KR100746623B1 - 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법 - Google Patents
반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100746623B1 KR100746623B1 KR1020060059914A KR20060059914A KR100746623B1 KR 100746623 B1 KR100746623 B1 KR 100746623B1 KR 1020060059914 A KR1020060059914 A KR 1020060059914A KR 20060059914 A KR20060059914 A KR 20060059914A KR 100746623 B1 KR100746623 B1 KR 100746623B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- forming
- amorphous silicon
- silicon film
- film
- region
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 title claims abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 2
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 63
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 58
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 50
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 50
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 42
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 39
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 60
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 23
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 19
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 5
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims description 4
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 9
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 4
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 4
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 3
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N tungsten disilicide Chemical compound [Si]#[W]#[Si] WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021342 tungsten silicide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical compound [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- -1 phosphorus (P) ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 229910021341 titanium silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
- H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
- H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
- H01L21/822—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
- H01L21/8232—Field-effect technology
- H01L21/8234—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
- H01L21/8238—Complementary field-effect transistors, e.g. CMOS
- H01L21/823828—Complementary field-effect transistors, e.g. CMOS with a particular manufacturing method of the gate conductors, e.g. particular materials, shapes
- H01L21/823842—Complementary field-effect transistors, e.g. CMOS with a particular manufacturing method of the gate conductors, e.g. particular materials, shapes gate conductors with different gate conductor materials or different gate conductor implants, e.g. dual gate structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/28008—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
- H01L21/28017—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
- H01L21/28026—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor
- H01L21/28035—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor the final conductor layer next to the insulator being silicon, e.g. polysilicon, with or without impurities
- H01L21/28044—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor the final conductor layer next to the insulator being silicon, e.g. polysilicon, with or without impurities the conductor comprising at least another non-silicon conductive layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
- H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
- H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
- H01L21/822—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
- H01L21/8232—Field-effect technology
- H01L21/8234—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
- H01L21/823437—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type with a particular manufacturing method of the gate conductors, e.g. particular materials, shapes
- H01L21/82345—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type with a particular manufacturing method of the gate conductors, e.g. particular materials, shapes gate conductors with different gate conductor materials or different gate conductor implants, e.g. dual gate structures
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법은, 제1 영역 및 제2 영역을 갖는 반도체기판 위에 게이트절연막을 형성하는 단계와, 게이트절연막 위에 제1 영역에서는 제1 도전형의 불순물이온이 주입되고 제2 영역에서는 제2 도전형의 불순물이온이 주입된 비정질실리콘막을 형성하는 단계와, 비정질실리콘막 위에 실리콘 시드를 형성하는 단계와, 실리콘 시드를 이용하여 비정질실리콘막 표면에 반구형 그레인을 형성하는 단계와, 그리고 어닐링으로 주입된 불순물이온을 활성화시키고, 반구형 그레인을 갖는 비정질실리콘막을 결정화시켜, 제1 영역 및 제2 영역에 각각 제1 도전형의 폴리실리콘막 및 제2 도전형의 폴리실리콘막을 형성하는 단계를 포함한다.
듀얼폴리게이트, 세정, 핀 홀(pin hole), 비정질실리콘, 반구형 그레인, 결정화
Description
도 1 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 단면도들이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 단면도이다.
본 발명은 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법에 관한 것이다.
디램(DRAM)과 같은 반도체소자는 셀영역과 주변회로영역을 갖는데, 특히 주변회로영역은 상보형 모스(CMOS; Complementary Metal Oxide Semiconductor)로 구성된다. 일반적인 상보형 모스에 있어서, p형의 모스트랜지스터는 매몰된 채널구조(buried channel structure)를 갖는데, 이 매몰된 채널구조는 소자의 집적도가 증가함에 따라 채널길이가 감소되고, 그에 따라 높은 전계인가로 누설전류특성을 열화시킨다. 따라서 최근에는 표면 채널구조의 p형의 모스트랜지스터를 구현하기 위해 듀얼폴리게이트 구조를 채용하고 있다. 듀얼폴리게이트 구조는, p형의 모스트랜지스터가 형성되는 영역에는 보론(B)을 주입한 p+형 폴리게이트가 배치되고, n형의 모스트랜지스터가 형성되는 영역에는 포스포러스(P)를 주입한 n+형 폴리게이트가 배치되는 구조를 의미한다.
