KR20030058681A - 트랜지스터의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 트랜지스터의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 소오스/드레인 영역이 형성될 부위의 반도체 기판을 식각하고 불순물이 도핑(Doping)된 다결정 실리콘층의 플러그(Plug)로 매립하여 소오스/드레인 영역을 형성하는 SDP(Source Drain Plug) 트랜지스터를 형성하므로, 종래에 형성된 포켓(Pocket) 불순물 영역에 의해 발생된 누설 전류를 감소시키고 펀치-스로우(Punch through)를 방지하여 트랜지스터의 전류 특성을 증가시키는 특징이 있다.

Description

트랜지스터의 제조 방법{Method for manufacturing a transistor}
본 발명은 트랜지스터의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 소오스/드레인 영역이 형성될 부위의 반도체 기판을 식각하고 불순물이 도핑(Doping)된 다결정 실리콘층의 플러그(Plug)로 매립하여 소오스/드레인 영역을 형성하는 SDP(Source Drain Plug) 트랜지스터를 형성하여 소자의 고집적화, 특성, 수율 및 신뢰성을 향상시키는 트랜지스터의 제조 방법에 관한 것이다.
도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 트랜지스터의 제조 방법을 도시한 단면도이다.
도 1a를 참조하면, 소자분리막(12)을 구비한 반도체 기판(11)상에 제 1 산화막, 다결정 실리콘층, 캡(Cap) 절연막인 하드 마스크(Hard-mask)층(17) 및 감광막을 순차적으로 형성한다.
그리고, 상기 감광막을 게이트 전극이 형성될 부위에만 남도록 선택적으로 노광 및 현상한다.
그 후, 상기 선택적으로 노광 및 현상된 감광막을 마스크로 상기 하드 마스크층(17), 다결정 실리콘층 및 제 1 산화막을 식각하고 상기 감광막을 제거하여 게이트 산화막(13)과 상기 다결정 실리콘층의 게이트 전극(15)을 형성한다.
도 1b를 참조하면, 상기 게이트 전극(15)을 마스크로 하는 이온 주입 공정 에 의해 상기 반도체 기판(11)과 반대 도전형의 불순물 이온을 주입하고, 드라이브- 인(Drive-in) 공정을 실시하여 LDD 영역(19)을 형성한다.
이어, 상기 게이트 전극(15)을 마스크로 하는 틸트(Tilt) 이온 주입 공정에 의해 상기 반도체 기판(11)과 동일한 도전형의 불순물 이온을 주입하고, 드라이브-인 공정을 실시하여 포켓(Pocket) 불순물 영역(21)을 형성한다.
도 1c를 참조하면, 상기 게이트 전극(15)을 포함한 전면에 질화막을 형성하고, 상기 질화막을 에치백(Etch-back)하여 상기 게이트 전극(15) 양측에 질화막 스페이서(23)를 형성한다.
그리고, 상기 질화막 스페이서(23)를 포함한 게이트 전극(15)을 마스크로 이온 주입 공정에 의해 상기 반도체 기판(11)과 반대 도전형의 불순물 이온을 주입하고, 드라이브- 인 공정을 실시하여 소오스/드레인 영역(25)을 형성한다.
종래의 트랜지스터의 제조 방법은 다음과 같은 이유에 의해 소자의 특성, 수율 및 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.
첫째, 소오스/드레인 영역의 이온 주입 공정과 LDD 영역의 이온 주입 공정 시, 트랜지스터의 전류 특성을 증가시키기 위해 이온 주입 에너지와 도즈(Dose)량을 증가시키면 숏 채널 효과가 증가한다.
둘째, 상기 숏 채널 효과를 방지하기 위해 포켓 불순물 영역의 이온 주입 공정을 진행하면 소오스/드레인 영역과의 접합 부분에서의 기판의 도핑 농도가 커지기 때문에 누설 전류의 증가 또는 펀치-스로우(Punch through) 등의 트랜지스터의전류 특성이 저하된다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 소오스/드레인 영역이 형성될 부위의 반도체 기판을 식각하고 불순물이 도핑된 다결정 실리콘층의 플러그로 매립하여 소오스/드레인 영역을 형성하는 SDP 트랜지스터를 형성하므로, 종래에 형성된 포켓 불순물 영역에 의해 발생된 누설 전류를 감소시키고 펀치-스로우를 방지하여 트랜지스터의 전류 특성을 증가시키는 트랜지스터의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 트랜지스터의 제조 방법을 도시한 단면도.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터의 제조 방법을 도시한 단면도.
도 3은 도 2b의 평면도.
도 4는 도 2d의 평면도.
도 5는 본 발명의 게이트 전극 양측에 형성된 ‘V’자형 트렌치를 도시한 사시도.
도 6은 본 발명의 트렌치 깊이에 따른 각도를 도시한 그래프.
도 7은 본 발명의 게이트 전극 양측에 형성된 그루브형 트렌치를 도시한 사시도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
11, 41: 반도체 기판12, 42: 소자분리막
13, 43: 게이트 산화막15, 45: 게이트 전극
17, 47: 하드 마스크층19, 49: LDD 영역
21: 포켓 불순물 영역23, 51: 질화막 스페이서
25, 55: 소오스/드레인 영역53: 트렌치
57: 감광막 패턴
