KR100839526B1 - A method for fabricating semiconductor device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 기술에 관한 것으로, 특히 반도체 소자 제조 공정 중 소오스/드레인 이온주입 공정 및 추가 이온주입 공정에 관한 것이며, p+ 추가 이온주입에 따른 공정 수의 증가를 최소화할 수 있는 반도체 소자 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 본 발명은 얕은 p+ 소오스/드레인 접합을 유지하면서 콘택 저항 특성을 확보하기 위해서는 p+ 추가 이온주입 공정이 불가피하다는 것을 전제로 하여, 콘택 오픈 후 p+ 추가 이온주입 공정을 실시하되, 별도의 이온주입 마스크 없이 전면적(blanket)으로 실시한다. 이때, n+ 소오스/드레인 영역에서 유발되는 카운터 도핑을 보상하기 위하여 n+ 소오스/드레인 이온주입시 n형 도펀트의 도즈를 늘려준다. 실제로는 n형 도펀트인 비소(As)나 인(P)이 붕소(B)에 비해 1차수(order) 이상 높은 고용 한계를 가지므로, n+ 소오스/드레인 이온주입시 n형 도펀트의 도즈를 많이 늘려 주지 않더라도 후속 열공정에서 충분히 활성화되어 n+ 소오스/드레인 접합의 콘택 저항 증가를 억제할 수 있다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor manufacturing technology, and more particularly, to a source / drain ion implantation process and an additional ion implantation process in a semiconductor device fabrication process, and to manufacturing a semiconductor device capable of minimizing an increase in the number of processes due to p + additional ion implantation. The purpose is to provide a method. The present invention synthesis was carried out to in order to secure the contact resistance while maintaining the shallow p + source / drain junction p + additional ion implant process to that on the assumption that this is inevitable, then the contact open p + additional ion-implantation process, a separate ion It is carried out in blankets without an injection mask. At this time, the dose of the n-type dopant is increased during n + source / drain ion implantation to compensate for counter doping caused in the n + source / drain region. In fact, the n-type dopant, arsenic (As) or phosphorus (P), has a higher solid-solution limit than the order of boron (B), so that the dose of the n-type dopant is increased when n + source / drain ions are implanted. Even if not increased, it can be sufficiently activated in subsequent thermal processes to suppress the increase in contact resistance of the n + source / drain junction.

p형 소오스/드레인, 붕소, 불소, 활성화율, 추가 이온주입p-type source / drain, boron, fluorine, activation rate, additional ion implantation

Description

반도체 소자 제조방법{A method for fabricating semiconductor device} A method for fabricating semiconductor device             

도 1a 내지 도 1d는 종래기술에 따른 반도체 소자의 모스 트랜지스터 형성 공정도.1A to 1D are MOS transistor formation process diagrams of a semiconductor device according to the prior art.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 트랜지스터 형성 공정도.2A to 2D are process diagrams of transistor formation of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 3은 각각의 도펀트의 실리콘(Si) 내의 고용 한계 특성을 나타낸 도면.3 shows solid solution limit characteristics in silicon (Si) of each dopant.

도 4는 후속 열공정에 의한 p+ 소오스/드레인의 면저항(Rs) 변화를 나타낸 도면.Figure 4 shows the change in sheet resistance (Rs) of p + source / drain by subsequent thermal process.

도 5는 후속 열공정에 의한 n+ 소오스/드레인의 면저항(Rs) 변화를 나타낸 도면.FIG. 5 shows the sheet resistance (Rs) change of n + source / drain by subsequent thermal process;

도 6은 붕소(B)의 등시성(isochronal) 열처리 특성도.
6 is an isochronous heat treatment characteristic of boron (B).

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

21 : 실리콘 기판 22 : 소자분리막21 silicon substrate 22 device isolation film

23a : n-웰 23b : p-웰 23a: n-well 23b: p-well                 

24 : 게이트 산화막 25 : 게이트 전극24 gate oxide film 25 gate electrode

26 : 마스크 산화막 27 : 산화막/질화막 스페이서26 mask oxide film 27 oxide / nitride spacer

28, 30 : 포토레지스트 패턴 29 : p+ 소오스/드레인28, 30: photoresist pattern 29: p + source / drain

31 : n+ 소오스/드레인 32 : 층간절연막
31: n + source / drain 32: interlayer insulating film

본 발명은 반도체 제조 기술에 관한 것으로, 특히 반도체 소자 제조 공정 중 소오스/드레인 이온주입 공정 및 추가 이온주입 공정에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor manufacturing techniques, and more particularly to source / drain ion implantation processes and additional ion implantation processes in semiconductor device fabrication processes.

반도체 메모리를 비롯한 반도체 소자는 수 많은 모스 트랜지스터를 포함하게 되며, 모스 트랜지스터의 특성에 따라 소자의 동작 특성이 크게 좌우된다. 한편, 거의 모든 공정 단계가 모스 트랜지스터의 특성에 영향을 미친다고 할 수 있지만, 그 중에서도 소오스/드레인을 형성하기 위한 소오스/드레인 이온주입 공정이야말로 모스 트랜지스터의 특성을 결정하는 핵심 공정이라 할 수 있을 것이다.A semiconductor device including a semiconductor memory includes a large number of MOS transistors, and the operation characteristics of the device largely depend on the characteristics of the MOS transistors. On the other hand, almost all of the process steps affect the characteristics of the MOS transistor, but the source / drain ion implantation process for forming the source / drain is the core process for determining the characteristics of the MOS transistor. .

전통적으로, p형 도펀트로는 붕소(B)를 사용하고, n형 도펀트로는 인(P)이나 비소(As)를 사용해 왔다. 한편, p형 도펀트인 붕소(B)는 자체의 질량이 적어 이온주입시 채널링 현상이 심각하게 발생하므로, 이를 방지하기 위해서 73Ge 이온주입을 실시하여 소오스/드레인 영역을 선비정질층(pre-amorphous layer)화한 후에 붕소 이온주입을 실시하고 있다.Traditionally, boron (B) has been used as the p-type dopant, and phosphorus (P) or arsenic (As) has been used as the n-type dopant. Meanwhile, since boron (B), which is a p-type dopant, has a small mass of itself, a serious channeling phenomenon occurs during ion implantation. Thus, 73 Ge ion implantation is performed to prevent the source / drain region from being pre-amorphous. After layering, boron ion implantation is performed.

최근에는 73Ge 이온주입을 대신하여 49BF2 이온을 사용(49BF 2+11B 혼합 이온주입)하거나, 도펀트로 사용되는 11B 이온 보다 분자량이 큰 49BF2 이온을 도펀트로 사용(49BF2 단독 이온주입)하는 기술이 제안되었다.Recently, 49 BF 2 ions are used instead of 73 Ge ion implantation ( 49 BF 2 + 11 B mixed ion implantation), or 49 BF 2 ions with a higher molecular weight than 11 B ions used as dopant ( 49 BF 2 single ion implantation) has been proposed.

첨부된 도면 도 1a 내지 도 1d는 종래기술에 따른 반도체 소자의 모스 트랜지스터 형성 공정을 도시한 것으로, 이하 이를 참조하여 설명한다.1A to 1D illustrate a process of forming a MOS transistor of a semiconductor device according to the prior art, which will be described below with reference to the drawing.

종래기술에 따르면, 우선 도 1a에 도시된 바와 같이 STI(Shallow Trench Isolation) 공정을 실시하여 실리콘 기판(1)에 소자분리막(2)을 형성하고, 고에너지 이온주입을 통해 실리콘 기판(1)에 n-웰(3a) 및 p-웰(3b)을 형성한 다음, 통상의 게이트 형성 공정을 실시하여 게이트 산화막(4) 및 게이트 전극(5)을 형성한다. 이때, 게이트 전극(5) 상부에는 마스크 산화막(6)이 형성되며, 게이트 전극(5) 측벽에는 산화막/질화막 스페이서(7)가 형성된다.According to the prior art, the device isolation film 2 is formed on the silicon substrate 1 by performing a shallow trench isolation (STI) process, as shown in FIG. 1A, and then implanted into the silicon substrate 1 through high energy ion implantation. After the n-well 3a and the p-well 3b are formed, the gate oxide film 4 and the gate electrode 5 are formed by performing a normal gate forming process. In this case, a mask oxide film 6 is formed on the gate electrode 5, and an oxide film / nitride spacer 7 is formed on the sidewall of the gate electrode 5.

다음으로, 도 1b에 도시된 바와 같이 NMOS 영역을 덮는 포토레지스트 패턴(8)을 형성하고, 이를 이온주입 마스크로 사용하여 p+ 소오스/드레인 영역에 49BF2+11B 혼합 이온주입(또는 49BF2 단독 이온주입)을 수행한다. 미설명 도면 부호 '9'는 소정의 열처리를 통해 형성된 p+ 소오스/드레인을 나타낸 것이다. Next, as shown in FIG. 1B, a photoresist pattern 8 covering the NMOS region is formed, and using this as an ion implantation mask, 49 BF 2 + 11 B mixed ion implantation (or 49) into the p + source / drain region. BF 2 alone ion implantation). Unexplained reference numeral '9' represents p + source / drain formed through a predetermined heat treatment.

계속하여, 도 1c에 도시된 바와 같이 포토레지스트 패턴(8)을 제거하고, PMOS 영역을 덮는 포토레지스트 패턴(10)을 형성한 다음, 이를 이온주입 마스크로 사용하여 75As 소오스/드레인 이온주입을 수행한다. 미설명 도면 부호 '11'은 소정의 열처리를 통해 형성된 n+ 소오스/드레인을 나타낸 것이다.Subsequently, as shown in FIG. 1C, the photoresist pattern 8 is removed, a photoresist pattern 10 covering the PMOS region is formed, and then, as an ion implantation mask, 75 As source / drain ion implantation is performed. Perform. Unexplained reference numeral 11 denotes n + source / drain formed through a predetermined heat treatment.

이어서, 도 1d에 도시된 바와 같이 포토레지스트 패턴(10)을 제거하고, 층간절연막(12)을 형성한 다음, 층간절연막(12)을 선택적으로 식각하여 소오스/드레인(9, 11)을 오픈시키는 비트라인 콘택홀을 형성한다. 계속하여, NMOS 영역을 덮는 포토레지스트 패턴(13)을 형성하고, PMOS 영역에 추가적으로 49BF2+11 B 혼합 이온주입(또는 49BF2 단독 이온주입)을 수행한다. 통상적으로, 비트라인 콘택 공정시 전하저장전극 콘택 영역에 플러그를 미리 형성하고 있으므로, 소오스와 드레인 영역에서 모두 콘택홀이 형성된다.Subsequently, as shown in FIG. 1D, the photoresist pattern 10 is removed, the interlayer insulating layer 12 is formed, and then the source / drain 9 and 11 are opened by selectively etching the interlayer insulating layer 12. Bit line contact holes are formed. Subsequently, a photoresist pattern 13 that covers the NMOS region, and performs an additional 49 BF 2 + 11 B mixed ion-implantation (alone or 49 BF 2 ion implantation) in the PMOS region. Typically, since the plug is previously formed in the charge storage electrode contact region during the bit line contact process, contact holes are formed in both the source and drain regions.

반도체 소자의 초고집적화에 따른 콘택 크기의 감소로 인하여 콘택 저항이 증가하고 있으며, 비트라인 콘택 또는 금속 콘택 공정 진행시 이러한 콘택 저항을 줄이기 위한 노력의 일환으로 전술한 바와 같이 콘택홀 형성후 노출된 소오스/드레인에 대해 추가적인 도펀트 이온주입을 실시하고 있다. 특히, p+ 소오스/드레인 콘택 저항은 붕소(B)의 낮은 고용(solid solubility) 한계 - 실리콘에 대한 고용 한계가 n형 도펀트인 31P나 75As에 비해 동일 온도에서 약 1 차수(order) 정도 낮음 - 로 인하여 저항(면저항 및 콘택 저항) 이슈(issue)가 늘 제기되고 있어, p+ 콘택 영역에만 국부적으로 추가적인 49BF2 이온주입 또는 49BF2+11 B 혼합 이온주입을 실시하고 있다.Contact resistance is increasing due to a decrease in contact size due to ultra-high integration of semiconductor devices, and as a result of efforts to reduce such contact resistance during bit line contact or metal contact processes, the exposed source after contact hole formation as described above. Additional dopant ion implantation is performed for the / drain. In particular, p + source / drain contact resistance is about the lower solid solubility limit of boron (B)-about 1 order at the same temperature compared to 31 P or 75 As, where the solid solution limit for silicon is n-type dopant. Due to low-resistance (surface resistance and contact resistance) issues, there are always additional 49 BF 2 ion implantation or 49 BF 2 + 11 B mixed ion implantation locally in the p + contact area.

이러한 추가적인 49BF2 이온주입(또는 또는 49BF2+11B 혼합 이온주입)을 수행하는 경우 저항 특성은 어느 정도 개선할 수 있으나, 공정 수가 대폭 증가하고, 특히 마스크 공정이 추가됨으로 인해 제조 단가를 증가시키는 문제점이 있었다.When such additional 49 BF 2 ion implantation (or 49 BF 2 + 11 B mixed ion implantation) is performed, the resistance characteristics can be improved to some extent, but the manufacturing cost is greatly increased due to the increase in the number of processes, and in particular, the addition of a mask process. There was an issue to increase.

잘 알려진 바와 같이 소자의 디자인 룰의 축소에 따른 유효 게이트 채널 길이의 감소로 인하여 주변회로의 소오스/드레인 접합 또한 0.1㎛ 깊이 내외의 얕은 접합의 형성이 요구되고 있다. 이러한 얕은 접합의 구현은 펀치쓰루 전압 특성, 단채널 효과 등의 트랜지스터 특성면에서 깊은 접합에 비해 상대적으로 우수하지만, 주변회로 설계시 주된 고려 사항인 동작 속도 즉, 낮은 저항을 갖는 접합의 구현 측면에서는 불리하다. 따라서, 이러한 두 특성의 상관관계를 고려하여 접합의 깊이를 결정하고 있는 실정이다.As is well known, due to the reduction of the effective gate channel length due to the reduction of device design rules, source / drain junctions of peripheral circuits are also required to form shallow junctions of about 0.1 μm in depth. Although the implementation of such a shallow junction is relatively superior to a deep junction in terms of transistor characteristics such as punch-through voltage characteristics and short channel effects, it is important in terms of implementation of a junction having low resistance, which is a main consideration in designing a peripheral circuit. It is disadvantageous. Therefore, the depth of the junction is determined in consideration of the correlation between these two characteristics.

전술한 바와 같은 공정 추가의 문제점을 고려하여 p+ 추가 이온주입을 생략하면서 저항 특성을 확보하기 위해서는 불가피하게 p+ 소오스/드레인 접합의 깊이를 깊게 가져갈 수 밖에 없다. 이 경우, 접합 깊이의 증가 만으로는 콘택 저항의 타겟을 맞추기도 어려울 뿐만 아니라, PMOS 펀치 문제를 야기하게 된다.In order to omit p + additional ion implantation and secure resistance characteristics in consideration of the above-described process addition problem, it is inevitable to bring deep depth of p + source / drain junction. In this case, an increase in the junction depth alone makes it difficult to hit the contact resistance, and causes a PMOS punch problem.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, p+ 추가 이온주입에 따른 공정 수의 증가를 최소화할 수 있는 반도체 소자 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can minimize the increase in the number of processes due to p + additional ion implantation.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 실리콘 기판의 p형 소오스/드레인 영역에 불소 및 붕소를 포함하는 제1 p형 도펀트를 이온주입하는 단계; 실리콘 기판의 n형 소오스/드레인 영역에 n형 도펀트를 이온주입하는 단계; 층간절연막을 관통하여 상기 p형 소오스/드레인 영역 및 상기 n형 소오스/드레인 영역을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 및 상기 층간절연막을 이온주입 마스크로 사용하여 노출된 상기 p형 소오스/드레인 영역 및 상기 n형 소오스/드레인 영역에 제2 p형 도펀트를 추가 이온주입하는 단계를 포함하는 반도체 소자 제조방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention to achieve the above technical problem, the step of ion implanting a first p-type dopant containing fluorine and boron in the p-type source / drain region of the silicon substrate; Implanting an n-type dopant into an n-type source / drain region of the silicon substrate; Forming a contact hole through the interlayer insulating layer to expose the p-type source / drain region and the n-type source / drain region; And additionally implanting a second p-type dopant into the p-type source / drain region and the n-type source / drain region exposed using the interlayer insulating layer as an ion implantation mask. .

본 발명은 얕은 p+ 소오스/드레인 접합을 유지하면서 콘택 저항 특성을 확보하기 위해서는 p+ 추가 이온주입 공정이 불가피하다는 것을 전제로 하여, 콘택 오픈 후 p+ 추가 이온주입 공정을 실시하되, 별도의 이온주입 마스크 없이 전면적(blanket)으로 실시한다. 이때, n+ 소오스/드레인 영역에서 유발되는 카운터 도핑을 보상하기 위하여 n+ 소오스/드레인 이온주입시 n형 도펀트의 도즈를 늘려준다. 실제로는 n형 도펀트인 비소(As)나 인(P)이 붕소(B)에 비해 1차수(order) 이상 높은 고용 한계를 가지므로, n+ 소오스/드레인 이온주입시 n형 도펀트의 도즈를 많이 늘려 주지 않더라도 후속 열공정에서 충분히 활성화되어 n+ 소오스/드레인 접합의 콘택 저항 증가를 억제할 수 있다.
The present invention synthesis was carried out to in order to secure the contact resistance while maintaining the shallow p + source / drain junction p + additional ion implant process to that on the assumption that this is inevitable, then the contact open p + additional ion-implantation process, a separate ion It is carried out in blankets without an injection mask. At this time, the dose of the n-type dopant is increased during n + source / drain ion implantation to compensate for counter doping caused in the n + source / drain region. In fact, the n-type dopant, arsenic (As) or phosphorus (P), has a higher solid-solution limit than the order of boron (B), so that the dose of the n-type dopant is increased when n + source / drain ions are implanted. Even if not increased, it can be sufficiently activated in subsequent thermal processes to suppress the increase in contact resistance of the n + source / drain junction.

이하, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 보다 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예를 소개하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be introduced in order to enable those skilled in the art to more easily carry out the present invention.

첨부된 도면 도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 트랜지스터 형성 공정을 도시한 것으로, 이하 이를 참조하여 설명한다.2A to 2D illustrate a process of forming a transistor of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, which will be described below with reference to the drawings.

본 실시예에 따르면, 우선 도 2a에 도시된 바와 같이 STI(Shallow Trench Isolation) 공정을 실시하여 실리콘 기판(21)에 소자분리막(22)을 형성하고, 고에너지 이온주입을 통해 실리콘 기판(21)에 n-웰(23a) 및 p-웰(23b)을 형성한 다음, 통상의 게이트 형성 공정을 실시하여 게이트 산화막(24) 및 게이트 전극(25)을 형성한다. 이때, 게이트 전극(25) 상부에는 마스크 산화막(26)이 형성되며, 게이트 전극(25) 측벽에는 산화막/질화막 스페이서(27)가 형성된다.According to the present embodiment, first, as shown in FIG. 2A, an isolation layer 22 is formed on the silicon substrate 21 by performing a shallow trench isolation (STI) process, and the silicon substrate 21 is formed through high energy ion implantation. After the n-well 23a and the p-well 23b are formed in the gate, the gate oxide film 24 and the gate electrode 25 are formed by performing a normal gate forming process. In this case, a mask oxide layer 26 is formed on the gate electrode 25, and an oxide / nitride spacer 27 is formed on the sidewall of the gate electrode 25.

다음으로, 도 2b에 도시된 바와 같이 NMOS 영역을 덮는 포토레지스트 패턴(28)을 형성하고, 이를 이온주입 마스크로 사용하여 p+ 소오스/드레인 영역에 49BF2+11B 혼합 이온주입(또는 49BF2 단독 이온주입)을 수행한다. 여기서, 49BF2+11B 혼합 이온주입을 수행하는 경우, 49BF2 이온의 이온주입 에너지는 10∼30keV, 11 B 이온의 이온주입 에너지는 1∼10keV의 범위에서 원하는 사영비정(Rp)을 유지하도록 하며, BF2 이온주입시 도즈량은 2.5×1014#/㎠∼1.5×1015#/㎠, B 이온주입시 도즈량은 2.5×1014#/㎠∼1.5×1015#/㎠로 하는 것이 바람직하다. 미설명 도면 부호 '19'는 소정의 열처리를 통해 형성된 p+ 소오스/드레인을 나타낸 것이다.Next, as shown in FIG. 2B, a photoresist pattern 28 covering the NMOS region is formed, and using this as an ion implantation mask, 49 BF 2 + 11 B mixed ion implantation (or 49) into the p + source / drain region. BF 2 alone ion implantation). Here, 49 BF 2 + 11 B when performing a mixed ion implantation, 49 BF 2 ion implantation energy is 10~30keV ion, the ion implantation energy of the ions 11 B is a non-integer projection (Rp) in the desired range of 1~10keV Dose amount at BF 2 ion implantation is 2.5 × 10 14 # / ㎠ ~ 1.5 × 10 15 # / ㎠, and dose amount at B ion implantation is 2.5 × 10 14 # / ㎠ ~ 1.5 × 10 15 # / ㎠ It is preferable to set it as. Unexplained reference numeral 19 denotes p + source / drain formed through a predetermined heat treatment.

계속하여, 도 2c에 도시된 바와 같이 포토레지스트 패턴(28)을 제거하고, PMOS 영역을 덮는 포토레지스트 패턴(30)을 형성한 다음, 이를 이온주입 마스크로 사용하여 75As 소오스/드레인 이온주입(또는 31P 소오스/드레인 이온주입)을 수행한다. 여기서, n형 도펀트로 75As 이온을 사용하는 경우, 후속 p+ 추가 이온주입에 따른 카운터 도핑의 영향을 고려하여 이온주입 도즈를 1×1015#/㎠∼8×1015#/㎠ 범위로 조절하는 것이 바람직하며, 이온주입 에너지는 10∼50keV 범위로 조절하는 것이 바람직하다. 한편, n형 도펀트로 31P 이온을 사용하는 경우, 이온주입 도즈는 1×1015#/㎠∼8×1015#/㎠, 이온주입 에너지는 4∼20keV 범위로 조절하는 것이 바람 직하다. 미설명 도면 부호 '31'은 소정의 열처리를 통해 형성된 n+ 소오스/드레인을 나타낸 것이다.Subsequently, as shown in FIG. 2C, the photoresist pattern 28 is removed, a photoresist pattern 30 covering the PMOS region is formed, and then, as a ion implantation mask, a 75 As source / drain ion implantation ( Or 31 P source / drain ion implantation). Here, in case of using the 75 As ions with an n-type dopant, the subsequent p + ion implantation more in consideration of the influence of the counter-doped in accordance with the ion implantation dose 1 × 10 15 # / ㎠~8 × 10 to 15 # / ㎠ range It is preferable to adjust, and it is preferable to adjust ion implantation energy in the range of 10-50 keV. On the other hand, with an n-type dopant when using the 31 P ions, the ion implantation dose is 1 × 10 15 # / ㎠~8 × 10 15 # / ㎠, ion implantation energy is preferable to control the wind to 4~20keV range. Unexplained reference numeral 31 denotes n + source / drain formed through a predetermined heat treatment.

이어서, 도 2d에 도시된 바와 같이 포토레지스트 패턴(30)을 제거하고, 층간절연막(32)을 형성한 다음, 층간절연막(32)을 선택적으로 식각하여 소오스/드레인(29, 31)을 오픈시키는 비트라인 콘택홀을 형성하고, 전면적으로 49BF2+11B 추가 이온주입(또는 49BF2 추가 이온주입)을 수행한다. 여기서, p+ 추가 이온주입시 도즈 및 이온주입 에너지는 p+ 소오스/드레인 이온주입시와 동일하게 적용할 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 2D, the photoresist pattern 30 is removed, the interlayer dielectric layer 32 is formed, and the interlayer dielectric layer 32 is selectively etched to open the source / drain 29 and 31. A bit line contact hole is formed and 49 BF 2 + 11 B additional ion implantation (or 49 BF 2 additional ion implantation) is performed over the entire surface. Here, the dose and ion implantation energy at the time of p + additional ion implantation may be applied in the same manner as at the time of p + source / drain ion implantation.

이후, 후속 공정을 진행하여 소자 제조를 완료한다.Thereafter, a subsequent process is performed to complete device fabrication.

전술한 바와 같이 본 발명에서는 PMOS의 트랜지스터 특성을 확보함과 동시에 접촉 저항 타겟을 맞추기 위해서 p+ 추가 이온주입을 수행한다. 한편, 본 발명에서는 p+ 추가 이온주입에 따른 공정 수의 증가를 최소화하기 위하여 별도의 이온주입 마스크 없이 p+ 추가 이온주입을 전면 이온주입으로 실시한다. 그리고, 상기와 같은 전면 이온주입에 따른 n+ 소오스/드레인 영역에서의 카운터 도핑을 고려하여 n+ 소오스/드레인 이온주입시 n형 도펀트의 도즈를 조절한다.As described above, in the present invention, p + additional ion implantation is performed to secure the transistor characteristics of the PMOS and to match the contact resistance target. Meanwhile, in the present invention, p + additional ion implantation is performed by front ion implantation without a separate ion implantation mask in order to minimize an increase in the number of processes due to p + additional ion implantation. In addition, the dose of the n-type dopant is adjusted during n + source / drain ion implantation in consideration of counter doping in the n + source / drain region according to the front ion implantation.

그러나, 도 3에 도시된 바와 같이 n형 도펀트인 75As, 31P는 p형 도펀트인 11 B 에 비해 실리콘(Si) 내의 고용 한계가 1차수(order) 이상 높기 때문에 후속 열공정에서 n형 도펀트를 충분히 활성화시킬 수 있으므로 실질적으로는 n형 도펀트의 도즈를 크게 증가시키지 않아도 된다.However, as shown in FIG. 3, the n-type dopants 75 As and 31 P have higher orders of magnitude higher in silicon (Si) than the p-type dopants 11 B, and thus the n-type dopants in subsequent thermal processes. Can be sufficiently activated, and the dose of the n-type dopant is not substantially increased.

한편, p+ 도펀트의 경우, 후속 열공정에 의해 비활성화되어 도 4에 도시된 바와 같이 p+ 소오스/드레인의 면저항(Rs)이 증가하는 현상이 일어나지만, n+ 도펀트의 경우에는 후속 열공정에 의한 비활성화 현상이 일어나더라도 도 5에 도시된 바와 같이 후속 열공정을 거치면서 저항 특성이 회복되기 때문에 카운터 도핑에 의한 영향은 미미하다고 볼 수 있다. 이는 n형 도펀트의 높은 실리콘 내 고용 한계에 기인한 것으로 파악된다.Meanwhile, in the case of p + dopant, the surface resistance (Rs) of p + source / drain increases as shown in FIG. 4 due to deactivation by a subsequent thermal process, but in the case of n + dopant, Even if the deactivation occurs, as shown in FIG. 5, since the resistance characteristics are restored through the subsequent thermal process, the influence of the counter doping may be insignificant. This is attributed to the high in-silicone employment limit of n-type dopants.

참고적으로, 도펀트 비활성화 현상은 고온 RTP 공정을 통해 활성화된 p+ 소오스/드레인의 도펀트(과포화 상태)가 전위(dislocation) 결함의 형성이 용이한 600∼850℃의 저온 영역대를 거치면서 전위 결함이나 그 근처에 침전(precipitation)되어 활성화율이 감소하는데 기인하는 것으로 알려져 있다[Wolf, Silicon Processing for the VLSI Era, Vol. 1, p.304]. 도 6은 붕소(B)의 등시성(isochronal) 열처리 특성을 도시한 것으로, 붕소의 도즈에 따른 열처리 온도에 대한 자유-캐리어의 비(PHall/φ)를 나타내고 있다. 도 3를 참조하면, 600∼700℃의 온도에서 도펀트 비활성화 현상이 가장 활발한 것으로 나타나 있으나, 실험 결과 800℃ 부근의 온도에서 가장 큰 저항 증가를 나타냄을 확인할 수 있 었다. 각 도즈 조건에 대해 붕소의 이온주입 에너지는 150 keV이다.
For reference, the dopant deactivation phenomenon is a potential defect as the dopant (supersaturated state) of p + source / drain activated through a high temperature RTP process passes through a low temperature region of 600 to 850 ° C. where dislocation defects are easily formed. It is known to be due to the decrease in activation rate due to the precipitation (precipitation) in or near [Wolf, Silicon Processing for the VLSI Era, Vol. 1, p. 304]. FIG. 6 shows isochronous heat treatment characteristics of boron (B), and shows the ratio of free-carrier (P Hall / φ) to the heat treatment temperature according to the dose of boron. Referring to FIG. 3, the dopant deactivation phenomenon was shown to be the most active at a temperature of 600 to 700 ° C., but the experiment showed that the largest increase in resistance was found at a temperature around 800 ° C. FIG. The boron ion implantation energy is 150 keV for each dose condition.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes can be made in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.

예컨대, 전술한 실시예에서 사용된 BF2 이온을 30BF 이온으로 대체하는 경우에도 본 발명의 기술적 원리는 적용된다.
For example, the technical principle of the present invention applies even when the BF 2 ions used in the above-described embodiment are replaced with 30 BF ions.

전술한 본 발명은 p+ 추가 이온주입을 이온주입 마스크 없이 수행함으로써 p+ 추가 이온주입의 실시에 따라 추가되는 공정 수를 최소화할 수 있다. 한편, 본 발명에서는 p+ 소오스/드레인의 얕은 접합을 유지하면서 콘택 저항 타겟을 확보할 수 있어 반도체 소자의 특성 개선을 기대할 수 있다.
The above-described present invention can minimize the process water to be added in accordance with the practice of the p + p + additional ion-implantation, by performing the additional ion-implantation without ion implantation mask. On the other hand, in the present invention, it is possible to secure a contact resistance target while maintaining a shallow junction of p + source / drain, thereby improving the characteristics of the semiconductor device.

Claims (8)

실리콘 기판의 p형 소오스/드레인 영역에 불소 및 붕소를 포함하는 제1 p형 도펀트를 이온주입하는 단계;Implanting a first p-type dopant containing fluorine and boron into the p-type source / drain region of the silicon substrate; 실리콘 기판의 n형 소오스/드레인 영역에 n형 도펀트를 이온주입하는 단계;Implanting an n-type dopant into an n-type source / drain region of the silicon substrate; 층간절연막을 관통하여 상기 p형 소오스/드레인 영역 및 상기 n형 소오스/드레인 영역을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 및Forming a contact hole through the interlayer insulating layer to expose the p-type source / drain region and the n-type source / drain region; And 상기 층간절연막을 이온주입 마스크로 사용하여 노출된 상기 p형 소오스/드레인 영역 및 상기 n형 소오스/드레인 영역에 제2 p형 도펀트를 추가 이온주입하는 단계Further implanting a second p-type dopant into the p-type source / drain region and the n-type source / drain region exposed using the interlayer insulating layer as an ion implantation mask 를 포함하는 반도체 소자 제조방법.Semiconductor device manufacturing method comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 불소 및 붕소를 포함하는 제1 p형 도펀트는 BF2+B, BF+B, BF2, BF 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.The first p-type dopant containing fluorine and boron is any one selected from BF 2 + B, BF + B, BF 2 , BF. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제2 p형 도펀트는 BF2+B, BF+B, BF2, BF 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.The second p-type dopant is any one selected from BF 2 + B, BF + B, BF 2 , BF. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제1 p형 도펀트로 상기 BF2+B를 사용하는 경우, BF2의 도즈량은 2.5×1014#/㎠∼1.5×1015#/㎠, B의 도즈량은 2.5×1014#/㎠∼1.5×1015 #/㎠로 설정하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.When the BF 2 + B is used as the first p-type dopant, the dose of BF 2 is 2.5 × 10 14 # / cm 2 to 1.5 × 10 15 # / cm 2, and the dose of B is 2.5 × 10 14 # / The semiconductor device manufacturing method characterized by setting to 2 cm <2> -1.5 * 10 <15># / cm <2>. 제2항 또는 제4항에 있어서,The method according to claim 2 or 4, 상기 n형 도펀트는 비소(As) 또는 인(P)인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.The n-type dopant is arsenic (As) or phosphorus (P) characterized in that the semiconductor device manufacturing method. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 n형 도펀트의 도즈를 1×1015#/㎠∼8×1015#/㎠로 설정하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.Method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that for setting the dose of the n-type dopant to 1 × 10 15 # / ㎠~8 × 10 15 # / ㎠. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제1 p형 도펀트로 상기 BF2+B를 사용하는 경우, BF2의 도즈량은 2.5×1014#/㎠∼1.5×1015#/㎠, B의 도즈량은 2.5×1014#/㎠∼1.5×1015 #/㎠로 설정하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.When the BF 2 + B is used as the first p-type dopant, the dose of BF 2 is 2.5 × 10 14 # / cm 2 to 1.5 × 10 15 # / cm 2, and the dose of B is 2.5 × 10 14 # / The semiconductor device manufacturing method characterized by setting to 2 cm <2> -1.5 * 10 <15># / cm <2>. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제1 p형 도펀트를 이온주입하는 단계와 제2 p형 도펀트를 추가 이온주입하는 단계에서 상기 제1 p형 도펀트와 제2 p형 도펀트의 도즈는 동일한 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.The method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that the dose of the first p-type dopant and the second p-type dopant is the same in the ion implantation of the first p-type dopant and the additional ion implantation of the second p-type dopant.
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