KR980011935A - 반도체 소자의 전극형성방법 - Google Patents

반도체 소자의 전극형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로, 특히 반도체 소자의 전극 형성방법에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 전극형성방법은 반도체 기판상에 절연층을 형성하는 스텝과, 절연층상에 텅스텐 실리사이드층을 형성하는 스텝과, 텅스텐 실리사이드층 전면에 불순물이온을 주입하여 텅스텐실리사이드층 하부에 불순물 영역을 형성하는 스텝과, 그리고 텅스텐실리사이드층이 형성된 기판을 열처리하는 스텝으로 이루어진다. 따라서 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다. 첫째, 게이트전극의 두께가 얇게 형성되며 종래에 비해 텅스텐 실리사이드층의 두께는 오히려 두꺼워지므로 게이트라인의 저항이 감소되어 전도도가 향상된다. 둘째, 게이트 전극 형성시 텅스텐 실리사이드층만을 증착하여 열처리함으로써 공정이 간단하다.

Description

반도체 소자의 전극형성방법
본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로, 특히 반도체 소자의 전극 형성방법에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래에 따른 반도체 소자의 전극 형성방법을 설명하면 다음과 같다.
도 1a 내지 도 1d는 종래에 따른 전극형성을 보여주는 공정 단면도이다. 도 1a에 도시된 바과 같이 필드 절연막(2)에 의해 활성영역이 한정된 실리콘 기판(1) 위에 제 1 산화막(3)과 폴리실리콘층(4)을 차례로 형성한다. 이때, 제 1 산화막(3)은 열산화 방식으로 약 80Å 두께로 성장시킨다. 그리고 폴리실리콘층(4)은 도핑된 폴리실리콘층이며 약 1000Å 두께로 증착한다. 도 1b에 도시된 바와 같이 폴리실리콘층(4)위에 화학기상증착(CVD) 방법으로 텅스텐실리사이드(WSix)층(5) 및 제 2 산화막(6)을 차례로 형성한다. 이때, 텅스텐실리사이드층(5)은 약 1000Å 두께로 증착하고 제 2 산화막(6)은 약 1500Å 두께로 증착한다. 도 1c에 도시된 바와 같이 제 2 산화막(6), 텅스텐실리사이드층(5), 폴리실리콘층(4) 그리고 제 1 산화막(3)을 패터닝하여 기판(1)의 활성영역상에 게이트 전극을 형성한다. 도 1d에 도시된 바와 같이 게이트전극을 마스크로 기판(1) 전면에 불순물이온을 주입하여 게이트 전극 양측 기판 표면내에 소오스영역과 드레인영역(7)을 형성한다.
이와 같은 종래에 따른 반도체 소자의 전극형성방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다. 첫째, 게이트 전극 형성시 폴리실리콘층과 텅스텐실리사이드층을 증착함으로써 게이트전극의 두께가 두껍게 형성되어 저항 전극 형성시 폴리실리콘층과 텅스텐실리사이드층을 증착함으로써 게이트전극의 두께가 두껍게 형성되어 저항이 크다. 둘째, 게이트전극 형성시 폴리실리콘층을 증착한후에 텅스텐실리사이드층을 증착하는 2단계의 공정을 거치므로 공정이 복잡하다. 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 공정이 단순화된 전극형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 본 발명의 다른 목적은 저항이 작은 전극을 제공하는데 있다.
