KR20040002207A - Method for manufacturing a semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 듀얼(Dual) 게이트산화막을 구비한 트랜지스터 형성 공정에 있어서, PMOS 트랜지스터의 채널(Channel) 조절 이온 주입 공정을 진행한 후에 한 번의 열산화 공정을 진행하여 소자의 특성을 향상시키는 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and in particular, in a transistor forming process having a dual gate oxide film, a thermal oxidation process is performed after a channel control ion implantation process of a PMOS transistor. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device which improves the characteristics of the device.
듀얼 게이트 산화막 공정은 동일 웨이퍼 내에서 두께가 서로 다른 두 가지 종류의 게이트 산화막을 형성하는 공정으로서, 빠른 동작을 요구하는 코아(Core) 칩 부분과 신뢰성이 중요시되는 입/출력 블록(Block)으로 구성되는 회로 소자에서 일반적으로 사용하는 공정이다.The dual gate oxide film process is to form two kinds of gate oxide films having different thicknesses in the same wafer. The dual gate oxide film process is composed of a core chip portion requiring fast operation and an input / output block where reliability is important. It is a process generally used in circuit devices.
도 1a 내지 도 1d는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도로서,“Ⅰ”는 NMOS 트랜지스터가 형성될 부위인 제 1 영역을 도시한 것이고,“Ⅱ”는 PMOS 트랜지스터가 형성될 부위인 제 2 영역을 도시한 것이다.1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the prior art, in which “I” shows a first region where a NMOS transistor is to be formed, and “II” shows a portion where a PMOS transistor is to be formed. The second region is shown.
도 1a를 참조하면, 듀얼 게이트 산화막 공정에 있어서, 신(Thin) 게이트 산화막이 형성될 부위가 정의된 반도체 기판(11)을 마련한 후, 소자분리 영역의 반도체 기판(11)에 일반적인 소자분리막 형성 공정으로 소자분리막(13)을 형성한다.Referring to FIG. 1A, in a dual gate oxide film process, a semiconductor substrate 11 having a portion where a thin gate oxide film is to be formed is provided, and then a device isolation film forming process common to the semiconductor substrate 11 in the device isolation region. An element isolation film 13 is formed.
그리고, 상기 반도체 기판(11) 상에 상기 제 1 영역(Ⅰ)만 노출시키는 제 1 감광막 패턴(도시하지 않음)을 형성한다.A first photosensitive film pattern (not shown) is formed on the semiconductor substrate 11 to expose only the first region I.
이어, 상기 제 1 감광막 패턴을 마스크로 전면에 p형 불순물을 이온주입 하여 상기 제 1 영역(Ⅰ)의 반도체 기판(11) 표면내에 p 웰(15)을 형성하고, 상기 제 1 감광막 패턴을 제거한다.Subsequently, p-type impurities are ion-implanted on the entire surface with the first photoresist pattern as a mask to form a p well 15 in the surface of the semiconductor substrate 11 of the first region (I), and the first photoresist pattern is removed. do.
그리고, 상기 p형 웰(15) 형성 공정과 동일한 공정으로 상기 제 2 영역(Ⅱ)의 반도체 기판(11) 표면내에 n 웰(17)을 형성한다.Then, the n well 17 is formed in the surface of the semiconductor substrate 11 of the second region (II) in the same process as that of forming the p-type well 15.
그 후, 상기 반도체 기판(11) 상에 버퍼(Buffer)층인 산화막(19)을 형성하고, 상기 산화막(19) 상에 상기 제 1 영역(Ⅰ)만 노출시키는 제 2 감광막 패턴(21)을 형성한다.Thereafter, an oxide film 19, which is a buffer layer, is formed on the semiconductor substrate 11, and a second photosensitive film pattern 21 is formed on the oxide film 19 to expose only the first region I. do.
그리고, 상기 제 2 감광막 패턴(21)을 마스크로 전면에 n 채널 조절 이온 주입 공정을 진행하여 상기 p 웰(15) 표면내에 n 채널 영역(23)을 형성한다.In addition, an n-channel controlled ion implantation process is performed on the entire surface of the second photoresist pattern 21 using a mask to form an n-channel region 23 in the surface of the p well 15.
