KR100831259B1 - Method of fabricating cmos device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1 내지 도 4는 종래기술에 따른 씨모스 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.1 to 4 are process cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a CMOS device according to the prior art.
도 5 내지 도 7는 본 발명의 제 1 구현예에 따른 씨모스 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정단면도들이다.5 to 7 are process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a CMOS device according to a first embodiment of the present invention.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 제 2 구현예에 따른 씨모스 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정단면도들이다.8 to 10 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a CMOS device according to a second embodiment of the present invention.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 제 3 구현예에 따른 씨모스 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정단면도들이다.11 to 13 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a CMOS device according to a third embodiment of the present invention.
본 발명은 씨모스 장치의 제조 방법에 관한 것으로써, 더 구체적으로 게이트 패턴에 역도우핑층이 형성되는 것을 방지하기 위한 씨모스 장치의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a CMOS device, and more particularly, to a method for manufacturing a CMOS device for preventing the anti-doping layer from being formed in a gate pattern.
일반적으로 금속과 반도체막의 접촉면은 반도체막의 도우핑 농도가 높을 수록 오믹층을 형성하여 저항값이 낮다. 따라서, 콘택 플러그가 접촉되는 소오스 영 역 및 드레인 영역과 게이트 전극은 도우핑 농도가 높은 것이 유리하다. 저항을 낮추기 위하여 씨모스 장치에서 게이트 전극 및 소오스/드레인 영역에 실리사이드막을 형성하는 것을 고려할 수 있으나, 제조원가의 상승과 접합 누설 증가로 인해 저전력의 대기전력소모가 적은 씨모스 장치에 적용하는 것이 제한되고 있다.In general, as the doping concentration of the semiconductor film increases, the contact surface between the metal and the semiconductor film forms a ohmic layer, thereby lowering the resistance value. Therefore, it is advantageous that the source region, the drain region, and the gate electrode to which the contact plug is in contact have a high doping concentration. In order to lower the resistance, it is possible to consider forming a silicide film in the gate electrode and the source / drain regions in the CMOS device. However, due to the increase in manufacturing cost and the increase in the junction leakage, the application to the CMOS device with low power consumption and low standby power is limited. have.
또한, 씨모스 장치는 반도체 기판에 NMOS트랜지스터 및 PMOS트랜지스터들이 배치되어 회로를 구성하고 있기 때문에 제조과정에서 게이트 전극의 일부에서 도우핑 농도가 낮아져 저항이 상승하는 문제를 가지고 있다.In addition, since the CMOS device includes NMOS transistors and PMOS transistors arranged on a semiconductor substrate, a doping concentration is lowered in a part of the gate electrode in the manufacturing process, and thus resistance is increased.
도 1 내지 도 4는 종래의 씨모스 장치를 제조하는 방법을 설명하기 위한 공정단면도들이다.1 to 4 are process cross-sectional views for explaining a method of manufacturing a conventional CMOS device.
도 1을 참조하면, 씨모스 장치는 제 1 도전형 활성영역(a)과 제 2 도전형 활성영역(b)이 정의된 반도체 기판(10)에 형성된다. 제 1 도전형 활성영역(a) 및 제 2 도전형 활성영역(b)은 반도체 기판(10)에 형성된 웰 영역에 의해 결정되고 소자분리막(12)으로 격리된다. 제 1 도전형 활성영역(a)은 PMOS트랜지스터가 형성될 n형 활성영역이고, 제 2 도전형 활성영역(b)은 NMOS트랜지스터가 형성될 p형 활성영역일 수 있다.Referring to FIG. 1, a CMOS device is formed on a
제 1 도전형 활성영역(a)와 제 2 도전형 활성영역(b)의 기판 상에 게이트 절연막(14)이 형성되어 있고, 게이트 절연막(14) 상에 제 1 게이트 패턴(16a) 및 제 2 게이트 패턴(16b)이 형성된다. 제 1 게이트 패턴(16a) 및 제 2 게이트 패턴(16b)은 제 1 도전형, 즉 n형 폴리실리콘으로 형성될 수 있다.The
