치를사용하여 불순물 이온을 고농도로 주입하고, 어닐링(annealing) 공정을 하여 게이트 전극의 양측으로 노출되는 반도체 기판의 활성 영역에 소스 및 드레인 접합영역을 형성한다.Then, using the ion implantation device on the semiconductor substrate using the gate electrode as a mask, a high concentration of impurity ions are implanted, and annealing is performed to source and drain junctions to active regions of the semiconductor substrate exposed to both sides of the gate electrode. Form an area.

한편, 반도체 소자가 고집적화 됨에 따라 기존의 구동 전압으로 반도체 소자 구동시 구동 전류의 값이 감소할 수 있다. 이에 따라, 반도체 소자에 열화가 발생되어 성능이 저하될 수 있다.On the other hand, as the semiconductor device is highly integrated, the value of the driving current may decrease when the semiconductor device is driven by the existing driving voltage. As a result, deterioration may occur in the semiconductor device, thereby degrading performance.

따라서, 본 발명의 기술적 과제는 반도체 소자의 성능을 향상하는 것이다. Therefore, the technical problem of this invention is improving the performance of a semiconductor element.

본 발명은 반도체 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, NMOS 영역 및 PMOS 영역이 형성되어 있는 반도체 기판, 상기 반도체 기판 위에 형성되어 있는 버퍼층, 상기 버퍼층 위에 형성되어 있는 제1 에피층, 상기 NMOS 영역에 있는 상기 제1 에피층 위에 형성되어 있는 제2 에피층, 상기 NMOS 영역에 있는 상기 제2 에피층 및 상기 PMOS 영역에 있는 제1 에피층 위에 형성되어 있는 게이트 산화막, 그리고 상기 게이트 산화막 위에 형성되어 있는 게이트 전극을 포함한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, wherein the semiconductor substrate includes an NMOS region and a PMOS region, a buffer layer formed on the semiconductor substrate, a first epitaxial layer formed on the buffer layer, and an NMOS region. A second oxide layer formed on the first epitaxial layer, a gate oxide film formed on the second epitaxial layer in the NMOS region, and a first epitaxial layer in the PMOS region, and a gate formed on the gate oxide layer An electrode.

상기 버퍼층은 산화 규소(SiO2)를 포함하고, 상기 버퍼층의 두께는 300~3,000Å일 수 있다.The buffer layer may include silicon oxide (SiO 2 ), and the thickness of the buffer layer may be about 300 to about 3,000 μm.

상기 제1 에피층은 게르마늄(Ge)을 포함하고, 상기 제1 에피층의 두께는 1,000~5,000Å일 수 있다.The first epitaxial layer may include germanium (Ge), and the thickness of the first epitaxial layer may be 1,000 to 5,000 kPa.

상기 제2 에피층은 인장 실리콘(strain silicon)으로 이루어지고, 상기 제2 에피층의 두께는 50Å 내지 1,000Å일 수 있다.The second epitaxial layer is made of tensile silicon, and the thickness of the second epitaxial layer may be 50 kPa to 1,000 kPa.

상기 게이트 전극 측면에 형성되어 있는 사이드월, 그리고 상기 NMOS 영역의 상기 제2 에피층 및 상기 PMOS 영역의 상기 제1 에피층에 형성되어 있는 고농도 도핑 영역을 더 포함할 수 있다.The semiconductor device may further include a sidewall formed on the side of the gate electrode, and a heavily doped region formed in the second epitaxial layer of the NMOS region and the first epitaxial layer of the PMOS region.

상기 NMOS 영역의 상기 고농도 도핑 영역에 비소(As)가 주입되어 있을 수 있다.Arsenic (As) may be implanted into the heavily doped region of the NMOS region.

상기 PMOS 영역의 상기 고농도 도핑 영역에 보론(B)이 주입되어 있을 수 있다.Boron B may be injected into the heavily doped region of the PMOS region.

