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KR100653995B1 - 반도체소자 제조를 위한 국부적 임플란트 방법 - Google Patents

반도체소자 제조를 위한 국부적 임플란트 방법 Download PDF

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KR100653995B1
KR100653995B1 KR1020050022446A KR20050022446A KR100653995B1 KR 100653995 B1 KR100653995 B1 KR 100653995B1 KR 1020050022446 A KR1020050022446 A KR 1020050022446A KR 20050022446 A KR20050022446 A KR 20050022446A KR 100653995 B1 KR100653995 B1 KR 100653995B1
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implant region
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Abstract

본 발명의 반도체소자 제조를 위한 국부적 임플란트 방법은 경계선에 의해 구분되는 웨이퍼의 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 복수개의 영역들 내에 서로 다른 농도의 불순물이온을 주입하는 방법이다. 이 국부적 임플란트 방법에 따르면, 먼저 제1 영역 중에서 경계선에 인접하는 일정 영역을 제외한 나머지 영역인 제1 임플란트영역과, 제2 영역 중에서 경계선에 인접하는 일정 영역을 제외한 나머지영역인 제2 임플란트영역과, 그리고 제1 임플란트영역 및 제2 임플란트영역으로부터 제외되는 영역인 제3 임플란트영역을 한정한다. 다음에 제1 임플란트영역에 제1 농도의 불순물이온을 주입시키고, 제2 임플란트영역에는 상기 제1 농도와 다른 제2 농도로 불순물이온을 주입시키며, 그리고 제3 임플란트영역에 제1 농도와 제2 농도 사이의 제3 농도로 불순물이온을 주입시킨다.
국부적 임플란트, 문턱전압, 이온주입, 불순물이온의 농도분포

Description

반도체소자 제조를 위한 국부적 임플란트 방법{Method of implanting partially for manufacturing the semiconductor device}
도 1은 종래의 국부적 임플란트 방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.
도 2는 종래의 국부적 임플란트 방법에 의해 주입된 불순물이온의 농도분포를 나타내 보인 그래프이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 국부적 임플란트 방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 국부적 임플란트 방법에 의해 주입된 불순물이온의 농도분포를 나타내 보인 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예의 다른 예에 따른 국부적 임플란트 방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제2 실시예에 따른 국부적 임플란트 방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면들이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 국부적 임플란트 방법에 의해 주입된 불순물이온의 농도분포를 나타내 보인 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 국부적 임플란트 방법을 설명하기 위하 여 나타내 보인 도면이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 국부적 임플란트 방법에 의해 주입된 불순물이온의 농도분포를 나타내 보인 그래프이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예의 다른 예에 따른 국부적 임플란트 방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 국부적 임플란트 방법에 의해 주입된 불순물이온의 농도분포 중 경계선 부근에서의 농도분포 조절을 설명하기 위하여 나타내 보인 그래프이다.
도 12a 내지 도 12d는 본 발명의 제4 실시예에 따른 국부적 임플란트 방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면들이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 국부적 임플란트 방법에 의해 주입된 불순물이온의 농도분포를 나타내 보인 그래프이다.
도 14a 내지 도 14d는 본 발명의 제4 실시예의 다른 예에 따른 국부적 임플란트 방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면들이다.
본 발명은 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 반도체소자 제조를 위한 국부적 임플란트 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체소자, 특히 디램(DRAM; Dynamic Random Access Memory)과 같은 반도체메모리소자를 제조하기 위해서는 많은 수의 단위공정들이 이루어져야 한다. 이 단위공정들은 적층공정, 식각공정, 임플란트공정 등을 포함하며, 통상적으로 웨이퍼 단위로 이루어진다. 그런데 이와 같은 단위공정들을 수행하는데 있어서, 공정 결과, 예컨대 적층되는 막질의 두께, 식각되는 정도, 임플란트되는 불순물이온의 농도 등은 웨이퍼 전체 면적에 걸쳐서 균일하게 이루어지지 않는다. 이는 각 단위공정들이 갖고 있는 많은 변수들을 정확하게 제어하지 못하기 때문이다. 따라서 항상 예기치 못하거나 또는 정확하게 제어되지 않는 공정변수들에 의한 공정오차가 존재한다고 할 수 있다.
이와 같은 공정 오차는 제조하고자 하는 반도체소자의 특성에 원하지 않는 영향을 끼치며, 특히 트랜지스터의 경우 트랜지스터의 문턱전압을 웨이퍼 전체에 걸쳐서 균일하게 유지하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 즉, 게이트스택을 형성하기 전에 문턱전압 조절을 위한 임플란트공정을 수행하여 웨이퍼 전체에 걸쳐서 균일하게 문턱전압을 조절하였다 하더라도, 후속공정에 의해 문턱전압이 불균일하게 변화되고, 그 결과 웨이퍼 전체에 걸쳐서 문턱전압이 불균일하게 분포된다.
일 예를 들면, 게이트절연막을 형성하는데 있어서, 게이트절연막으로서의 산화막의 두께는 웨이퍼 전체에 걸쳐서 균일한 두께로 형성되지 않는다. 그 결과 비록 문턱전압조절을 위한 임플란트공정을 통해 웨이퍼 전체에 걸쳐서 균일한 문턱전압값이 분포되게 하더라도, 불균일한 게이트절연막 두께로 인하여 문턱전압은 균일하게 분포되지 않게 된다.
또 다른 예를 들면, LDD(Lightly Doped Drain) 구조의 소스/드레인영역을 형 성하기 위하여, 게이트스택을 형성한 후에 먼저 저농도의 임플란트공정을 수행하여 소스/드레인 연장영역(source/drain extention region)을 형성한다. 다음에 게이트스택의 측벽에 게이트 스페이서막을 형성한 후에 고농도의 임플란트공정을 수행하여 깊은 소스/드레인영역(deep source/drain region)을 형성한다. 그런데 게이트 스페이서막을 형성하기 위한 산화막 및 질화막 적층공정시, 산화막 및 질화막이 웨이퍼 전체에 걸쳐서 균일한 두께로 형성되지 못하고, 또한 에치백과 같은 식각공정시에도 웨이퍼 전체에 걸쳐서 균일한 식각이 이루어지지 않게 된다. 그 결과 웨이퍼 전체에 걸쳐서 게이트 스페이서막이 부분적으로 균일하지 않게 되고, 이 불균일한 게이트 스페이서막을 이온주입마스크막으로 하여 깊은 소스/드레인영역 형성을 위한 임플란트공정에 의해 웨이퍼의 일 부분에서는 문턱전압이 영향을 받게 된다.