도 2를 참조하면, 제 2 도전형의 활성영역(b) 및 제 2 게이트 패턴(16b)을 덮는 포토레지스트막(18)을 형성하고, 제 1 게이트 패턴(16a)을 이온주입 마스크로 사용하여 제 1 도전형 활성영역(a) 내에 제 2 도전형의 소오스 영역 및 드레인 영역(22)을 형성한다. 이 때, 제 2 도전형의 불순물 이온(20)이 제 1 활성영역(a)의 반도체 기판 뿐만 아니라 제 1 게이트 패턴(16a)의 상부에도 주입되어 제 1 게이트 패턴(16a)에 역도우핑층(24)을 형성한다. 역도우핑층(24)은 제 1 도전형 불순물로 도우핑된 제 1 게이트 패턴(16a) 상에 제 2 도전형 불순물이 주입되어 불순물 농도가 낮아진 층으로 자체의 면저항이 높을 뿐 아니라 후속공정에서 형성될 콘택 플러그와의 접촉 저항도 높다.Referring to FIG. 2, the
도 3을 참조하면, 포토레지스트막(18)을 제거하고 제 1 도전형의 활성영역(a)와 제 1 게이트 패턴(16a)을 덮는 다른 포토레지스트막(26)을 형성한다. 제 2 게이트 패턴(16b)을 이온주입 마스크로 사용하여 제 2 도전형의 활성영역(b)에 제 1 도전형의 불순물 이온(28)을 주입한다. 그 결과, 제 2 도전형의 활성영역(b)에 제 1 도전형의 소오스 영역 및 드레인 영역(30)이 형성된다. 제 1 도전형의 불순물 이온(28)은 제 2 게이트 패턴(16b)의 상부에도 주입될 수 있으나, 오히려 제 1 도전형의 불순물 농도를 높여 제 2 게이트 패턴의 면저항 및 콘택플러그와의 접촉저항을 낮출 수 있다.Referring to FIG. 3, the
도 4를 참조하면, 포토레지스트막(26)을 제거하고 기판의 전면에 층간절연막(38)을 형성하고, 층간절연막(38)을 관통하여 제 1 게이트 패턴(16a) 및 제 2 게이트 패턴(16b)에 각각 접속된 콘택 플러그(40) 및 배선층(42)을 형성한다.Referring to FIG. 4, the
도시된 것과 같이, 제 1 게이트 패턴(16b)의 상부에는 역도우핑층(24)이 형 성되어 콘택 플러그(40)와 역도우핑층(24)의 접촉저항(Rs)이 높아져 장치의 성능이 저하될 수 있다.As shown, an
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 게이트 패턴 상에 역도우핑층 형성을 막을 수 있는 씨모스 장치의 제조 방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a method for manufacturing a CMOS device capable of preventing the formation of an anti-doping layer on a gate pattern.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 콘택플러그와 접촉하는 게이트 패턴 상부에 역도우핑층이 없는 씨모스 장치를 제조 하는 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a CMOS device without an anti-doping layer on a gate pattern in contact with a contact plug.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 방법으로 본 발명은 반도체 기판에 제 1 도전형 활성영역 및 제 2 도전형 활성영역을 정의하고, 제 1 도전형 활성영역 및 제 2 도전형 활성영역 상에 각각 제 1 도전형의 제 1 게이트 패턴 및 제 2 게이트 패턴을 형성하는 것을 포함한다. 제 1 게이트 패턴을 이온주입 마스크로 사용하여 제 1 도전형 활성영역에 제 2 도전형의 불순물을 주입하고, 제 1 게이트 패턴의 상부에 제 2 도전형 불순물의 역도우핑층을 형성한다. 제 2 게이트 패턴을 이온주입 마스크로 사용하여 제 2 도전형 활성영역에 제 1 도전형의 불순물을 주입한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention defines a first conductive type active region and a second conductive type active region in a semiconductor substrate, and includes a first conductive type active region and a first conductive type active region on a first conductive type active region and a second conductive type active region. Forming a first gate pattern and a second gate pattern of a conductivity type. Using the first gate pattern as an ion implantation mask, a second conductivity type impurity is implanted into the first conductivity type active region, and an anti-doping layer of the second conductivity type impurity is formed on the first gate pattern. Impurities of the first conductivity type are implanted into the second conductivity type active region using the second gate pattern as an ion implantation mask.
선택적으로 제 1 게이트 패턴의 상부에 제 1 도전형의 불순물을 주입하여 역도우핑층을 제거하는 단계를 포함한다. 본 발명에서 소오스 영역 및 드레인 영역을 형성하는 동안 발생된 역도우핑층을 후속공정에서 제거함으로써 최종적인 씨모스 장치의 구조에서는 게이트 패턴의 상부에 역도우핑층이 존재하지 않은 우수한 성능 의 씨모스 장치를 구현할 수 있다.And optionally implanting impurities of a first conductivity type on top of the first gate pattern to remove the anti-doping layer. In the present invention, by removing the anti-doping layer generated during the formation of the source region and the drain region in a subsequent process, the excellent CMOS device in which the anti-doping layer does not exist in the upper part of the gate pattern in the structure of the final CMOS device is provided. Can be implemented.