NMOS 영역 및 PMOS 영역을 포함하는 반도체 기판 위에 버퍼층을 형성하는 단계, 상기 버퍼층 위에 제1 에피층을 형성하는 단계, 상기 NMOS 영역에 있는 상기 제1 에피층 위에 제2 에피층을 형성하는 단계, 상기 노출된 제1 에피층 및 제2 에피층 위에 게이트 산화막을 형성하는 단계, 그리고 상기 게이트 산화막 위에 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함한다.Forming a buffer layer over a semiconductor substrate comprising an NMOS region and a PMOS region, forming a first epitaxial layer over the buffer layer, forming a second epitaxial layer over the first epitaxial layer in the NMOS region, the Forming a gate oxide layer on the exposed first epitaxial layer and the second epitaxial layer, and forming a gate electrode on the gate oxide layer.

상기 버퍼층은 산화 규소(SiO2)로 이루어지고, 상기 버퍼층은 300~3,000Å의 두께로 형성할 수 있다.The buffer layer may be made of silicon oxide (SiO 2 ), and the buffer layer may be formed to a thickness of 300 to 3,000 μm.

상기 제1 에피층은 게르마늄(Ge)을 포함하고, 상기 제1 에피층은 1,000~5,000Å의 두께로 형성할 수 있다.The first epitaxial layer may include germanium (Ge), and the first epitaxial layer may be formed to a thickness of 1,000 to 5,000 Å.

상기 제2 에피층은 인장 실리콘(strain silicon)으로 이루어지고, 상기 제2 에피층은 50Å 내지 1,000Å의 두께로 형성할 수 있다.The second epitaxial layer may be made of tensile silicon, and the second epitaxial layer may be formed to have a thickness of 50 kPa to 1,000 kPa.

상기 게이트 전극 측면에 사이드월을 형성하는 단계, 그리고 상기 NMOS 영역의 상기 제2 에피층 및 상기 PMOS 영역의 상기 제1 에피층에 불순물 이온을 주입하여 고농도 도핑 영역을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.Forming a sidewall on the side of the gate electrode, and implanting impurity ions into the second epitaxial layer of the NMOS region and the first epitaxial layer of the PMOS region to form a highly doped region. have.

상기 NMOS 영역의 상기 제2 에피층에 As(arsenic) 불순물 이온을 주입할 수 있다.As (arsenic) impurity ions may be implanted into the second epitaxial layer of the NMOS region.

상기 As 불순물 이온은 5~50Kev 에너지로 주입할 수 있다.The As impurity ions can be implanted with 5 ~ 50Kev energy.

상기 PMOS 영역의 상기 제1 에피층에 B(boron) 불순물 이온을 주입할 수 있다.Boron impurity ions may be implanted into the first epitaxial layer of the PMOS region.

상기 B 불순물 이온은 1~50Kev 에너지로 주입할 수 있다.The B impurity ions can be implanted with 1 ~ 50Kev energy.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 위에 있다고 할 때, 이는 다른 부분 바로 위에 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 바로 위에 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. When a part of a layer, film, area, plate, etc. is over another part, this includes not only the part directly above the other part but also another part in the middle. On the contrary, when a part is just above another part, it means that there is no other part in the middle.

그러면 도 1 내지 도 7을 참고로 하여 반도체 소자의 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다.Next, a method of manufacturing a semiconductor device will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 7.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 반도체 소자의 도면이고, 도 2 내지 도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 제조 단계별로 도시한 도면이다.1 is a diagram of a semiconductor device according to one embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 7 are diagrams illustrating manufacturing steps of a semiconductor device according to one embodiment of the present invention.

우선, 도 1을 참고로 하여 반도체 소자의 구조에 대하여 상세히 설명한다.First, the structure of a semiconductor device will be described in detail with reference to FIG. 1.

도 1에 도시한 바와 같이, 반도체 소자의 CMOS는 n채널을 형성하고 있는 NMOS 및 p채널을 형성하고 있는 PMOS를 포함한다.As shown in Fig. 1, the CMOS of a semiconductor device includes an NMOS forming an n-channel and a PMOS forming a p-channel.

