KR20050011185A - A method for forming a transistor of a semiconductor device - Google Patents

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    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET

Abstract

PURPOSE: A method of forming a transistor of a semiconductor device is provided to improve reliability of the semiconductor device by forming an amorphous layer on a semiconductor substrate and crystallizing the amorphous layer. CONSTITUTION: Impurity ions are implanted into a semiconductor substrate(31) to form a well. Nitrogen ions are implanted into the well. A first thermal process for the semiconductor substrate is performed. A gate electrode as a stacked structure of a gate oxide layer(40) and a conductive layer(41) for gate electrode is formed on the semiconductor substrate. An oxide layer is formed on the conductive layer and the semiconductor substrate. An LDD junction region is formed by implanting low-density impurity ions into the semiconductor substrate. Anti-diffusion impurity ions are implanted into the semiconductor substrate. The oxide layer is removed therefrom. A re-oxide layer(49) is formed on the entire surface of the semiconductor substrate. An extended source/drain junction region(50) is formed by performing a second thermal process for the semiconductor substrate. A buffer oxide layer(51) is formed on the re-oxide layer. An insulating layer spacer(53) is formed on the buffer oxide layer. A transistor having an LDD structure is fabricated by forming a heavily doped junction region on the semiconductor substrate.

Description

반도체소자의 트랜지스터 형성방법{A method for forming a transistor of a semiconductor device}A method for forming a transistor of a semiconductor device

본 발명은 반도체 소자의 트랜지스터 형성방법에 관한 것으로, 특히 반도체소자의 고집적화에 따른 트랜지스터에 구비되는 확장 ( extension ) 소오스/드레인 접합영역의 특성을 향상시킬 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a transistor of a semiconductor device, and more particularly, to a technique for improving the characteristics of an extension source / drain junction region included in a transistor according to high integration of a semiconductor device.

도 1a 내지 도 1c 는 종래기술의 실시예에 따라 형성된 반도체소자의 트랜지스터를 도시한 단면도이다.1A to 1C are cross-sectional views illustrating transistors of a semiconductor device formed according to an embodiment of the prior art.

도 1a를 참조하면, 반도체기판(11) 상부에 활성영역을 정의하는 소자분리막(13)을 형성한다.Referring to FIG. 1A, an isolation layer 13 defining an active region is formed on the semiconductor substrate 11.

상기 활성영역 상의 반도체기판(11)에 게이트산화막(15) 및 게이트전극용 도전층(17)의 적층구조로 형성된 게이트전극을 형성한다.A gate electrode having a stacked structure of a gate oxide film 15 and a gate electrode conductive layer 17 is formed on the semiconductor substrate 11 on the active region.

도 1b를 참조하면, 상기 게이트전극을 마스크로 하여 상기 반도체기판(11)의 활성영역에 저농도의 불순물을 이온주입하여 LDD 접합영역(19)을 형성한다.Referring to FIG. 1B, the LDD junction region 19 is formed by ion implanting impurities of low concentration into the active region of the semiconductor substrate 11 using the gate electrode as a mask.

도 1c 참조하면, 열처리 공정으로 상기 LDD 접합영역(19)을 드라이브인 ( drive-in ) 시켜 확장 소오스/드레인 접합영역(25)을 형성한다.Referring to FIG. 1C, an extension source / drain junction region 25 is formed by driving the LDD junction region 19 by a heat treatment process.

상기 게이트전극 측벽에 절연막 스페이서(21)를 형성한다.An insulating film spacer 21 is formed on the sidewalls of the gate electrode.

상기 절연막 스페이서(21)를 마스크로 하여 상기 반도체기판(11)에 고농도의 불순물을 임플란트하여 고농도의 소오스/드레인 접합영역(23)을 형성함으로써 LDD 구조가 구비되는 소오스/드레인 접합영역을 형성한다.A high concentration source / drain junction region 23 is formed by implanting a high concentration of impurities into the semiconductor substrate 11 using the insulating film spacer 21 as a mask to form a source / drain junction region having an LDD structure.

후속 고온 열처리 공정으로 상기 확장 소오스/드레인 접합영역(25)의 불순물이 측면으로 확산되어 반도체소자의 동작 특성을 열화시킨다.In the subsequent high temperature heat treatment process, impurities of the extension source / drain junction region 25 are diffused laterally to deteriorate operating characteristics of the semiconductor device.