본 발명의 다른 양태에서 게이트 패턴 상에 역도우핑층이 형성되는 것을 미연에 방지할 수 있다. 구체적으로, 반도체 기판에 제 1 도전형 활성영역 및 제 2 도전형 활성영역을 정의하고, 제 1 및 제 2 도전형 활성영역 상에 제 1 도전형의 게이트 도전막을 형성한다. 제 1 도전형 게이트 도전막 상에 이온주입 마스크막을 형성한다. 이온주입 마스크막 및 게이트 도전막을 패터닝하여 제 1 및 제 2 도전형 활성영역 상에 각각 제 1 도전형의 제 1 게이트 패턴 및 제 2 게이트 패턴을 형성한다. 이온주입 마스크막을 이용하여 선택적으로 제 1 도전형 활성영역에 제 2 도전형의 불순물을 주입한다. 제 2 게이트 패턴을 이온주입 마스크로 사용하여 제 2 도전형 활성영역에 제 1 도전형의 불순물을 주입한다. 본 발명에서 이온주입 마스크막은 후속의 콘택 플러그 형성시 층간절연막의 식각정지층으로 사용될 수도 있다.In another embodiment of the present invention, the anti-doping layer may be prevented from being formed on the gate pattern. Specifically, a first conductive type active region and a second conductive type active region are defined in a semiconductor substrate, and a gate conductive film of a first conductive type is formed on the first and second conductive type active regions. An ion implantation mask film is formed on the first conductivity type gate conductive film. The ion implantation mask layer and the gate conductive layer are patterned to form a first gate pattern and a second gate pattern of the first conductivity type on the first and second conductivity type active regions, respectively. An impurity of a second conductivity type is selectively implanted into the first conductivity type active region using an ion implantation mask film. Impurities of the first conductivity type are implanted into the second conductivity type active region using the second gate pattern as an ion implantation mask. In the present invention, the ion implantation mask film may be used as an etch stop layer of the interlayer insulating film in subsequent contact plug formation.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구현예들을 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(구현예1)(Example 1)
도 5 내지 도 7은 본 발명의 제 1 구현예에 따른 씨모스 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정단면도들이다.5 to 7 are process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a CMOS device according to a first embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 반도체 기판(50)에 제 1 도전형 활성영역(a)과 제 2 도전형 활성영역(b)을 정의한다. 제 1 도전형 활성영역(a) 및 제 2 도전형 활성영역(b)은 반도체 기판(50)에 형성된 웰 영역에 의해 결정되고 소자분리막(52)으로 격리된 다. 제 1 도전형 활성영역(a)은 PMOS트랜지스터가 형성될 n형 활성영역이고, 제 2 도전형 활성영역(b)은 NMOS트랜지스터가 형성될 p형 활성영역일 수 있다.Referring to FIG. 5, the first conductive type active region a and the second conductive type active region b are defined in the
제 1 도전형 활성영역(a)와 제 2 도전형 활성영역(b)의 기판 상에 게이트 절연막(54)을 형성하고, 게이트 절연막(54) 상에 제 1 게이트 패턴(56a) 및 제 2 게이트 패턴(56b)을 형성한다. 제 1 게이트 패턴(56a) 및 제 2 게이트 패턴(56b)은 제 1 도전형, 즉 n형 폴리실리콘으로 형성될 수 있다.A