여기서, NMOS는 반도체 기판(1) 위에 버퍼층(2)이 형성되어 있고, 버퍼층(2) 위에 소정의 간격으로 떨어져 있는 소자 분리막(6)이 형성되어 있다. 그리고 이웃하는 소자 분리막(6) 사이에 제1 에피층(3)이 형성되어 있고, 제1 에피층(3) 위에는 제2 에피층(4)이 형성되어 있다. 여기서, 제2 에피층(4)에는 고농도 접합 영역(9a, 9b)이 형성되어 있다. 그리고 제2 에피층(4) 위에 게이트 산화막(5) 및 제1 게이트 전극(7a)이 차례로 형성되어 있고, 게이트 산화막(5) 및 제1 게이트 전극(7a) 측면에 사이드월(8a)이 형성되어 있다.Here, in the NMOS, the buffer layer 2 is formed on the semiconductor substrate 1, and the device isolation film 6 spaced apart at predetermined intervals is formed on the buffer layer 2. The first epitaxial layer 3 is formed between the adjacent device isolation layers 6, and the second epitaxial layer 4 is formed on the first epitaxial layer 3. Here, high concentration junction regions 9a and 9b are formed in the second epitaxial layer 4. The gate oxide film 5 and the first gate electrode 7a are sequentially formed on the second epitaxial layer 4, and the sidewalls 8a are formed on the side surfaces of the gate oxide film 5 and the first gate electrode 7a. It is.

한편, PMOS는 반도체 기판(1) 위에 버퍼층(2)이 형성되어 있고, 버퍼층(2) 위에 소정의 간격으로 떨어져 있는 소자 분리막(6)이 형성되어 있다. 그리고 이웃하는 소자 분리막(6) 사이에 제1 에피층(3)이 형성되어 있고, 제1 에피층(3) 위에 게이트 산화막(5) 및 제2 게이트 전극(7b)이 차례로 형성되어 있다. 그리고 게이트 산화막(5) 및 제2 게이트 전극(7b) 측면에 사이드월(8b)이 형성되어 있다. 이때, 제1 에피층(3)에는 고농도 접합 영역(9b, 9c)이 형성되어 있다.On the other hand, in the PMOS, the buffer layer 2 is formed on the semiconductor substrate 1, and the element isolation film 6 spaced apart at predetermined intervals is formed on the buffer layer 2. The first epitaxial layer 3 is formed between the adjacent device isolation layers 6, and the gate oxide film 5 and the second gate electrode 7b are sequentially formed on the first epitaxial layer 3. The sidewalls 8b are formed on the side surfaces of the gate oxide film 5 and the second gate electrode 7b. At this time, high concentration bonding regions 9b and 9c are formed in the first epitaxial layer 3.

다음으로, 도 2 내지 도 7을 참고로 하여 반도체 소자의 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다.도 2에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(1) 위에 버퍼층(2)을 형성한다. 이때, 버퍼층(2)은 산화 규소(SiO2)인 것이 바람직하며, 300~3,000Å의 두께로 만들어지는 것이 바람직하다.Next, the manufacturing method of a semiconductor element is demonstrated in detail with reference to FIGS. 2-7. As shown in FIG. 2, the buffer layer 2 is formed on the semiconductor substrate 1. As shown in FIG. At this time, the buffer layer 2 is preferably silicon oxide (SiO 2 ), and preferably made of a thickness of 300 to 3,000 Pa.

이어, 버퍼층(2) 위에 제1 에피층(3)을 형성하고, 그 위에 제2 에피층(4)을 형성한다.Subsequently, a first epitaxial layer 3 is formed on the buffer layer 2, and a second epitaxial layer 4 is formed thereon.

