KR19990041582A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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KR19990041582A
KR19990041582A KR1019970062195A KR19970062195A KR19990041582A KR 19990041582 A KR19990041582 A KR 19990041582A KR 1019970062195 A KR1019970062195 A KR 1019970062195A KR 19970062195 A KR19970062195 A KR 19970062195A KR 19990041582 A KR19990041582 A KR 19990041582A
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semiconductor device
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KR1019970062195A
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이동근
박재옥
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구본준
엘지반도체 주식회사
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Abstract

본 발명은 소자의 특성을 향상시키도록 한 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로서, 제 1 도전형 기판에 소오스/드레인 영역이 형성될 영역을 정의하는 단계와, 상기 정의된 소오스/드레인 영역의 기판을 표면으로부터 소정깊이로 식각하여 트랜치를 형성하는 단계와, 상기 트랜치 부분의 기판 표면에 제 1 도전형 불순물 이온을 주입하여 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계와, 그리고 상기 소오스/드레인 불순물 영역 사이의 기판상에 게이트 절연막을 개재하여 제 2 도전형 불순물이 도핑된 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 한다.The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device to improve the characteristics of the device, comprising the steps of defining a region in which the source / drain region is to be formed on the first conductivity type substrate, and the substrate of the source / drain region defined above Forming a trench by etching to a predetermined depth from a surface, implanting first conductivity type impurity ions into the substrate surface of the trench portion to form a source / drain region, and a substrate between the source / drain impurity region And forming a gate electrode doped with a second conductivity type impurity through a gate insulating film on the substrate.

Description

반도체 소자의 제조방법Manufacturing method of semiconductor device

본 발명은 반도체 소자의 제조 공정에 관한 것으로, 특히 소자의 특성을 향상시키는데 적당한 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a process for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device suitable for improving the characteristics of the device.

일반적으로 반도체 집적회로 제조에 있어서, 성능이 우수하면서 고집적화된 반도체 칩 집적회로를 구성하는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)의 크기를 줄이기 위한 노력이 계속되어 왔다.In general, in the manufacture of semiconductor integrated circuits, efforts have been made to reduce the size of MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) constituting high-performance integrated semiconductor chip integrated circuits.

이러한 노력의 결과로 반도체 집적회로의 제조기술이 서브 마이크론(Sub-micron) 수준으로 스케일 다운(Scale Down)되기에 이르렀다.As a result of these efforts, the manufacturing technology of semiconductor integrated circuits has been scaled down to sub-micron level.

반도체 소자의 축소 크기는 수평치수의 축소와 아울러 이에 비례한 수직치수의 축소가 이루어져야 여러 소자의 특성들과의 균형을 이룰 수 있게 된다.The shrinking size of the semiconductor device must be reduced in proportion to the horizontal dimension and the vertical dimension in proportion to it to be able to balance the characteristics of the various devices.

즉, 소자의 크기가 줄어들어 예컨데 트랜지스터에 있어서 소오스와 드레인간의 간격이 가까워지면 원하지 않는 소자의 특성변화가 발생하게 되는데 그 대표적인 것이 숏 채널 효과이다.In other words, when the size of the device is reduced, for example, when the gap between the source and the drain becomes closer in the transistor, an undesirable change in characteristics of the device may occur.

상기와 같은 고집적화에 따른 숏 채널 효과를 개선하기 위하여 게이트 측벽의 하측에 저농도의 접합을 형성하는 LDD(Lightly Doped Drain) 구조를 채택하고 있다.In order to improve the short channel effect due to the high integration, a lightly doped drain (LDD) structure is formed to form a low concentration junction under the gate sidewall.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래의 반도체 소자의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a manufacturing method of a conventional semiconductor device will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1a 내지 도 1d는 종래의 반도체 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a conventional semiconductor device.

도 1a에 도시한 바와같이 p형 반도체 기판(11)상에 게이트 절연막(12)과 게이트 전극용 폴리 실리콘(13)을 형성하고, 상기 폴리 실리콘(13)상에 포토레지스트(Photo Resist)(14)를 도포한 후, 노광 및 현상공정으로 게이트 전극이 형성될 영역만 남도록 패터닝(Patterning)한다.As shown in FIG. 1A, a gate insulating film 12 and a polysilicon 13 for a gate electrode are formed on a p-type semiconductor substrate 11, and a photoresist 14 is formed on the polysilicon 13. ) Is patterned to expose only the region where the gate electrode is to be formed by exposure and development.