종래기술에서와 마찬가지로, 제 1 게이트 패턴(56a)의 양측의 제 1 도전형 활성영역 내에 제 2 도전형의 불순물을 주입하여 제 2 도전형 소오스/드레인 영역(60p)을 형성하고, 제 2 게이트 패턴(56b)의 양측의 제 2 도전형 활성영역 내에 제 1 도전형의 불순물을 주입하여 제 1 도전형 소오스/드레인 영역(60n)을 형성한다. 이 때, 제 1 게이트 패턴(56a)의 상부에 제 2 도전형 불순물이 주입된 역도우핑층(58)이 형성될 수 있다.As in the prior art, a second conductivity type source /
역도우핑층(58)이 형성된 결과물 전면에 갭필 특성이 우수한 마스크막(62)을 형성한다. 마스크막(62)으로 사용하는 물질은 게이트 패턴들 간의 좁은 갭 영역에 채워질 수 있고 이후 제거가 쉽도록 하부 구조물과 식각선택성을 갖는 물질인 것이 바람직하다. 가장 적합한 물질로 포토레지스트막을 사용할 수 있다. 포토레지스트막은 기판의 전면에 고르게 코팅되어 갭필 특성도 우수하고 제거도 용이한 장점이 있다.A
도 6을 참조하면, 마스크막(62)을 평탄화하여 제 1 도전형의 활성영역(a) 및 제 2 도전형의 활성영역(b), 그리고 제 1 및 제 2 게이트 패턴(56a, 56b)를 평탄하 게 덮은 마스크막(62a)을 형성한다.Referring to FIG. 6, the
도시된 것과 같이, 마스크막(62)은 제 1 및 제 2 게이트 패턴(56a, 56b) 상부의 두께가 주변의 활성영역 상부의 두께보다 작다. 따라서, 마스크막(62)을 통하여 제 1 도전형의 불순물(64)을 주입하되, 투사깊이(Rp)가 활성영역 상부의 마스크막 두께보다 작은 값으로 불순물을 주입함으로써 제 1 및 제 2 게이트 패턴의 상부에만 선택적으로 제 1 도전형 불순물이 주입될 수 있다. 그 결과, 역도우핑층(58)이 다시 제 1 도전형 불순물로 도우핑되어 오히려 높은 농도의 제 1 도전형 불순물층(66a)이 형성될 수도 있고, 제 2 게이트 패턴(56b) 상에는 보다 높은 농도의 제 1 도전형 불순물층(66b)이 형성될 수 있다.As shown, the
도 7을 참조하면, 마스크막(62)을 제거하고 기판의 전면에 층간절연막(68)을 형성한다. 층간절연막(68)을 관통하여 제 1 게이트 패턴(56a) 및 제 2 게이트 패턴(56b)에 각각 접속된 콘택 플러그(70)을 형성하고, 콘택 플러그(70)에 연결된 배선층(72)을 형성하여 집적회로를 구현할 수 있다.Referring to FIG. 7, the
(구현예 2)(Example 2)
도 8 내지 도 10은 본 발명의 제 2 구현예에 따른 씨모스 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정단면도들이다.8 to 10 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a CMOS device according to a second embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 제 2 구현예에 따른 씨모스 장치의 제조 방법은 역도우핑층이 형성되는 것을 미연에 방지하는 특징을 가진다. 반도체 기판(50)에 소자분리막(52)을 형성하고, 소자분리막(52)으로 한정된 활성영역면 상에 게이트 절연 막(54)을 형성한다. 게이트 절연막(54) 상에 제 1 도전형 게이트 도전막(56)을 형성하고 제 1 도전형 게이트 도전막(56) 상에 이온주입 마스크막(57)을 형성한다. 이온주입 마스크막(57)은 산화막으로 형성할 수 있으며, 바람직하게는 고속열처리(RTA)에 의해 게이트 도전막(56)이 산화된 막일 수 있다.Referring to FIG. 8, the method for manufacturing the CMOS device according to the second embodiment may have a feature of preventing the anti-doping layer from being formed. An
도 9를 참조하면, 이온주입 마스크막(57) 및 제 1 도전형의 게이트 도전막(56)을 패터닝하여 제 1 도전형의 활성영역(a)에 제 1 게이트 패턴(56a)을 형성하고, 제 2 도전형의 활성영역(b)에 제 2 게이트 패턴(56b)을 형성한다.Referring to FIG. 9, the
제 1 도전형의 활성영역(a)에 제 2 도전형의 소오스/드레인 영역(60p)을 형성하기 위하여 포토레지스트막(62p)을 형성한다. 제 1 도전형의 활성영역(a) 내에 제 2 도전형의 불순물(64)을 주입하더라도, 이온주입 마스크 패턴(57a)에 의해 제 2 도전형 불순물이 제 1 게이트 패턴(56a)으로 주입되어 역도우핑층을 형성하는 것을 막을 수 있다.A
도 10을 참조하면, 계속해서 통상의 방법으로 제 2 게이트 패턴(56b) 양측의 제 2 활성영역(b)에 제 1 도전형의 소오스/드레인 영역(60n)을 형성하고, 층간절연막(68) 및 콘택플러그(70), 그리고 배선층(72) 형성 공정을 실시한다.Referring to FIG. 10, the source /
(구현예 3)(Example 3)
도 11 내지 도 13은 본 발명의 제 3 구현예를 설명하기 위한 공정단면도들이다.11 to 13 are process cross-sectional views illustrating a third embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 제 1 게이트 패턴(56a)의 상부에 역도우핑층(58)이 형성 된 기판의 전면에 캐핑막(80)을 콘포말하게 형성한다. 캐핑막(80)은 실리콘산화막 또는 실리콘 질화막으로 형성할 수 있으며, 약 500 내지 1500 옹스트롬으로 형성하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 11, the capping