도 1b를 참조하면, 상기 제 2 감광막 패턴(21)을 제거하고, 상기 산화막(19) 상에 상기 제 2 영역(Ⅱ)만 노출시키는 제 3 감광막 패턴(25)을 형성한다.Referring to FIG. 1B, the second photoresist layer pattern 21 is removed, and a third photoresist layer pattern 25 exposing only the second region II is formed on the oxide layer 19.
그리고, 상기 제 3 감광막 패턴(25)을 마스크로 전면에 p 채널 조절 이온 주입 공정을 진행하여 상기 n 웰(17) 표면내에 p 채널 영역(27)을 형성한다.Then, a p-channel controlled ion implantation process is performed on the entire surface of the n-type photoresist layer 25 using a mask to form a p-channel region 27 in the n well 17 surface.
도 1c를 참조하면, 상기 제 3 감광막 패턴(25)과 산화막(19)을 제거하고, 열산화 공정으로 상기 반도체 기판(11) 상에 제 1 게이트 산화막(29)을 성장시킨다.Referring to FIG. 1C, the third photoresist layer pattern 25 and the oxide layer 19 are removed, and the first gate oxide layer 29 is grown on the semiconductor substrate 11 by a thermal oxidation process.
그리고, 상기 제 1 게이트 산화막(29) 상에 상기 신(Thin) 게이트 산화막이 형성될 부위만 노출시키는 제 4 감광막 패턴(31)을 형성한다.A fourth photoresist pattern 31 is formed on the first gate oxide layer 29 to expose only a portion where the thin gate oxide layer is to be formed.
도 1d를 참조하면, 상기 제 4 감광막 패턴(31)을 마스크로 상기 제 1 게이트 산화막(29)을 식각하여 상기 반도체 기판(11)을 노출시킨 다음, 상기 제 4 감광막 패턴(31)을 제거한다.Referring to FIG. 1D, the first gate oxide layer 29 is etched using the fourth photoresist pattern 31 as a mask to expose the semiconductor substrate 11, and then the fourth photoresist pattern 31 is removed. .
그리고, 열산화 공정을 진행하여 상기 노출된 반도체 기판(11)과 제 1 게이트 산화막(29) 상에 제 2 게이트 산화막(33)을 성장시킨다.The thermal oxidation process is performed to grow a second gate oxide layer 33 on the exposed semiconductor substrate 11 and the first gate oxide layer 29.
여기서, 상기 노출된 반도체 기판(11) 상에 형성된 상기 제 2 게이트 산화막(33)으로 신(Thin) 게이트 산화막이 형성되고, 상기 제 1 게이트 산화막(29)상에 형성된 상기 제 2 게이트 산화막(33)으로 시크(Thick) 게이트 산화막이 형성되며, 상기 신(Thin) 게이트 산화막과 시크(Thick) 게이트 산화막으로 구성된 듀얼 게이트 산화막을 형성한다.Here, a thin gate oxide film is formed of the second gate oxide film 33 formed on the exposed semiconductor substrate 11, and the second gate oxide film 33 formed on the first gate oxide film 29. ), A thick gate oxide film is formed, and a dual gate oxide film including the thin gate oxide film and the thick gate oxide film is formed.
그러나 종래의 반도체 소자의 제조 방법은 듀얼 게이트 산화막을 구비한 트랜지스터 형성 공정에 있어서, 게이트 산화막을 성장시키기 위한 두 번의 열공정으로 버리드(Buried) 채널 PMOS 트랜지스터의 채널 깊이가 깊어지면서 숏 채널(Short channel) 효과가 증가하여 소자의 특성이 저하되는 문제점이 있었다.However, the conventional method of manufacturing a semiconductor device has a short channel (Short) as the depth of the channel of the buried channel PMOS transistor is increased by two thermal processes for growing the gate oxide in the transistor forming process having the dual gate oxide film. There was a problem that the characteristics of the device is degraded due to an increase in the channel) effect.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 듀얼 게이트 산화막을 구비한 트랜지스터 형성 공정에 있어서, NMOS 트랜지스터의 채널 조절 이온 주입 공정을 제 1 게이트 산화막 형성 전에 진행하고, PMOS 트랜지스터의 채널 조절 이온 주입 공정을 제 1 게이트 산화막 형성 후에 진행함으로써, PMOS 트랜지스터의 숏 채널 효과를 감소시키는 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and in the transistor formation process having a dual gate oxide film, the channel control ion implantation process of the NMOS transistor is performed before the first gate oxide film formation, and the channel control ion implantation of the PMOS transistor is performed. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device which reduces the short channel effect of a PMOS transistor by performing the process after the first gate oxide film is formed.