상기한 바와 같이 종래기술에 따른 반도체소자의 트랜지스터 형성방법은, 상기 확장 소오스/드레인 접합영역의 불순물이 후속 열처리 공정시 채널쪽으로 확산되어 소자의 동작 전압이 인가되기 이전에 턴온 ( turn on ) 되는 펀치 쓰루우 현상이나 숏채널효과 ( short channel effect ) 현상을 일으켜 반도체소자의 동작 특성을 열화시키는 문제점이 있다.As described above, in the method of forming a transistor of a semiconductor device according to the related art, a punch in which impurities of the extension source / drain junction region are diffused toward a channel during a subsequent heat treatment process and turned on before an operating voltage of the device is applied. There is a problem in that the operation characteristics of the semiconductor device are degraded by causing a through phenomenon or a short channel effect.

특히, 종래의 장비 성능 이상으로 무리하게 미세 구조를 형성하는 경우 동일 크기의 재현성이 나빠지고 그에 따른 소자의 생산성 및 수율이 저하될 수 있는 문제점이 있다.In particular, if the microstructure is excessively formed beyond the conventional equipment performance, there is a problem that the reproducibility of the same size is deteriorated and thus the productivity and yield of the device may be lowered.

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여,The present invention to solve this problem of the prior art,

게이트전극의 표면에 산화막을 형성하고 이를 제거하는 공정으로 반도체소자의 고집적화에 필요한 게이트전극의 크기 감소를 가능하게 하고 그에 따른 반도체소자의 동작 특성을 향상시킬 수 있도록 하는 반도체소자의 트랜지스터 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In the process of forming an oxide film on the surface of the gate electrode and removing it, it is possible to reduce the size of the gate electrode required for high integration of the semiconductor device, and to provide a method of forming a transistor of the semiconductor device, thereby improving the operation characteristics of the semiconductor device. Its purpose is to.

도 1a 내지 도 1c 는 종래기술의 실시예에 따른 반도체소자의 트랜지스터 형성방법을 도시한 단면도.1A to 1C are cross-sectional views showing a transistor forming method of a semiconductor device according to an embodiment of the prior art.

도 2a 내지 도 2j 는 본 발명에 실시예에 따른 반도체소자의 트랜지스터 형성방법을 도시한 단면도.2A to 2J are cross-sectional views showing a transistor forming method of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명><Description of Signs of Major Parts of Drawings>

11,31 : 반도체기판 13,33 : 소자분리막11,31: semiconductor substrate 13,33: device isolation film

15,40 : 게이트산화막 17,41 : 게이트전극용 도전층15,40 gate oxide film 17,41 conductive layer for gate electrode

19,47 : LDD 접합영역 21,53 : 절연막 스페이서19,47: LDD junction region 21,53: insulating film spacer

23,55 : 고농도의 소오스/드레인 접합영역23,55: High concentration source / drain junction region

25,50 : 확장 소오스/드레인 접합영역 35 : 제1완충산화막25,50: extended source / drain junction region 35: first buffer oxide layer

37 : 감광막패턴 39 : 질소이온층37 photosensitive film pattern 39: nitrogen ion layer

43,45 : 산화막 49 : 재산화막43,45: oxide film 49: reoxidation film

51 : 제2완충산화막51: second buffer oxide film

이상의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 반도체소자의 트랜지스터 형성방법은,In order to achieve the above object, a method of forming a transistor of a semiconductor device according to the present invention,

반도체기판에 웰 형성용 불순물이온을 이온주입하는 공정과,Implanting impurity ions for well formation into a semiconductor substrate;

상기 웰에 질소이온을 이온주입하는 공정과,Ion implanting nitrogen ions into the wells;

상기 반도체기판을 제1열처리하는 공정과,First heat treating the semiconductor substrate;

상기 반도체기판 상에 게이트산화막과 게이트전극용 도전층의 적층구조으로 구비되는 게이트전극을 형성하는 공정과,Forming a gate electrode provided on the semiconductor substrate in a stacked structure of a gate oxide film and a conductive layer for a gate electrode;

상기 게이트전극용 도전층 및 반도체기판의 표면에 산화막을 형성하는 공정과,Forming an oxide film on the surfaces of the gate electrode conductive layer and the semiconductor substrate;