이와 같은 듀얼폴리게이트를 형성하는 일반적인 방법을 개략적으로 설명하면, 먼저 반도체기판 위에 게이트절연막을 형성하고, 그 위에 폴리실리콘막을 형성한다. 그리고 p형 모스트랜지스터영역을 노출시키는 제1 포토레지스트막패턴을 이용한 이온주입공정을 수행하여, p형 모스트랜지스터영역의 폴리실리콘막 내에 p형 불순물이온을 주입한다. 다음에 n형 모스트랜지스터영역을 노출시키는 제2 포토레지스트막패턴을 이용한 이온주입공정을 수행하여, n형 모스트랜지스터영역의 폴리실리콘막 내에 n형 불순물이온을 주입한다. 상기 p형 불순물이온주입과 n형 불순물이온주입은 그 순서를 바꾸어서 수행해도 무방하다. 다음에 어닐링을 수행하여 주입된 불순물이온이 활성화되도록 하여 p형 폴리실리콘막 및 n형 폴리실리콘막을 형성한다. 그리고, p형 폴리실리콘막 및 n형 폴리실리콘막 위의 자연산화막과 같은 불순물을 제거하기 위하여 HF나 BOE(Buffered Oxide Etchant)를 이용한 세정을 수행한다. 이후 저항감소를 위해 텅스텐실리사이드막과 같은 금속실리사이드막이나 금속막을 증착하고, 통상의 게이트패터닝을 수행한다.
그런데 금속실리사이드막이나 금속막 증착 전에 수행되는 불순물 제거를 위한 세정시, 세정액이 결정화된 p형 폴리실리콘막과 n형 폴리실리콘막의 결정립 계(grain boundary)를 통해 침투하여 핀 홀(pin hole)이 발생될 수 있다. 핀 홀은, 높은 도즈의 이온주입에 의해 데미지(damage)를 받은 비정질실리콘이 불순물이온 활성화를 위한 어닐링시 결정화되면서, 이 결정립계에 편석(segregation)이 이루어진 높은 농도의 도펀트가 존재하여 세정액에 대한 내식각성이 저하됨에 따라 발생된다. 이와 같이 핀 홀이 발생되면, 이 핀 홀을 통해 세정액이 침투하여 게이트절연막을 손상시키고, 그 결과 소자의 여러 특성들을 열화시킨다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 핀 홀의 발생을 억제하여 세정액에 의한 게이트절연막의 손상이 억제되도록 하는 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법은, 제1 영역 및 제2 영역을 갖는 반도체기판 위에 게이트절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트절연막 위에 상기 제1 영역에서는 제1 도전형의 불순물이온이 주입되고 상기 제2 영역에서는 제2 도전형의 불순물이온이 주입된 비정질실리콘막을 형성하는 단계; 상기 비정질실리콘막 위에 실리콘 시드를 형성하는 단계; 상기 실리콘 시드를 이용하여 상기 비정질실리콘막 표면에 반구형 그레인을 형성하는 단계; 및 어닐링으로 상기 주입된 불순물이온을 활성화시키고, 상기 반구형 그레인을 갖는 비정질실리콘막을 결정화시켜, 상기 제1 영역 및 제2 영역에 각각 제1 도전형의 폴리실리콘막 및 제2 도전형의 폴리실리콘막을 형성하는 단계를 포함한다.
본 실시예에 있어서, 상기 비정질실리콘막 표면을 세정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 세정은, 상기 비정질실리콘막 표면의 도펀트 제거를 위한 제1 세정과, 상기 비정질실리콘막 위의 자연산화막 제거를 위한 제2 세정을 포함할 수 있다. 상기 제1 세정은 SC-1 세정액을 이용하여 수행하고, 상기 제2 세정은 HF나 BOE 세정액을 이용하여 수행할 수 있다.
상기 비정질실리콘막을 형성하는 단계는, 상기 게이트절연막 위에 비정질실리콘막을 형성하는 단계와, 상기 제1 영역을 노출시키는 제1 마스크막패턴을 이용하여 상기 제1 영역의 비정질실리콘막에 제1 도전형의 불순물이온을 주입하는 단계와, 그리고 상기 제2 영역을 노출시키는 제2 마스크막패턴을 이용하여 상기 제2 영역의 비정질실리콘막에 제2 도전형의 불순물이온을 주입하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 실리콘 시드를 형성하는 단계는, 싱글 타입 또는 배치 타입의 장비 내에서 수행되도록 할 수 있다.