도 1b에 도시한 바와같이 상기 패터닝된 포토레지스트(14)를 마스크로 이용하여 상기 폴리 실리콘(13) 및 게이트 절연막(12)을 선택적으로 제거하여 게이트 전극(13a)을 형성한다.As shown in FIG. 1B, the polysilicon 13 and the gate insulating layer 12 are selectively removed using the patterned photoresist 14 as a mask to form a gate electrode 13a.

도 1c에 도시한 바와같이 상기 포토레지스트(14)를 제거하고, 상기 게이트 전극(13a)을 마스크로 이용한 저농도 n형 불순물 이온을 주입하여 상기 게이트 전극(13a) 양측의 반도체 기판(11)의 표면내에 LDD 영역(15)을 형성한다.As shown in FIG. 1C, the photoresist 14 is removed, and low concentration n-type impurity ions are implanted using the gate electrode 13a as a mask to implant the surface of the semiconductor substrate 11 on both sides of the gate electrode 13a. The LDD region 15 is formed in the inside.

도 1d에 도시한 바와같이 상기 게이트 전극(14a)을 포함한 반도체 기판(11)의 전면에 절연막을 형성한 후 에치백공정을 실시하여 상기 게이트 전극(14a) 양측면에 절연막 측벽(16)을 형성한다.As shown in FIG. 1D, an insulating film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 11 including the gate electrode 14a, and then an etch back process is performed to form insulating film sidewalls 16 on both sides of the gate electrode 14a. .

이어, 상기 절연막 측벽(16) 및 게이트 전극(14a)을 마스크로 이용하여 전면에 고농도 n형 불순물 이온을 주입하여 상기 게이트 전극(14a) 양측의 반도체 기판(11) 표면내에 상기 LDD 영역(15)과 연결되는 소오스/드레인 불순물 영역(17)을 형성한다.Subsequently, high concentration n-type impurity ions are implanted into the entire surface by using the insulating film sidewall 16 and the gate electrode 14a as a mask, so that the LDD region 15 is formed in the surface of the semiconductor substrate 11 on both sides of the gate electrode 14a. Source / drain impurity regions 17 are formed to be connected to each other.

그러나 상기와 같은 반도체 소자의 제조방법에 있어서 소자의 집적화에 의한 채널 길이가 짧아져 소오스-기판 또는 드레인-기판의 PN 접합에서 캐리어 농도의 차이로 인해 공핍층이 기판쪽으로 넓게 형성되어 소오스와 드레인이 공핍층으로 연결된 형상의 펀치쓰로우(Punch-through) 현상이 발생하여 소자의 기능을 저하시키는 문제점이 있었다.However, in the above-described method of manufacturing a semiconductor device, the channel length is shortened due to the integration of the device, and a depletion layer is formed toward the substrate due to the difference in carrier concentration at the PN junction of the source-substrate or the drain-substrate. The punch-through phenomenon of the shape connected to the depletion layer occurs, which causes a problem of degrading the function of the device.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 펀치쓰로우 현상을 방지하여 소자의 특성을 향상시키도록 한 반도체 소자의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device to improve the characteristics of the device to prevent the punch-through phenomenon to solve the above problems.

도 1a 내지 1d는 종래의 반도체 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a conventional semiconductor device.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 의한 반도체 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도2A through 2D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings

21 : 반도체 기판 22 : 제 1 포토레지스트21 semiconductor substrate 22 first photoresist

23 : 트랜치 24 : 소오스/드레인 불순물 영역23 trench 24 source / drain impurity region

25 : 게이트 절연막 26a : 게이트 전극25 gate insulating film 26a gate electrode

27 : 제 2 포토레지스트27: second photoresist

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 반도체 소자의 제조방법은 제 1 도전형 기판에 소오스/드레인 영역이 형성될 영역을 정의하는 단계와, 상기 정의된 소오스/드레인 영역의 기판을 표면으로부터 소정깊이로 식각하여 트랜치를 형성하는 단계와, 상기 트랜치 부분의 기판 표면에 제 1 도전형 불순물 이온을 주입하여 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계와, 그리고 상기 소오스/드레인 불순물 영역 사이의 기판상에 게이트 절연막을 개재하여 제 2 도전형 불순물이 도핑된 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a semiconductor device, the method including: defining a region in which a source / drain region is to be formed in a first conductivity type substrate; Etching to a predetermined depth to form a trench, implanting first conductivity type impurity ions into the substrate surface of the trench to form a source / drain region, and forming a trench between the source / drain impurity regions And forming a gate electrode doped with a second conductivity type impurity through the gate insulating film.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 반도체 소자의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 의한 반도체 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.2A to 2D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

도 2a에 도시한 바와같이 p형 반도체 기판(21)상에 제 1 포토레지스트(22)를 도포한 후, 노광 및 현상공정으로 소오스/드레인 영역이 형성될 영역이 오픈되도록 패터닝한다.As shown in FIG. 2A, the first photoresist 22 is applied onto the p-type semiconductor substrate 21, and then patterned to open the region where the source / drain regions are to be formed by exposure and development.