제1 에피층(3)은 가스 상태의 반도체 결정을 석출하여 버퍼층(2)의 결정축을 따라 결정을 성장함으로써 형성되고 게르마늄(Ge)을 포함한다. 또한, 제2 에피층(4)은 제1 에피층(3)과 마찬가지로 가스 상태의 반도체 결정을 석출하여 제1 에피층(3)의 결정축을 따라 결정을 성장함으로써 형성된다. The first epitaxial layer 3 is formed by depositing gaseous semiconductor crystals and growing crystals along the crystal axis of the buffer layer 2 and contains germanium (Ge). The second epitaxial layer 4 is formed by depositing gaseous semiconductor crystals in the same manner as the first epitaxial layer 3 and growing the crystals along the crystal axis of the first epitaxial layer 3.

여기서, 제2 에피층(4)은 하부에 접하고 있는 제1 에피층(3)이 포함하는 게르마늄(Ge) 원자에 의해 제2 에피층(4)의 실리콘 원자들 사이의 간격이 늘어나 인장 실리콘(strain silicon)이 된다. 이로 인해, 제2 에피층(4)에 흐르는 전자들의 움직임을 방해하는 원자의 힘이 적어져 구동 전류의 이동성이 증가할 수 있다. 따라서, 근래에 들어 점점 고집적화되고 있는 반도체 소자의 성능을 향상할 수 있다.Here, the second epitaxial layer 4 is formed by the germanium (Ge) atoms included in the first epitaxial layer 3 in contact with the lower portion thereof, thereby increasing the spacing between the silicon atoms of the second epitaxial layer 4 to increase the tensile silicon ( strain silicon). As a result, the force of the atom that hinders the movement of the electrons flowing in the second epitaxial layer 4 may be reduced, thereby increasing the mobility of the driving current. Therefore, the performance of the semiconductor device which has become increasingly integrated in recent years can be improved.

이와 같은 제1 에피층(3)은 1,000~5,000Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하고, 제2 에피층(4)은 50~1,000Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.It is preferable to form such a 1st epi layer 3 in thickness of 1,000-5,000 GPa, and it is preferable to form the 2nd epi layer 4 in thickness of 50-1,000 GPa.

한편, 앞서 서술한 버퍼층(2)은 격자 간격이 다른 반도체 기판(1)과 제1 에피층(2) 사이의 압력을 완화하며, 제1 에피층(2)에 포함되어 있는 게르마늄(Ge) 원자가 반도체 기판(1) 내부로 확산되는 것을 방지한다Meanwhile, the above-described buffer layer 2 relieves the pressure between the semiconductor substrate 1 and the first epitaxial layer 2 having different lattice spacing, and the germanium (Ge) valence included in the first epitaxial layer 2 is reduced. Prevents diffusion into the semiconductor substrate 1

그런 다음, 도 3에 도시한 바와 같이, NMOS 영역 위에 감광막(PR1)을 형성하여 PMOS 영역에 존재하는 제2 에피층(4)을 제거한다. 3, the photoresist film PR1 is formed on the NMOS region to remove the second epitaxial layer 4 present in the PMOS region.

이어, 도 4에 도시한 바와 같이, 감광막(PR1)을 제거하고 NMOS 영역 및 PMOS 영역 위에 게이트 산화막(5)을 형성한다. 이때, 게이트 산화막(5)은 20~60Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.4, the photoresist film PR1 is removed and a gate oxide film 5 is formed over the NMOS region and the PMOS region. At this time, the gate oxide film 5 is preferably formed to a thickness of 20 ~ 60Å.

다음, 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 에피층(3, 4)을 식각하여 제1 에피층(3)에 트렌치(t)를 형성하고 트렌치(t) 내부를 USG(undoped silicate glass) 등과 같은 절연 물질로 채워 소자 분리막(6)을 형성한다. 이때, 소자 분리막(6)은 반도체 기판(1)에 형성된 소자를 전기적으로 격리함으로써 오동작을 방지한다.Next, as shown in FIG. 5, the first and second epitaxial layers 3 and 4 are etched to form a trench t in the first epitaxial layer 3, and the inside of the trench t is undoped silicate. The device isolation layer 6 is formed by filling with an insulating material such as glass). At this time, the device isolation film 6 electrically isolates the devices formed on the semiconductor substrate 1 to prevent malfunction.

