KR19990060857A - Transistor Formation Method of Semiconductor Device - Google Patents

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KR19990060857A KR1019970081103A KR19970081103A KR19990060857A KR 19990060857 A KR19990060857 A KR 19990060857A KR 1019970081103 A KR1019970081103 A KR 1019970081103A KR 19970081103 A KR19970081103 A KR 19970081103A KR 19990060857 A KR19990060857 A KR 19990060857A
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마숙락
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김영환
현대전자산업 주식회사
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Abstract

본 발명은 반도체 소자의 트랜지스터 형성 방법에 관한 것으로, 반도체 기판을 리세스(recess) 구조로 만든 후에 리세스 부분에 게이트를 형성하고, 엘디디(lightly doped drain; LDD) 이온 주입 및 소오스/드레인 이온 주입으로 엘디디 구조의 소오스/드레인 접합부를 리세스 이외의 지역에 형성되도록 하여 단차를 갖게하므로, 소오스/드레인 접합부의 실제 두께는 두꺼우나 채널 영역으로부터의 깊이는 얕기 때문에 얕은 접합부의 기능을 하게 되고, 또한 소오스/드레인 접합부 콘택 공정시 과도 식각이 이루어지더라도, 실제 소오스/드레인 접합부가 두껍기 때문에 접합부의 식각 손실로 인한 쇼트 채널 효과(short channel effect)를 방지할 수 있는 반도체 소자의 트랜지스터 형성 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of forming a transistor in a semiconductor device, wherein after forming a semiconductor substrate into a recess structure, a gate is formed in the recess portion, lightly doped drain (LDD) ion implantation, and source / drain ions. Since the source / drain junction of the LED structure is formed in a region other than the recess by the injection, it has a step so that the actual thickness of the source / drain junction is shallow but the depth from the channel region is shallow so that it functions as a shallow junction. In addition, even when excessive etching is performed during the source / drain junction contact process, since the source / drain junction is thick, a method of forming a transistor of a semiconductor device capable of preventing short channel effects due to etch loss of the junction is prevented. It is about.

Description

반도체 소자의 트랜지스터 형성 방법Transistor Formation Method of Semiconductor Device

본 발명은 반도체 소자의 트랜지스터 형성 방법에 관한 것으로, 특히 트랜지스터의 얕은 접합부(shallow junction)에 접합부 콘택을 위한 콘택홀 형성시 식각 손상으로 인한 쇼트 채널 효과(short channel effect)를 방지하면서, 얕은 접합부의 깊이 제어를 용이하게 할 수 있는 반도체 소자의 트랜지스터 형성 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of forming a transistor in a semiconductor device, and more particularly, to forming a contact hole for a junction contact at a shallow junction of a transistor, while preventing a short channel effect due to etch damage. A method of forming a transistor of a semiconductor device capable of facilitating depth control.