이어, 상기 패터닝된 제 1 포토레지스트(22)를 마스크로 이용하여 상기 반도체 기판(21)을 표면으로부터 소정깊이로 식각하여 트랜치(23)를 형성한다.Subsequently, the trench 23 is formed by etching the semiconductor substrate 21 to a predetermined depth from the surface by using the patterned first photoresist 22 as a mask.

도 2b에 도시한 바와같이 상기 패터닝된 제 1 포토레지스트(22)를 마스크로 이용하여 트랜치(23)가 형성된 반도체 기판(21)에 p형 이온인 보론(Boron) 이온을 주입하고 어닐공정을 실시하여 소오스/드레인 불순물 영역(24)을 형성한다.As shown in FIG. 2B, boron ions, which are p-type ions, are implanted into the semiconductor substrate 21 having the trenches 23 formed thereon using the patterned first photoresist 22 as a mask, and annealing is performed. Thus, source / drain impurity regions 24 are formed.

도 2c에 도시한 바와같이 상기 제 1 포토레지스트(22)를 제거하고, 상기 소오스/드레인 불순물 영역(24)이 형성된 반도체 기판(21)의 전면에 게이트 절연막(25)과 고농도 n형 불순물 이온이 도핑된 폴리 실리콘(26)을 형성한다.As shown in FIG. 2C, the gate insulating film 25 and the high concentration n-type impurity ions are formed on the entire surface of the semiconductor substrate 21 on which the first photoresist 22 is removed and the source / drain impurity region 24 is formed. Doped polysilicon 26 is formed.

이어, 상기 폴리 실리콘(26)상에 제 2 포토레지스트(27)를 도포한 후, 노광 및 현상공정으로 상기 소오스/드레인 불순물 영역(24)의 사이 즉 트랜치(23)가 형성되지 않는 영역에만 남도록 패터닝한다.Subsequently, after the second photoresist 27 is coated on the polysilicon 26, the second photoresist 27 is applied to the polysilicon 26 so as to remain only between the source / drain impurity regions 24, that is, in the region where the trench 23 is not formed. Pattern.

도 2d에 도시한 바와같이 상기 패터닝된 제 2 포토레지스트(27)를 마스크로 이용하여 상기 폴리 실리콘(26) 및 게이트 절연막(25)을 선택적으로 제거하여 게이트 전극(26a)을 형성하고, 상기 제 2 포토레지스트(27)를 제거한다.As shown in FIG. 2D, the polysilicon 26 and the gate insulating layer 25 are selectively removed using the patterned second photoresist 27 as a mask to form a gate electrode 26a. 2 Remove the photoresist 27.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명에 의한 반도체 소자의 제조방법에 있어서 기판과 동일한 이온을 주입하여 소오스/드레인 영역을 형성함으로써 기판의 농도를 높혀주기 때문에 공핍층이 기판쪽으로 넓어지는 현상을 방지하여 소자의 특성을 향상시키는 효과가 있다.As described above, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, since the concentration of the substrate is increased by implanting the same ions as the substrate to form a source / drain region, the phenomenon that the depletion layer widens toward the substrate is prevented. There is an effect of improving the properties.

Claims (1)

제 1 도전형 기판에 소오스/드레인 영역이 형성될 영역을 정의하는 단계;Defining a region in which a source / drain region is to be formed in the first conductivity type substrate; 상기 정의된 소오스/드레인 영역의 기판을 표면으로부터 소정깊이로 식각하여 트랜치를 형성하는 단계;Etching the substrate of the defined source / drain region from a surface to a predetermined depth to form a trench; 상기 트랜치 부분의 기판 표면에 제 1 도전형 불순물 이온을 주입하여 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계; 그리고Implanting first conductivity type impurity ions into the substrate surface of the trench to form a source / drain region; And 상기 소오스/드레인 불순물 영역 사이의 기판상에 게이트 절연막을 개재하여 제 2 도전형 불순물이 도핑된 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.And forming a gate electrode doped with a second conductivity type impurity on a substrate between the source / drain impurity regions through a gate insulating film.
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