상기 실리콘 시드를 형성하는 단계는, SiH4 가스 또는 Si2H6 가스를 반응가스로 사용하여 수행할 수 있다.
상기 반구형 그레인을 형성하는 단계는, 500-700℃의 온도 범위 내의 어닐링을 사용하여 수행할 수 있다.
상기 반구형 그레인은 20-700Å의 두께를 갖도록 할 수 있다.
상기 열공정은 700-1100℃의 온도로 수행할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법은, 제1 영역 및 제2 영역을 갖는 반도체기판 위에 게이트절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트절연막 위에 상기 제1 영역에서는 제1 도전형의 불순물이온이 주입되고 상기 제2 영역에서는 제2 도전형의 불순물이온이 주입된 비정질실리콘막을 형성하는 단계; 상기 비정질실리콘막 위에 불순물이 도핑되지 않은 실리콘막을 형성하는 단계; 상기 불순물이 도핑되지 않은 실리콘막 위에 실리콘 시드를 형성하는 단계; 상기 실리콘 시드를 중심으로 상기 불순물이 도핑되지 않은 실리콘막 내의 실리콘원자를 표면이동시켜 상기 불순물이 도핑되지 않은 실리콘막 표면에 반구형 그레인을 형성하는 단계; 및 어닐링을 수행하여 상기 주입된 불순물이온을 활성화시키면서 상기 반구형 그레인을 갖는 실리콘막 및 비정질실리콘막을 결정화시켜, 상기 제1 영역 및 제2 영역에 각각 제1 도전형의 폴리실리콘막 및 제2 도전형의 폴리실리콘막을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 불순물이 도핑되지 않은 실리콘막은 수십-200Å 두께로 형성할 수 있다.
상기 불순물이 도핑되지 않은 실리콘막을 형성하는 단계는, SiH4 가스 또는 Si2H6 가스를 반응가스로 사용하여 수행할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 비정질실리콘막 표면을 세정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 세정은, 상기 비정질실리콘막 표면의 도펀트 제거를 위한 제1 세 정과, 상기 비정질실리콘막 위의 자연산화막 제거를 위한 제2 세정을 포함할 수 있다. 상기 제1 세정은 SC-1 세정액을 이용하여 수행하고, 상기 제2 세정은 HF나 BOE 세정액을 이용하여 수행할 수 있다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 단면도들이다.
먼저 도 1을 참조하면, 제1 영역(100) 및 제2 영역(200)을 갖는 반도체기판(300) 위에 게이트절연막(310) 및 비정질실리콘막(320)을 순차적으로 형성한다. 여기서 제1 영역(100)은 p형 모스트랜지스터가 배치되는 영역이고, 제2 영역(200)은 n형 모스트랜지스터가 배치되는 영역이다. 게이트절연막은 산화막으로 형성할 수 있다. 비정질실리콘막(320)에는 불순물이 도핑되어 있을 수도 있고, 또는 불순물이 도핑되어 있지 않을 수도 있다. 불순물이 도핑되어 있는 경우, 포스포러스(P)가 도핑되거나, 또는 보론(B)이 도핑되어 있을 수도 있다. 경우에 따라서는 불순물이 도핑된 비정질실리콘막과 불순물이 도핑되지 않은 비정질실리콘막의 2중층 구조로 형성할 수도 있다.
다음에 도 2를 참조하면, 제1 영역(100)을 노출시키는 제1 마스크막패턴(331)을 형성한다. 제1 마스크막패턴(331)은 포토레지스트막으로 형성할 수 있 다. 다음에 도면에서 화살표로 나타낸 바와 같이, 제1 마스크막패턴(331)은 이온주입장벽층으로 한 이온주입으로 p형의 불순물이온, 예컨대 보론(B)이온을 주입한다. 이 이온주입에 의해, 제1 영역(100) 내의 비정질실리콘막(320) 내에는 p형의 불순물이온이 주입된다. 상기 이온주입을 수행한 후에는 제1 마스크막패턴(331)을 제거한다.