따라서 이와 같은 불균일한 공정결과에 의한 문턱전압의 불균일한 분포문제를 해결하기 위하여 국부적 임플란트 방법에 제안된 바 있다. 이 국부적 임플란트 방법은 후속공정에서의 문턱전압의 변화를 고려하여 문턱전압 조절을 위한 임플란트시에 웨이퍼의 영역에 따라 다른 불순물농도로 주입되도록 하는 방법이다.
도 1은 이와 같은 종래의 국부적 임플란트 방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.
도 1을 참조하면, 웨이퍼(100)를 주입되는 불순물농도의 양에 따라 복수개의 영역으로 구분한다. 즉 웨이퍼(100)의 중앙을 가로지르는 경계선(110)을 기준으로 경계선(110)의 상부에 위치하는 상부영역(120)과 경계선(110)의 하부에 위치하는 하부영역(130)으로 구분한다. 경우에 따라서 더 많은 영역들로 구분할 수도 있다는 것은 당연하다. 이 경우 구분된 영역들, 즉 상부영역(120)과 하부영역(130)에서의 후속공정에 의한 문턱전압값에 따라 서로 다른 농도의 불순물이온을 주입시킨다. 예컨대 상부영역(120)의 문턱전압이 후속공정에 의해 낮아지는 경우, 상대적으로 낮은 농도, 예컨대 대략 5% 낮은 농도의 불순물이온을 주입하여 상대적으로 높은 문턱전압값을 갖도록 한다. 이와 대조적으로 하부영역(130)의 문턱전압이 후속공정에 의해 높아지는 경우, 상대적으로 높은 농도, 예컨대 대략 5% 높은 농도의 불순물이온을 주입하여 상대적으로 낮은 문턱전압값을 갖도록 한다. 그러면 후속공정에서 문턱전압이 조절되더라도 최종적으로는 웨이퍼(100)의 상부영역(120) 및 하부영역(130)의 구분없이 균일한 문턱전압이 분포되도록 할 수 있다.
도 2는 종래의 국부적 임플란트 방법에 의해 주입된 불순물이온의 농도분포를 나타내 보인 그래프이다.
도 2를 참조하면, 도 2의 그래프의 가로축은 도 1의 웨이퍼(100)의 경계선(110)과 교차하는 선 Ⅱ-Ⅱ'을 따라 측정된 웨이퍼의 길이를 나타낸다. 즉 가로축의 가장 좌측은 웨이퍼(100)의 최상부를 나타내고, 가장 우측은 웨이퍼(100)의 최하단부, 도 1의 웨이퍼(100)의 플랫존을 나타낸다. 또한 참조부호 "110a"로 나타낸 점선은 도 1의 경계선(110)에 해당한다. 따라서 이 점선(110a)을 기준으로 좌측 영역은 도 1의 웨이퍼(100)의 상부영역(120)을 나타내고 우측영역은 하부영역(130)을 나타낸다. 도 2의 그래프의 세로축은 써마-웨이브(therma-wave) 신호(TW 신호)를 나타내는데, 이 써마-웨이브 신호는 웨이퍼(100)에 주입된 불순물농도에 비례하는 것으로 알려져 있다. 따라서 이와 같은 써마-웨이브 신호의 측정에 의해 웨이퍼 (100)에 주입된 불순물농도의 분포를 알 수 있다. 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 웨이퍼(100)의 상부영역(120)에 주입된 불순물농도는 상대적으로 낮고, 웨이퍼(100)의 하부영역(130)에 주입된 불순물농도는 상대적으로 높다는 것을 알 수 있다.
그런데 이와 같은 종래의 국부적 임플란트 방법은, 웨이퍼 전체적으로 구분되어진 영역 사이의 문턱전압의 불균일성을 어느 정도 균일하게 할 수 있지만, 영역을 구분하는 경계에서의 불순물이온의 농도에 대한 조절은 용이하지 않다는 한계를 나타낸다. 즉 도 1의 웨이퍼(100)의 경계선(110)에서의 불순물이온의 농도 조절이 용이하지 않다. 도 2의 그래프를 보면, 도 2에서 "A"로 표시한 바와 같이, 경계선(110)을 중심으로 그 주변에서는 주입된 불순물이온의 농도가 일정하지 않으며, 상부영역(120)에서 하부영역(130)으로 갈수록 그 농도가 점점 증가한다. 이때 증가하는 정도, 즉 웨이퍼(100)의 경계선(110)에 대응되는 도 2의 그래프의 점선(110a) 부근에서의 기울기(200)의 정도는 주입하는 불순물이온의 농도 등에 의해서 결정되며, 임의적으로 조절하지 못했다. 예컨대 경계선(110)을 기준으로 구분된 영역에서 트랜지스터의 특성차이가 크게 나타나도록 하기 위해서는 경계선(110) 부근에서의 기울기(200)가 급격하게 나타나야 하고, 그 반대의 경우에는 완만하게 나타나도록 함에도 불구하고, 이와 같은 기울기(200)의 정도를 임의적으로 조절할 수 없다는 한계가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 제조하고자 하는 반도체소자의 특 성에 부합되도록 웨이퍼의 여러 영역들을 구분하는 경계선 근처에서의 불순물농도의 분포를 조절할 수 있도록 하는 반도체소자 제조를 위한 국부적 임플란트 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체소자 제조를 위한 국부적 임플란트 방법은, 경계선에 의해 구분되는 웨이퍼의 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 복수개의 영역들 내에 서로 다른 농도의 불순물이온을 주입하는 국부적 임플란트 방법에 있어서, 상기 제1 영역 중에서 상기 경계선에 인접하는 일정 영역을 제외한 나머지 영역인 제1 임플란트영역과, 상기 제2 영역 중에서 상기 경계선에 인접하는 일정 영역을 제외한 나머지영역인 제2 임플란트영역과, 그리고 상기 제1 임플란트영역 및 제2 임플란트영역으로부터 제외되는 영역인 제3 임플란트영역을 한정하는 단계; 및 상기 제1 임플란트영역에 제1 농도의 불순물이온을 주입시키고, 상기 제2 임플란트영역에는 상기 제1 농도와 다른 제2 농도로 불순물이온을 주입시키며, 그리고 상기 제3 임플란트영역에 상기 제1 농도와 제2 농도 사이의 제3 농도로 불순물이온을 주입시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 임플란트영역은 상기 제1 영역 면적의 98%에 해당하는 면적을 가질 수 있다.
