KR100565754B1 - Method for forming semi-conductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 n형 웰영역 및 p형 웰영역을 형성하기 위한 이온주입 공정시 차후 채널층이 형성될 부분도 동시에 차광함으로써 채널층이 데미지를 받는 것을 완전방지하여 트랜지스터의 특성을 향상시키고자 하는 반도체 소자의 형성방법에 관한 것으로서, pMOS 영역 및 nMOS 영역으로 구분되는 반도체 기판 내에 소자분리막을 형성하는 단계와, 상기 pMOS의 채널층 및 nMOS가 형성될 영역을 차광하는 제 1 ,제 2 마스크를 형성한 후 이온주입하여 n형 웰을 형성하는 단계와, 상기 nMOS의 채널층 및 pMOS가 형성될 영역을 차광하는 제 3 ,제 4 마스크를 형성한 후 이온주입하여 p형 웰을 형성하는 단계와, 상기 반도체 기판 상에 게이트 산화막 및 게이트를 형성하는 단계와, 상기 게이트를 마스크로 하여 저농도 불순물을 이온주입하여 LDD영역을 형성하는 단계와, 상기 게이트 양측벽에 측벽스페이서를 형성하는 단계와, 상기 측벽스페이서를 마스크로 하여 고농도 불순물을 이온주입하여 소스/드레인 영역을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention is to improve the characteristics of the transistor by completely preventing the channel layer from being damaged by shielding the portion of the channel layer to be formed at the same time during the ion implantation process for forming the n-type well region and p-type well region A method of forming an element, the method comprising: forming an isolation layer in a semiconductor substrate divided into a pMOS region and an nMOS region, and forming a first mask and a second mask to shield a region of the pMOS channel layer and an nMOS region; Forming an n-type well by ion implantation, and forming a p-type well by ion implantation after forming third and fourth masks for shielding the channel layer of the nMOS and the region where the pMOS is to be formed; Forming a gate oxide film and a gate on the semiconductor substrate, ion implanting low concentration impurities using the gate as a mask to form an LDD region, and It characterized in that the method comprising the root side walls forming the side wall spacers, and the sidewall spacer as a mask comprises the steps of forming a source / drain region by ion-implanting high concentration impurities.
트랜지스터, 채널층 데미지, CMOSTransistor, Channel Layer Damage, CMOS
Description
도 1a 내지 도 1d는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 형성방법을 설명하기 위한 공정단면도.1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method of forming a semiconductor device according to the prior art.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 반도체 소자의 형성방법을 설명하기 위한 공정단면도.2A to 2D are cross-sectional views illustrating a method of forming a semiconductor device in accordance with the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명* Explanation of symbols on the main parts of the drawings
111 : 반도체 기판 112 : 소자분리막111
113 : n형 웰 115 : p형 웰113: n-type well 115: p-type well
117 : 게이트 산화막 118 : 게이트 117: gate oxide film 118: gate
119 : 게이트 질화막 121 : LDD 영역 119: gate nitride film 121: LDD region
122 : 측벽스페이서 123 : p형 소스/드레인 영역122: sidewall spacer 123: p-type source / drain region
124 : n형 소스/드레인 영역 130 : 제 1 마스크 124: n-type source / drain area 130: first mask
131 : 제 2 마스크131: second mask
본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 이온주입에 의해 채 널층이 데미지를 받는 것을 완전방지하여 트랜지스터의 특성을 향상시키고자 하는 반도체 소자의 형성방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method of forming a semiconductor device for improving the characteristics of a transistor by completely preventing the channel layer from being damaged by ion implantation.
현재 반도체 소자는 미세화, 대용량화 및 고집적화를 위해서 반도체 소자의 트랜지스터, 비트라인 및 커패시터 등을 형성한 다음, 각각의 소자를 전기적으로 연결할 수 있는 금속 배선 등과 같은 다층 배선을 형성하기 위한 후속 공정을 필수적으로 요구하고 있다. At present, semiconductor devices are required to form transistors, bit lines, capacitors, etc. of semiconductor devices for miniaturization, high capacity, and high integration, and thereafter, a subsequent process for forming multilayer wirings such as metal wirings to electrically connect the respective devices. I'm asking.