상기 게이트전극을 마스크로 하여 상기 반도체기판에 저농도의 불순물을 이온주입하여 LDD 접합영역을 형성하는 공정과,Forming an LDD junction region by implanting impurities of low concentration into the semiconductor substrate using the gate electrode as a mask;

상기 게이트전극을 마스크로 하여 상기 반도체기판에 불순물 확산방지용 이온을 주입하는 공정과,Implanting ions for preventing impurity diffusion into the semiconductor substrate using the gate electrode as a mask;

상기 산화막을 제거하는 공정과,Removing the oxide film;

전체표면상부에 재산화막을 소정두께 형성하는 공정과,Forming a reoxidation film on the entire surface by a predetermined thickness;

상기 반도체기판을 저온에서 장시간동안 제2열처리하여 확장 소오스/드레인 접합영역을 형성하는 공정과,Forming an extended source / drain junction region by performing a second heat treatment on the semiconductor substrate at a low temperature for a long time;

상기 재산화막 상부에 완충산화막을 소정두께 형성하는 공정과,Forming a buffer oxide film a predetermined thickness on the reoxidation film;

상기 게이트전극 측벽의 완충산화막 상에 절연막 스페이서를 형성하는 공정과,Forming an insulating film spacer on the buffer oxide film on the sidewalls of the gate electrode;

상기 반도체기판에 고농도의 불순물을 이온주입하여 고농도의 불순물 접합영역을 형성함으로써 LDD 구조가 구비되는 트랜지스터를 형성하는 공정을 포함하는 것과,Forming a transistor having an LDD structure by ion implanting a high concentration of impurities into the semiconductor substrate to form a high concentration of impurity junction region;

상기 웰 형성용 불순물은 SB, As 또는 In을 사용하는 것과,The well-forming impurities may include SB, As, or In,

상기 질소이온의 이온주입공정은 1E13 ∼ 1E14 원자/㎠ 만큼을 10 ∼ 50 KeV의 에너지로 실시하는 것과,The ion implantation step of the nitrogen ion is to perform 1E13 ~ 1E14 atoms / ㎠ by the energy of 10-50 KeV,

상기 질소이온의 이온주입공정은 반도체기판의 표면으로부터 100 ∼ 1000 Å 깊이까지 분포하도록 주입하는 것과,The ion implantation process of the nitrogen ions are implanted to be distributed to the depth of 100 ~ 1000 으로부터 from the surface of the semiconductor substrate

상기 제1열처리 공정은 온도 상승률을 150 ∼ 200 ℃/sec 로 하여 900 ∼ 1020 ℃ 의 온도에서 1 ∼ 3 초 동안 열처리하고 100 ℃/sec 이상의 온도 하락률을 냉각시켜 실시하는 것과,The first heat treatment step is carried out by performing a heat treatment for 1 to 3 seconds at a temperature of 900 to 1020 ℃ with a temperature rising rate of 150 to 200 ℃ / sec, and cooling the temperature drop rate of 100 ℃ / sec or more,

상기 제1열처리 공정은 무산소의 질소가스 분위기에서 실시하는 것과,The first heat treatment step is carried out in an oxygen-free nitrogen gas atmosphere,

상기 게이트전극용 도전층 표면의 산화막은 130 ∼ 170 Å 두께로 형성하는 것과,The oxide film on the surface of the gate electrode conductive layer is formed to have a thickness of 130 to 170 Å,

상기 불순물 확산방지용 이온의 주입공정은 질소이온, Ge 이온, Ar 이온 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택된 임의의 한가지를 사용하는 것과,The implantation step of the impurity diffusion preventing ion is to use any one selected from the group consisting of nitrogen ions, Ge ions, Ar ions and combinations thereof,

상기 불순물 확산방지용 이온의 주입공정은 1E13 ∼ 5E14 원자/㎠ 만큼을 3 ∼ 8 도 경사진 각도로 0°,90°,180° 및 270°만큼 4회 로테이션시켜 이온주입하는 것과,The implantation step of implanting ions for preventing impurity diffusion is ion implantation by rotating 1E13 to 5E14 atoms / cm 2 4 times at 0 °, 90 °, 180 ° and 270 ° at an inclined angle of 3 to 8 degrees,

