KR20000060635A - 반도체소자의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 반도체소자의 제조방법을 개시한다. 본 발명은 반도체기판 상에 게이트전극을 형성하고 그 측벽에 열산화막을 형성한 다음, 전면에 임플란트 공정을 실시하되 임플란트의 각도를 조절하여 제 1의 LDD영역을 형성한 후 곧이어 제 2의 LDD영역을 형성한 다음, 열산화막의 측면에 스페이서를 형성하고 스페이서 하부의 반도체기판에 소오스/드레인영역을 형성하여 GLDD구조의 트랜지스터를 구현한다.
따라서, 불순물이온의 주입을 위한 임플란트 공정시 임플란트의 각도를 조절하여 측면방향으로 얕게 제 1의 LDD영역을 형성함으로서 제 1의 LDD영역을 깊게 형성하지 않고서도 임플란트 각도 및 에너지를 조절하여 제 1의 LDD영역 길이를 용이하게 제어할 수 있다. 또한, 한번의 마스크 공정만으로도 GLDD 구조의 트랜지스터를 형성할 수 있어 공정을 단순화하여 제조원가를 절감할 수 있다.
Description
본 발명은 반도체 제조공정에 있어서 모스펫(MOSFET)에 관한 것으로, 특히 임플란트 공정시 마스크의 추가 공정없이 임플란트의 각도를 조절하여 GLDD(Graded LDD)를 형성하도록 한 반도체소자의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 씨모스 로직(CMOS Logic) 트랜지스터의 고성능 및 저전력을 양립시키는 과제를 해결하기 위해서는 유효채널길이(Leff)를 가급적 짧게하고 트랜지스터의 누설전류(Ioff)를 최소화함으로서 공정 마진을 확보해야 한다. 트랜지스터의 누설전류(Ioff)를 일정수준 이하로 유지하면서 트랜지스터의 성능을 향상시키기 위해서는 효과적인 게이트산화막의 두께 감소 등이 유력하지만, 어느 한계가 있으므로 GLDD(Graded LDD)구조의 적용이 필수적이다.
이러한 관점에서 볼 때 여러 가지 공정 파라메타 중에 LDD 임플란트 에너지(즉, 소오스/드레인 확산접합 깊이)가 가장 중요하다. 소오스/드레인영역 등의 열처리 조건을 무한정 줄이는 것은 불순물의 활성화 및 소오스/드레인영역의 저항을 증가시키는 문제가 있다. 따라서, 채널 프로파일의 최적화보다는 소오스/드레인 접합영역을 얕게 형성하는 샐로우(Shallow) 접합영역을 이용하는 것이 바람직하다.
도 1 내지 도 3 은 종래 반도체소자의 GLDD 트랜지스터 제조방법을 도시한 공정단면도를 나타낸다.
도 1을 살펴보면, 먼저 반도체기판(10)에 통상의 웰(Well) 공정 및 소자분리(Isolation) 공정을 거친 후, 반도체기판(10) 상에 게이트산화막(12)과 게이트용 폴리실리콘막을 순차적으로 적층하고 이를 이방성식각하여 폴리실리콘막의 패턴으로된 게이트전극(14)을 형성한다.
이어서, 게이트전극(14) 상에 임플란트용 마스크를 형성한 후 전면에 저농도의 N-불순물이온을 주입하여 게이트전극(14) 측면의 반도체기판(10)에 제 1의 LDD영역(16)을 형성한다.
도 2를 살펴보면, 상기 구조의 전면에 열산화막(18)막으로 MTO(Medium Temperature Oxidation)막을 증착한 후, 상기 결과물의 전면에 임플란트용 마스크를 형성하고 제 1의 LDD영역(16)에 주입된 불순물농도 보다 높은 저농도의 N-불순물이온을 반도체기판(10)에 주입하여 제 1의 LDD영역(16)과 중첩되는 제 2의 LDD영역(20)을 형성한다.
도 3을 살펴보면, 상기 결과물의 전면에 실리콘질화막을 증착하고 이를 식각하여 열산화막(18) 측벽에 스페이서(22)을 형성한 다음, 스페이서(22) 하부의 반도체기판(10)에 고농도의 N+불순물이온을 주입하여 제 2의 LDD영역(20)과 중첩되는 소오스/드레인영역(24)을 형성함으로서 GLDD 구조의 트랜지스터를 완성한다.
상기와 같은 종래 반도체소자의 제조방법에 따르면, GLDD 구조의 트랜지스터를 형성하기 위해서는 게이트전극을 형성한 후 제 1의 마스크공정을 진행하고, 열산화막을 증착한 후 제 2의 마스크공정을 진행해야 함으로서 두 번의 마스크공정이 소요되어 공정이 복잡해지며, 제조 단가를 증가시키게 된다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 얕은 LDD영역을 형성하기 위한 임플란트 공정시 임플란트의 각도를 임의로 조절함으로서 공정을 단순화하여 한번의 마스크 공정만으로도 GLDD 트랜지스터를 형성하도록 한 반도체소자의 제조방법을 제공하는 데 있다.