이 때, 반도체 소자의 트랜지스터는 쇼트-채널 효과를 방지하기 위해 짧은 채널 길이를 가지는 MOS 트랜지스터로 구성되는 바, 일반적으로 소스/드레인 영역이 LDD(Lightly Doped Drain) 영역과 HDD(Heavily Doped Drain) 영역을 가지도록 제조되며, CMOS 소자는 하나의 반도체 기판 상에 pMOS 트랜지스터와 nMOS 트랜지스터를 동시에 구비하는 소자를 말한다. At this time, the transistor of the semiconductor device is composed of a MOS transistor having a short channel length to prevent short-channel effect, the source / drain region is generally a lightly doped drain (LDD) region and a heavily doped drain (HDD) region The CMOS device refers to a device having a pMOS transistor and an nMOS transistor simultaneously on a semiconductor substrate.
LDD 영역은 HDD 영역보다 더 낮은 도펀트 농도와 더 낮은 깊이를 가진다. 하지만, LDD 영역은 게이트 전극에 더 인접할 수 있고, MOS 트랜지스터의 채널 길이를 설정한다. 이와는 대조적으로, HDD 영역은 더 낮은 접속저항을 가진다. LDD regions have lower dopant concentrations and lower depths than HDD regions. However, the LDD region may be further adjacent to the gate electrode, setting the channel length of the MOS transistor. In contrast, the HDD area has a lower connection resistance.
이와같이, LDD 영역과 HDD 영역을 가진 MOS 트랜지스터를 제조하기 위해서는, 게이트 유전체와 게이트 전극이 기판 상에 먼저 형성하고, 상기 게이트 전극을 마스크로 하여 이온주입하여 LDD 영역을 형성한 후, 게이트 전극 측벽에 스페이서를 형성하고 이온주입하여 HDD 영역을 형성한다. As described above, in order to fabricate a MOS transistor having an LDD region and an HDD region, a gate dielectric and a gate electrode are first formed on a substrate, ion implanted using the gate electrode as a mask to form an LDD region, and then formed on the gate electrode sidewall. A spacer is formed and ion implanted to form an HDD region.
이후, 상기 게이트를 포함한 전면에 층간절연막을 형성하고, 상기 층간절연막을 관통하여 HDD영역에 콘택되는 소스/드레인 전극을 형성하면 반도체 소자의 트 랜지스터가 완성되고, 이후 배선 공정 등을 통해 로직 공정이 완료된다. Subsequently, when an interlayer insulating film is formed on the entire surface including the gate, and a source / drain electrode contacting the HDD region is formed through the interlayer insulating film, the transistor of the semiconductor device is completed. Is complete.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 의한 반도체 소자의 형성방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of forming a semiconductor device according to the prior art will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1a 내지 도 1d는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 형성방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method of forming a semiconductor device according to the prior art.
먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(11)에 각각의 소자를 격리시키는 소자분리막(STI, Shallow Trench Isolation)(12) 영역을 형성하고, 반도체 기판(11) 상에 포토레지스트를 도포하고 노광 및 현상으로 패터닝하여 pMOS 영역을 오픈시키는 제 1 마스크(30)를 형성한 후, pMOS 영역에 n형 불순물인 인(P, Phosphorous)을 이온주입하여 n형 웰(13) 및 n형 필드스톱층(14)을 순차적으로 형성한다. First, as shown in FIG. 1A, a region of an isolation layer (STI) is formed on the
그리고, 상기 제 1 마스크(30)를 제거한 후, 도 1b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트를 다시 도포하고 노광 및 현상으로 패터닝하여 pMOS 영역을 제외한 반도체 기판 즉, nMOS 영역을 노출시키는 제 2 마스크(31)를 형성한다.After removing the
이어서, 제 2 마스크(31)를 이용하여 노출된 nMOS 영역에 p형 불순물을 이온주입하여 p형 웰(15) 및 p형 필드스톱층(16)을 형성한다. Subsequently, the p-type impurity is ion-implanted into the exposed nMOS region using the
이후, 상기 제 2 마스크(31)를 제거한 후, 도 1c에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(11) 상의 선택된 영역 상에 게이트 산화막(17)과 게이트(18)와 게이트 질화막(19)을 차례로 형성한 후, 블랭킷(blanket) 이온 주입법으로 전면에 저농도의 n형 불순물을 이온주입하여 nMOS 트랜지스터 영역에 n형 LDD영역(21)을 형성한다.After removing the
그리고, 도 1d에 도시된 바와 같이, 전면에 산화막을 증착한 후, 전면 에치백하여 게이트 전극(18)의 측벽에 접하는 측벽스페이서(22)를 형성한다. 이 때, 게이트 질화막(19) 및 게이트 산화막(17)도 동시에 에치백된다. 1D, an oxide film is deposited on the entire surface, and then etched back to form a
다음에, pMOS 트랜지스터 영역의 반도체 기판에 고농도 p형 불순물을 이온주입하여 p형 소스/드레인 영역(23)을 형성하고, nMOS 트랜지스터 영역의 반도체 기판에 고농도 n형 불순물을 이온주입하여 n형 소스/드레인 영역(24)을 형성한다. Next, a high concentration p-type impurity is ion-implanted into the semiconductor substrate in the pMOS transistor region to form a p-type source /
그러나, 상기와 같은 종래의 반도체 소자의 형성방법은 다음과 같은 문제점이 있다.However, the conventional method of forming a semiconductor device as described above has the following problems.