상기 제2 임플란트영역은 상기 제2 영역 면적의 98%에 해당하는 면적을 가질 수 있다.
상기 제1 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제1 농도는 상기 제3 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제3 농도보다 낮고, 상기 제2 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제2 농도는 상기 제3 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제3 농도보다 높은 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 제1 농도는 상기 제3 농도보다 상대적으로 5% 더 낮고, 상기 제2 농도는 상기 제3 농도보다 상대적으로 5% 더 높을 수 있다.
상기 제1 영역 및 제2 영역을 구분하는 경계선은, 상기 웨이퍼가 좌우 또는 상하로 구분되도록 설정할 수 있다.
상기 제1 영역 및 제2 영역을 구분하는 경계선은, 상기 웨이퍼가 중심부와 가장자리부로 구분되도록 설정할 수도 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 국부적 임플란트 방법은, 원형태의 경계선에 의해 구분되는 웨이퍼의 중심부영역 및 가장자리영역 내에 서로 다른 농도의 불순물이온을 주입하는 국부적 임플란트 방법에 있어서, 상기 경계선에 접하는 수평선을 기준으로 상기 수평선 위의 제1 영역과 상기 수평선 아래의 제2 영역을 한정하는 단계; 상기 제1 영역 중에서 상기 수평선에 인접하는 일정 영역을 제외한 나머지영역인 제1 임플란트영역에 제1 농도로 불순물이온을 주입시키고, 상기 제2 영역 중에서 상기 수평선에 인접하는 일정 영역을 제외한 나머지영역인 제2 임플란트영역에 상기 제1 농도와 다른 제2 농도로 불순물이온을 주입시키며, 그리고 상기 제1 임플란트영역 및 제2 임플란트영역으로부터 제외되는 제3 임플란트영역에 상기 제1 농도와 제2 농도 사이의 제3 농도로 불순물이 온을 주입시키는 단계; 및 상기 불순물이온의 주입을 상기 웨이퍼가 360도 회전할 때까지 복수회 회전시키면서 반복하여 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 웨이퍼를 360도 회전할 때까지 복수회 회전시키면서 상기 불순물이온을 주입시키는 단계는, 상기 웨이퍼가 적어도 360도 이상으로 복수회 회전될 때까지 반복적으로 수행되도록 할 수 있다.
상기 불순물이온의 주입시 상기 웨이퍼의 각 회전은, 180도 이내의 각도만큼 이루어지도록 할 수 있다.
상기 제1 임플란트영역은 상기 제1 영역 면적의 98%에 해당하는 면적을 가질 수 있다.
상기 제2 임플란트영역은 상기 제2 영역 면적의 98%에 해당하는 면적을 가질 수 있다.
상기 제1 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제1 농도는 상기 제3 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제3 농도보다 낮고, 상기 제2 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제2 농도는 상기 제3 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제3 농도보다 높은 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 제1 농도는 상기 제3 농도보다 상대적으로 5% 더 낮고, 상기 제2 농도는 상기 제3 농도보다 상대적으로 5% 더 높을 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 국부적 임플란트 방법은, 경계선에 의해 구분되는 웨이퍼의 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 복수개의 영역들 내에 서로 다른 농도의 불순물이온을 주입하는 국부적 임플란트 방법에 있어서, 상기 제1 영역 중에서 상기 경계선에 인접하는 상기 제2 영역 내의 일정 영역을 포함하는 제1 임플란트영역과, 상기 제2 영역과 동일한 제2 임플란트영역을 한정하는 단계; 및 상기 제1 임플란트영역에 제1 농도의 불순물이온을 주입시키고, 상기 제2 임플란트영역에는 상기 제1 농도와 다른 제2 농도로 불순물이온을 주입시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 임플란트영역은 상기 제1 영역의 110%에 해당하는 면적을 가질 수 있다.
상기 제1 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제1 농도는 상기 제2 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제2 농도보다 낮을 수 있다.
이 경우 상기 제1 농도는 상기 제2 농도보다 상대적으로 5% 더 낮을 수 있다.
상기 제1 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제1 농도는 상기 제2 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제2 농도보다 높을 수도 있다.
이 경우 상기 제1 농도는 상기 제2 농도보다 상대적으로 5% 더 높을 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 국부적 임플란트 방법은, 원형태의 경계선에 의해 구분되는 웨이퍼의 중심부영역 및 가장자리영역 내에 서로 다른 농도의 불순물이온을 주입하는 국부적 임플란트 방법에 있어서, 상기 경계선에 접하는 수평선을 기준으로 상기 수평선 위의 제1 영역과 상기 수평선 아래의 제2 영역을 한정하는 단계; 상기 제1 영역 중에서 상기 경계선에 인접하는 상기 제2 영역 내의 일정 영역을 포함하는 제1 임플란트영역과, 상기 제2 영역과 동일한 제2 임플란트영역을 한정하는 단계; 상기 제1 임플란트영역에 제1 농도의 불순물이온을 주입시키고, 상기 제2 임플란트영역에는 상기 제1 농도와 다른 제2 농도로 불순물이온을 주입시키는 단계를 포함하는 단계; 및 상기 불순물이온의 주입을 상기 웨이퍼가 360도 회전할 때까지 복수회 회전시키면서 반복하여 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 웨이퍼를 360도 회전할 때까지 복수회 회전시키면서 상기 불순물이온을 주입시키는 단계는, 상기 웨이퍼가 적어도 360도 이상으로 복수회 회전될 때까지 반복적으로 수행되도록 할 수 있다.
상기 불순물이온의 주입시 상기 웨이퍼의 각 회전은, 180도 이내의 각도만큼 이루어지도록 할 수 있다.
상기 제1 임플란트영역은 상기 제1 영역의 110%에 해당하는 면적을 가질 수 있다.
상기 제1 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제1 농도는, 상기 제2 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제2 농도보다 낮을 수 있다.
상기 제1 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제1 농도는, 상기 제2 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제2 농도보다 높을 수도 있다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 국부적 임플란트 방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.