상기 불순물 확산방지용 이온의 주입공정은 상기 LDD 접합영역 불순물들의 Rp ( projection range ) 와 같도록 5 ∼ 20 KeV 의 에너지로 이온주입하는 것과,The implantation of the impurity diffusion preventing ions is implanted with an energy of 5 to 20 KeV to be equal to the Rp (projection range) of the LDD junction region impurities,

상기 불순물 확산방지용 이온의 주입공정은 상기 반도체기판의 표면으로부터 50 ∼ 600 Å 깊이만큼의 위치까지 이온주입하는 것과,The impurity diffusion preventing ion implantation step includes implanting ions to a position of 50 to 600 mm depth from the surface of the semiconductor substrate;

상기 산화막의 제거 공정은 HF 용액이나 BOE 용액을 이용하여 실시하는 것과,The step of removing the oxide film is carried out using HF solution or BOE solution,

상기 제2열처리 공정은 500 ∼ 600 ℃ 의 온도에서 5 ∼ 9 시간 동안 실시하는 것을 특징으로 한다.The second heat treatment process is characterized in that carried out for 5 to 9 hours at a temperature of 500 ~ 600 ℃.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 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 2j 는 본 발명에 따른 반도체소자의 트랜지스터 형성방법을 도시한 단면도이다.2A to 2J are cross-sectional views illustrating a transistor forming method of a semiconductor device according to the present invention.

도 2a를 참조하면, 반도체기판(31)에 소자분리막(33)을 형성한다.Referring to FIG. 2A, an isolation layer 33 is formed on the semiconductor substrate 31.

상기 반도체기판(31) 상에 제1완충산화막(35)을 형성하고 상기 제1완충산화막(35) 상부에 감광막패턴(37)을 형성한다. 이때, 상기 감광막패턴(37)은 피웰 또는 엔웰을 형성하기 위한 웰마스크(도시안됨)를 이용한 노광 및 현상 공정으로 형성한다.A first buffered oxide film 35 is formed on the semiconductor substrate 31, and a photosensitive film pattern 37 is formed on the first buffered oxide film 35. In this case, the photoresist pattern 37 is formed by an exposure and development process using a well mask (not shown) for forming a pewell or an enwell.

상기 감광막패턴(37)을 마스크로 하여 반도체기판(31)에 웰 형성용 불순물이온을 주입하여 피웰(도시안됨) 또는 엔웰(도시안됨)을 형성한다. 이때, 상기 웰 형성용 불순물은 Sb, As, In 과 같이 질량이 큰 원자를 이용하여 실시함으로써 후속 열처리 공정시 불순물의 확산을 억제하는 역할을 한다.Using the photoresist pattern 37 as a mask, a well formation impurity ion is implanted into the semiconductor substrate 31 to form a pewell (not shown) or an enwell (not shown). In this case, the well-forming impurities may be formed using atoms having a large mass such as Sb, As, and In to suppress diffusion of impurities during a subsequent heat treatment process.

상기 감광막패턴(37)을 마스크로 하여 상기 반도체기판(31)에 질소이온을 이온주입하여 질소이온층(39)을 형성함으로써 상기 피웰이나 엔웰에 형성된 불순물이 타 영역으로 확산되는 현상을 방지할 수 있도록 한다. 여기서, 상기 제1완충산화막(35)은 상기 반도체기판(31)의 손상을 방지하는 역할을 한다.Nitrogen ions are implanted into the semiconductor substrate 31 using the photoresist pattern 37 as a mask to form a nitrogen ion layer 39 so that impurities formed in the pewell or enwell can be prevented from diffusing into other regions. do. Here, the first buffer oxide layer 35 serves to prevent damage to the semiconductor substrate 31.

이때, 상기 질소이온의 주입공정은 1E13 ∼ 1E14 원자/㎠ 의 불순물을 10 ∼ 50 KeV 의 에너지로 이온주입하되, 상기 반도체기판(31)의 표면으로부터 100 ∼1000 Å 깊이까지 분포하도록 주입한 것이다.In this case, the implantation process of nitrogen ions is implanted with impurities of 1E13 to 1E14 atoms / cm 2 at an energy of 10 to 50 KeV, but distributed from the surface of the semiconductor substrate 31 to a depth of 100 to 1000 GPa.

도 2b를 참조하면, 상기 감광막패턴(37)을 제거하고, 제1열처리 공정을 실시한다.Referring to FIG. 2B, the photosensitive film pattern 37 is removed and a first heat treatment process is performed.

