KR20000027496A - 반도체 소자의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소오스 및 드레인의 형성시 채널쪽으로의 확산을 효과적으로 방지하여 균일한 접합을 형성할 수 있는 반도체 소자의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 반도체 소자의 제조방법은 필드 산화막이 형성된 반도체 기판 상에 게이트 산화막 및 비정질 실리콘막을 형성하는 단계; 비정질 실리콘막 및 게이트 산화막을 패터닝하여 비정질 실리콘 게이트를 형성하는 단계; 기판으로 소오스 및 드레인용 불순물 이온을 이온주입하여 상기 비정질 실리콘 게이트를 도핑시킴과 동시에 비정질 실리콘 게이트 양 측의 기판을 비정질화시켜 도핑된 비정질화 영역을 형성하는 단계; 기판 전면에 불순물 활성화 촉매용 금속막을 초박막으로 형성하는 단계; 기판을 저온에서 열처리하여 도핑된 폴리실리콘 게이트를 형성함과 동시에 결정화된 소오스 및 드레인 영역을 형성하는 단계; 및, 열처리시 미반응된 촉매용 금속막을 제거하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 거스올, 특히 얕은 접합을 가지는 고집적 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 고집적화에 따라, MOS 소자의 소오스 및 드레인 간의 채널길이가 짧아지면서 높은 전류하에서도 신뢰성을 유지할 수 있는 소자에 대한 연구가 지속되고 있다. 한편, 짧은 채널길이를 갖는 MOS 소자는 드레인 전압이 증가함에 따라, 핀치오프(pinch-off) 보다는 펀치쓰루(punch-through)가 발생하므로, 채널 내의 전기적 포텐셜과 전기장을 결정하는 것이 소자의 특성을 좌우하게 된다. 이러한 단채널 효과(short channel effect)에 의한 소자의 특성저하를 방지하기 위하여, 소오스 및 드레인의 접합깊이를 얕게 형성하는 방법이 제시되었다. 즉, 측면확산 정도는 접합깊이에 비례하기 때문에, 접합깊이를 얕게 함으로써 단채널 효과를 감소시킨다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래의 소오스 및 드레인은 불순물을 고온에서 활성화시키기 때문에, 채널쪽으로의 원치않는 확산등이 발생되어 소오스 및 드레인의 균일한 접합을 형성하기가 어려울 뿐만 아니라, 단채널 효과에 의한 소자 특성 저하를 유발하게 된다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 소오스 및 드레인의 형성시 채널쪽으로의 확산을 효과적으로 방지하여 균일한 접합을 형성할 수 있는 반도체 소자의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도.
〔도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〕
10 : 반도체 기판 11 : 필드 산화막
12 : 게이트 산화막 13 : 비정질 실리콘 게이트
14a, 14b : 도핑된 비정질화 영역
15 : 불순물 활성화 촉매용 금속막
16a, 16b : 결정화된 소오스 및 드레인 영역
17 : 도핑된 폴리실리콘 게이트
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조방법은 필드 산화막이 형성된 반도체 기판 상에 게이트 산화막 및 비정질 실리콘막을 형성하는 단계; 비정질 실리콘막 및 게이트 산화막을 패터닝하여 비정질 실리콘 게이트를 형성하는 단계; 기판으로 소오스 및 드레인용 불순물 이온을 이온주입하여 상기 비정질 실리콘 게이트를 도핑시킴과 동시에 비정질 실리콘 게이트 양 측의 기판을 비정질화시켜 도핑된 비정질화 영역을 형성하는 단계; 기판 전면에 불순물 활성화 촉매용 금속막을 초박막으로 형성하는 단계; 기판을 저온에서 열처리하여 도핑된 폴리실리콘 게이트를 형성함과 동시에 결정화된 소오스 및 드레인 영역을 형성하는 단계; 및, 열처리시 미반응된 촉매용 금속막을 제거하는 단계를 포함한다.