도 3을 참조하면, 웨이퍼(300)를 주입하여야 할 불순물농도의 양에 따라 복수개의 영역으로 구분한다. 즉 웨이퍼(300)의 중앙을 가로지르는 경계선(310)을 기준으로, 경계선(310)의 상부에 위치하는 제1 영역(320)과, 경계선(310)의 하부에 위치하는 제2 영역(330)으로 구분한다. 본 실시예의 경우, 웨이퍼(300)의 중앙을 가로지르는 경계선(310)을 기준으로 제1 영역(320) 및 제2 영역(330)으로 구분하였지만, 이는 일 예로서 경우에 따라서 경계선(310)이 웨이퍼(300)의 상부쪽으로 치우칠 수도 있고, 또는 웨이퍼(300)의 하부쪽으로 치우칠 수도 있다. 또한 가로 방향이 아닌 세로 방향으로 경계선(310)이 설정될 수도 있으며, 비스듬한 방향으로도 설정될 수 있다는 것은 당연하다.
이와 같이 제1 영역(320) 및 제2 영역(330)을 구분한 후에는, 제1 영역(320) 내에서 제1 영역(320)의 일부 영역이 제외되는 제1 임플란트영역(350)을 설정한다. 이 제1 임플란트영역(350)의 면적은 경계선(310)에 인접하는 영역에서의 불순물이온의 농도분포에 따라 결정될 수 있다. 본 실시예에는 제1 임플란트영역(350)의 면적이 제1 영역(320) 면적의 대략 98%가 되도록 한다. 여기서 제1 영역(320)의 제외되는 영역은 경계선(310)에 인접하는 부분이 되도록 한다. 즉 도면에서 참조부호 "340"으로 나타낸 점선에 의해 점선 하부의 경계선(310)에 인접하는 영역과 점선 상부의 경계선(310)으로부터 분리되는 영역으로 구분한 후에, 경계선(310)으로부터 분리되는 점선 상부의 영역이 제1 임플란트영역(350)이 된다.
마찬가지로 제2 영역(330) 내에서 제2 영역(330)의 일부 영역이 제외되는 제2 임플란트영역(370)을 설정한다. 이 제2 임플란트영역(370)의 면적도 경계선(310)에 인접하는 영역에서의 불순물이온의 농도분포에 따라 결정될 수 있다. 본 실시예에는 제2 임플란트영역(370)의 면적이 제2 영역(330) 면적의 대략 98%가 되도록 한다. 여기서도 제2 영역(330)의 제외되는 영역은 경계선(310)에 인접하는 부분이 되도록 한다. 즉 도면에서 참조부호 "360"으로 나타낸 점선에 의해 점선 상부의 경계선(310)에 인접하는 영역과 점선 하부의 경계선(310)으로부터 분리되는 영역으로 구분한 후에, 경계선(310)으로부터 분리되는 점선 하부의 영역이 제2 임플란트영역(370)이 된다.
또한 제1 임플란트영역(350) 및 제2 임플란트영역(370)으로부터 제외되는 경계선(310)에 인접되는 영역을 제3 임플란트영역(380)으로 설정한다. 즉 제3 임플란트영역(380)을 경계선(310)을 기준으로 제1 영역(320) 및 제2 영역(330)으로 각각 연장되는 영역이 된다.
이와 같이 경계선(310)을 기준으로 경계선(310)과 인접한 일정 영역이 제외됨으로써 한정되는 제1 임플란트영역(350) 및 제2 임플란트영역(370)과, 제외되는 영역인 제3 임플란트영역(380)이 설정되면, 소정의 이온주입마스크막패턴을 사용하여 제1 임플란트영역(350), 제2 임플란트영역(370) 및 제3 임플란트영역(380)에 문턱전압조절을 위한 이온주입공정을 수행한다. 통상적으로 제1 임플란트영역(350), 제2 임플란트영역(370) 및 제3 임플란트영역(380)으로의 이온주입은 순차적으로 이루어진다. 제3 임플란트영역(380)에서는 통상의 농도로 불순물이온을 주입하는 반면에, 제1 임플란트영역(350) 및 제2 임플란트영역(370)에서는 제3 임플란트영역(380)에 주입되는 불순물이온의 농도보다 크거나 작은 농도로 상호 다르도록 불순물이온을 주입한다. 여기서 제3 임플란트영역(380)에 주입되는 통상의 농도는 국부적 임플란트를 수행하지 않고 일반적인 임플란트를 수행하는 경우에 있어서의 주입되는 불순물이온의 농도를 의미한다.
일 예로서 제1 영역(320)의 문턱전압을 일정 크기 이상으로 조절하고, 제2 영역(330)의 문턱전압은 일정 크기 이하로 조절하고자 하는 경우를 예를 들기로 한다. 이 경우에는 제1 영역(320)에서는 후속공정에 의해 문턱전압이 작아지는 것을 보상하여야 하고, 제2 영역(330)에서는 후속공정에 의해 문턱전압이 커지는 것을 보상하여야 한다. 따라서, 제1 임플란트영역(350)에 주입되는 불순물농도는 제3 임플란트영역(380)에 주입되는 통상의 불순물농도보다 작게 하여 이온주입을 수행한다. 반면에, 제2 임플란트영역(370)에 주입되는 불순물농도는 제3 임플란트영역(380)에 주입되는 통상의 불순물농도보다 크게 하여 이온주입을 수행한다. 구체적으로 주입되는 불순물농도는 소망하는 문턱전압값에 따라 달라지겠지만, 제1 임플란트영역(350)에 주입되는 불순물농도는 제3 임플란트영역(380)에 주입되는 불순물농도보다 대략 5% 더 작게 하고, 제2 임플란트영역(370)에 주입되는 불순물농도는 제3 임플란트영역(380)에 주입되는 불순물농도보다 대략 5% 더 많게 한다. 이와 같은 방법에 의해 국부적 임플란트 공정을 수행하게 되면, 제1 임플란트영역(320)의 면적 및 제2 임플란트영역(330)의 면적 중 적어도 어느 한 영역의 면적을 조절함으로써, 경계선(310) 부근에서의 불순물이온의 농도분포를 조절할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 국부적 임플란트 방법에 의해 주입된 불순물이온의 농도분포를 나타내 보인 그래프이다.