즉, n형 웰영역 및 p형 웰영역을 형성하기 위한 이온주입 공정 등에 의해 차후 채널층이 형성될 부분이 계속적으로 노출되어 데미지를 받게 된다. 따라서, 트랜지스터의 특성이 떨어지게 된다. That is, a portion where a channel layer is to be formed subsequently is exposed and damaged by an ion implantation process for forming an n-type well region and a p-type well region. Therefore, the characteristics of the transistor are deteriorated.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, n형 웰영역 및 p형 웰영역을 형성하기 위한 이온주입 공정시 차후 채널층이 형성될 부분도 동시에 차광함으로써 채널층이 데미지를 받는 것을 완전방지하여 트랜지스터의 특성을 향상시키고자 하는 반도체 소자의 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, the channel layer is damaged by shielding the portion of the channel layer to be formed at the same time during the ion implantation process for forming the n-type well region and p-type well region It is an object of the present invention to provide a method of forming a semiconductor device, which is intended to completely prevent receiving and improve characteristics of a transistor.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 소자의 형성방법은 pMOS 영역 및 nMOS 영역으로 구분되는 반도체 기판 내에 소자분리막을 형성하는 단 계와, 상기 pMOS의 채널층 및 nMOS가 형성될 영역을 차광하는 제 1 ,제 2 마스크를 형성한 후 이온주입하여 n형 웰을 형성하는 단계와, 상기 nMOS의 채널층 및 pMOS가 형성될 영역을 차광하는 제 3 ,제 4 마스크를 형성한 후 이온주입하여 p형 웰을 형성하는 단계와, 상기 반도체 기판 상에 게이트 산화막 및 게이트를 형성하는 단계와, 상기 게이트를 마스크로 하여 저농도 불순물을 이온주입하여 LDD영역을 형성하는 단계와, 상기 게이트 양측벽에 측벽스페이서를 형성하는 단계와, 상기 측벽스페이서를 마스크로 하여 고농도 불순물을 이온주입하여 소스/드레인 영역을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The method of forming a semiconductor device of the present invention for achieving the above object comprises the steps of forming an isolation layer in a semiconductor substrate divided into a pMOS region and an nMOS region, and shielding the channel layer and the nMOS region of the pMOS is formed. Forming an n-type well by ion implantation after forming the first and second masks, and ion implantation after forming third and fourth masks that shield the channel layer of the nMOS and the region where the pMOS is to be formed. forming a p-type well, forming a gate oxide film and a gate on the semiconductor substrate, ion implanting low concentration impurities using the gate as a mask to form an LDD region, and forming sidewalls on both sidewalls of the gate. Forming a spacer and ion implanting a high concentration of impurities using the sidewall spacer as a mask to form a source / drain region; The features.
상기에서와 같이 본 발명은 n형 웰영역 및 p형 웰영역을 형성하기 위한 이온주입 공정시 차후 채널층이 형성될 부분도 동시에 차광함으로써 채널층이 데미지를 받는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는바, 상기 채널층을 차광하기 위해 상부에 레지스트 패턴을 형성한 후 이온주입을 수행한다. As described above, in the ion implantation process for forming the n-type well region and the p-type well region, the channel layer is prevented from being damaged by shielding the portion where the channel layer is to be formed at the same time. In order to shield the channel layer, ion implantation is performed after a resist pattern is formed on the channel layer.
이 때, 상기 레지스트 패턴은 게이트를 형성할 때 사용하는 노광 마스크를 사용하여 형성한다. At this time, the resist pattern is formed using an exposure mask used when forming a gate.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 반도체 소자의 형성방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of forming a semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 반도체 소자의 형성방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.2A through 2D are cross-sectional views illustrating a method of forming a semiconductor device in accordance with the present invention.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판 상에 패터닝된 포토 레지스트를 도포하고 상기 포토 레지스트를 마스크로 이용하여 상기 반도체 기판을 이방성 식각하여 트랜치(trench)를 형성한다. First, as shown in FIG. 2A, a patterned photoresist is coated on a semiconductor substrate, and the trench is formed by anisotropically etching the semiconductor substrate using the photoresist as a mask.