제 1a도 내지 제 1d도는 종래에 따른 전극형성을 보여주는 공정 단면도,
제 2a도 내지 제 2e도는 본 발명 제 1실시예에 따른 전극형성을 보여주는 공정 단면도,
제 3a도 내지 제 3c도는 본 발명 제 2실시예에 따른 전극형성을 보여주는 공정 단면도,
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 필드절연막 11 : 기판
12 : 제 1산화막 13 : 텅스텐실리사이드층
14 : 폴리실리콘층 13 : 제 2산화막
16 : 소오스영역과 드레인영역 20 : 기판
21 : 제 1불순물 영역 22 : 산화막
23 : 텅스텐실리사이드층 24 : 폴리실리콘층
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 전극 형성방법은 반도체 기판상에 절연층을 형성하는 스텝과, 절연층상에 텅스텐실리사이드층을 형성하는 스텝과, 텅스텐실리사이드층 전면에 불순물이온을 주입하여 텅스텐실리사이드층 하부에 불순물 영역을 형성하는 스텝과, 그리고 텅스텐실리사이드층이 형성된 기판을 열처리하는 스텝으로 이루어짐에 그 특징이 있다. 이때, 텅스텐 실리사이드인 WSix에서 x의 범위는 2.0〈 x 〈 3.0으로 한다. 그리고 불순물이온은 BF2 +, B+, P+, As+중 어느 하나로 한다. 또한 열처리시 온도는 약 850℃∼950℃로 하고 열처리의 시간은 약 30분으로 한다. 열처리의 분위기는 N2, NH3, O2의 분위기중 어느 하나로 한다. 상기와 같은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 반도체 소자의 전극형성방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2a내지 도 2e는 본 발명 제 1 실시예에 따른 전극형성을 보여주는 공정 단면도이다. 도 2a에 도시된 바와 같이 필드 절연막(10)에 의해 활성영역이 한정된 실리콘 기판(11)위에 제 1 산화막(12) 및 텅스텐실리사이드층(13)을 차례로 형성한다.
이때, 제 1 산화막(12)은 열산화 방식으로 약 80Å 두께로 성장시킨다. 그리고 텅스텐실리사이층(13)은 SiH2Cl2과 WF6를 소오스 개스(source gas)로 한 WSix를 화학기상증착방법으로 약 1400Å∼1600Å의 두께로 증착한다. WSix에서 x의 범위는 2.0〈 x 〈 3.0으로 한다. 도 2b에 도시된 바와 같이 텅스텐실리사이드층(13) 전면에 불순물이온을 주입하여 텅스텐실리사이드층(13) 하부에 불순물 영역을 형성한다.
이때, 불순물 이온은 N도전형 불순물과 P도전형 불순물 중 어느 하나로 한다.
즉, 불순물이온은 BF2 +, B+, P+, As+중 어느 하나로 한다. 또한 불순물 이온 주입시 도즈량은 5×1015cm-2로 하고 에너지는 15KeV로 한다. 도 2c에 도시된 바와 같이 텅스텐실리사이드층(13)이 형성된 기판(11)을 약 850℃∼950℃의 온도로 약 30분간 열처리한다. 그리고 열처리의 분위기는 N2, NH3, O2의 분위기중 어느 하나로 한다.
이처럼 열처리를 하게되면 텅스텐실리사이드층(13)내에 함유된 실리콘 원자는 실리콘 기판(11)에 가까운 텅스텐실리사이드층(13) 하부로 확산이동하게 된다. 텅스텐실리사이드층(13)의 하부는 이미 불순물로 도우핑되어 있으므로 확산이동된 실리콘 원자로 인해 도우프된 폴리실리콘층(14)으로 형성된다. 즉, 텅스텐실리사이드층(13)을 열처리하면 약 1200Å의 두께로 갖는 텅스텐실리사이드층(13)과 약 200Å∼300Å의 두께를 갖는 폴리실리콘층(14)이 형성된다. 도 2d에 도시된 바와 같이 텅스텐실리사이드층(13)사에 제 2 산화막(15)을 형성한다.
이때, 제 2 산화막(15)의 두께는 약 1500Å으로 증착한다. 도 2e에 도시된 바와 같이 제 1, 제 2 산화막(12,15) 및 텅스텐실리사이드층(13)을 패터닝하여 기판(11)상의 일영역에 게이트전극을 형성한다. 그리고 게이트전극을 마스크로 기판 전면에 불순물이온을 주입하여 게이트전극 양측 기판(1) 표면내에 소오스영역과 드레인영역(16)을 형성한다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명 제 2 실시예에 따른 전극형성을 보여주는 공정 단면도이다 도 3a에 도시된 바와 같이 필드 절연막에 의해 활성영역이 한정된 실리콘 기판(20)에 제 1 불순물 이온을 주입하여 기판(20)의 표면내에 제 1 불순물영역(21)을 형성한다. 그리고 기판(20) 전면에 산화막(22)을 형성하고 제 1 불순물영역(21)이 형성된 기판(20)의 일정영역이 노출되도록 콘택홀을 형성한다. 도 3b에 도시된 바와 같이 노출된 기판(20)의 표면을 따라 산화막(22) 전면에 텅스텐실리사이드층(23)을 형성한다. 그리고 텅스텐실리사이드층(23) 전면에 제 2 불순물이온을 주입하여 텅스텐실리사이드층(23) 하부에 제 2 불순물영역을 형성한다.