도 4의 그래프의 가로축은 도 3의 웨이퍼(300)의 경계선(310)과 교차하는 선을 따라 측정된 웨이퍼의 길이를 나타낸다. 즉 가로축의 중심부로서 "0"으로 나타낸 부분이 웨이퍼(300)의 경계선(310)에 대응되는 부분이고, 이를 기준으로 좌측 및 우측은 각각 웨이퍼(300)의 제1 영역(320) 및 제2 영역(330)을 나타낸다. 도 4의 그래프의 세로축은 써마-웨이브(therma-wave) 신호(TW 신호)를 나타내는데, 이 써마-웨이브 신호는 웨이퍼(300)에 주입된 불순물농도에 비례한다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 국부적 임플란트 방법에 의해 불순물이온을 주입한 결과, 도 2에 나타낸 종래의 경우와 비교하여 웨이퍼(300)의 경계선(310) 부근에서의 불순물이온의 농도가 급격한 차이를 갖도록 분포된다는 것을 알 수 있다. 즉 참조부호 "400"으로 나타낸 바와 같이, 경계선(310) 부근에서의 불순물이온의 농도분포를 나타내는 기울기가 급격한 경사각을 갖는다. 이와 같은 기울기(400)는 임의적으로 조절할 수 있는데, 구체적으로 제1 임플란트영역(350) 및 제2 임플란트영역(370)의 면적으로 조절함으로써 경계선(310) 부근에서의 불순물이온의 농도분포를 나타내는 기울기(400)의 경사각이 조절된다. 예컨대 기울기(400)의 경사각을 크게 하기 위해서는, 제1 임플란트영역(350)을 한정하는 점선(도 3의 340)과 제2 임플란트영역(370)을 한정하는 점선(도 3의 360) 중 적어 도 어느 하나를 경계선(310)에 보다 더 접근시켜 제1 임플란트영역(350)의 면적과 제2 임플란트영역(370)의 면적 중 적어도 어느 한 면적을 더 증가시킨다. 이와는 반대로 기울기(400)의 경사각을 작게 하기 위해서는, 제1 임플란트영역(350)을 한정하는 점선(도 3의 340)과 제2 임플란트영역(370)을 한정하는 점선(도 3의 360) 중 적어도 어느 하나를 경계선(310)에 보다 더 이격시켜 제1 임플란트영역(350)의 면적과 제2 임플란트영역(370)의 면적 중 적어도 어느 한 면적을 더 감소시킨다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예 중 다른 예에 따른 국부적 임플란트 방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 예에서 도 3을 참조하여 설명한 예와 다른 점은 웨이퍼(300a)의 제1 영역과 제2 영역을 구분하는 경계선(310a)이 원형으로 이루어져 있다는 점이다. 따라서 제1 영역은 경계선(310a)의 내부, 즉 웨이퍼(300a)의 중심영역이 되고, 제2 영역은 경계선(310a)의 외부, 즉 웨이퍼(300a)의 가장자리영역이 된다. 제1 임플란트영역(350a)은 경계선(310a)으로부터 경계선(310a) 안쪽으로 일정 간격 이격되도록 배치되는 원형의 점선(340a) 내부영역이 되고, 제2 임플란트영역(370a)은 경계선(310a)으로부터 경계선(310a) 바깥쪽으로 일정 간격 이격되도록 배치되는 원형의 점선(360a) 외부영역이 된다. 그리고 제3 임플란트영역(380a)은 제1 임플란트영역(350a) 및 제2 임플란트영역(270a) 사이의 영역이 된다. 이 외에 다른 점은 도 3을 참조하여 설명한 바와 동일하다. 따라서 여기서는 앞선 설명과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제2 실시예에 따른 국부적 임플란트 방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면들이다.
먼저 도 6a를 참조하면, 본 실시예에 따른 국부적 임플란트 방법은 웨이퍼(600)를 회전시키면서 여러 차례에 걸쳐서 임플란트공정을 수행하는 방법으로서, 이 경우에도 웨이퍼(600)를 주입하여야 할 불순물농도의 양에 따라 복수개의 영역들로 구분한다. 이때 경계선(610)은 원형으로서, 경계선(610)을 기준으로 경계선(610)의 외측, 즉 웨이퍼(600)의 가장자리부가 제1 영역(620)이 되고, 경계선(610)의 내측, 즉 웨이퍼(600)의 중심부가 제2 영역(630)이 된다.
다음에 웨이퍼(600)를 기준위치에 위치시키는데, 본 예에서는 플랫존(601)을 기준으로 하여, 플랫존(601)이 하부에 위치하도록 웨이퍼(600)를 배치시킨다. 이 상태에서 경계선(610)에 접하는 기준점선(610a)을 기준으로 상부쪽으로 기준점선(610a)과 일정 간격 이격되면서 기준점선(610a)과 나란한 제1 점선(640)의 상부영역으로 한정되는 제1 임플란트영역(650)을 설정한다. 제1 임플란트영역(650)의 면적은 제1 점선(640)의 상부영역 면적의 대략 98%가 되도록 할 수 있다. 마찬가지로 경계선(610)에 접하는 기준점선(610a)을 기준으로 하부쪽으로 기준점선(610a)과 일정 간격 이격되면서 기준점선(610a)과 나란한 제2 점선(660)의 하부영역으로 한정되는 제2 임플란트영역(670)을 설정한다. 제2 임플란트영역(670)의 면적도 제2 점선(660)의 하부영역 면적의 대략 98%가 되도록 할 수 있다. 또한 제1 임플란트영역(650) 및 제2 임플란트영역(670)으로부터 제외되는 경계선(610)에 인접되는 영역을 제3 임플란트영역(680)으로 설정한다. 즉 제3 임플란트영역(680)을 경계선(610)을 기준으로 제1 영역(620) 및 제2 영역(630)으로 각각 연장되는 영역이 된다.
이와 같이 제1 임플란트영역(650), 제2 임플란트영역(670) 및 제3 임플란트영역(680)이 설정되면, 소정의 이온주입마스크막패턴을 사용하여 제1 임플란트영역(650), 제2 임플란트영역(670) 및 제3 임플란트영역(680)에 문턱전압조절을 위한 1차 이온주입공정을 수행한다. 제3 임플란트영역(680)에서는 통상의 농도로 불순물이온을 주입하는 반면에, 제1 임플란트영역(650) 및 제2 임플란트영역(670)에서는 제3 임플란트영역(680)에 주입되는 불순물이온의 농도보다 크거나 작은 농도로 상호 다르도록 불순물이온을 주입한다. 여기서도 제3 임플란트영역(680)에 주입되는 통상의 농도는 국부적 임플란트를 수행하지 않고 일반적인 임플란트를 수행하는 경우에 있어서의 주입되는 불순물이온의 농도를 의미한다.