다음에 도 3을 참조하면, 제2 영역(200)을 노출시키는 제2 마스크막패턴(332)을 형성한다. 제2 마스크막패턴(332)도 포토레지스트막으로 형성할 수 있다. 다음에 도면에서 화살표로 나타낸 바와 같이, 제2 마스크막패턴(332)은 이온주입장벽층으로 한 이온주입으로 n형의 불순물이온, 예컨대 포스포러스(P)이온을 주입한다. 이 이온주입에 의해, 제2 영역(200) 내의 비정질실리콘막(320) 내에는 n형의 불순물이온이 주입된다. 상기 이온주입을 수행한 후에는 제2 마스크막패턴(332)을 제거한다. 본 실시예에서는 p형의 불순물이온을 주입한 후에 n형의 불순물이온을 주입하는 것으로 설명하였지만, n형의 불순물이온을 먼저 주입하고 이어서 p형의 불순물이온을 나중에 주입하더라도 무방하다.
다음에 도 4를 참조하면, 제1 영역(100) 및 제2 영역(200)에 각각 p형의 불순물이온 및 n형의 불순물이온이 주입된 비정질실리콘막(320)에 대한 세정을 수행한다. 이 세정은 두 단계로 나누어서 수행한다. 첫 번째 단계로서, SC-1(Standard Cleaning-1) 세정액을 이용한 세정을 수행하여 비정질실리콘막(320) 표면의 불순물이온들을 제거한다. 그리고 두 번째 단계로서, HF 또는 BOE(Buffered Oxide Etchant) 세정액을 이용한 세정을 수행하여 비정질실리콘막(320) 표면에 생길 수 있는 자연산화막(natural oxide)을 제거한다. 이와 같은 세정은 결정화가 이루어지기 전인 비정질실리콘막(320)에 대해 수행되므로, 핀 홀이 발생되지 않는다.
다음에 도 5를 참조하면, 세정이 이루어진 비정질실리콘막(320) 표면 위에 실리콘 시드(Si-seed)(340)를 형성한다. 이 실리콘 시드(340)를 형성하기 위해서는, 먼저 비정질실리콘막(320)을 갖는 반도체기판(300)을 싱글 타입(single type)이나 또는 배치 타입(batch type)의 설비 내로 로딩시킨다. 그리고 이 설비 내부로 실리콘 소스가스를 공급하여 비정질실리콘막(320) 표면 위에 실리콘 시드(340)가 형성되도록 한다. 실리콘 소스가스로는 SiH4 가스 또는 Si2H6 가스를 사용할 수 있다. 설비 내의 압력은 대략 1mTorr 내지 500mTorr가 되도록 한다.
다음에 도 6을 참조하면, 실리콘 시드(도 5의 340)가 형성된 비정질실리콘막(320)에 대한 어닐링을 수행한다. 이 어닐링에 의해, 실리콘 시드(340)를 중심으로 비정질실리콘막(320) 내의 실리콘 원자가 표면이동되어, 비정질실리콘막(320) 표면에 반구형 그레인(hemisphere grain)(341)이 형성된다. 상기 어닐링은 대략 500℃ 내지 700℃의 온도, 바람직하게는 대략 600℃ 내지 650℃의 온도에서 수행한다. 이와 같이 형성된 반구형 그레인(341)은, 단순 결정화 과정에 의해 형성된 것이 아니라, 실리콘 원자의 표면이동에 의해 형성된 실리콘 결정 형태이므로, 결정 및 결정립계의 막질이 치밀하게 형성된다. 반구형 그레인(341)의 두께는 대략 20Å 내지 700Å, 바람직하게는 대략 50Å 내지 100Å이 되도록 한다.
다음에 도 7을 참조하면, 주입된 p형 불순물이온 및 n형 불순물이온을 활성 화시키기 위한 고온어닐링을 수행한다. 이 고온어닐링은 퍼니스(furnace)에서 수행할 수도 있고, 또는 급속열처리(RTP; Rapid Thermal Process)장비에서 수행할 수도 있다. 어느 경우이던지 대략 700℃ 내지 1100℃의 온도에서 수행한다. 상기 고온어닐링에 의해, 주입되었던 불순물이온들은 활성화되는 동시에 실리콘은 결정화되고, 그 결과 제1 영역(100)에는 표면에 반구형 그레인(341)을 갖는 p형의 폴리실리콘막(321)이 형성되고, 제2 영역(200)에는 표면에 반구형 그레인(341)을 갖는 n형의 폴리실리콘막(322)이 형성된다.