여기서, 상기 제1열처리 공정은 반도체기판의 실리콘 격자구조를 따라 상기 질소이온을 확산시켜 상기 실리콘 격자구조 대신 질소이온의 안정적인 격자구조를 형성한다. 또한, 상기 질소이온은 다른 불순물의 확산을 방지한다.Here, the first heat treatment process diffuses the nitrogen ions along the silicon lattice structure of the semiconductor substrate to form a stable lattice structure of nitrogen ions instead of the silicon lattice structure. In addition, the nitrogen ions prevent the diffusion of other impurities.

상기 제1열처리 공정은 900 ∼ 1020 ℃ 의 온도로 1 ∼ 3 초 동안 실시하되, 목적온도까지의 온도 상승률을 150 ∼ 200 ℃/sec 로 하고 온도 하락률을 100 ℃/sec 이상으로 하여 실시한다. 상기 제1열처리 공정은 질소이온의 아웃개싱 ( out-gassing )을 방지할 수 있도록 무산소의 질소가스 분위기에서 실시한다.The first heat treatment step is carried out at a temperature of 900 to 1020 ℃ for 1 to 3 seconds, the temperature rise rate to the target temperature is 150 to 200 ℃ / sec and the temperature drop rate is carried out to 100 ℃ / sec or more. The first heat treatment process is performed in an oxygen-free nitrogen gas atmosphere to prevent out-gassing of nitrogen ions.

그 다음, 상기 제1완충산화막(35)패턴을 제거한다.Next, the first buffer oxide layer 35 pattern is removed.

전체표면상부에 게이트산화막(40) 및 게이트전극용 도전층(41)의 적층구조를 형성한다.A lamination structure of the gate oxide film 40 and the gate electrode conductive layer 41 is formed on the entire surface.

게이트전극 마스크(도시안됨)를 이용한 사진식각공정으로 상기 적층구조를 식각하여 게이트전극을 형성한다.The stacked structure is etched by a photolithography process using a gate electrode mask (not shown) to form a gate electrode.

이때, 상기 게이트전극 마스크는 0.18 ㎛ 의 길이를 갖는 게이트전극을 형성할 수 있도록 디자인된 것이다.In this case, the gate electrode mask is designed to form a gate electrode having a length of 0.18 μm.

도 2c를 참조하면, 상기 게이트전극용 도전층(41)의 표면을 산화시켜 상기 게이트전극용 도전층(41)의 표면에 130 ∼ 170 Å 두께만큼의 산화막(43)을 형성한다. 이때, 상기 반도체기판(31)의 표면상에도 산화막(45)이 형성된다.Referring to FIG. 2C, the surface of the gate electrode conductive layer 41 is oxidized to form an oxide film 43 having a thickness of 130 to 170 Å on the surface of the gate electrode conductive layer 41. At this time, the oxide film 45 is also formed on the surface of the semiconductor substrate 31.

여기서, 상기 산화공정은 상기 게이트전극의 타겟 길이를 0.15 ㎛ 로 정해놓은 상태에서 실시한 것으로서, 0.18 ㎛ 길이의 게이트전극을 정의할 수 있는 노광장비를 이용하여 0.15 ㎛ 길이의 게이트전극을 형성할 수 있도록 실시한 것이다.Here, the oxidation process is performed in a state where the target length of the gate electrode is set to 0.15 μm, so that a gate electrode having a length of 0.15 μm can be formed using an exposure apparatus that can define a gate electrode having a length of 0.18 μm. It was done.

도 2d를 참조하면, 상기 비정질실리콘층이 형성된 반도체기판(31)에 저농도의 불순물을 이온주입하여 LDD 접합영역(47)을 형성한다.Referring to FIG. 2D, low concentration impurities are implanted into the semiconductor substrate 31 on which the amorphous silicon layer is formed to form the LDD junction region 47.

그 다음, 상기 게이트전극과 그의 표면에 형성된 산화막(43)을 마스크로 하여 상기 반도체기판(31), 즉 상기 LDD 접합영역(47)에 불순물 확산방지용 이온인 질소이온, Ge 이온 또는 Ar 이온을 주입한다.Subsequently, nitrogen ions, Ge ions, or Ar ions, which are impurities for preventing impurity diffusion, are implanted into the semiconductor substrate 31, that is, the LDD junction region 47, using the gate electrode and the oxide film 43 formed on the surface thereof as a mask. do.