일 예로서 제1 영역(620)의 문턱전압을 일정 크기 이상으로 조절하고, 제2 영역(630)의 문턱전압은 일정 크기 이하로 조절하고자 하는 경우를 예를 들기로 한다. 이 경우에는 제1 영역(620)에서는 후속공정에 의해 문턱전압이 작아지는 것을 보상하여야 하고, 제2 영역(630)에서는 후속공정에 의해 문턱전압이 커지는 것을 보상하여야 한다. 따라서, 제1 임플란트영역(650)에 주입되는 불순물농도는 제3 임플란트영역(680)에 주입되는 통상의 불순물농도보다 작게 하여 이온주입을 수행한다. 반면에, 제2 임플란트영역(670)에 주입되는 불순물농도는 제3 임플란트영역(680)에 주입되는 통상의 불순물농도보다 크게 하여 이온주입을 수행한다. 구체적으로 주입되는 불순물농도는 소망하는 문턱전압값에 따라 달라지겠지만, 제1 임플란트영역(650)에 주입되는 불순물농도는 제3 임플란트영역(680)에 주입되는 불순물농도보다 대략 5% 더 작게 하고, 제2 임플란트영역(670)에 주입되는 불순물농도는 제3 임플란트영역(680)에 주입되는 불순물농도보다 대략 5% 더 많게 한다.
다음에 도 6b를 참조하면, 1차 이온주입공정을 수행한 후에, 웨이퍼(600)를 화살표(도 6a의 r1) 방향으로 90°회전시킨다. 그러면 플랫존(601)이 이전 위치에서 이동하여 좌측에 위치된다. 이 상태에서 2차 이온주입공정을 수행한다. 2차 이온주입공정에서의 공정조건은 1차 이온주입공정에서 사용한 조건과 동일하게 설정한다. 즉 제1 임플란트영역(650), 제2 임플란트영역(670) 및 제3 임플란트영역(680)에 대한 불순물이온을 주입하되, 제1 임플란트영역(650)에 주입되는 불순물농도는 제3 임플란트영역(680)에 주입되는 통상의 농도보다 대략 5% 정도 작게 되도록 이온주입을 수행하고, 제2 임플란트영역(670)에 주입되는 불순물농도는 제3 임플란트영역(680)에 주입되는 통상의 농도보다 대략 5% 정도 크게 되도록 이온주입을 수행한다.
다음에 도 6c를 참조하면, 2차 이온주입공정을 수행한 후에, 웨이퍼(600)를 화살표(도 6b의 r2) 방향으로 90°회전시킨다. 그러면 플랫존(601)이 이전 위치에서 이동하여 상부에 위치된다. 이 상태에서 3차 이온주입공정을 수행한다. 3차 이온주입공정의 조건 또한 1차 및 2차 이온주입공정에서의 조건과 동일하게 설정한다.
다음에 도 6d를 참조하면, 3차 이온주입공정을 수행한 후에, 웨이퍼(600)를 화살표(도 6c의 r3) 방향으로 90°회전시킨다. 그러면 플랫존(601)이 이전 위치에서 이동하여 우측에 위치된다. 이 상태에서 4차 이온주입공정을 수행한다. 4차 이온주입공정의 조건 또한 1차, 2차 및 3차 이온주입공정에서의 조건과 동일하게 설 정한다.
3차 이온주입공정을 수행한 후에는, 웨이퍼(600)를 화살표(r4)방향으로 90°회전시킨다. 그러면 플랫존(601)이 원래의 위치인 하부에 위치된다. 본 실시예에서는 웨이퍼(600)를 360°회전시키는 것을 예로 들었지만, 웨이퍼(600)를 여러 차례 회전시키면서 1차, 2차 및 3차 이온주입공정을 반복적으로 수행할 수도 있다. 또한 웨이퍼(600)를 90°단위로 회전시키는 것을 예로 들었지만, 보다 180°이내의 한도내에서 보다 더 적은 각도나 보다 더 큰 각도로 회전시킬 수도 있다. 물론 이 경우에는 수행되는 이온주입공정의 횟수가 늘어나거나 줄어든다는 것은 당연하다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 국부적 임플란트 방법에 의해 주입된 불순물이온의 농도분포를 나타내 보인 그래프이다.
도 7을 참조하면, 웨이퍼(600)의 제1 영역(620)에서의 불순물이온의 농도가 웨이퍼(600)의 제2 영역(630)에서의 불순물이온의 농도보다 높다는 것을 알 수 있다. 제1 영역(620)과 제2 영역(630)의 경계면, 즉 경계선(610) 부근에서의 불순물이온의 농도차를 나타내는 경사도(700)는, 제1 임플란트영역(650) 및 제2 임플란트영역(670)을 어떻게 설정하는지의 여부, 즉 기준점선(610a)으로부터의 제1 점선(640) 및 제2 점선(660)의 거리에 의해 결정된다. 즉 기준점선(610a)으로부터 제1 점선(640) 및 제2 점선(660)이 근접하는 경우에는 경사도(700)가 증가하고, 반대의 경우, 즉 기준점선(610a)으로부터 제1 점선(640) 및 제2 점선(660)이 멀어지는 경우에는 경사도(700)가 감소한다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 국부적 임플란트 방법을 설명하기 위하 여 나타내 보인 도면이다.
도 8을 참조하면, 웨이퍼(800)를 주입하여야 할 불순물농도의 양에 따라 복수개의 영역으로 구분한다. 즉 웨이퍼(800)의 중앙을 가로지르는 경계선(810)을 기준으로 경계선(810)의 상부에 위치하는 제1 영역(820)과 경계선(810)의 하부에 위치하는 제2 영역(830)으로 구분한다. 다음에 제1 영역(820)으로부터 경계선(810)을 넘어 제2 영역(830)의 일정영역까지 연장되는 제1 임플란트영역(850)을 설정한다. 이 제1 임플란트영역(850)은, 도면에서의 참조부호 "840"으로 나타낸 점선에 의해 한정된다. 이 제1 임플란트영역(850)의 면적은 경계선(810)에 인접하는 영역에서의 불순물이온의 농도분포에 따라 결정될 수 있다. 본 실시예에는 제1 임플란트영역(850)의 면적이 제1 영역(820) 면적의 대략 110%가 되도록 한다. 제2 임플란트영역(860)은 제2 영역(830)과 동일하게 설정된다. 결과적으로 제1 임플란트영역(850)의 일부와 제2 임플란트영역(860)이 중첩되는 중첩영역(855)이 발생하며, 이 중첩영역(855)은 제2 영역(830) 내에서 경계선(810)에 인접하게 배치된다.