이때, 텅스텐실리사이드층(23)은 SiH2Cl2과 WF6를 소오스 개스(source gas)로 한 WSix를 화학기상증착방법으로 약 1400Å∼1600Å의 두께로 증착한다. WSix에서 x의 범위는 2.0〈 x 〈 3.0으로 한다. 그리고 제 2 불순물 이온은 N도전형 불순물과 P도전형 불순물 중 어느 하나로 한다.
즉, 불순물이온은 BF2 +, B+, P+, As+중 어느 하나로 한다. 또한 불순물 이온 주입시 도즈량은 5×1015cm-2로 하고 에너지는 15KeV로 한다. 도 2c에 도시된 바와 같이 텅스텐실리사이드층(23)이 형성된 기판(20)을 약 850℃∼950℃의 온도로 약 30분간 열처리한다. 그리고 열처리의 분위기는 N2, NH3, O2의 분위기중 어느 하나로 한다.
이처럼 열처리를 하게되면 텅스텐실리사이드층(23)내에 함유된 실리콘 원자는 실리콘 기판(20)에 가까운 텅스텐실리사이드층(23) 하부로 확산이동하게 된다. 텅스텐실리사이드층(23)의 하부는 이미 불순물로 도우핑되어 있으므로 확산이동된 실리콘 원자로 인해 도우프된 폴리실리콘층(24)으로 형성된다. 즉, 텅스텐실리사이드층(23)을 열처리하면 약 1200Å의 두께로 갖는 텅스텐실리사이드층(23)과 약 200Å∼300Å의 두께를 갖는 폴리실리콘층(24)이 형성된다.
본 발명에 따른 반도체 소자의 전극형성방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다. 첫째,
게이트전극의 두께가 얇게 형성되며 종래에 비해 텅스텐 실리사이드층의 두께는 오히려 두꺼워지므로 게이트라인의 저항이 감소되어 전도도가 향상된다. 둘째, 게이트 전극 형성시 텅스텐 실리사이드층만을 증착하여 열처리함으로써 공정이 간단하다.

Claims (26)

  1. 반도체 기판상에 절연층을 형성하는 스텝; 상기 절연층상에 텅스텐실리사이드층을 형성하는 스텝; 상기 텅스텐 실리사이드층 전면에 불순물이온을 주입하여 텅스텐실리사이드층 하부에 불순물 영역을 형성하는 스텝;그리고 상기 텅스텐실리사이드층이 형성된 기판을 열처리하는 스텝을 구비함을 특징으로하는 반도체 소자의 전극형성방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 텅스텐실리사이드인 WSix에서 x의 범위는 2.0〈 x 〈 3.0인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 전극 형성방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 불순물이온은 BF2 +, B+, P+, As+중 어느 하나로 하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 전극 형성방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 열처리의 온도는 약 850℃∼950℃로 하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 전극 형성방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 열처리의 분위기는 N2, NH3, O2의 분위기중 어느 하나인 것을특징으로 하는 반도체 소자의 전극 형성방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 열처리의 약 30분으로 하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 전극 형성방법.