이어, NMOS 영역 및 PMOS 영역의 게이트 산화막(5) 위에 제1 게이트 전극(7a) 및 제2 게이트 전극(7b)을 형성하고, 이를 마스크로 삼아 게이트 산화막(5)을 제거한다. 여기서, 제1 및 제2 게이트 전극(7a, 7b)은 각각 NMOS 영역의 제2 에피층(4) 및 PMOS 영역의 제1 에피층(3) 위에 있다.Subsequently, the first gate electrode 7a and the second gate electrode 7b are formed on the gate oxide film 5 of the NMOS region and the PMOS region, and the gate oxide film 5 is removed using the mask as a mask. Here, the first and second gate electrodes 7a and 7b are on the second epi layer 4 in the NMOS region and the first epi layer 3 in the PMOS region, respectively.

한편, 앞서 설명한 바와 같이, PMOS영역의 제1 에피층(3) 바로 위에 게이트 산화막(5) 및 제2 게이트 전극(7b)이 차례로 배치되어 있어 제1 에피층(3)에 흐르는 정공(hole)들의 이동성이 증가할 수 있다.Meanwhile, as described above, the gate oxide film 5 and the second gate electrode 7b are sequentially disposed directly on the first epitaxial layer 3 of the PMOS region, so that holes flow in the first epitaxial layer 3. Their mobility may increase.

다음, 도 6에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 게이트 전극(7a, 7b)의 측면에 사이드월(8a, 8b)을 형성한다. 이어, PMOS 영역의 반도체 기판(1)의 상부 구조 전면에 감광막(PR2)을 형성하고, NMOS 영역에 노출되어 있는 제2 에피층(4)에 불순물 이온을 고농도로 주입함으로써 고농도 접합 영역(9a, 9b)을 형성한다. 이때, 불순물 이온은 As(asenic)을 포함하고, 불순물 이온의 주입은 1cm2 면적당 1014 내지 5014의 이온을 주입할 수 있는 5keV 내지 50keV의 에너지로 진행한다.Next, as shown in FIG. 6, sidewalls 8a and 8b are formed on the side surfaces of the first and second gate electrodes 7a and 7b. Subsequently, the photoresist film PR2 is formed on the entire upper structure of the semiconductor substrate 1 in the PMOS region, and the impurity ions are implanted at a high concentration into the second epitaxial layer 4 exposed to the NMOS region. 9b). In this case, the impurity ions include As (asenic), and the implantation of the impurity ions proceeds with an energy of 5keV to 50keV capable of injecting 10 14 to 50 14 ions per 1 cm 2 area.

그런 다음, 도 7에 도시한 바와 같이, 감광막(PR2)을 제거하고, NMOS 영역의 반도체 기판(1)의 상부 구조 전면에 감광막(PR3)를 형성한다. 그런 다음, PMOS 영 역에 노출된 제1 에피층(3)에 불순물 이온을 고농도로 주입하여 고농도 접합 영역(9c, 9d)을 형성한다. 이때, 불순물 이온은 B(boron)을 포함하고, 불순물 이온의 주입은 1cm2 면적당 1014 내지 5014의 이온을 주입할 수 있는 1keV 내지 50keV의 에너지로 진행한다.Then, as shown in FIG. 7, the photoresist film PR2 is removed, and the photoresist film PR3 is formed over the entire upper structure of the semiconductor substrate 1 in the NMOS region. Thereafter, high concentration of impurity ions are implanted into the first epitaxial layer 3 exposed to the PMOS region to form high concentration junction regions 9c and 9d. In this case, the impurity ions include B (boron), and the implantation of the impurity ions proceeds with an energy of 1 keV to 50 keV capable of injecting 10 14 to 50 14 ions per 1 cm 2 area.