이와 같이 제1 임플란트영역(850) 및 제2 임플란트영역(860)이 설정되면, 소정의 이온주입마스크막패턴을 사용하여 제1 임플란트영역(850)에 불순물이온을 주입한 후에, 제2 임플란트영역(860)에도 불순물이온을 주입한다. 그러면 제1 임플란트영역(850)과 제2 임플란트영역(860)의 중첩영역(855)에는 이중으로 이온주입이 이루어진다. 이때 제1 임플란트영역(850)에 주입되는 불순물이온의 농도는 제2 임플란트영역(860)에 주입되는 불순물이온의 농도보다 낮다. 본 실시예에서는 제1 임플란트영역(850)에 주입되는 불순물이온의 농도가 제2 임플란트영역(860)에 주입되는 불순물이온의 농도보다 대략 5% 적게 한다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 국부적 임플란트 방법에 의해 주입된 불순물이온의 농도분포를 나타내 보인 그래프이다.
도 9를 참조하면, 제1 영역(820)에서의 불순물이온의 농도보다 제2 영역(830)에서의 불순물이온의 농도가 더 높게 분포되며, 경계선(810) 부근에서의 불순물이온의 농도차를 나타내는 경사도(900)가 완만하게 형성된다. 이는 경계선(810) 부근에서 중첩되어 이온주입이 이루어지기 때문이다. 경사도(900)를 보다 더 완만하게 하고자 하는 경우에는 제1 임플란트영역(850)과 제2 임플란트영역(860)의 중첩영역(855)의 면적을 보다 더 증가시키면 된다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예의 다른 예에 따른 국부적 임플란트 방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.
도 10을 참조하면, 웨이퍼(1000)를 주입하여야 할 불순물농도의 양에 따라 복수개의 영역으로 구분한다. 즉 웨이퍼(1000)의 중앙을 가로지르는 경계선(1010)을 기준으로 경계선(1010)의 상부에 위치하는 제1 영역(1020)과 경계선(1010)의 하부에 위치하는 제2 영역(1030)으로 구분한다. 다음에 제1 영역(1020)과 동일한 제1 임플란트영역(1050)을 설정한다. 그리고 제2 영역(1030)으로부터 경계선(1010)을 넘어 제1 영역(1020)의 일정영역까지 연장되는 제2 임플란트영역(1060)을 설정한다. 이 제2 임플란트영역(1060)은, 도면에서의 참조부호 "1040"으로 나타낸 점선에 의해 한정된다. 이 제2 임플란트영역(1060)의 면적은 경계선(1010)에 인접하는 영역에서의 불순물이온의 농도분포에 따라 결정될 수 있다. 본 실시예에는 제2 임플란트영역(1060)의 면적이 제2 영역(1030) 면적의 대략 110%가 되도록 한다. 결과적으로 제1 임플란트영역(1050)과 제2 임플란트영역(1060)이 중첩되는 중첩영역(1055)이 발생하며, 이 중첩영역(1055)은 제2 영역(1030) 내에서 경계선(1010)에 인접하게 배치된다.
이와 같이 제1 임플란트영역(1050) 및 제2 임플란트영역(1060)이 설정되면, 소정의 이온주입마스크막패턴을 사용하여 제1 임플란트영역(1050)에 불순물이온을 주입한 후에, 제2 임플란트영역(1060)에도 불순물이온을 주입한다. 그러면 제1 임플란트영역(1050)과 제2 임플란트영역(1060)의 중첩영역(1055)에는 이중으로 이온주입이 이루어진다. 이때 제1 임플란트영역(1050)에 주입되는 불순물이온의 농도는 제2 임플란트영역(1060)에 주입되는 불순물이온의 농도보다 낮다. 본 실시예에서는 제1 임플란트영역(1050)에 주입되는 불순물이온의 농도가 제2 임플란트영역(1060)에 주입되는 불순물이온의 농도보다 대략 5% 적게 한다. 이와 같은 국부적 임플란트 방법에 의해 이온주입공정을 수행한 결과 나타나는 불순물이온의 농도분포는 도 9의 그래프에서 나타나는 것과 유사하게 나타난다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 국부적 임플란트 방법에 의해 주입된 불순물이온의 농도분포 중 경계선 부근에서의 농도분포 조절을 설명하기 위하여 나타내 보인 그래프이다.
도 11을 참조하면, 웨이퍼의 경계선 부근에서의 불순물이온의 농도분포가 가장 완만한 제1 경사도(1101)를 갖게 할 수도 있고, 보다 급한 제2 경사도(1102)를 갖게 할 수도 있으며, 그리고 가장 급한 제3 경사도(1103)를 갖게 할 수도 있다. 이와 같은 경사도의 조절은 제1 임플란트영역과 제2 임플란트영역이 상호 중첩되는 중첩영역의 면적에 따라 이루어진다. 즉 제1 임플란트영역과 제2 임플란트영역의 중첩영역의 면적을 증가시킬수록 경사도는 완만해진다. 제1 경사도(1101)를 갖는 경우는 제1 임플란트영역과 제2 임플란트영역의 중첩면적이 가장 큰 경우이고, 제3 경사도(1103)를 갖는 경우는 제1 임플란트영역과 제2 임플란트영역의 중첩면적이 가장 작은 경우이다.
도 12a 내지 도 12d는 본 발명의 제4 실시예에 따른 국부적 임플란트 방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면들이다.
먼저 도 12a를 참조하면, 본 실시예에 따른 국부적 임플란트 방법은, 제2 실시예와 유사하게 웨이퍼(1200)를 회전시키면서 여러 차례에 걸쳐서 임플란트공정을 수행하는 방법이다. 즉 웨이퍼(1200)를 주입하여야 할 불순물농도의 양에 따라 복수개의 영역들로 구분한다. 이때 경계선(1210)은 원형으로서, 경계선(1210)을 기준으로 경계선(1210)의 외측, 즉 웨이퍼(1200)의 가장자리부가 제1 영역(1220)이 되고, 경계선(1210)의 내측, 즉 웨이퍼(1200)의 중심부가 제2 영역(1230)이 된다.