  7. 반도체 기판을 준비하는 스텝; 상기 기판상에 제 1 절연층 및 텅스텐 실리사이드층을 차례로 형성하는 스텝; 상기 텅스텐실리사이드층 전면에 제 1 불순물이온을 주입하여 상기 텅스텐실리사이드층 하부에 불순물영역을 형성하는 스텝; 상기 텅스텐실리사이드층이 형성된 기판을 열처리하는 스탭; 상기 텅스텐실리사이드층에 제2절연층을 형성하는 스탭; 상기 제1, 제 2절연층 및 텅스텐실리사이드층을 패터닝하여 상기 기판상의 일영역에 게이트전극을 형성하는 스텝; 그리고 상기 게이트전극을 마스크로 기판 전면에 제 2 불순물이온을 주입하여 상기 게이트 전극 양측 기판 표면내에 소오스영역과 드레인 영역을 형성하는 스텝을 구비함을 특징으로 하는 반도체 소자의 전극 형성방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 텅스텐실리사이드인 WSix에서 x의 범위는 2.0〈 x 〈 3.0인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 전극 형성방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 텅스텐실리사이드층은 화학기상증착방법으로 형성함을 특징으로 하는 반도체 소자의 전극 형성방법.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 텅스텐실리사이드층의 두께는 약 1400Å∼1600Å으로 하는 것을특징으로 하는 반도체 소자의 전극 형성방법.
  11. 제 7항에 있어서, 상기 제 1불순물 이온은 N도전형 불순물과 P도전형 불순물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 전극 형성방법.
  12. 제 7항에 있어서, 상기 제 1불순물이온은 BF2 +, B+, P+, As+중 어느 하나로 하는 것을특징으로 하는 반도체 소자의 전극 형성방법.
  13. 제 7항에 있어서, 상기 제 1불순물이온은 이온 주입시 도즈량은 5×1015cm-2로 하고 에너지는 15KeV로 하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 전극 형성방법.
  14. 제 7항에 있어서, 상기 열처리 온도는 약 850℃∼950℃로 하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 전극 형성방법.
  15. 제 7항에 있어서, 상기 열처리의 분위기는 N2, NH3, O2의 분위기중 어느 하나인 것을특징으로 하는 반도체 소자의 전극 형성방법.
  16. 제 7항에 있어서, 상기 열처리 시간은 약 30분으로 하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 전극 형성방법.
  17. 반도체 기판을 준비하는 스텝; 상기 기판에 제 1 불순물 이온을 주입하여 상기 기판의 표면내에 제 1 불순물 영역을 형성하는 스텝; 상기 기판 전면에 절연층을 형성하고 제 1 불순물 영역이 형성된 기판의 일정 영역이 노출되도록 콘택홀을 형성하는 스텝; 상기 노출된 기판의 표면을 따라 상기 절연층 전면에 텅스텐실리사이드층을 형성하는 스텝; 사기 텅스텐실리사이드층 전면에 제 2 불순물이온을 주입하여 상기 텅스텐실리사이드층 하부에 제 2 불순물영역을 형성하는 스텝; 그리고 상기 텅스텐실리사이드층이 형성된 기판을 열처리하는 스텝을 구비함을 특징으로 하는 반도체 소자의 전극형성방법.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 텅스텐실리사이드인 WSix에서 x의 범위는 2.0〈 x 〈 3.0인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 전극 형성방법.
  19. 제 17항에 있어서, 상기 텅스텐실리사이드층은 화학기상증착방법으로 형성함을 특징으로 하는 반도체 소자의 전극 형성방법.
  20. 제 17항에 있어서, 상기 텅스텐실리사이드층의 두께는 약 1400Å∼1600Å으로 하는 것을특징으로 하는 반도체 소자의 전극 형성방법.
  21. 제 17항에 있어서, 상기 제 2불순물 이온은 N도전형 불순물과 P도전형 불순물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 전극 형성방법.
  22. 제 17항에 있어서, 상기 제 2불순물이온은 BF2 +, B+, P+, As+중 어느 하나로 하는 것을특징으로 하는 반도체 소자의 전극 형성방법.
  23. 제 17항에 있어서, 상기 제 1불순물이온은 이온 주입시 도즈량은 5×1015cm-2로 하고 에너지는 15KeV로 하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 전극 형성방법.
  24. 제 17항에 있어서, 상기 열처리 온도는 약 850℃∼950℃로 하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 전극 형성방법.
  25. 제 17항에 있어서, 상기 열처리의 분위기는 N2, NH3, O2의 분위기중 어느 하나인 것을특징으로 하는 반도체 소자의 전극 형성방법.
  26. 제 17항에 있어서, 상기 열처리 시간은 약 30분으로 하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 전극 형성방법.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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