이후에 상기 반도체 기판 전면에 상기 트랜치를 채우도록 절연막을 증착한 후 평탄화시켜서 소자격리막(112)을 형성함으로써 소자 형성 영역을 정의한다.Subsequently, an insulating film is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate and then planarized to form the
다음, 로직영역과 셀영역으로 구분하기 위해 소자격리공정을 수행한 반도체 기판(111) 상에 pMOS 트랜지스터 영역의 반도체 기판(111) 내에 n형 웰(well)(113)을 형성한 후, n형 웰(113) 내에 n형 필드스톱층(114)을 형성한다. Next, an n-
즉, 반도체 기판(111) 상에 포토레지스트를 도포하고 노광 및 현상으로 패터닝하여 pMOS의 게이트가 형성될 영역과 nMOS가 형성될 영역을 차광하는 제 1 마스크(130)를 형성한 후, pMOS 영역에 n형 불순물인 인(P, Phosphorous)을 이온주입하여 n형 웰(113) 및 n형 필드스톱층(114)을 순차적으로 형성한다. 따라서, pMOS의 채널층이 이온주입에 의한 데미지를 받지 않게 된다. That is, a photoresist is applied on the
그리고, 도 2b에 도시된 바와 같이, nMOS 트랜지스터 영역의 반도체 기판(111) 내에 p형 웰(115)을 형성하고, p형 웰(115) 내에 p형 필드스톱층(116)을 형성한다. As shown in FIG. 2B, the p-
즉, 상기 제 1 마스크(130)를 습식 에싱공정 또는 건식 에싱공정에 의해 제거한 후, 포토레지스트를 다시 도포하고 노광 및 현상으로 패터닝하여 nMOS의 게이트가 형성될 영역과 pMOS가 형성될 영역을 차광하는 제 2 마스크(131)를 형성하고, 제 2 마스크(131)를 이용하여 노출된 nMOS 영역에 p형 불순물을 이온주입하여 p형 웰(115) 및 p형 필드스톱층(116)을 형성한다. 따라서, nMOS의 채널층이 이온주입에 의한 데미지를 받지 않게 된다. That is, after the
이 때, nMOS의 게이트 및 pMOS의 게이트를 차광하는 포토레지스트는 후공정에서 사용되는 게이트 마스크를 사용한다. At this time, the photoresist shielding the gate of the nMOS and the gate of the pMOS uses a gate mask used in a later step.
한편, 포토레지스트를 사용하여 nMOS(또는 pMOS)를 차광하는 마스크와 게이트를 차광하는 마스크를 동일한 공정에서 패터닝하여 형성하는 상기 실시예와 달리, nMOS(또는 pMOS)를 차광하는 마스크와 게이트를 차광하는 마스크를 서로 다른 공정에서 패터닝하여 형성할 수 있다. On the other hand, unlike the above-described embodiment in which a mask for shielding an nMOS (or pMOS) and a mask for shielding a gate are formed by using a photoresist, the mask and the gate for shielding an nMOS (or pMOS) are shielded. The mask may be formed by patterning in different processes.
즉, 포토레지스트를 사용하여 nMOS(또는 pMOS)를 차광하는 마스크를 형성하고, 폴리 레지스트를 사용하여 게이트를 차광하는 마스크를 별도로 형성한 후, 이온주입을 수행하는 것이다. 이때, 폴리 레지스트를 사용하여 게이트 상부에 형성되는 마스크는 습식방식에 의해 제거한다. That is, a mask for shielding nMOS (or pMOS) is formed using photoresist, and a mask for shielding the gate is formed separately using polyresist, and then ion implantation is performed. At this time, the mask formed on the gate using the poly resist is removed by a wet method.