일반적으로, 반도체 소자가 고집적화 되어감에 따라 트랜지스터는 얕은 깊이를 갖는 소오스/드레인 접합부의 형성이 요구되고 있다. 얕은 소오스/드레인 접합부(shallow source/drain junction)를 형성하기 위한 방법으로, 저에너지의 이온 주입에 의한 방법과 이를 응용한 이중 이온 주입(double implantation) 방법, 선비정질화에 의한 채널링 효과(channeling effect) 억제 방법 등이 제안되고 있다. 이러한 방법들은 0.1㎛ 이하 급의 반도체 소자의 얕은 접합 형성을 위해서는 주입된 이온에 의한 결함 형성에 따른 물리적, 화학적 특성 규명이 아직 미흡한 실정이며, 접합부 콘택을 위한 콘택홀 형성시 식각 손상으로 인한 쇼트 채널 효과(short channel effect)로 인하여 소자의 신뢰성이 저하되는 문제가 있다. 따라서, 얕은 접합부를 형성하는 방법으로 실리콘 등의 기판 표면의 하부에 이온 주입에 의해 형성하는 종래 방법을 탈피하여 소오스/드레인 접합부를 기판의 상부에도 형성하는 선택적 에피텍셜 성장(selective epitaxial growth) 방법에 의한 엘레베이티드 소오스/드레인 접합부가 제안되고 있다. 그러나, 이러한 방법은 먼저 산화층이 선택 식각된 부분에만 선택적으로 고온 화학기상증착 방법을 통하여 박막을 형성하는 방법이나, 도핑 되지 않은 순수한 실리콘만을 증착한 후 원하는 도판트의 이온 주입으로 소오스/드레인을 형성하는 경우 도판트의 균일한 분포가 어려운 단점이 있다. 또한, 이러한 단점을 해결하기 위하여 박막 형성시 도핑을 위한 가스를 함께 사용하여 인-시튜(in-situ)로 균일하게 도판트가 분포된 박막을 형성하는 방법이 제안되고 있으나, 고온 하에서 혼합 가스의 분해에 의한 도핑된 박막의 선택적 성장 제어가 매우 힘들며, 더욱이 확산이 잘 일어나는 붕소 등과 같은 불순물 이온은 인-시튜 도핑이 매우 어려운 실정이다.In general, as semiconductor devices become more integrated, transistors are required to form source / drain junctions having a shallow depth. As a method for forming shallow source / drain junctions, a method using low energy ion implantation, a double implantation method using the same, and a channeling effect by pre-crystallization Inhibition methods and the like have been proposed. These methods are still insufficient in identifying physical and chemical properties due to defect formation by implanted ions for the formation of shallow junctions of semiconductor devices of 0.1 µm or less class. There is a problem that the reliability of the device is degraded due to the short channel effect. Therefore, in the selective epitaxial growth method of forming a source / drain junction on the upper part of the substrate, instead of the conventional method of forming a shallow junction by ion implantation on the lower surface of the substrate such as silicon. Elevated source / drain junctions have been proposed. However, this method is a method of forming a thin film by selectively using a high temperature chemical vapor deposition method only on the portion where the oxide layer is selectively etched, or by depositing only undoped pure silicon and then forming a source / drain by ion implantation of a desired dopant If there is a disadvantage that the uniform distribution of the dopant is difficult. In addition, in order to solve this disadvantage, a method of forming a thin film uniformly distributed in-situ by using a gas for doping when forming a thin film has been proposed, It is very difficult to control the selective growth of the doped thin film by decomposition, and impurity ions such as boron, which are easily diffused, are difficult to do in-situ doping.

따라서, 본 발명은 접합부 콘택을 위한 콘택홀 형성시 식각 손상으로 인한 쇼트 채널 효과(short channel effect)를 방지하면서, 얕은 접합부의 깊이 제어를 용이하게 할 수 있는 반도체 소자의 트랜지스터 형성 방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention provides a method of forming a transistor of a semiconductor device capable of facilitating depth control of a shallow junction while preventing short channel effects due to etching damage in forming a contact hole for a junction contact. There is a purpose.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 트랜지스터 형성 방법은 반도체 기판의 선택된 부분에 리세스를 형성하는 단계; 채널 형성용 불순물 이온 주입 공정을 실시한 후, 상기 리세스 부분에 게이트 산화막 및 게이트를 형성하는 단계; 엘디디 이온 주입 공정으로 저농도 불순물 영역을 형성하는 단계; 및 상기 게이트의 측면에 스페이서 절연막을 형성한 후, 소오스/드레인 이온 주입 공정으로 고농도 불순물 영역을 형성하여, 이로 엘디디 구조의 소오스/드레인 접합부가 형성되는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.A method of forming a transistor of the present invention for achieving this object comprises the steps of forming a recess in a selected portion of a semiconductor substrate; Forming a gate oxide film and a gate in the recess portion after performing a channel forming impurity ion implantation process; Forming a low concentration impurity region by an LED ion implantation process; And forming a spacer insulating layer on a side surface of the gate, and then forming a high concentration impurity region by a source / drain ion implantation process, thereby forming a source / drain junction having an LED structure.