도 1a 내지 도 1d는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도.1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the prior art.
도 2a 내지 도 2d는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도.2A to 2D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the prior art.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
11,41 : 반도체 기판13,43 : 소자분리막11,41 semiconductor substrate 13,43 device isolation film
15,45 : p 웰17,47 : n 웰15,45: p well 17,47: n well
19,49 : 산화막21,51 : 제 2 감광막 패턴19, 49: oxide film 21, 51: second photosensitive film pattern
23,53 : n 채널 영역25,57 : 제 3 감광막 패턴23,53: n channel region 25,57: third photosensitive film pattern
27,59 : p 채널 영역29,55 : 제 1 게이트 산화막27,59: p-channel region 29,55: first gate oxide film
31,61 : 제 4 감광막 패턴33,63 : 제 2 게이트 산화막31,61: fourth photosensitive film pattern 33,63: second gate oxide film
이상의 목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving the above object,
듀얼 게이트 산화막의 신(Thin) 게이트 산화막이 형성될 부위가 정의되며 p 웰과 n 웰이 구비된 반도체 기판을 마련하는 단계와,Providing a semiconductor substrate having a p well and an n well, wherein a portion of the dual gate oxide film is to be formed;
상기 반도체 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계와,Forming a buffer layer on the semiconductor substrate;
상기 p 웰에 n 채널 조절 이온을 주입하여 상기 p 웰 표면내에 n 채널 영역을 형성하는 단계와,Implanting n channel regulatory ions into the p well to form an n channel region in the p well surface;
상기 버퍼층을 제거하고, 상기 반도체 기판 상에 제 1 게이트 산화막을 성장시키는 단계와,Removing the buffer layer and growing a first gate oxide film on the semiconductor substrate;
상기 n 웰에 p 채널 조절 이온을 주입하여 상기 n 웰 표면내에 p 채널 영역을 형성하는 단계와,Implanting p channel control ions into the n well to form a p channel region in the n well surface;
상기 신(Thin) 게이트 산화막이 형성될 부위의 제 1 게이트 산화막을 식각하여 상기 반도체 기판을 노출시키는 단계와,Etching the first gate oxide layer of the portion where the thin gate oxide layer is to be formed to expose the semiconductor substrate;
상기 노출된 반도체 기판과 제 1 게이트 산화막 상에 제 2 게이트 산화막을 성장시켜 듀얼 게이트 산화막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 것과,Providing a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a dual gate oxide film by growing a second gate oxide film on the exposed semiconductor substrate and the first gate oxide film;
상기 제 1 게이트 산화막을 2.5 ∼ 20nm의 두께로 형성하는 것과,Forming the first gate oxide film at a thickness of 2.5 to 20 nm,
상기 제 2 게이트 산화막을 2.5 ∼ 20nm의 두께로 형성하는 것을 특징으로 한다.The second gate oxide film is formed to a thickness of 2.5 to 20nm.
본 발명의 원리는 듀얼 게이트 산화막을 구비한 트랜지스터 형성 공정에 있어서, NMOS 트랜지스터의 채널 조절 이온 주입 공정을 제 1 게이트 산화막 형성 전에 진행하고, PMOS 트랜지스터의 채널 조절 이온 주입 공정을 제 1 게이트 산화막 형성 후에 진행함으로써, 상기 PMOS 트랜지스터의 채널 조절 이온 주입 공정을 진행한 후에 한 번의 열산화 공정을 진행하기 때문에 PMOS 트랜지스터의 숏 채널 효과를 감소시켜 리프레쉬 특성을 증가시키고 저 전압 소자의 제조가 가능하게 하기 위한 것이다.The principle of the present invention is that in a transistor forming process having a dual gate oxide film, the channel control ion implantation process of the NMOS transistor is performed before the first gate oxide film formation, and the channel control ion implantation process of the PMOS transistor is performed after the first gate oxide film formation. By proceeding, one thermal oxidation process is performed after the channel control ion implantation process of the PMOS transistor is performed, thereby reducing the short channel effect of the PMOS transistor to increase the refresh characteristics and to enable the fabrication of low voltage devices. .