도 12를 참조하면, 캐핑막(80)이 형성된 결과물 상에 제 1 게이트 패턴(56a)의 상부가 오픈된 이온주입마스크(82)를 형성한다. 이온주입 마스크(82)를 이용하여 역도우핑층(58)에 제 1 도전형 불순물 이온(84)을 주입하여 역도우핑층을 제거하고, 더 나아가 고농도의 제 1 도전형 불순물층을 제 1 게이트 패턴(56a) 상부에 형성할 수도 있다. 이온주입마스크(82)는 포토레지스트막으로 형성할 수 있다. 이 때, 이온주입 마스크(82)의 오픈된 영역(86)의 폭은 제 1 게이트 패턴(56a)의 폭보다 크게 형성하여 오정렬로 인해 역도우핑층(58)이 이온주입 마스크로 덮이는 것을 방지하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 12, an
본 발명에서 캐핑막(80)은 제 1 게이트 패턴(56a)의 양측으로 소정의 두께를 가지고 형성되어 있기 때문에 이온주입 마스크의 오픈된 영역(86)이 소정 폭(M) 오정렬되어 형성되더라도 제 2 도전형의 소오스/드레인 영약(60p)에 불순물 이온(84)이 침투되는 것은 캐핑막(80)에 억제될 수 있다. 즉, 이온주입 마스크(82)의 오픈된 영역(86)은 캐핑막(80)의 두께 만큼의 오정렬 마진을 두고 형성할 수 있는 잇점이 있다.In the present invention, since the
도 13을 참조하면, 캐핑막(80) 상에 층간절연막(68)을 형성하고, 제 1 게이트 패턴(56a) 및 제 2 게이트 패턴(56b)에 각각 접속된 콘택 플러그(70) 및 배선층(72)을 형성한다.Referring to FIG. 13, an
콘택 플러그(70)를 형성하는 단계에서, 층간절연막(68) 및 캐핑막(80)을 식각하여 제 1 게이트 패턴(56a) 및 제 2 게이트 패턴(56b)가 노출된 콘택홀(도시 안함)을 형성한다. 이 때, 캐핑막(80)을 층간절연막(68)에 대해 식각선택성을 갖는 물질로 형성한 경우 두꺼운 층간절연막(68)을 식각하는 동안 캐핑막(80)이 식각저지막이 되어 하부 구조물의 과식각을 막을 수 있는 효과도 가진다.In the forming of the
상술한 것과 같이 본 발명에 따르면, 게이트 패턴의 상부에 역도우핑층이 형성되는 것을 미연에 방지하여 게이트 패턴의 저항 및 콘택플러그와의 접촉저항이 높아지는 것을 막을 수 있고, 우수한 동작 특성을 가지는 씨모스 장치가 제공될 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to prevent the anti-doping layer from being formed on the gate pattern, thereby preventing the resistance of the gate pattern and the contact resistance with the contact plug from increasing, and the CMOS having excellent operating characteristics. An apparatus may be provided.
또한, 게이트 패턴의 상부에 역도우핑층이 형성되는 경우에도, 후속 공정에서 역도우핑층에 불순물을 주입하여 역도우핑층을 제거하거나 오히려 불순물 농도를 높여 게이트 패턴의 면저항 및 콘택 플러그와의 접촉저항을 낮출 수도 있다.In addition, even when the anti-doping layer is formed on the gate pattern, impurities are injected into the anti-doping layer in a subsequent process to remove the anti-doping layer or increase the impurity concentration to increase the sheet resistance of the gate pattern and the contact resistance with the contact plug. It can also be lowered.
Claims (14)
Priority Applications (1)
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KR1020060137285A KR100831259B1 (en) | 2006-12-29 | 2006-12-29 | Method of fabricating cmos device |
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20000039157A (en) * | 1998-12-11 | 2000-07-05 | 김영환 | Fabrication method of semiconductor device |
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-
2006
- 2006-12-29 KR KR1020060137285A patent/KR100831259B1/en not_active IP Right Cessation
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