이어, 도 1에 도시한 바와 같이, 감광막(PR3)를 제거하여 반도체 소자의 트랜지스터를 완성한다.1, the photoresist film PR3 is removed to complete the transistor of the semiconductor element.

본 발명에 따르면 게이트 전극 아래 부분의 채널영역을 실리콘 원자들 사이의 간격이 넒은 인장 실리콘으로 만듦으로써 에피층에 흐르는 전자들의 움직임을 방해하는 원자의 힘을 줄여 반도체 소자의 구동 전류의 이동성을 증가할 수 있다.According to the present invention, the channel region under the gate electrode is made of tensile silicon with a small gap between the silicon atoms, thereby reducing the force of atoms that interfere with the movement of electrons flowing in the epi layer, thereby increasing the mobility of the driving current of the semiconductor device. Can be.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of the invention.

Claims (22)

NMOS 영역 및 PMOS 영역이 형성되어 있는 반도체 기판,A semiconductor substrate in which an NMOS region and a PMOS region are formed, 상기 반도체 기판 위에 형성되어 있는 버퍼층,A buffer layer formed on the semiconductor substrate, 상기 버퍼층 위에 형성되어 있는 제1 에피층,A first epitaxial layer formed on the buffer layer, 상기 NMOS 영역에 있는 상기 제1 에피층 위에 형성되어 있는 제2 에피층,A second epitaxial layer formed over the first epitaxial layer in the NMOS region, 상기 NMOS 영역에 있는 상기 제2 에피층 및 상기 PMOS 영역에 있는 제1 에피층 위에 형성되어 있는 게이트 산화막, 그리고A gate oxide film formed over the second epitaxial layer in the NMOS region and the first epitaxial layer in the PMOS region, and 상기 게이트 산화막 위에 형성되어 있는 게이트 전극들 Gate electrodes formed on the gate oxide layer 을 포함하는 반도체 소자.Semiconductor device comprising a. 제1항에서,In claim 1, 상기 버퍼층은 산화 규소(SiO2)를 포함하는 반도체 소자.The buffer layer includes a silicon oxide (SiO 2 ). 제1항에서,In claim 1, 상기 버퍼층의 두께는 300~3,000Å인 반도체 소자.The semiconductor device has a thickness of 300 ~ 3,000 300. 제1항에서,In claim 1, 상기 제1 에피층은 게르마늄(Ge)을 포함하는 반도체 소자.The first epitaxial layer includes germanium (Ge). 제1항에서,In claim 1, 상기 제1 에피층의 두께는 1,000~5,000Å인 반도체 소자.The first epitaxial layer has a thickness of 1,000 ~ 5,000Å. 제1항에서,In claim 1, 상기 제2 에피층은 인장 실리콘(strain silicon)으로 이루어진 반도체 소자.The second epitaxial layer is a semiconductor device made of strain silicon. 제1항에서,In claim 1, 상기 제2 에피층의 두께는 50Å 내지 1,000Å인 반도체 소자.The second epitaxial layer has a thickness of 50 kPa to 1,000 kPa. 제1항에서,In claim 1, 상기 게이트 전극 측면에 형성되어 있는 사이드월, 그리고A side wall formed on the side of the gate electrode, and 상기 NMOS 영역의 상기 제2 에피층 및 상기 PMOS 영역의 상기 제1 에피층에 형성되어 있는 고농도 도핑 영역A heavily doped region formed in the second epitaxial layer of the NMOS region and the first epitaxial layer of the PMOS region 을 더 포함하는 반도체 소자.A semiconductor device further comprising. 제8항에서,In claim 8, 상기 NMOS 영역의 상기 고농도 도핑 영역에 비소(As)가 주입되어 있는 반도체 소자.Arsenic (As) is implanted into the heavily doped region of the NMOS region. 