KR20070076811A - 모스펫 소자의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 모스펫 소자의 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 방법은, 액티브 영역을 한정하는 소자분리막이 형성된 실리콘기판을 마련하는 단계와, 상기 기판 상에 게이트 예정 영역을 노출시키는 실리콘 성장저지막을 형성하는 단계와, 상기 노출된 기판 부분 상에 선택적으로 에피 실리콘막을 형성하는 단계와, 상기 실리콘 성장저지막을 제거하는 단계 및 상기 에피 실리콘막 상에 게이트를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
도 1은 본 발명에 따른 모스펫 소자의 제조방법을 설명하기 위한 평면도.
도 2a 내지 도 2d 및 도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 모스펫 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10,100: 실리콘기판 20,200: 소자분리막
30: 실리콘 성장저지막 40: 감광막 패턴
50,500: 에피 실리콘막 60,600: 게이트절연막
70,700: 도전막 80,800: 하드마스크막
90,900: 게이트
본 발명은 모스펫 소자의 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, 채널 길이를 증가시킬 수 있는 모스펫 소자의 제조방법에 관한 것이다.
최근 개발되고 있는 모스펫(MOSFET) 소자의 디자인 룰(design rule)이 점점 감소됨에 따라, 이로 인해, 게이트(gate)의 선폭을 축소시키는데 많은 노력을 기울 이고 있으나, 리프레쉬(refesh)가 저하되는 문제점이 야기되고 있다.
한편, 이를 극복하기 위한 방법 중의 하나로 평면적인 트랜지스터에서 채널 길이를 증가시키기 위하여 리세스(recess) 구조의 트랜지스터가 제안되었다. 그러나, 이러한 리세스 트랜지스터의 경우 식각 공정을 통하여 실리콘 기판을 파야 되는데 깊이를 정확하게 조절하기도 어려울 뿐만 아니라 균일한 측면에서도 좋지 않기 때문에 안정적인 소자 특성에도 영향을 미친다. 또한, 반도체 소자의 크기가 점점 작아지면서 셀(cell)의 전류(current)도 적게 흐르기 때문에 셀의 읽기/쓰기(read/write) 속도가 느려지게 되어 고속 동작의 어려움이 생긴다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 채널 길이를 증가시켜 전류 특성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 게이트 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 액티브 영역을 한정하는 소자분리막이 형성된 실리콘기판을 마련하는 단계; 상기 기판 상에 게이트 예정 영역을 노출시키는 실리콘 성장저지막을 형성하는 단계; 상기 노출된 기판 부분 상에 선택적으로 에피 실리콘막을 형성하는 단계; 상기 실리콘 성장저지막을 제거하는 단계; 및 상기 에피 실리콘막 상에 게이트를 형성하는 단계;를 포함하는 모스펫 소자의 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 실리콘 성장 저지막은 질화막인 것을 특징으로 한다.
상기 실리콘 성장저지막을 형성하는 단계 후, 그리고, 상기 노출된 기판 상에 선택적으로 에피 실리콘막을 형성하는 단계 전, 상기 노출된 기판 표면 내에 펀치-쓰루 스탑 이온주입을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 펀지-쓰루 스탑 이온주입을 수행하는 단계는 1.0E12∼1.0E17 이온/㎠의 도우즈 및 5∼500keV의 에너지로 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 에피 실리콘막은 100∼3000Å 두께로 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 실리콘 성장저지막을 제거하는 단계 후, 그리고, 상기 에피 실리콘막 상에 게이트를 형성하는 단계 전, 상기 에피 실리콘막 내에 채널 이온주입을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 채널 이온주입을 수행하는 단계는 1.0E12∼1.0E17 이온/㎠의 도우즈 및 5∼500keV의 에너지로 수행하는 것을 특징으로 한다.
(실시예)
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
먼저, 본 발명의 기술적 원리를 설명하면, 본 발명은 채널 길이 뿐만 아니라 체널 폭도 증가시킬 수 있는 모스펫 제조방법에 관한 것으로써, 기판 부분 상에 선택적으로 에피 실리콘막을 형성한다.
이렇게 하면, 식각 공정을 통해 실리콘기판을 식각하여 채널 길이를 증가시키는 리세스 게이트(recess gate) 공정보다 더 간단할 뿐만 아니라, 후속 공정이 용이하기 때문에 더 안정적인 소자 특성 구현이 가능하다.
또한, 채널 폭의 증가로 인해 전류 특성이 더 좋아지게 되어 트랜지스터의 특성을 향상시킬 수 있다.
자세하게, 도 2a 내지 도 2d 및 도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 모스펫 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.
도 2a 내지 2d는 도 1의 X-X'선에 따른 공정별 단면도이며, 도 3a 내지 도 3d는 도 1의 Y-Y'선에 따른 공정별 단면도이다.
도 2a 및 3a를 참조하면, 액티브 영역을 한정하는 소자분리막(20,200)이 형성된 실리콘기판(10,100)을 마련한 후, 상기 기판 상에 질화막 재질의 실리콘 성장저지막(30)을 형성한다. 그런다음, 상기 실리콘 성장저지막(30) 상에 게이트 예정 영역을 노출시키는 감광막 패턴(40)을 형성한다. 다음으로, 상기 감광막 패턴(40)을 이용하여 실리콘 성장저지막(30)을 식각하여 기판(10,100) 부분을 노출시킨다. 여기서, 상기 실리콘 성장저지막(30)은 후속 기판에 선택적으로 에피 실리콘막 형성시 실리콘 성장저지막의 역할을 하게된다.