이후 통상의 세정을 수행한 후에, 도면에 나타내지는 않았지만, p형의 폴리실리콘막(321) 및 n형의 폴리실리콘막(322) 위에 금속실리사이드막이나 금속막, 예컨대 텅스텐실리사이드막, 티타늄실리사이드막, 텅스텐막 등을 형성하고, 통상의 게이트 패터닝을 수행하여 듀얼폴리게이트를 완성한다. 상기 통상의 세정이 이루어지더라도, p형의 폴리실리콘막(321) 및 n형의 폴리실리콘막(322) 표면에는 치밀한 결정립계의 반구형 그레인(341)이 존재하므로, 세정액에 의한 핀 홀의 발생이 억제된다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 단면도이다. 도 8에서 도 1 내지 도 7과 동일한 참조부호는 동일한 요소를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 먼저 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 바와 같은 단계들을 동일하게 수행한다. 그리고 세정이 이루어진 비정질실리콘막(320) 표면 위에 불순물이 도핑되지 않은 실리콘(undoped silicon)막(350)을 형성한다. 이를 위하여, 먼저 비정질실리콘막(320)을 갖는 반도체기판(300)을 싱글 타입(single type)이나 또는 배치 타입(batch type)의 설비 내로 로딩시킨다. 그리고 이 설비 내부로 실리콘 소스가스를 공급하여 비정질실리콘막(320) 위에 불순물이 도핑되지 않은 실리콘막(350)을 형성한다. 실리콘 소스가스로는 SiH4 가스 또는 Si2H6 가스를 사용하며, 장비의 특성에 맞게 적절하게 플로우(flow)시킴으로써 수십, 예컨대 10Å에서 200Å 두께의 불순물이 도핑되지 않은 실리콘막(350)이 만들어지도록 한다.
다음에 계속해서 불순물이 도핑되지 않은 실리콘막(350) 위에 실리콘 시드(Si-seed)(340)를 형성한다. 이를 위해, 인-시츄(in-situ)로 장비 내에 SiH4 가스 또는 Si2H6 가스의 실리콘 소스가스를 공급한다. 다음에 실리콘 시드(340)가 형성된 결과물에 대한 어닐링을 수행한다. 이 어닐링에 의해, 실리콘 시드(340)를 중심으로 불순물이 도핑되지 않는 실리콘막(350) 내의 실리콘 원자가 표면이동되어 반구형 그레인이 형성되며, 이후는 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 바와 동일하다. 본 실시예의 경우, 실리콘 원자의 표면이동이 불순물이 도핑되지 않은 실리콘막(350)으로부터 주로 이루어지므로, 실리콘원자의 표면이동을 극대화할 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법에 따르면, 이온주입이 이루어진 비정질실리콘막을 형성한 후에, 결정화시키기 전에 표면에 실리콘원자의 표면이동에 의한 반구형 그레인을 형성함으로써, 결정화가 이루어진 후의 세정에 의해 핀 홀이 발생되는 현상이 억제된다는 이점이 제공된다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다.
Claims (16)
- 제1 영역 및 제2 영역을 갖는 반도체기판 위에 게이트절연막을 형성하는 단계;상기 게이트절연막 위에 상기 제1 영역에서는 제1 도전형의 불순물이온이 주입되고 상기 제2 영역에서는 제2 도전형의 불순물이온이 주입된 비정질실리콘막을 형성하는 단계;상기 비정질실리콘막 위에 실리콘 시드를 형성하는 단계;상기 실리콘 시드를 중심으로 상기 비정질실리콘막 내의 실리콘원자를 표면이동시켜 상기 비정질실리콘막 표면에 반구형 그레인을 형성하는 단계; 및어닐링을 수행하여 상기 주입된 불순물이온을 활성화시키면서 상기 반구형 그레인을 갖는 비정질실리콘막을 결정화시켜, 상기 제1 영역 및 제2 영역에 각각 제1 도전형의 폴리실리콘막 및 제2 도전형의 폴리실리콘막을 형성하는 단계를 포함하는 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 비정질실리콘막 표면을 세정하는 단계를 더 포함하는 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법.