도 1(a) 내지 도 1(d)는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 트랜지스터 형성 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.1A to 1D are cross-sectional views of a device for explaining a method of forming a transistor of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

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

1: 반도체 기판 2: 리세스1: semiconductor substrate 2: recess

3: 채널 영역 4: 게이트 산화막3: channel region 4: gate oxide film

5: 게이트 6: 저농도 불순물 영역5: gate 6: low concentration impurity region

7: 스페이서 절연막 8: 고농도 불순물 영역7: spacer insulating film 8: high concentration impurity region

9: 층간 절연막 10: 콘택홀9: interlayer insulating film 10: contact hole

68: 소오스/드레인 접합부68 source / drain junction

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1(a) 내지 도 1(d)는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 트랜지스터 형성 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도이다.1A to 1D are cross-sectional views of devices for describing a method of forming a transistor of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

도 1(a)를 참조하면, 반도체 기판(1)의 선택된 부분에 리세스(recess; 2)를 형성한다.Referring to FIG. 1A, a recess 2 is formed in a selected portion of the semiconductor substrate 1.

상기에서, 리세스(2)는 선택적 고온 산화 공정으로 반도체 기판(1)을 산화시킨 후, 산화된 부분을 식각 공정으로 제거하여 형성할 수도 있으며, 마스크층을 이용한 식각 공정으로 반도체 기판(1)을 식각 하여 형성할 수도 있다.In the above, the recess 2 may be formed by oxidizing the semiconductor substrate 1 by a selective high temperature oxidation process, and then removing the oxidized portion by an etching process. The semiconductor substrate 1 may be formed by an etching process using a mask layer. It may be formed by etching.

도 1(b)를 참조하면, 채널 형성용 불순물 이온 주입 공정을 실시하여 채널 영역(3)을 형성하고, 리세스(2) 부분에 게이트 산화막(4) 및 게이트(5)를 형성한다. 엘디디(lightly doped drain; LDD) 이온 주입 공정으로 저농도 불순물 영역(6)을 형성한다.Referring to FIG. 1B, a channel region 3 is formed by performing an impurity ion implantation process for forming a channel, and a gate oxide film 4 and a gate 5 are formed in a recess 2. The lightly doped drain (LDD) ion implantation process forms a low concentration impurity region 6.

도 1(c)를 참조하면, 게이트(5)의 측면에 스페이서 절연막(7)을 형성한 후에 소오스/드레인 이온 주입 공정으로 고농도 불순물 영역(8)을 형성하여, 이로 엘디디(LDD)구조의 소오스/드레인 접합부(68)가 형성된다.Referring to FIG. 1C, after forming the spacer insulating film 7 on the side of the gate 5, a high concentration impurity region 8 is formed by a source / drain ion implantation process, thereby forming an LDD structure. Source / drain junction 68 is formed.

상기에서, 소오스/드레인 접합부(68)는 리세스(2) 이외의 지역에 두껍게 형성되며, 리세스(2) 부분에 의해 채널 영역(3)과 단차를 갖게 된다. 즉, 채널 영역(3)이 소오스/드레인 접합부(68)보다 낮게 제어하여 상대적으로 소오스/드레인 접합부(68)의 깊이를 두껍게 형성하여도 얕은 접합부의 기능을 수행할 수 있다.In the above, the source / drain junction 68 is formed thick in a region other than the recess 2, and has a step with the channel region 3 by the recess 2 portion. That is, even when the channel region 3 is controlled to be lower than the source / drain junction 68, the depth of the source / drain junction 68 may be relatively thick, thereby performing the function of the shallow junction.

도 1(d)를 참조하면, 엘디디 구조의 소오스/드레인 접합부(68)를 갖는 트랜지스터를 포함한 전체 구조상에 층간 절연막(9)을 형성한 후, 소오스/드레인 접합부 콘택 공정을 실시하여 소오스/드레인 접합부(68)가 노출되는 콘택홀(10)을 형성한다.Referring to FIG. 1 (d), an interlayer insulating film 9 is formed on an entire structure including a transistor having a source / drain junction 68 having an LED structure, and then a source / drain junction contact process is performed to perform a source / drain junction contact process. A contact hole 10 through which the junction 68 is exposed is formed.