이때, 상기 불순물 확산방지용 이온의 주입공정은 1E13 ∼ 5E14 원자/㎠ 만큼의 질소이온, Ge 이온 또는 Ar 이온을 3 ∼ 8 도 경사진 각도로 0°,90°,180° 및 270°만큼 4회 로테이션시켜 실시한다.At this time, the implantation step of the impurity diffusion prevention ion is 4 times by 0 °, 90 °, 180 ° and 270 ° at an angle of 3 to 8 degrees of nitrogen ions, Ge ions or Ar ions by 1E13 to 5E14 atoms / cm 2. Rotate to do it.

상기 불순물 확산방지용 이온의 주입공정은 LDD 접합영역(47) 불순물들의 Rp ( projection range ) 와 같도록 5 ∼ 20 KeV 의 에너지로 상기 반도체기판(31)의 표면으로부터 50 ∼ 600 Å 깊이만큼의 위치까지 실시하여 후속 열처리 공정에서의 불순물 확산을 억제함으로써 숏채널효과를 방지할 수 있도록 한다.The implantation of the impurity diffusion preventing ions is performed at a position of 50 to 600 Å deep from the surface of the semiconductor substrate 31 with an energy of 5 to 20 KeV to be equal to the Rp (projection range) of the impurities of the LDD junction region 47. In order to prevent short channel effects by suppressing the diffusion of impurities in a subsequent heat treatment process.

도 2e를 참조하면, 상기 게이트전극용 도전층(41)의 표면에 형성된 산화막(43)을 제거하는 동시에 상기 반도체기판(31)에 형성된 산화막(45)을 제거한다.Referring to FIG. 2E, the oxide film 43 formed on the surface of the gate electrode conductive layer 41 is removed and the oxide film 45 formed on the semiconductor substrate 31 is removed.

이때, 상기 산화막(43,45)의 제거 공정은 HF 용액이나 BOE 용액을 이용하여 실시한다.At this time, the removal process of the oxide film (43, 45) is performed using HF solution or BOE solution.

도 2f를 참조하면, 상기 반도체기판(31) 및 게이트전극용 도전층(41) 표면에 재산화막 ( re-oxide film )(49)을 형성한다.Referring to FIG. 2F, a re-oxide film 49 is formed on the surface of the semiconductor substrate 31 and the conductive layer 41 for the gate electrode.

도 2g를 참조하면, LDD 접합영역(47)을 저온에서 장시간 실시하는 제2열처리공정으로 확장 소오스/드레인 접합영역(50)을 형성한다.Referring to FIG. 2G, an extended source / drain junction region 50 is formed by a second heat treatment process in which the LDD junction region 47 is performed at a low temperature for a long time.

상기 제2열처리 공정은, 500 ∼ 600 ℃ 의 온도에서 5 ∼ 9 시간 동안 실시하여 상기 비정질실리콘층으로 형성된 LDD 접합영역(47)을 고상성장 ( solid phase epitaxial growth, 이하에서 SPE 라 함 ) 시킴으로써 결정화시켜 무결점의 확장 소오스/드레인 접합영역(50)을 형성한다.The second heat treatment is carried out at a temperature of 500 to 600 ° C. for 5 to 9 hours to crystallize the LDD junction region 47 formed of the amorphous silicon layer by solid phase epitaxial growth (hereinafter referred to as SPE). To form a flawless expansion source / drain junction region 50.

이때, 상기 열처리 공정은 상기 비정질실리콘층(43)이 하부의 실리콘층인 도체기판(31)의 격자구조를 따라 성장하므로 결함없는 완전한 실리콘 격자구조를 갖도록 하여 후속 열처리 공정시 급속한 확산을 억제할 수 있도록 한다.In this case, since the amorphous silicon layer 43 grows along the lattice structure of the conductive substrate 31, which is the lower silicon layer, the heat treatment process may have a complete silicon lattice structure without defects, thereby suppressing rapid diffusion during the subsequent heat treatment process. Make sure

또한, 상기 열처리 공정은 산소가스가 없는 분위기에서 실시하여 산소이온으로 인한 특성 열화를 방지할 수 있도록 한다.In addition, the heat treatment process is performed in an atmosphere without oxygen gas to prevent deterioration of characteristics due to oxygen ions.