도 1 내지 도 3 은 종래 반도체소자의 GLDD 트랜지스터 제조방법을 도시한 공정단면도
도 4 내지 도 6 은 본 발명에 따른 반도체소자의 GLDD 트랜지스터 제조방법을 도시한 공정단면도
도 7 은 본 발명의 임플란트 각도 조절에 따른 불순물 피크위치를 도식적으로 도시한 그래프
도 8 은 본 발명의 임플란트 각도 조절에 따른 래터럴 확산의 변화 및 접합 깊이의 변화를 도시한 그래프
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10, 50 : 반도체기판 12, 52 : 게이트산화막
14, 54 : 게이트전극 16, 58 : 제 1의 LDD영역
18, 56 : 열산화막 20, 60 : 제 2의 LDD영역
22, 62 : 스페이서 24, 64 : 소오스/드레인영역
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 반도체소자의 제조방법은
반도체기판 상에 게이트전극을 형성하는 단계와;
상기 게이트전극 상에 열산화막을 형성하는 단계;
상기 결과물의 전면에 임플란트 공정을 실시하되 임플란트의 각도를 조절하여 제 1의 LDD영역을 형성한 후 곧이어 제 2의 LDD영역을 형성하는 단계;
상기 열산화막의 측면에 스페이서를 형성하는 단계; 및
상기 스페이서 하부의 반도체기판에 소오스/드레인영역을 형성하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 열산화막은 MTO막으로 형성되며, 상기 스페이서는 실리콘질화막으로 형성된다.
더 바람직하게, 상기 제 1의 LDD영역은 저농도의 N_불순물이온이 주입되어 형성되며, 상기 제 2의 LDD영역은 상기 제 1의 LDD영역에 주입된 불순물이온 보다 높은 농도를 갖는 저농도의 N_불순물이온이 주입되어 형성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체소자의 제조방법에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 4 내지 도 6 은 본 발명에 따른 반도체소자의 GLDD 트랜지스터 제조방법을 도시한 공정단면도이다.
도 4를 살펴보면, 먼저 반도체기판(50)에 통상의 웰(Well) 공정 및 소자분리(Isolation) 공정을 거친 후, 반도체기판(50) 상에 게이트산화막(52)과 게이트용 폴리실리콘막을 순차적으로 적층하고 이를 이방성식각하여 폴리실리콘막의 패턴으로된 게이트전극(54)을 형성한다.
도 5를 살펴보면, 게이트전극(54) 상의 전면에 열산화막(56)으로 MTO막을 증착한 다음, 임플란트용 마스크를 형성하고 저농도의 N-불순물이온을 주입하여 열산화막(56) 하부의 반도체기판(50)에 제 1의 LDD영역(58)을 형성한 후 곧이어 제 1의 LDD영역(58)에 주입된 불순물농도 보다 높은 저농도의 N-불순물이온을 반도체기판(50)에 주입하여 제 1의 LDD영역(58)과 중첩되는 제 2의 LDD영역(60)을 형성한다.
이 때, 제 1의 LDD영역(58)을 형성하기 위한 임플란트 공정시에 도 7에 도시된 바와 같이, 임플란트의 각도(위치 점A-D)로 불순물이온 주입을 조절하여 측면방향으로 제 1의 LDD영역(56)을 형성함으로써 종래 수직 구조로 이루어지는 제 1의 LDD영역(14) 보다 불순물이온을 깊게 주입하지 않고서도 얇은 소오스/드레인 접합영역을 형성할 수 있게 된다.
또한, 한 번의 임플란트 마스크 공정에 의해 제 1 및 제 2의 LDD영역(58, 60)을 형성함으로써 종래 두 번의 임플란트 마스크 공정에 의해 진행되는 공정을 단순화할 수 있다.
도 6을 살펴보면, 상기 결과물의 전면에 실리콘질화막을 증착하고 이를 식각하여 열산화막(56) 측벽에 스페이서(62)를 형성한 다음, 스페이서(62) 하부의 반도체기판(50)에 고농도의 N+불순물이온을 주입하여 소오스/드레인영역(62)을 형성함으로서 GLDD 구조의 트랜지스터를 완성한다.
도 7 은 본 발명의 임플란트 각도 조절에 따른 불순물 피크위치를 도식적으로 도시한 그래프를 나타낸다.
도 7을 살펴보면, 위치 A-B 는 통상의 임플란트 공정시 불순물 피크(Peak) 위치를 나타내고, 위치 A-D 는 본 발명에 의해 임플란트 각도의 조절에 따른 불순물 피크 위치를 나타내는데, 위치 A-D 와 같이 임플란트의 각도를 조절함으로써 불순물 이온을 깊게 주입하지 않고서도 측면 방향으로 얇게 제 1의 LDD영역(58)을 형성할 수 있다.