다음, 습식 에싱공정 또는 건식 에싱공정에 의해 상기 제 2 마스크(131)를 제거한 후, 도 2c에 도시된 바와 같이, pMOS 트랜지스터와 nMOS 트랜지스터의 반도체 기판(111) 상의 선택된 영역 상에 게이트 산화막(117)을 형성한다. Next, after the
그리고, 상기 게이트 산화막(117) 상에 폴리실리콘막, 금속막, 하드 마스크의 순서로 적층한 뒤, 게이트 마스크를 이용하여 하드마스크, 금속막, 폴리실리콘막을 동시에 패터닝하거나 또는 하드 마스크를 패터닝한 후 금속막과 폴리실리콘막을 동시에 패터닝하는 방법으로 게이트(118)를 형성한다.After stacking the polysilicon film, the metal film, and the hard mask on the
여기서, 상기 게이트는 폴리실리콘막의 단일막일 수도 있으나, 게이트 전극의 비저항 및 고속저항을 위해 폴리실리콘막과 금속막의 적층막을 이용하되, 금속막으로는 주로 확산방지막과 텅스텐의 적층막, 텅스텐 실리사이드를 이용한다. Here, the gate may be a single layer of polysilicon, but a polysilicon film and a metal film are laminated for the specific resistance and high-speed resistance of the gate electrode, but the diffusion film, the tungsten laminate, and tungsten silicide are mainly used as the metal film. .
이후, 상기 게이트(118) 상부에 게이트 질화막(119)을 형성한후, 블랭킷(blanket) 이온 주입법으로 전면에 저농도의 인(P)을 이온주입하여 nMOS 트랜지스터 영역에 n형 LDD영역(121)을 형성한다.Subsequently, after the
그리고, 도 2d에 도시된 바와 같이, 전면에 산화막을 증착한 후, 전면 에치백하여 게이트 전극(118)의 측벽에 접하는 측벽스페이서(122)를 형성한다. 이 때, 게이트 질화막(119) 및 게이트 산화막(117)도 동시에 에치백된다. As shown in FIG. 2D, an oxide film is deposited on the entire surface and then etched back to form a
다음에, 별도의 마스크를 사용하여 pMOS 트랜지스터 영역의 반도체 기판에 고농도 p형 불순물을 이온주입하여 p형 소스/드레인 영역(123)을 형성하고, nMOS 트랜지스터 영역의 반도체 기판에 고농도 n형 불순물을 이온주입하여 n형 소스/드레인 영역(124)을 형성한다. Next, a high concentration p-type impurity is implanted into the semiconductor substrate of the pMOS transistor region by using a separate mask to form the p-type source /
그리고, 도시하지는 않았으나, 상기 게이트를 포함한 전면에 층간절연막을 형성하고, 상기 층간절연막을 관통하여 소스/드레인 영역에 콘택되는 소스/드레인 전극을 형성하여 반도체 소자의 트랜지스터를 완성하고, 이후 배선 공정 등을 통해 로직 공정을 완료한다. Although not shown, an interlayer insulating film is formed on the entire surface including the gate, a source / drain electrode penetrating through the interlayer insulating film to be contacted to a source / drain region is formed to complete a transistor of a semiconductor device, and then a wiring process and the like. Completes the logic process.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. On the other hand, the present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, it is possible that various substitutions, modifications and changes within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary skill in Esau.
상기와 같은 본 발명의 반도체 소자의 형성방법은 다음과 같은 효과가 있다. The method of forming the semiconductor device of the present invention as described above has the following effects.
첫째, n형 웰영역 및 p형 웰영역을 형성하기 위한 이온주입 공정시 차후 채널층이 형성될 부분도 동시에 차광함으로써 채널층이 데미지를 받는 것을 완전방지하여 트랜지스터의 특성을 향상시킬 수 있다. First, in the ion implantation process for forming the n-type well region and the p-type well region, the portion of the channel layer to be formed later is shielded at the same time to completely prevent damage to the channel layer, thereby improving the characteristics of the transistor.
둘째, 채널층을 차광하기 위해 형성되는 레지스트 패턴은 게이트를 형성할 때 사용하는 노광 마스크를 사용하여 형성하면 되므로 별도의 노광마스크가 요구되지 않는다. 따라서, 공정 장비의 추가설비없이 채널층을 데미지로부터 보호할 수 있다. Second, the resist pattern formed to shield the channel layer may be formed using an exposure mask used to form the gate, so that a separate exposure mask is not required. Therefore, it is possible to protect the channel layer from damage without additional equipment of the process equipment.
Claims (8)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020040114792A KR100565754B1 (en) | 2004-12-29 | 2004-12-29 | Method for forming semi-conductor device |
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH10335482A (en) | 1997-05-29 | 1998-12-18 | Sony Corp | Semiconductor device and its manufacture |
JPH1187531A (en) | 1997-09-11 | 1999-03-30 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor device |
-
2004
- 2004-12-29 KR KR1020040114792A patent/KR100565754B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
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