그 다음, 전체표면상부에 제2완충산화막(51)을 형성한다.Next, a second buffered oxide film 51 is formed over the entire surface.

도 2h를 참조하면, 상기 제2완충산화막(51) 상부에 질화막(53)을 일정두께 형성한다.Referring to FIG. 2H, a nitride film 53 is formed on the second buffer oxide film 51.

도 2i를 참조하면, 상기 질화막(53)을 이방성 식각하여 상기 게이트전극의 측벽에 질화막(53) 스페이서를 형성한다.Referring to FIG. 2I, the nitride film 53 is anisotropically etched to form a nitride film 53 spacer on the sidewall of the gate electrode.

상기 게이트전극 및 질화막(53) 스페이서를 마스크로 하여 상기 반도체기판(31)에 고농도의 불순물을 이온주입하여 고농도의 소오스/드레인 접합영역(55)을 형성함으로써 LDD 구조를 갖는 트랜지스터를 형성한다.A transistor having an LDD structure is formed by forming a high concentration source / drain junction region 55 by ion implanting a high concentration of impurities into the semiconductor substrate 31 using the gate electrode and the nitride film 53 spacer as a mask.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체소자의 트랜지스터 형성방법은, 실리콘으로 형성된 반도체기판의 결정을 따라 성장되는 비정질층을 형성하고 이를 결정화시켜 전기적 특성이 향상된 트랜지스터를 형성함으로써 반도체소자의 특성 및 신뢰성을 향상시키고 그에 따른 반도체소자의 고집적화를 가능하게 하는 효과를 제공한다.As described above, in the method of forming a transistor of a semiconductor device according to the present invention, by forming an amorphous layer grown along crystals of a semiconductor substrate formed of silicon and crystallizing it to form a transistor having improved electrical characteristics, It provides an effect of improving the reliability and thereby high integration of the semiconductor device.

Claims (13)