- 제2항에 있어서,상기 세정은, 상기 비정질실리콘막 표면의 도펀트 제거를 위한 제1 세정과, 상기 비정질실리콘막 위의 자연산화막 제거를 위한 제2 세정을 포함하는 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법.
- 제3항에 있어서,상기 제1 세정은 SC-1 세정액을 이용하여 수행하고, 상기 제2 세정은 HF나 BOE 세정액을 이용하여 수행하는 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법.
- 제1항에 있어서, 상기 비정질실리콘막을 형성하는 단계는,상기 게이트절연막 위에 비정질실리콘막을 형성하는 단계;상기 제1 영역을 노출시키는 제1 마스크막패턴을 이용하여 상기 제1 영역의 비정질실리콘막에 제1 도전형의 불순물이온을 주입하는 단계; 및상기 제2 영역을 노출시키는 제2 마스크막패턴을 이용하여 상기 제2 영역의 비정질실리콘막에 제2 도전형의 불순물이온을 주입하는 단계를 포함하는 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 실리콘 시드를 형성하는 단계는, 싱글 타입 또는 배치 타입의 장비 내에서 수행되도록 하는 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 실리콘 시드를 형성하는 단계는, SiH4 가스 또는 Si2H6 가스를 반응가스로 사용하여 수행하는 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 반구형 그레인을 형성하는 단계는, 500-700℃의 온도 범위 내의 어닐링을 사용하여 수행하는 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 반구형 그레인은 20-700Å의 두께를 갖도록 하는 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 어닐링은 700-1100℃의 온도로 수행하는 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법.
- 제1 영역 및 제2 영역을 갖는 반도체기판 위에 게이트절연막을 형성하는 단계;상기 게이트절연막 위에 상기 제1 영역에서는 제1 도전형의 불순물이온이 주 입되고 상기 제2 영역에서는 제2 도전형의 불순물이온이 주입된 비정질실리콘막을 형성하는 단계;상기 비정질실리콘막 위에 불순물이 도핑되지 않은 실리콘막을 형성하는 단계;상기 불순물이 도핑되지 않은 실리콘막 위에 실리콘 시드를 형성하는 단계;상기 실리콘 시드를 중심으로 상기 불순물이 도핑되지 않은 실리콘막 내의 실리콘원자를 표면이동시켜 상기 불순물이 도핑되지 않은 실리콘막 표면에 반구형 그레인을 형성하는 단계; 및어닐링을 수행하여 상기 주입된 불순물이온을 활성화시키면서 상기 반구형 그레인을 갖는 실리콘막 및 비정질실리콘막을 결정화시켜, 상기 제1 영역 및 제2 영역에 각각 제1 도전형의 폴리실리콘막 및 제2 도전형의 폴리실리콘막을 형성하는 단계를 포함하는 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법.
- 제11항에 있어서,상기 불순물이 도핑되지 않은 실리콘막은 10-200Å 두께로 형성하는 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법.
- 제11항에 있어서,상기 불순물이 도핑되지 않은 실리콘막을 형성하는 단계는, SiH4 가스 또는 Si2H6 가스를 반응가스로 사용하여 수행하는 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법.
- 제11항에 있어서,상기 비정질실리콘막 표면을 세정하는 단계를 더 포함하는 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법.
- 제14항에 있어서,상기 세정은, 상기 비정질실리콘막 표면의 도펀트 제거를 위한 제1 세정과, 상기 비정질실리콘막 위의 자연산화막 제거를 위한 제2 세정을 포함하는 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법.