이상의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 반도체 기판 상에 캡 절연막을 구비한 게이트 전극을 형성하는 단계, 상기 게이트 전극 양측의 반도체 기판 표면 내에 LDD 영역을 형성하는 단계, 상기 게이트 전극 측벽에 절연막 스페이서를 형성하는 단계, 상기 절연막 스페이서를 포함한 게이트 전극 양측의 소오스/드레인 영역용 ‘V’형 트렌치를 형성하는 단계, 상기 반도체 기판과 반대 도전형의 불순물이 도핑된 도전층을 전면에 형성하는 단계, 상기 캡 절연막을 식각 방지막으로 상기 도전층을 평탄 식각하는 단계 및 소오스/드레인 영역용 마스크를 사용한 사진식각 공정에 의해 상기 도전층을 식각하여 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계를 포함하는 트랜지스터의 제조 방법을 제공하는 것과,
상기 도전층을 에피택셜층, 다결정 실리콘층 및 SixGe1-x층 중 선택된 하나또는 이들의 조합으로 형성된 도전층으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 원리는 소오스/드레인 영역을 형성하기 위한 불순물 이온의 이온 주입 공정 대신에 소오스/드레인 영역이 형성될 부위의 반도체 기판을 식각하고 불순물이 도핑된 다결정 실리콘층의 플러그로 매립하여 소오스/드레인 영역을 형성하는 SDP 트랜지스터를 형성하므로, 종래에 형성된 포켓 불순물 영역에 의해 발생된 누설 전류를 감소시키고 펀치-스로우를 방지하여 트랜지스터의 전류 특성을 증가시키는 발명이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터의 제조 방법을 도시한 단면도이다.
그리고, 도 3은 도 2b의 평면도이고, 도 4는 도 2d의 평면도이다.
도 2a를 참조하면, 소자분리막(42)이 구비된 반도체 기판(41)상에 제 1 산화막, 다결정 실리콘층 및 캡 절연막인 하드 마스크층(47)을 순차적으로 형성한다.
그리고, 게이트 전극용 마스크를 사용한 사진식각 공정에 의해 상기 제 1 질화막을 식각하고, 상기 다결정 실리콘층을 식각하여 게이트 전극(45)을 형성하며, 상기 제 1 산화막을 식각하여 게이트 산화막(43)을 형성한다.
이어, 상기 게이트 전극(45)을 마스크로 이온 주입하고, 드라이브 인(Drive-in) 공정을 실시하여 LDD 영역(49)을 형성한다.
그리고, 상기 게이트 전극(45)을 포함한 전면에 질화막을 형성하고, 상기 질화막을 에치백(Etch-back)하여 상기 게이트 전극(45) 양측에 질화막 스페이서(51)를 형성한다.
도 2b 및 도 3을 참조하면, 상기 게이트 전극(45)과 질화막 스페이서(51)를 마스크로 상기 반도체 기판(41)을 식각하여 트렌치(Trench)(53)를 형성한다. 이때, 상기 트렌치(53)의 형성 방법에 있어서,
도 5는 본 발명의 게이트 전극 양측에 형성된 ‘V’자형 트렌치를 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 트렌치 깊이에 따른 각도를 도시한 그래프이며, 도 7은 본 발명의 게이트 전극 양측에 형성된 그루브형 트렌치를 도시한 사시도이다.
도 5에서와 같이, 상기 게이트 전극(45) 양측의 반도체 기판(41)을 식각하여 ‘V’자형 트렌치를 형성하지만 도 6에서와 같이 후속 공정에서 형성될 소오스/드레인 영역의 길이가 상기 트렌치(53)의 깊이에 비해 긴 경우 식각 각도(θ)가 매우 작아 공정 진행이 어렵기 때문에 다음과 같이 상기 트렌치(53)를 형성한다.
즉, 상기 도 2b에서와 같이, 상기 게이트 전극(45) 측벽에 제 2 질화막 스페이서(51)를 형성한 후 상기 반도체 기판(41)을 식각하여 ‘V’자형 트렌치를 형성하거나 도 7에서와 같이, 그루브(Groove)형 트렌치를 형성할 수도 있다.
도 2c를 참조하면, 상기 트렌치(53)를 포함한 전면에 에피택셜(Epitaxial)층(55a)을 형성하고, 상기 제 1 질화막(47)을 식각 방지막으로 하는 화학적 기계 연마 방법에 의해 상기 에피택셜층(55a)을 평탄 식각한다. 이때, 상기 에피택셜층(55a) 대신에 다결정 실리콘층 또는 SixGe1-x층으로 형성 할 수 있고, 상기 다결정 실리콘층으로 형성 할 경우 상기 다결정 실리콘층과 반도체기판(41)의 계면에 발생되는 포텐셜 베리어(Potential barrier)를 방지하기 위해 수소 또는 중수소 기체 분위기의 저온 열처리 공정, 급속 열처리 공정 또는 레이저 어닐링(Laser annealing)의 후속 공정을 실시하여 상기 다결정 실리콘층의 결정 크기를 증가시킨다.
도 2d 및 도 4를 참조하면, 상기 에피택셜층(55a) 상에 감광막을 도포하고, 상기 감광막을 트랜지스터가 형성될 부위에만 남도록 선택적으로 노광 및 현상하여 감광막 패턴(57)을 형성한다.
그리고, 상기 감광막 패턴(57)을 마스크로 상기 에피택셜층(55a)을 식각하여 플러그인 소오스/드레인 영역(55)을 형성하고, 상기 감광막 패턴(57)을 제거한다.
본 발명의 트랜지스터의 제조 방법은 소오스/드레인 영역이 형성될 부위의 반도체 기판을 식각하고 불순물이 도핑된 다결정 실리콘층의 플러그로 매립하여 소오스/드레인 영역을 형성하는 SDP 트랜지스터를 형성하므로 다음과 같은 이유에 의해 소자의 고집적화, 특성, 수율 및 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.
첫째, 종래의 포켓 불순물 영역에 의해 발생된 누설 전류를 감소시키고 펀치-스로우를 방지하여 트랜지스터의 전류 특성을 증가시킨다.
둘째, 상기 플러그의 깊이를 조정하여 셀로우 정션(Shallow junction)이 가능하다.
셋째, 상기 반도체 기판의 식각 프로파일을 조절하여 숏 채널 마진 확보가 가능하다.
넷째, 스페이서 형성 공정 및 포켓 영역 형성 공정을 생략하는 등 소자의 공정이 단순하게 되고 소자가 차지하는 면적을 감소시킨다.
다섯째,‘V’형 소오스/드레인 영역을 형성하여 드레인 전위에 의한 소오스의 포텐셜 베리어 로잉(Potential barrier lowering)이 억제된다.