도 2b 및 도 3b를 참조하면, 상기 노출된 기판(10,100) 표면 내에 펀치-쓰루 스탑 이온주입(punch-through stop implant)을 수행한다. 이때, 상기 펀치-쓰루 스탑 이온주입은 1.0E12∼1.0E17 이온/㎠의 도우즈 및 5∼500keV의 에너지로 수행한다.
여기서, 상기 펀치-쓰루 스탑 이온주입은 종래의 높은 에너지(high energy)로 수행했던거와는 달리, 본 발명에서는 낮는 에너지(low energy)로 이온주입을 수행함으로써, 실리콘기판의 표면 근처에만 이온주입이 형성되므로 실리콘 격자 손상 을 줄일 수 있다.
도 2c 및 도 3c를 참조하면, 상기 감광막이 제거된 상태에서 노출된 기판(10) 부분 상에 선택적으로 에피 실리콘막(Selective Epitaxial Growth, 50,500)을 100∼3000Å 두께로 형성한다. 그런다음, 상기 실리콘 성장저지막을 제거한 후, 상기 에피 실리콘막(50,500) 내에 채널 이온주입(channel implant)을 수행한다. 이때, 상기 채널 이온주입은 1.0E12∼1.0E17 이온/㎠의 도우즈 및 5∼500keV의 에너지로 수행한다.
여기서, 본 발명은 실리콘기판 상에 선택적으로 에피 실리콘막을 형성함으로써, 면적의 증가없이 채널 길이(channel length)를 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라. 채널 폭(channel width)도 증가시킬 수 있어 전류(current) 측면에서도 유리하다. 또한, 후속 게이트(gate) 물질 증착시 두께 조절이 더 용이하기 때문에 더 안정적인 소자 특성 구현이 가능하다.
게다가, 상기 채널 이온주입을 에피 실리콘막 부분, 즉, 후속 게이트의 길이와 게이트의 폭 양 방면으로 수행하기 때문에 각 방향에서 도우즈(dose) 조절이 가능하다.
도 2d 및 도 3d를 참조하면, 상기 에피 실리콘막(50,500)을 포함한 기판 전면 상에 게이트절연막(60,600)과 도전막(70,700) 및 하드마스크막(80,800)을 차례로 증착한 후, 이들을 식각하여, 상기 에피 실리콘막(50,500) 상에 게이트(90,900)를 형성한다.
이후, 도시하지는 않았으나, 공지된 일련의 후속 공정을 차례로 진행하여 본 발명에 따른 모스펫 소자를 제조한다.
이상, 여기에서는 본 발명을 특정 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구의 범위는 본 발명의 정신과 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명은 기판 부분에 대해 선택적으로 에피 실리콘막을 형성함으로써, 면적의 증가 없이 채널 길이를 증가시킬 수 있다. 또한, 채널 폭도 증가되어 전류 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 기존의 리세스 게이트(recess gate) 공정보다 공정이 더 간단할 뿐만 아니라 더 안정적인 후속 공정이 가능하여 안정적인 소자 특성 구현이 가능하다.
게다가, 본 발명은 펀치-쓰루 스탑 이온주입시 높은 에너지가 아닌 낮은 에너지로 이온주입이 가능하기 때문에 실리콘기판의 격자 손상을 줄여 누설전류의 측면에서도 유리하다.
Claims (7)
- 액티브 영역을 한정하는 소자분리막이 형성된 실리콘기판을 마련하는 단계;상기 기판 상에 게이트 예정 영역을 노출시키는 실리콘 성장저지막을 형성하는 단계;상기 노출된 기판 부분 상에 선택적으로 에피 실리콘막을 형성하는 단계;상기 실리콘 성장저지막을 제거하는 단계; 및상기 에피 실리콘막 상에 게이트를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모스펫 소자의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 실리콘 성장 저지막은 질화막인 것을 특징으로 하는 모스펫 소자의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 실리콘 성장저지막을 형성하는 단계 후, 그리고, 상기 노출된 기판 상에 선택적으로 에피 실리콘막을 형성하는 단계 전,상기 노출된 기판 표면 내에 펀치-쓰루 스탑 이온주입을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모스펫 소자의 제조방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 펀지-쓰루 스탑 이온주입을 수행하는 단계는 1.0E12∼1.0E17 이온/㎠의 도우즈 및 5∼500keV의 에너지로 수행하는 것을 특징으로 하는 모스펫 소자의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 에피 실리콘막은 100∼3000Å 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 모스펫 소자의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 실리콘 성장저지막을 제거하는 단계 후, 그리고, 상기 에피 실리콘막 상에 게이트를 형성하는 단계 전,상기 에피 실리콘막 내에 채널 이온주입을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모스펫 소자의 제조방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 채널 이온주입을 수행하는 단계는 1.0E12∼1.0E17 이온/㎠의 도우즈 및 5∼500keV의 에너지로 수행하는 것을 특징으로 하는 모스펫 소자의 제조방법.
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