제8항에서,In claim 8, 상기 PMOS 영역의 상기 고농도 도핑 영역에 보론(B)이 주입되어 있는 반도체 소자.And boron (B) is injected into the heavily doped region of the PMOS region. NMOS 영역 및 PMOS 영역을 포함하는 반도체 기판 위에 버퍼층을 형성하는 단계,Forming a buffer layer over the semiconductor substrate including the NMOS region and the PMOS region, 상기 버퍼층 위에 제1 에피층을 형성하는 단계,Forming a first epitaxial layer on the buffer layer, 상기 NMOS 영역에 있는 상기 제1 에피층 위에 제2 에피층을 형성하는 단계,Forming a second epitaxial layer on the first epitaxial layer in the NMOS region, 상기 노출된 제1 에피층 및 제2 에피층 위에 게이트 산화막을 형성하는 단계, 그리고Forming a gate oxide layer on the exposed first epitaxial layer and the second epitaxial layer, and 상기 게이트 산화막 위에 게이트 전극들 을 형성하는 단계Forming gate electrodes on the gate oxide layer 를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.Method for manufacturing a semiconductor device comprising a. 제11항에서,In claim 11, 상기 버퍼층은 산화 규소(SiO2)로 이루어진 반도체 소자의 제조 방법.The buffer layer is a method of manufacturing a semiconductor device made of silicon oxide (SiO 2 ). 제11항에서,In claim 11, 상기 버퍼층은 300~3,000Å의 두께로 형성하는 반도체 소자의 제조 방법.The buffer layer is a manufacturing method of a semiconductor device to form a thickness of 300 ~ 3,000Å. 제11항에서,In claim 11, 상기 제1 에피층은 게르마늄(Ge)을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.The first epitaxial layer includes a germanium (Ge) manufacturing method of a semiconductor device. 제11항에서,In claim 11, 상기 제1 에피층은 1,000~5,000Å의 두께로 형성하는 반도체 소자의 제조 방법.The first epitaxial layer is a semiconductor device manufacturing method to form a thickness of 1,000 ~ 5,000 ~. 제11항에서,In claim 11, 상기 제2 에피층은 인장 실리콘(strain silicon)으로 이루어진 반도체 소자의 제조 방법.The second epitaxial layer is a method of manufacturing a semiconductor device made of tensile silicon. 제11항에서,In claim 11, 상기 제2 에피층은 50Å 내지 1,000Å의 두께로 형성하는 반도체 소자의 제조 방법.The second epitaxial layer is a semiconductor device manufacturing method to form a thickness of 50 kPa to 1,000 kPa. 제11항에서,In claim 11, 상기 게이트 전극 측면에 사이드월을 형성하는 단계, 그리고Forming a sidewall on the side of the gate electrode, and 상기 NMOS 영역의 상기 제2 에피층 및 상기 PMOS 영역의 상기 제1 에피층에 불순물 이온을 주입하여 고농도 도핑 영역을 형성하는 단계Implanting impurity ions into the second epitaxial layer of the NMOS region and the first epitaxial layer of the PMOS region to form a highly doped region 를 더 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.Method of manufacturing a semiconductor device further comprising. 제18항에서,The method of claim 18, 상기 NMOS 영역의 상기 제2 에피층에 As(arsenic) 불순물 이온을 주입하는 반도체 소자의 제조 방법.A method for manufacturing a semiconductor device injecting As (arsenic) impurity ions into the second epitaxial layer of the NMOS region. 제19항에서,The method of claim 19, 상기 As 불순물 이온은 5~50Kev 에너지로 주입하는 반도체 소자의 제조 방법.The As impurity ions are implanted at 5 ~ 50Kev energy method of manufacturing a semiconductor device. 제18항에서,The method of claim 18, 상기 PMOS 영역의 상기 제1 에피층에 B(boron) 불순물 이온을 주입하는 반도체 소자의 제조 방법.A method for manufacturing a semiconductor device injecting B (boron) impurity ions into the first epitaxial layer of the PMOS region. 제21항에서,The method of claim 21, 상기 B 불순물 이온은 1~50Kev 에너지로 주입하는 반도체 소자의 제조 방법.The B impurity ions are implanted at a energy of 1 ~ 50Kev.
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