한편, 소자의 동작시 쇼트 채널 효과의 영향율은 채널 영역(3) 아래의 소오스/드레인 접합부(68)의 두께 t2가 공핍(depletion) 폭을 결정하므로, 채널 영역(3) 아래의 소오스/드레인 접합부(68)의 두께 t2에 의해 얕은 접합부의 기능을 수행할 수 있으며, 또한 콘택홀(10) 형성시 과도 식각이 이루어지더라도 실제 소오스/드레인 접합부(68)의 두께 t1이 두껍기 때문에 소오스/드레인 접합부(68)가 식각 손상을 당하더라도 식각 손실로 인한 소자의 전기적 특성이 저하되는 문제가 없다.On the other hand, the influence of the short channel effect during the operation of the device is because the thickness t2 of the source / drain junction 68 under the channel region 3 determines the depletion width, so that the source / drain under the channel region 3 The thickness t2 of the junction portion 68 can perform the function of the shallow junction, and even if excessive etching occurs when the contact hole 10 is formed, the source / drain junction 68 is thick because the thickness t1 of the source / drain junction 68 is thick. Even if the junction 68 is etched, there is no problem that the electrical characteristics of the device due to the etch loss are degraded.

상술한 바와 같이, 본 발명은 반도체 기판을 리세스 구조로 만든 후에 리세스 부분에 게이트를 형성하고, 엘디디 이온 주입 및 소오스/드레인 이온 주입으로 엘디디 구조의 소오스/드레인 접합부를 리세스 이외의 지역에 형성되도록 하여 단차를 갖게하므로, 소오스/드레인 접합부의 실제 두께는 두꺼우나 채널 영역으로부터의 깊이는 얕기 때문에 얕은 접합부의 기능을 하게 되고, 또한 소오스/드레인 접합부 콘택 공정시 과도 식각이 이루어지더라도, 실제 소오스/드레인 접합부가 두껍기 때문에 접합부의 식각 손실로 인한 쇼트 채널 효과를 방지할 수 있어, 소자의 신뢰성 향상 및 소자의 고집적화를 실현할 수 있다.As described above, according to the present invention, the semiconductor substrate is formed into a recess structure, and then a gate is formed in the recess portion, and the source / drain junction of the LED structure is removed by the LED implantation and the source / drain ion implantation. Since the actual thickness of the source / drain junction is thick, but the depth from the channel region is shallow, it functions as a shallow junction, and even if excessive etching occurs during the source / drain junction contact process. Since the source / drain junction is thick, the short channel effect due to the etching loss of the junction can be prevented, thereby improving the reliability of the device and achieving high integration of the device.

Claims (3)

반도체 기판의 선택된 부분에 리세스를 형성하는 단계;Forming a recess in the selected portion of the semiconductor substrate; 채널 형성용 불순물 이온 주입 공정을 실시한 후, 상기 리세스 부분에 게이트 산화막 및 게이트를 형성하는 단계;Forming a gate oxide film and a gate in the recess portion after performing a channel forming impurity ion implantation process; 엘디디 이온 주입 공정으로 저농도 불순물 영역을 형성하는 단계; 및Forming a low concentration impurity region by an LED ion implantation process; And 상기 게이트의 측면에 스페이서 절연막을 형성한 후, 소오스/드레인 이온 주입 공정으로 고농도 불순물 영역을 형성하여, 이로 엘디디 구조의 소오스/드레인 접합부가 형성되는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 트랜지스터 형성 방법.After forming a spacer insulating film on the side of the gate, a high concentration impurity region is formed by a source / drain ion implantation process, thereby forming a source / drain junction of the LED structure of the semiconductor device Transistor formation method. 제 1 항에 있어서, 상기 리세스는 선택적 고온 산화 공정으로 반도체 기판을 산화시킨 후, 산화된 부분을 식각 공정으로 제거하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 트랜지스터 형성 방법.The method of claim 1, wherein the recess is formed by oxidizing the semiconductor substrate by a selective high temperature oxidation process, and then removing the oxidized portion by an etching process. 제 1 항에 있어서, 상기 리세스는 마스크층을 이용한 식각 공정으로 상기 반도체 기판을 식각 하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 트랜지스터 형성 방법.The method of claim 1, wherein the recess is formed by etching the semiconductor substrate by an etching process using a mask layer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100344831B1 (en) * 1999-12-30 2002-07-20 주식회사 하이닉스반도체 Method for fabricating Semiconductor device
KR100774809B1 (en) * 2006-08-12 2007-11-07 동부일렉트로닉스 주식회사 Mosfet menufacturing method and structure thereof

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