또한, 불순물의 피크 위치를 액티브영역의 게이트산화막 표면과 게이트전극의 측면을 기준으로 측면 방향의 거리를 " L " 이라 하고, 수직방향의 거리를 " X " 라 하면 통상의 임플란트와 임플란트의 각도에 따른 거리 " L " 의 차이, 즉 ΔL 및 ΔX의 차이는 ΔX의 각도가 커질수록 커지게 된다는 것을 아래의 식1을 통하여 알 수 있다.
식 1
ΔX = R (cosα - cosβ) : 선분 BG
ΔL = R (sinα - sinβ) : 선분 DG
여기서, α는 임플란트의 각도(ADE)를 나타내고, β는 통상의 임플란트 각도(ABC, 7°)를 나타내며, R은 임플란트의 프로젝트 범위를 나타낸다. 즉, 수직적 피크위치는 cos 함수, 측면적 피크위치는 sin 함수에 따라 변화됨으로서 임플란트의 각도가 작을 경우에는 L의 효과가 크며, 임플란트의 각도가 클 경우에는 X의 효과가 크다는 것을 알 수 있다.
또한, 임플란트되는 불순물이온의 유동을 고려하면 접합 바텀(Bottom)(선분DG)와 측벽(선분DE)의 불순물이온 집중이 각도에 따라서 달라짐을 알 수 있다. 임플란트 각도가 클수록 접합 측벽(선분DE)의 불순물이온 집중이 커지게 된다.
도 8 은 본 발명의 임플란트 각도 조절에 따른 래터럴 확산의 변화 및 접합 깊이의 변화를 도시한 그래프를 나타낸다.
도 8을 살펴보면, 제 1 LDD영역(58)의 불순물이온으로 비소(As) 또는 BF2를적용하는 경우 임플란트의 각도가 40°이면 DL 및 DX의 깊이가 각각 50 ∼ 80Å, 25 ∼ 45Å 임을 알 수 있다. 여기서, 제 1 LDD영역(58)의 임플란트 각도 및 에너지를 조절함으로서 제 1의 LDD영역(58) 길이를 손쉽게 제어할 수 있게 된다.
이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 반도체기판 상에 게이트전극하고 그 측벽에 열산화막을 형성한 다음, 전면에 임플란트 공정을 실시하되 임플란트의 각도를 조절하여 제 1의 LDD영역을 형성한 후 곧이어 제 2의 LDD영역을 형성한 다음, 열산화막의 측면에 스페이서를 형성하고 스페이서 하부의 반도체기판에 소오스/드레인영역을 형성하여 GLDD구조의 트랜지스터를 구현한다.
따라서, 다음과 같은 이점이 있다. 첫째, 불순물이온의 주입을 위한 임플란트 공정시 임플란트의 각도를 조절하여 측면방향으로 얕게 제 1의 LDD영역을 형성함으로서 제 1의 LDD영역을 깊게 형성하지 않고서도 임플란트 각도 및 에너지를 조절하여 제 1의 LDD영역 길이를 용이하게 제어할 수 있다.
둘째, 동일한 이온주입 에너지에서 보통의 이온주입에 비해 이온주입의 각도를 크게하는 경우 접합의 깊이를 얕게 할 수 있으므로 트랜지스터의 성능이 향상된다.
셋째, 한번의 마스크 공정만으로도 GLDD 구조의 트랜지스터를 형성할 수 있어 공정을 단순화하여 제조원가를 절감할 수 있다.
Claims (2)
- 반도체기판 상에 게이트전극을 형성하는 단계와;상기 게이트전극 상에 열산화막을 형성하는 단계;상기 결과물의 전면에 임플란트 공정을 실시하되 임플란트의 각도를 조절하여 제 1의 LDD영역을 형성한 후 곧이어 제 2의 LDD영역을 형성하는 단계;상기 열산화막의 측면에 스페이서를 형성하는 단계; 및상기 스페이서 하부의 반도체기판에 소오스/드레인영역을 형성하는 단계를 포함하는 반도체소자의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 LDD영역의 불순물이온으로 As 또는 BF2를적용하는 경우 임플란트의 각도가 40°이면 측면 및 수직방향의 깊이가 각각 50 ∼ 80Å, 25 ∼ 45Å 인 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100881410B1 (ko) * | 2002-06-03 | 2009-02-05 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 반도체소자의 제조 방법 |
| US9921387B2 (en) | 2006-11-23 | 2018-03-20 | Lg Innotek Co., Ltd. | Lens driving apparatus |
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1999
- 1999-03-18 KR KR1019990009117A patent/KR20000060635A/ko not_active Application Discontinuation
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| KR100881410B1 (ko) * | 2002-06-03 | 2009-02-05 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 반도체소자의 제조 방법 |
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