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a 내지 도 2c는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도로서,“Ⅰ”는 NMOS 트랜지스터가 형성될 부위인 제 1 영역을 도시한 것이고,“Ⅱ”는 PMOS 트랜지스터가 형성될 부위인 제 2 영역을 도시한 것이다.2A to 2C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the prior art, in which “I” shows a first region where a NMOS transistor is to be formed, and “II” shows a portion where a PMOS transistor is to be formed. The second region is shown.
도 2a를 참조하면, 듀얼 게이트 산화막 공정에 있어서, 신(Thin) 게이트 산화막이 형성될 부위가 정의된 반도체 기판(41)을 마련한 후, 소자분리 영역의 반도체 기판(41)에 일반적인 소자분리막 형성 공정으로 소자분리막(43)을 형성한다.Referring to FIG. 2A, in a dual gate oxide film process, a semiconductor substrate 41 having a portion where a thin gate oxide film is to be formed is provided, and then a device isolation film forming process common to the semiconductor substrate 41 in the device isolation region. The device isolation film 43 is formed.
그리고, 상기 반도체 기판(41) 상에 상기 제 1 영역(Ⅰ)만 노출시키는 제 1 감광막 패턴(도시하지 않음)을 형성한다.A first photosensitive film pattern (not shown) is formed on the semiconductor substrate 41 to expose only the first region (I).
이어, 상기 제 1 감광막 패턴을 마스크로 전면에 p형 불순물을 이온주입 하여 상기 제 1 영역(Ⅰ)의 반도체 기판(41) 표면내에 p 웰(45)을 형성하고, 상기 제 1 감광막 패턴을 제거한다.Subsequently, p-type impurities are ion-implanted on the entire surface using the first photoresist pattern as a mask to form a p well 45 in the surface of the semiconductor substrate 41 of the first region (I), and the first photoresist pattern is removed. do.
그리고, 상기 p형 웰(45) 형성 공정과 동일한 공정으로 상기 제 2 영역(Ⅱ)의 반도체 기판(41) 표면내에 n 웰(47)을 형성한다.The n well 47 is formed in the surface of the semiconductor substrate 41 in the second region (II) in the same process as the p-type well 45 forming process.
그 후, 상기 반도체 기판(41) 상에 버퍼층인 산화막(49)을 형성하고, 상기 산화막(49) 상에 상기 제 1 영역(Ⅰ)만 노출시키는 제 2 감광막 패턴(51)을 형성한다.Thereafter, an oxide film 49 serving as a buffer layer is formed on the semiconductor substrate 41, and a second photosensitive film pattern 51 exposing only the first region I is formed on the oxide film 49.
그리고, 상기 제 2 감광막 패턴(51)을 마스크로 전면에 n 채널 조절 이온 주입 공정을 진행하여 상기 p 웰(45) 표면내에 n 채널 영역(53)을 형성한다.In addition, an n channel control ion implantation process is performed on the entire surface of the second photoresist layer pattern 51 using a mask to form an n channel region 53 in the surface of the p well 45.
도 2b를 참조하면, 상기 제 2 감광막 패턴(51)과 산화막(49)을 제거하고, 열산화 공정으로 상기 반도체 기판(41) 상에 제 1 게이트 산화막(55)을 2.5 ∼ 20nm의 두께로 성장시킨다.Referring to FIG. 2B, the second photoresist layer pattern 51 and the oxide layer 49 are removed, and the first gate oxide layer 55 is grown to a thickness of 2.5 to 20 nm on the semiconductor substrate 41 by a thermal oxidation process. Let's do it.
그리고, 상기 제 1 게이트 산화막(55) 상에 상기 제 2 영역(Ⅱ)만 노출시키는 제 3 감광막 패턴(57)을 형성한다.A third photoresist layer pattern 57 may be formed on the first gate oxide layer 55 to expose only the second region II.