Claims (2)

  1. 반도체 기판 상에 캡 절연막을 구비한 게이트 전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트 전극 양측의 반도체 기판 표면 내에 LDD 영역을 형성하는 단계;
    상기 게이트 전극 측벽에 절연막 스페이서를 형성하는 단계;
    상기 절연막 스페이서를 포함한 게이트 전극 양측의 소오스/드레인 영역용 ‘V’형 트렌치를 형성하는 단계;
    상기 반도체 기판과 반대 도전형의 불순물이 도핑된 도전층을 전면에 형성하는 단계;
    상기 캡 절연막을 식각 방지막으로 상기 도전층을 평탄 식각하는 단계;
    소오스/드레인 영역용 마스크를 사용한 사진식각 공정에 의해 상기 도전층을 식각하여 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계를 포함하는 트랜지스터의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전층을 에피택셜층, 다결정 실리콘층 및 SixGe1-x층 중 선택된 하나 또는 이들의 조합으로 형성된 도전층으로 형성함을 특징으로 하는 트랜지스터의 제조 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103094340A (zh) * 2011-11-01 2013-05-08 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 晶体管及其形成方法
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW328650B (en) * 1996-08-27 1998-03-21 United Microelectronics Corp The MOS device and its manufacturing method
KR100226770B1 (ko) * 1996-11-22 1999-10-15 김영환 반도체 소자의 제조방법
KR100240683B1 (ko) * 1997-12-06 2000-01-15 김영환 반도체장치의 제조방법
KR20030002519A (ko) * 2001-06-29 2003-01-09 주식회사 하이닉스반도체 반도체소자의 트랜지스터 형성방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103094340A (zh) * 2011-11-01 2013-05-08 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 晶体管及其形成方法
US9954052B2 (en) 2014-12-04 2018-04-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor device having buffer layer and method of forming the same

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