본 실시예에서, 불순물 활성화 촉매용 금속막은 Ni, Pd, Pt, W, Cr, Co, Cu, Al, Sn, P, As, Sb, Ag, In의 단일원소 또는 2종류 이상의 혼합원소로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나의 원소를 이용하여 형성하고, 바람직하게 3 내지 100Å의 두께로 형성한다. 또한, 열처리는 350 내지 600℃의 온도에서, 엑시머 레이저 열처리 방법, UV 열처리 방법, 급속 열처리 방법 또는 저항가열식 노열처리 방법등을 이용하여 진행한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 1a를 참조하면, 실리콘을 포함하는 반도체 기판(10) 상에 공지된 LOCOS(LOCal Oxidation of Silicon) 기술로 소자간 분리를 위한 필드 산화막(11)을 형성한다. 기판 전면에 게이트 산화막(12)을 증착하고, 게이트 산화막(12) 상에 비정질 실리콘막을 증착한다. 그런 다음, 비정질 실리콘막 및 게이트 산화막(12)을 패터닝하여 게이트 산화막(12)이 개재된 비정질 실리콘 게이트(13)를 형성한다. 그런 다음, 기판으로 소오스 및 드레인용 불순물 이온을 주입하여, 상기 비정질 실리콘 게이트 양 측의 기판을 비정질화시켜 도핑된 비정질화 영역(14a, 14b)을 형성함과 동시에, 상기 비정질 실리콘 게이트(13)를 도핑시킨다. 즉, 불순물 이온의 주입시 데미지(damage)에 의해 결정체 실리콘이 비정질화된다.
도 1b를 참조하면, 도 1a의 구조 상에 초박막(ultra thin film), 바람직하게 3 내지 100Å의 두께로 불순물 활성화 촉매용 금속막(15)을 증착한다. 여기서, 촉매용 금속막은 Ni, Pd, Pt, W, Cr, Co, Cu, Al, Sn, P, As, Sb, Ag, In의 단일원소 또는 2종류 이상의 혼합원로소로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나의 원소를 이용하여 형성한다. 이러한 촉매용 금속막(15)은 열처리시 비정질화영역과만 반응하고, 비정질화 영역을 결정화시키는데 촉매(catalyst)로서 작용하여, 낮은 온도의 열처리에서 불순물의 활성화 및 결정화를 가능하게 한다.
도 1c를 참조하면, 상기 촉매용 금속막(15)이 증착된 기판을 저온, 바람직하게 350 내지 600℃의 온도에서 열처리시켜, 도핑된 비정질 실리콘 게이트(13) 및 도핑된 비정질화 영역(14a, 14b; 도 1a 참조)을 결정화시킴으로써, 도핑된 폴리실리콘 게이트(17)를 형성함과 동시에 결정화된 소오스 및 드레인 영역(16a, 16b)을 형성한다. 여기서, 열처리는 엑시머 레이저 열처리 방법, UV 열처리 방법, 급속 열처리 방법 또는 저항가열식 노열처리 방법등을 이용하여 진행한다. 그런 다음, 미반응된 촉매용 금속막(15)을 습식식각으로 제거한다.
상기한 본 발명에 의하면, 소오스 및 드레인 영역의 형성시 불순물 이온을 주입하여 비정질화시키고, 결정화를 돕는 촉매를 이용하여 낮은 온도에서 열처리를 진행하기 때문에, 원치않는 채널영역으로의 불순물 확산을 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 따라, 단채널 효과에 의한 소자의 특성저하를 방지할 수 있으므로 고집적 소자에 적용하기가 용이해진다. 또한, 게이트의 도핑을 소오스 및 드레인의 형성시 동시에 진행할 수 있기 때문에 공정이 단순해짐과 더불어 원가절감의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.
Claims (6)
- 필드 산화막이 형성된 반도체 기판 상에 게이트 산화막 및 비정질 실리콘막을 형성하는 단계;상기 비정질 실리콘막 및 게이트 산화막을 패터닝하여 비정질 실리콘 게이트를 형성하는 단계;상기 기판으로 소오스 및 드레인용 불순물 이온을 이온주입하여 상기 비정질 실리콘 게이트를 도핑시킴과 동시에 상기 비정질 실리콘 게이트 양 측의 기판을 비정질화시켜 도핑된 비정질화 영역을 형성하는 단계;상기 기판 전면에 불순물 활성화 촉매용 금속막을 초박막으로 형성하는 단계;상기 기판을 저온에서 열처리하여 도핑된 폴리실리콘 게이트를 형성함과 동시에 결정화된 소오스 및 드레인 영역을 형성하는 단계; 및,상기 열처리시 미반응된 촉매용 금속막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 불순물 활성화 촉매용 금속막은 Ni, Pd, Pt, W, Cr, Co, Cu, Al, Sn, P, As, Sb, Ag, In의 단일원소 또는 2종류 이상의 혼합원소로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나의 원소를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 촉매용 금속막은 3 내지 100Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 열처리는 350 내지 600℃의 온도에서 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
- 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 열처리는 엑시머 레이저 열처리 방법, UV 열처리 방법, 급속 열처리 방법 또는 저항가열식 노열처리 방법등을 이용하여 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 촉매용 금속막을 제거하는 단계는 습식식각으로 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
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