이어, 상기 제 3 감광막 패턴(57)을 마스크로 전면에 p 채널 조절 이온 주입 공정을 진행하여 상기 n 웰(47) 표면내에 p 채널 영역(59)을 형성한다.Subsequently, a p-channel control ion implantation process is performed on the entire surface of the n-photosensitive film pattern 57 using a mask to form a p-channel region 59 in the n well 47 surface.
도 2c를 참조하면, 상기 제 3 감광막 패턴(57)을 제거하고, 상기 제 1 게이트 산화막(55) 상에 상기 신(Thin) 게이트 산화막이 형성될 부위만 노출시키는 제 4 감광막 패턴(61)을 형성한다.Referring to FIG. 2C, the fourth photoresist pattern 61 may be removed and the fourth photoresist pattern 61 exposing only a portion where the thin gate oxide layer is to be formed on the first gate oxide layer 55. Form.
그리고, 상기 제 4 감광막 패턴(61)을 마스크로 상기 제 1 게이트 산화막(55)을 식각하여 상기 반도체 기판(41)을 노출시킨다.The first gate oxide layer 55 is etched using the fourth photoresist pattern 61 as a mask to expose the semiconductor substrate 41.
도 2d를 참조하면, 상기 제 4 감광막 패턴(61)을 제거하고, 열산화 공정을 진행하여 상기 노출된 반도체 기판(41)과 제 1 게이트 산화막(55) 상에 제 2 게이트 산화막(63)을 2.5 ∼ 20nm의 두께로 성장시킨다.Referring to FIG. 2D, the fourth photoresist layer pattern 61 is removed and a thermal oxidation process is performed to form a second gate oxide layer 63 on the exposed semiconductor substrate 41 and the first gate oxide layer 55. It grows to thickness of 2.5-20 nm.
여기서, 상기 노출된 반도체 기판(41) 상에 형성된 상기 제 2 게이트 산화막(63)으로 신(Thin) 게이트 산화막이 형성되고, 상기 제 1 게이트 산화막(55) 상에 형성된 상기 제 2 게이트 산화막(63)으로 시크(Thick) 게이트 산화막이 형성되며, 상기 신(Thin) 게이트 산화막과 시크(Thick) 게이트 산화막으로 구성된 듀얼 게이트 산화막을 형성한다.Here, a thin gate oxide film is formed from the second gate oxide film 63 formed on the exposed semiconductor substrate 41, and the second gate oxide film 63 is formed on the first gate oxide film 55. ), A thick gate oxide film is formed, and a dual gate oxide film including the thin gate oxide film and the thick gate oxide film is formed.
본 발명의 반도체 소자의 제조 방법은 듀얼 게이트 산화막을 구비한 트랜지스터 형성 공정에 있어서, NMOS 트랜지스터의 채널 조절 이온 주입 공정을 제 1 게이트 산화막 형성 전에 진행하고, PMOS 트랜지스터의 채널 조절 이온 주입 공정을 제 1 게이트 산화막 형성 후에 진행함으로써, 상기 PMOS 트랜지스터의 채널 조절 이온 주입 공정을 진행한 후에 한 번의 열산화 공정을 진행하기 때문에 PMOS 트랜지스터의 숏 채널 효과를 감소시켜 리프레쉬 특성을 증가시키고 저 전압 소자의 제조가 가능하여 소자의 특성을 향상시키는 효과가 있다.In the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, in the transistor forming step having a dual gate oxide film, the channel control ion implantation process of the NMOS transistor is performed before the first gate oxide film formation, and the channel control ion implantation process of the PMOS transistor is performed first. By proceeding after the gate oxide film formation, the thermal oxidation process is performed once after the channel control ion implantation process of the PMOS transistor is performed, thereby reducing the short channel effect of the PMOS transistor, thereby increasing the refresh characteristics and manufacturing a low voltage device. There is an effect of improving the characteristics of the device.
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US7462520B2 (en) | 2005-09-08 | 2008-12-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of fabricating an image sensor |
KR20160006407A (en) | 2014-07-09 | 2016-01-19 | 최판조 | The golf glove against hook and slice |
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US7462520B2 (en) | 2005-09-08 | 2008-12-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of fabricating an image sensor |
KR20160006407A (en) | 2014-07-09 | 2016-01-19 | 최판조 | The golf glove against hook and slice |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Withdrawal due to no request for examination |