반도체기판에 웰 형성용 불순물이온을 이온주입하는 공정과,Implanting impurity ions for well formation into a semiconductor substrate; 상기 웰에 질소이온을 이온주입하는 공정과,Ion implanting nitrogen ions into the wells; 상기 반도체기판을 제1열처리하는 공정과,First heat treating the semiconductor substrate; 상기 반도체기판 상에 게이트산화막과 게이트전극용 도전층의 적층구조으로 구비되는 게이트전극을 형성하는 공정과,Forming a gate electrode provided on the semiconductor substrate in a stacked structure of a gate oxide film and a conductive layer for a gate electrode; 상기 게이트전극용 도전층 및 반도체기판의 표면에 산화막을 형성하는 공정과,Forming an oxide film on the surfaces of the gate electrode conductive layer and the semiconductor substrate; 상기 게이트전극을 마스크로 하여 상기 반도체기판에 저농도의 불순물을 이온주입하여 LDD 접합영역을 형성하는 공정과,Forming an LDD junction region by implanting impurities of low concentration into the semiconductor substrate using the gate electrode as a mask; 상기 게이트전극을 마스크로 하여 상기 반도체기판에 불순물 확산방지용 이온을 주입하는 공정과,Implanting ions for preventing impurity diffusion into the semiconductor substrate using the gate electrode as a mask; 상기 산화막을 제거하는 공정과,Removing the oxide film; 전체표면상부에 재산화막을 소정두께 형성하는 공정과,Forming a reoxidation film on the entire surface by a predetermined thickness; 상기 반도체기판을 저온에서 장시간동안 제2열처리하여 확장 소오스/드레인 접합영역을 형성하는 공정과,Forming an extended source / drain junction region by performing a second heat treatment on the semiconductor substrate at a low temperature for a long time; 상기 재산화막 상부에 완충산화막을 소정두께 형성하는 공정과,Forming a buffer oxide film a predetermined thickness on the reoxidation film; 상기 게이트전극 측벽의 완충산화막 상에 절연막 스페이서를 형성하는 공정과,Forming an insulating film spacer on the buffer oxide film on the sidewalls of the gate electrode; 상기 반도체기판에 고농도의 불순물을 이온주입하여 고농도의 불순물 접합영역을 형성함으로써 LDD 구조가 구비되는 트랜지스터를 형성하는 공정을 포함하는 반도체소자의 트랜지스터 형성방법.Forming a transistor having an LDD structure by ion implanting a high concentration of impurities into the semiconductor substrate to form a high concentration of impurity junction regions. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 웰 형성용 불순물은 Sb, As 또는 In을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 트랜지스터 형성방법.The well-forming impurity is Sb, As or In using a transistor forming method of a semiconductor device. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 질소이온의 이온주입공정은 1E13 ∼ 1E14 원자/㎠ 만큼을 10 ∼ 50 KeV 의 에너지로 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 트랜지스터 형성방법.The ion implantation step of the nitrogen ion is a method of forming a transistor of a semiconductor device, characterized in that for each 1E13 ~ 1E14 atoms / ㎠ to 10 ~ 50 KeV energy. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 질소이온의 이온주입공정은 반도체기판의 표면으로부터 100 ∼ 1000 Å 깊이까지 분포하도록 주입하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 트랜지스터 형성방법.The ion implantation process of nitrogen ions is implanted so as to be distributed from the surface of the semiconductor substrate to a depth of 100 ~ 1000 Å. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1열처리 공정은 온도 상승률을 150 ∼ 200 ℃/sec 로 하여 900 ∼ 1020 ℃ 의 온도에서 1 ∼ 3 초 동안 열처리하고 100 ℃/sec 이상의 온도 하락률을 냉각시켜 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 트랜지스터 형성방법.The first heat treatment step is performed by heat treatment at a temperature of 900 to 1020 ℃ for 1 to 3 seconds at a temperature rising rate of 150 to 200 ℃ / sec and cooling the temperature drop rate of 100 ℃ / sec or more. Transistor Formation Method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1열처리 공정은 무산소의 질소가스 분위기에서 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 트랜지스터 형성방법.And the first heat treatment step is performed in an oxygen-free nitrogen gas atmosphere. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 게이트전극용 도전층 표면의 산화막은 130 ∼ 170 Å 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 트랜지스터 형성방법.And an oxide film on the surface of said conductive layer for gate electrodes is formed to have a thickness of 130 to 170 kHz. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 불순물 확산방지용 이온의 주입공정은 질소이온, Ge 이온, Ar 이온 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택된 임의의 한가지를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 트랜지스터 형성방법.The implantation step of the impurity diffusion preventing ion is any one selected from the group consisting of nitrogen ions, Ge ions, Ar ions and combinations thereof. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 불순물 확산방지용 이온의 주입공정은 1E13 ∼ 5E14 원자/㎠ 만큼을 3 ∼ 8 도 경사진 각도로 0°,90°,180° 및 270°만큼 4회 로테이션시켜 이온주입하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 트랜지스터 형성방법.The implantation step of implanting the ion for preventing impurity diffusion is a semiconductor device characterized in that the ion implantation by rotating 1E13 to 5E14 atoms / ㎠ 4 times by 0 °, 90 °, 180 ° and 270 ° at an inclined angle of 3 to 8 degrees Transistor formation method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 불순물 확산방지용 이온의 주입공정은 상기 LDD 접합영역 불순물들의 Rp ( projection range ) 와 같도록 5 ∼ 20 KeV 의 에너지로 이온주입하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 트랜지스터 형성방법.The implantation process of the impurity diffusion preventing ion is ion implanted with energy of 5 ~ 20 KeV so as to equal the Rp (projection range) of the LDD junction region impurities. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 불순물 확산방지용 이온의 주입공정은 상기 반도체기판의 표면으로부터 50 ∼ 600 Å 깊이만큼의 위치까지 이온주입하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 트랜지스터 형성방법.The implantation step of implanting the ion for preventing the diffusion of impurities is ion implantation method of the semiconductor device, characterized in that the ion implantation to a position of 50 ~ 600 Å depth from the surface of the semiconductor substrate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 산화막의 제거 공정은 HF 용액이나 BOE 용액을 이용하여 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 트랜지스터 형성방법.And removing the oxide film using a HF solution or a BOE solution. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2열처리 공정은 500 ∼ 600 ℃ 의 온도에서 5 ∼ 9 시간 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 트랜지스터 형성방법.The second heat treatment process is a transistor forming method of a semiconductor device, characterized in that performed for 5 to 9 hours at a temperature of 500 ~ 600 ℃.
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