- 제15항에 있어서,상기 제1 세정은 SC-1 세정액을 이용하여 수행하고, 상기 제2 세정은 HF나 BOE 세정액을 이용하여 수행하는 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060059914A KR100746623B1 (ko) | 2006-06-29 | 2006-06-29 | 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법 |
US11/646,730 US20080003751A1 (en) | 2006-06-29 | 2006-12-28 | Methods for forming dual poly gate of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060059914A KR100746623B1 (ko) | 2006-06-29 | 2006-06-29 | 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR100746623B1 true KR100746623B1 (ko) | 2007-08-08 |
Family
ID=38602043
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020060059914A KR100746623B1 (ko) | 2006-06-29 | 2006-06-29 | 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20080003751A1 (ko) |
KR (1) | KR100746623B1 (ko) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7919373B2 (en) * | 2007-08-30 | 2011-04-05 | Hynix Semiconductor Inc. | Method for doping polysilicon and method for fabricating a dual poly gate using the same |
KR101282897B1 (ko) * | 2008-07-08 | 2013-07-05 | 엘지디스플레이 주식회사 | 폴리실리콘 박막트랜지스터 및 그 제조방법 |
CN108987247A (zh) * | 2017-06-01 | 2018-12-11 | 江苏拓正茂源新能源有限公司 | 多晶硅薄膜的制备方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020073642A (ko) * | 2001-03-15 | 2002-09-28 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 듀얼 게이트 형성 방법 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5753559A (en) * | 1996-01-16 | 1998-05-19 | United Microelectronics Corporation | Method for growing hemispherical grain silicon |
KR100246775B1 (ko) * | 1996-12-28 | 2000-03-15 | 김영환 | 반도체 소자의 전극 형성방법 |
US5970342A (en) * | 1998-03-06 | 1999-10-19 | Texas Instruments-Acer Incorporated | Method of forming high capacitive-coupling ratio and high speed flash memories with a textured tunnel oxide |
KR100283192B1 (ko) * | 1998-06-09 | 2001-04-02 | 윤종용 | 반구형결정가입자들을갖는캐패시터의제조방법 |
TW455935B (en) * | 1998-09-21 | 2001-09-21 | Mosel Vitelic Inc | Manufacture method of hemi-spherical grain structure on surface of semiconductor substrate |
JP3538081B2 (ja) * | 1999-08-24 | 2004-06-14 | 松下電器産業株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
KR100470393B1 (ko) * | 2003-06-30 | 2005-02-07 | 주식회사 하이닉스반도체 | 듀얼게이트 반도체소자의 제조방법 |
-
2006
- 2006-06-29 KR KR1020060059914A patent/KR100746623B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2006-12-28 US US11/646,730 patent/US20080003751A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020073642A (ko) * | 2001-03-15 | 2002-09-28 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 듀얼 게이트 형성 방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20080003751A1 (en) | 2008-01-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR19990072884A (ko) | 다결정실리콘구조물의제조방법 | |
KR20020002093A (ko) | 다마신 공정을 이용한 반도체 소자의 제조방법 | |
JP2006024946A (ja) | 多結晶シリコンの製造方法及びそれを利用する半導体素子の製造方法 | |
JP4257355B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
KR20090002646A (ko) | 낮은 시트저항의 텅스텐막을 갖는 텅스텐배선 제조 방법 및그를 이용한 반도체소자의 게이트 제조 방법 | |
KR20040003082A (ko) | 반도체 장치 및 그의 제조방법 | |
JP3657915B2 (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
KR100746623B1 (ko) | 반도체소자의 듀얼폴리게이트 형성방법 | |
JP3518122B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2007529891A (ja) | 電界効果トランジスタ及び電界効果トランジスタの製造方法 | |
KR100574587B1 (ko) | 단결정 실리콘 영역과 다결정 실리콘 구조물 사이의 콘택 및 그것의 제조 방법 | |
KR100914284B1 (ko) | 반도체 소자의 듀얼 폴리게이트 및 그 형성방법 | |
US20060014389A1 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
KR100717811B1 (ko) | 반도체 소자의 콘택 형성 방법 | |
KR20080087282A (ko) | 반도체 소자의 듀얼 폴리게이트 형성방법 | |
KR100904729B1 (ko) | 반도체소자의 듀얼 게이트 형성방법 | |
KR100356479B1 (ko) | 플래시 메모리 셀 제조 방법 | |
KR20080002602A (ko) | 듀얼 게이트를 구비하는 반도체 소자의 게이트 형성방법 | |
KR100551337B1 (ko) | 반도체 실리사이드 형성 공정에서의 소스/드레인 정션형성 방법 | |
KR100955924B1 (ko) | 반도체 소자의 콘택 플러그 형성방법 | |
KR100315018B1 (ko) | 디램디바이스의전하저장전극형성방법 | |
KR100351895B1 (ko) | 반도체 소자의 비트라인 형성방법 | |
KR100570217B1 (ko) | 반도체 장치의 결함 제거방법 | |
KR100463956B1 (ko) | 반도체 소자의 트랜지스터 형성 방법 | |
KR100721621B1 (ko) | 반도체 소자의 베리드 콘택 형성방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |