KR19980048206A - Most transistor with double gate structure and manufacturing method - Google Patents
Most transistor with double gate structure and manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- KR19980048206A KR19980048206A KR1019960066759A KR19960066759A KR19980048206A KR 19980048206 A KR19980048206 A KR 19980048206A KR 1019960066759 A KR1019960066759 A KR 1019960066759A KR 19960066759 A KR19960066759 A KR 19960066759A KR 19980048206 A KR19980048206 A KR 19980048206A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- gate electrode
- oxide film
- conductive
- layer
- gate
- Prior art date
Links
Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 분야1. Fields to which the invention described in the claims belong
반도체 소자 제조.Semiconductor device manufacturing.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제2. The technical problem to be solved by the invention
SOI형 이중게이트 MOSFET 형성시 전면게이트와 후면게이트의 이중게이트를 형성하기 위해 공정이 까다로운 CMP를 2-3회 진행해야 하고, 2장의 웨이퍼를 접착시키는데서 오는 공정의 복잡성과 생산성이 저하 문제를 해결하기 위함.When forming SOI type double gate MOSFET, it is necessary to go through CMP 2-3 times in order to form double gates of front gate and back gate, and solves the problem of low productivity and complexity of bonding two wafers. To do so.
3. 발명의 해결방법의 요지3. Summary of Solution to Invention
1장의 SOI웨이퍼에 이온주입에 의해 매몰된 형태의 후면게이트전극을 형성하고, 웨이퍼의 상부에 전면게이트전극을 형성함.A back gate electrode buried by ion implantation is formed in one SOI wafer, and a front gate electrode is formed on top of the wafer.
4. 발명의 중요한 용도4. Important uses of the invention
반도체 소자의 제조에 이용됨.Used in the manufacture of semiconductor devices.
Description
본 발명은 이중게이트 구조를 갖는 모스 트랜지스터 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 SOI(silicon on insulator)형 MOSFET 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a MOS transistor having a double gate structure and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a silicon on insulator (SOI) type MOSFET and a method for manufacturing the same.
기존의 벌크 실리콘(Bulk-Si) 또는 단순한 SOI웨이퍼를 사용하는 MOSFET보다 특성이 우수한 전력소비가 적고 동작속도가 빠른 SOI웨이퍼를 사용한 이중게이트(double gate)구조의 MOSFET가 개발되고 있다.Double gate MOSFETs have been developed using SOI wafers with lower power consumption and faster operating speed than MOSFETs using bulk-Si or simple SOI wafers.
종래의 SOI웨이퍼를 사용한 이중게이트구조의 MOSFET 제조방법을 도 1A 내지 도 1E를 참조하여 설명하면 다음과 같다.A method of fabricating a double gate MOSFET using a conventional SOI wafer will now be described with reference to FIGS. 1A to 1E.
먼저, 도 1A에 도시된 바와 같이 제1SOI웨이퍼(1)상의 소정부분에 필드산화막(2)을 형성하고, 상기 필드산화막에 의해 규정되는 활성영역 상부에 후면 게이트산화막(3)을 형성한 후, 이위에 N+ 후면게이트전극(4)을 형성한다.First, as shown in FIG. 1A, a field oxide film 2 is formed on a predetermined portion on the first SOI wafer 1, and a back gate oxide film 3 is formed on the active region defined by the field oxide film. The N + back gate electrode 4 is formed thereon.
이어서 도 1B에 나타낸 바와 같이 상기 후면 게이트전극(4)이 형성된 웨이퍼 전면에 CVD산화막(5)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 1B, a CVD oxide film 5 is formed on the entire surface of the wafer on which the rear gate electrode 4 is formed.
다음에 도 1C에 나타낸 바와 같이 전면에 BPSG막(6)이 형성된 제2SOI웨이퍼(7)를 상기 CVD산화막(5)과 BPSG막(6)이 접착되도록 함으로써 상기 제1SOI웨이퍼 상부에 접착시킨다. 여기서, 참조부호A는 접착면을 나타낸다.Next, as shown in FIG. 1C, the second SOI wafer 7 having the BPSG film 6 formed thereon is bonded to the upper surface of the first SOI wafer by allowing the CVD oxide film 5 and the BPSG film 6 to adhere thereto. Here, reference numeral A denotes an adhesive surface.
이어서 도 1D에 나타낸 바와 같이 상기 제1SOI웨이퍼(1)의 뒷면, 즉 상기 N+후면게이트전극(4)이 형성된 면의 반대면을 CMP(chemical mechanical polishing)에 의해 연마하여 제1SOI웨이퍼의 실리콘층을 노출시킨 후, 이 노출된 실리콘층상에 전면 게이트산화막(9)과 N+ 전면게이트전극(10)을 차례로 형성하고, 소오스 및 드레인 이온주입을 행한 후 어닐링하여 상기 전면게이트전극(10) 양단의 상기 실리콘층 부위에 N+소오스 및 드레인(11)을 형성한다. 이와 같이 함으로써 이중게이트구조의 MOSFET를 형성한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 1D, the back surface of the first SOI wafer 1, that is, the surface opposite to the surface on which the N + back gate electrode 4 is formed, is polished by chemical mechanical polishing (CMP) to form the silicon layer of the first SOI wafer. After exposure, the front gate oxide film 9 and the N + front gate electrode 10 are sequentially formed on the exposed silicon layer, source and drain ion implanted, followed by annealing to anneal the silicon across the front gate electrode 10. N + source and drain 11 are formed in the layer region. In this manner, a MOSFET having a double gate structure is formed.
상술한 종래기술에 있어서는 전면게이트와 후면게이트의 이중게이트를 형성하기 위해 공정이 까다로운 CMP를 2-3회 진행해야 하고, 제1웨이퍼와 제1웨이퍼를 접착시키는 방법을 사용하므로 그 제조공정이 매우 복잡하고 생산성이 떨어지며, 이에 따른 공정에 기인한 불순물입자(particle)나 결함(defect)을 유발하여 제조수율을 크게 저하시킬 뿐 아니라 제조비용면에서도 불리하다. 따라서 실용화하기에 어렵다는 문제가 있다.In the above-described prior art, the CMP, which is difficult to process, has to be performed 2-3 times to form the double gates of the front gate and the rear gate, and the manufacturing process is very difficult because the method of bonding the first wafer and the first wafer is used. It is complicated and the productivity is low, thereby causing impurity particles or defects due to the process, which greatly reduces the production yield, and is also disadvantageous in terms of manufacturing cost. Therefore, there is a problem that it is difficult to put to practical use.
본 발명은 특성이 우수한 SOI형 이중게이트 MOSFET와 단순화된 공정을 통해 이를 제조하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an SOI type double gate MOSFET having excellent characteristics and a method of manufacturing the same through a simplified process.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이중게이트를 갖는 모스트랜지스터는 제1도전형의 실리콘기판과 이 실리콘기판상에 형성된 매몰산화막 및 이 매몰산화막상부에 형성된 실리콘층으로 이루어진 SOI웨이퍼와, 상기 SOI웨이퍼의 상기 실리콘층상부에 게이트산화막을 개재하여 형성된 제2도전형의 전면게이트전극, 상기 전면게이트전극 양단의 상기 실리콘층부위에 형성된 제2도전형의 소오스 및 드레인영역, 및A MOS transistor having a double gate of the present invention for achieving the above object is an SOI wafer comprising a silicon substrate of a first conductivity type, an investment oxide film formed on the silicon substrate and a silicon layer formed on the investment oxide film, and the SOI wafer A front gate electrode of the second conductive type formed on the silicon layer via the gate oxide film, a source and drain region of the second conductive type formed on the silicon layer portion across the front gate electrode, and
상기 전면게이트전극 하부에 해당하는 상기 실리콘기판부위에 형성된 매몰된 형태의 제2도전형 후면게이트전극을 포함하여 구성된다.And a buried type second conductive rear gate electrode formed on the silicon substrate corresponding to the lower portion of the front gate electrode.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이중게이트를 갖는 모스트랜지스터 제조방법은 제1도전형의 실리콘기판과 그 상부에 형성된 매몰산화막 및 매몰산화막 상부에 형성된 실리콘층을 이루어진 SOI웨이퍼상부에 패드산화막을 형성하는 단계와, 제2도전형 불순물을 상기 기판내에 이온주입하여 상기 매몰산화막 하부의 기판부위에 제2도전형 매몰층을 형성하는 단계, 상기 실리콘층 상부에 게이트산화막과 제2도전형의 게이트전극 및 이온주입 장벽층을 차례로 형성하는 단계, 제1도전형 불순물을 상기 기판내에 카운터 도핑하는 단계, 제2도전형 불순물을 이온주입하여 상기 게이트전극 양단의 상기 실리콘층부위에 제2도전형의 소오스 및 드레인영역을 형성하는 단계를 포함하여 구성된다.In the method of manufacturing a MOS transistor having a double gate of the present invention for achieving the above object, a pad oxide film is formed on an SOI wafer formed of a first conductive silicon substrate, a buried oxide film formed thereon, and a silicon layer formed on the buried oxide film. And implanting a second conductive impurity into the substrate to form a second conductive buried layer on the substrate under the buried oxide film, and forming a gate oxide film and a second conductive gate electrode on the silicon layer. And sequentially forming an ion implantation barrier layer, counter-doping a first conductive impurity into the substrate, and ion implanting a second conductive impurity into the silicon conductive layer on both sides of the gate electrode. And forming a drain region.
도 1A 내지 도 1E는 종래기술에 의한 SOI형 이중게이트 MOSFET 제조방법을 도시한 공정순서도,1A to 1E are process flowcharts showing a method for manufacturing a SOI type double gate MOSFET according to the prior art;
도 2는 본 발명에 의한 SOI형 이중게이트 MOSFET의 단면구조도,2 is a cross-sectional structure diagram of an SOI type double gate MOSFET according to the present invention;
도 3A 내지 도 3E는 본 발명에 의한 SOI형 이중게이트 MOSFET 제조방법을 도시한 공정순서도.3A to 3E are process flowcharts showing a method for manufacturing an SOI type double gate MOSFET according to the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
20:p형 실리콘기판 21:매몰산화막20: p-type silicon substrate 21: investment oxide film
22:실리콘층 26:n+ 후면게이트전극22: silicon layer 26: n + back gate electrode
27:게이트산화막 28:n+ 전면게이트전극27: gate oxide film 28: n + front gate electrode
32:n+ 소오스 및 드레인영역32: n + source and drain regions
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
도 2에 본 발명의 일실시예에 의한 SOI형 이중게이트 NMOS트랜지스터를 단면도로 나타내었다. 도시된 바와 같이 본 발명의 SOI형 이중게이트 PMOS트랜지스터는 p형 실리콘기판(20)과 기판(20)상에 형성된 매몰산화막(21) 및 매몰 산화막(21)상부에 형성된 실리콘층(22)으로 이루어지는 SOI웨이퍼와, 이 SOI웨이퍼의 상기 실리콘층(22)상부에 게이트산화막(27)을 개재하여 형성된 n+ 전면게이트전극(28), 상기 전면게이트전극(28) 양단의 상기 실리콘층(22)부위에 형성된 n+ 소오스 및 드레인영역(32), 및 상기 전면 게이트전극(28) 하부에 해당하는 상기 실리콘기판(20)부위에 형성된 매몰된 형태의 n+ 후면게이트전극(26)으로 구성된다.2 is a cross-sectional view of an SOI type double gate NMOS transistor according to an embodiment of the present invention. As shown, the SOI type double gate PMOS transistor of the present invention is composed of a p-type silicon substrate 20, an buried oxide film 21 formed on the substrate 20 and a silicon layer 22 formed on the buried oxide film 21. An SOI wafer and an n + front gate electrode 28 formed on the silicon layer 22 of the SOI wafer with a gate oxide film 27 interposed therebetween, and on the silicon layer 22 across the front gate electrode 28. The n + source and drain regions 32 are formed, and the buried n + back gate electrodes 26 are formed on the silicon substrate 20 corresponding to the lower portion of the front gate electrode 28.
이와 같이 본 발명에 의한 SOI형 이중게이트 MOS트랜지스터는 1장의 SOI실리콘 웨이퍼에 이온주입에 의해 형성된 매몰된 형태의 후면게이트전극(26)을 가지며, 상기 웨이퍼의 상부에 전면게이트전극을 가진다. 따라서 상기한 종래기술에서와 같이 2장의 웨이퍼를 접착시키고, 이를 위해 연마하는 공정등이 사용되지 않으므로 이러한 공정들에 기인한 불순물입자 및 결함 발생을 방지할 수 있어 특성이 우수한 MOSFET를 형성할 수 있다.As described above, the SOI type double gate MOS transistor according to the present invention has a buried back gate electrode 26 formed by ion implantation into one SOI silicon wafer, and has a front gate electrode on top of the wafer. Therefore, as in the above-described prior art, since two wafers are bonded and polished for this purpose, impurity particles and defects caused by these processes can be prevented, thereby forming a MOSFET having excellent characteristics. .
도 3A 내지 도 3D를 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 SOI형 이중게이트 NMOS 제조방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to FIGS. 3A to 3D, a method of fabricating an SOI type double gate NMOS according to an embodiment of the present invention is as follows.
먼저, 도 3A에 나타낸 바와 같은 p형 실리콘기판(20)과 매몰산화막(21) 및 실리콘층(22)으로 이루어진 SOI웨이퍼상부의 소정영역에 도 3B에 나타낸 바와 같이 필드산화막을 형성하고, 기판 전면에 패드산화막(24)을 형성한다. 이때, 상기 매몰산화막은 1000-3000Å 두께로 형성하고, 그 상부의 SOI층(22)은 200-1500Å정도로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 SOI층(22)은 접착(bonding)에 의해 형성하거나 SIMOX(silicon on implanted oxide)에 형성한다.First, as shown in FIG. 3B, a field oxide film is formed on a predetermined region of an upper SOI wafer composed of a p-type silicon substrate 20, an investment oxide film 21, and a silicon layer 22 as shown in FIG. 3A. The pad oxide film 24 is formed in the film. In this case, the buried oxide film is preferably formed to a thickness of 1000-3000Å, the upper SOI layer 22 is preferably formed to about 200-1500Å. The SOI layer 22 is formed by bonding or formed on silicon on implanted oxide (SIMOX).
이어서 n형 불순물을 고농도로 상기 기판내에 이온주입한 후, 어닐링을 행하여 도 3C에 나타낸 바와 같이 상기 매몰산화막(21)하부의 기판부위에 매몰된 n+층(26)을 형성한다. 상기 이온주입시 SOI층(22)과 매몰산화막(21)을 이온이 뚫을 수 있을 정도의 높은 에너지로 이온주입을 행한다.Subsequently, after implanting the n-type impurity into the substrate at a high concentration, annealing is performed to form an n + layer 26 embedded in the substrate portion under the buried oxide film 21 as shown in FIG. 3C. In the ion implantation, ion implantation is performed at a high energy level such that ions can penetrate the SOI layer 22 and the buried oxide film 21.
다음에 도 3D에 나타낸 바와 같이 상기 SOI층(22) 상부에 게이트산화막(27)과 게이트전극 형성용 n+폴리실리콘층(28) 및 질화막(29)을 차례로 형성한 후, 소정의 게이트패턴으로 패터닝하여 전면게이트전극(28)을 형성한다. 이어서 p형 불순물의 카운터(counter) 이온주입(30)을 실시하여 상기 전면게이트전극(28) 하부를 제외한 상기 n+매몰층(26)영역을 기판과 동일한 p-형으로 전환되도록 함으로써 상기 전면 게이트전극(28) 하부의 기판부위에 상기 n+매몰층으로 이루어진 후면 게이트전극(26)을 형성한다. 이때, 상기 전면 게이트전극(28)상부의 질화막(29)은 상기 카운터 이온주입시 p형 불순물이온이 n+전면게이트전극(28)에 주입되어 이 게이트전극이 n- 또는 p-형으로 전환되지 않도록 하는 카운터 도핑(counter doping) 배리어 역할을 하게 된다. 상기 질화막(29)은 500-2000Å두께로 형성하는 것이 바람직하다.Next, as shown in FIG. 3D, the gate oxide film 27, the n + polysilicon layer 28 for forming the gate electrode, and the nitride film 29 are sequentially formed on the SOI layer 22, and then patterned with a predetermined gate pattern. Thus, the front gate electrode 28 is formed. Subsequently, a counter ion implantation 30 of p-type impurities is performed to convert the n + buried layer 26 except for the lower portion of the front gate electrode 28 to the same p-type as the substrate. (28) A rear gate electrode 26 made of the n + buried layer is formed on the lower substrate. At this time, the nitride film 29 on the front gate electrode 28 is implanted with p-type impurity ions into the n + front gate electrode 28 during the counter ion implantation so that the gate electrode is not switched to n- or p- type. It acts as a counter doping barrier. The nitride film 29 is preferably formed to a thickness of 500-2000 kPa.
다음에 도 3E에 나타낸 바와 같이 n형 불순물을 고농도로 이온주입하고 어닐링을 행하여 상기 전면 게이트전극(28) 양단의 SOI층(22)부위에 n+ 소오스 및 드레인영역(32)을 형성함으로써 이중게이트를 갖는 SOI형 MOSFET를 완성한다.Next, as shown in FIG. 3E, the n-type impurity is implanted at high concentration and annealed to form n + source and drain regions 32 on the SOI layer 22 across the front gate electrode 28 to form a double gate. Complete the SOI type MOSFET having.
상기 실시예에서는 NMOS를 예로 들어 설명하였으나, PMOS에도 본 발명을 적용할 수 있음은 물론이며, 이 경우에는 게이트전극과 소오스 및 드레인 형성시 주입되는 이온의 극성을 반대로 하면 된다.Although the embodiment has been described using NMOS as an example, the present invention can be applied to PMOS as well. In this case, the polarities of the ions implanted when forming the gate electrode and the source and the drain can be reversed.
이와 같이 본 발명은 후면게이트와 전면게이트가 각각 형성된 2장의 웨이퍼를 접착시키는 종래기술과는 달리 SOI웨이퍼에 이온주입에 의해 셀프얼라인(self-align)형태의 매몰된 후면게이트전극을 형성하여 이중게이트 MOSFET를 형성한다. 따라서 종래기술에 비해 단순화된 공정을 통해 이중게이트 MOSFET를 형성하는 것이 가능하게 된다.As described above, the present invention, unlike the prior art, which bonds two wafers each having a back gate and a front gate formed thereon, forms a self-aligned back gate electrode by implanting ions into a SOI wafer. Form a gate MOSFET. Therefore, it becomes possible to form a double gate MOSFET through a simplified process compared to the prior art.
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 apparent to those of ordinary knowledge.
본 발명에 의하면, SOI형 MOSFET 제조에 있어서 생산성 및 제조수율을 향상시킬 수 있으며, 특성이 매우 우수한 고집적 MOSFET실현이 가능하게 된다.According to the present invention, it is possible to improve productivity and production yield in the production of SOI-type MOSFETs, and to realize high-integrated MOSFETs having excellent characteristics.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019960066759A KR19980048206A (en) | 1996-12-17 | 1996-12-17 | Most transistor with double gate structure and manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019960066759A KR19980048206A (en) | 1996-12-17 | 1996-12-17 | Most transistor with double gate structure and manufacturing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR19980048206A true KR19980048206A (en) | 1998-09-15 |
Family
ID=66445015
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1019960066759A KR19980048206A (en) | 1996-12-17 | 1996-12-17 | Most transistor with double gate structure and manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR19980048206A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100466978B1 (en) * | 1997-12-20 | 2005-06-07 | 삼성전자주식회사 | A method of fabricating silicon on insulator transistor device |
-
1996
- 1996-12-17 KR KR1019960066759A patent/KR19980048206A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100466978B1 (en) * | 1997-12-20 | 2005-06-07 | 삼성전자주식회사 | A method of fabricating silicon on insulator transistor device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR0176202B1 (en) | Soi transistor and its fabrication method | |
KR100656973B1 (en) | Semiconductor device and method for producing same | |
JP3080914B2 (en) | Semiconductor wafer manufacturing method | |
KR100684189B1 (en) | Semiconductor device and fabrication method for the same | |
US6465316B2 (en) | SOI substrate and semiconductor device | |
JPH039631B2 (en) | ||
US6358815B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP2000196090A (en) | Double-gate soi device and manufacture thereof | |
JP4065580B2 (en) | Silicon-on-insulator base for transistor manufacture and method for manufacturing the base | |
JPH01162362A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
JP2000340795A (en) | Semiconductor logic element and logic circuit using the same | |
JP3312691B2 (en) | Semiconductor device | |
KR19980048206A (en) | Most transistor with double gate structure and manufacturing method | |
JP2002289698A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method and portable electronic appliance | |
KR19980048203A (en) | Most transistor with double gate structure and manufacturing method | |
JPH0613606A (en) | Semiconductor device | |
KR100265049B1 (en) | MOS field effect transistor and manufacturing method of S.O.I device | |
JPH0548104A (en) | Semiconductor device and its manufacture | |
JPS61251166A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
CN116230548A (en) | Double-gate MOSFET (Metal-oxide-semiconductor field Effect transistor) and forming method thereof | |
KR0183714B1 (en) | Method of manufacturing silicon-on-insulator and its structure | |
JPH06181312A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
KR100322417B1 (en) | A MOSFET with advantages of SOI MOSFET and its fabrication method | |
KR100214077B1 (en) | Mosfet and method for fabricating the same | |
KR100466978B1 (en) | A method of fabricating silicon on insulator transistor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Withdrawal due to no request for examination |