다음에 플랫존(1201)을 기준으로 하여, 플랫존(1201)이 하부에 위치하도록 웨이퍼(1200)를 배치시킨다. 이 상태에서 경계선(1210)에 접하는 기준점선(1210a)을 기준으로 하부쪽으로 기준점선(1210a)과 일정 간격 이격되면서 기준점선(1210a)과 나란한 점선(1240)의 상부영역으로 한정되는 제1 임플란트영역(1250)을 설정한다. 제2 임플란트영역(1260)은 기준점선(1210a) 아래의 영역으로 설정한다.
이와 같이 제1 임플란트영역(1250) 및 제2 임플란트영역(1260)이 설정되면, 소정의 이온주입마스크막패턴을 사용하여 제1 임플란트영역(1250) 및 제2 임플란트영역(1260)에 문턱전압조절을 위한 1차 이온주입공정을 수행한다. 1차 이온주입공정은, 제1 임플란트영역(1250)에 대한 이온주입공정과 제2 임플란트영역(1260)에 대한 이온주입공정을 포함한다. 주입되는 불순물이온의 농도는 제1 임플란트영역(1250)과 제2 임플란트영역(1260)이 다르도록 한다. 즉 제1 임플란트영역(1250)에 주입되는 불순물농도가 제2 임플란트영역(1260)에 주입되는 불순물농도보다 상대적으로 작게 하여 이온주입을 수행한다. 구체적으로 주입되는 불순물농도는 소망하는 문턱전압값에 따라 달라지겠지만, 제1 임플란트영역(1250)에 주입되는 불순물농도는 제2 임플란트영역(1260)에 주입되는 불순물농도보다 대략 5% 더 작게 한다.
다음에 도 12b를 참조하면, 1차 이온주입공정을 수행한 후에, 웨이퍼(1200)를 화살표(도 12a의 r1) 방향으로 90°회전시킨다. 그러면 플랫존(1201)이 이전 위치에서 이동하여 좌측에 위치된다. 이 상태에서 2차 이온주입공정을 수행한다. 2차 이온주입공정에서의 공정조건은 1차 이온주입공정에서 사용한 조건과 동일하게 설정한다. 즉 제1 임플란트영역(1250) 및 제2 임플란트영역(1260)에 대한 불순물이온을 주입하되, 제1 임플란트영역(1250)에 주입되는 불순물농도가 제2 임플란트영역(1260)에 주입되는 불순물농도보다 대략 5% 정도 더 작게 되도록 이온주입을 수행한다.
다음에 도 12c를 참조하면, 2차 이온주입공정을 수행한 후에, 웨이퍼(1200)를 화살표(도 12b의 r2) 방향으로 90°회전시킨다. 그러면 플랫존(1201)이 이전 위치에서 이동하여 상부에 위치된다. 이 상태에서 3차 이온주입공정을 수행한다. 3차 이온주입공정의 조건 또한 1차 및 2차 이온주입공정에서의 조건과 동일하게 설정한다.
다음에 도 12d를 참조하면, 3차 이온주입공정을 수행한 후에, 웨이퍼(1200)를 화살표(도 12c의 r3) 방향으로 90°회전시킨다. 그러면 플랫존(1201)이 이전 위치에서 이동하여 우측에 위치된다. 이 상태에서 4차 이온주입공정을 수행한다. 4차 이온주입공정의 조건 또한 1차, 2차 및 3차 이온주입공정에서의 조건과 동일하게 설정한다.
3차 이온주입공정을 수행한 후에는, 웨이퍼(1200)를 화살표(r4)방향으로 90°회전시킨다. 그러면 플랫존(1201)이 원래의 위치인 하부에 위치된다. 본 실시예에서도 웨이퍼(1200)를 360°회전시키는 것을 예로 들었지만, 웨이퍼(1200)를 여러 차례 회전시키면서 1차, 2차 및 3차 이온주입공정을 반복적으로 수행할 수도 있다. 또한 웨이퍼(1200)를 90°단위로 회전시키는 것을 예로 들었지만, 보다 적은 각도로 회전시킬 수도 있다. 물론 이 경우에는 수행되는 이온주입공정의 횟수가 늘어난다는 것은 당연하다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 국부적 임플란트 방법에 의해 주입된 불순물이온의 농도분포를 나타내 보인 그래프이다.
도 13을 도 12와 함께 참조하면, 웨이퍼(1200)의 제1 영역(1220)에서의 불순물이온의 농도가 웨이퍼(1200)의 제2 영역(1230)에서의 불순물이온의 농도보다 높다는 것을 알 수 있다. 제1 영역(1220)과 제2 영역(1230)의 경계면, 즉 경계선(1210) 부근에서의 불순물이온의 농도차를 나타내는 경사도(1300)는, 제1 임플란트 영역(1250) 및 제2 임플란트영역(1260)을 어떻게 설정하는지의 여부, 즉 기준점선(1210a)으로부터의 점선(1240)의 거리, 즉 제1 임플란트영역(1250)과 제2 임플란트영역(1260)의 중첩영역에 의해 결정된다. 제1 임플란트영역(1250)과 제2 임플란트영역(1260)의 중첩영역의 면적이 커지는 경우에는 경사도(1300)가 증가하고, 반대의 경우, 즉 제1 임플란트영역(1250)과 제2 임플란트영역(1260)의 중첩영역의 면적이 작아지는 경우에는 경사도(1300)가 감소한다.
도 14a 내지 도 14d는 본 발명의 제4 실시예의 다른 예에 따른 국부적 임플란트 방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면들이다.
먼저 도 14a를 참조하면, 본 예에 따른 국부적 임플란트 방법은, 도 12a 내지 도 12d를 참조하여 설명한 바와 유사하며, 단지 제1 임플란트영역(1450) 및 제2 임플란트영역(1460)을 설정하는데 있어서 차이가 있을 뿐이다. 구체적으로 원형의 경계선(1410)을 기준으로 경계선(1410)의 외측, 즉 웨이퍼(1400)의 가장자리부를 제1 영역(1420)으로 정의하고, 경계선(1410)의 내측, 즉 웨이퍼(1400)의 중심부를 제2 영역(1430)으로 정의한다.
다음에 플랫존(1401)을 기준으로 하여, 플랫존(1401)이 하부에 위치하도록 웨이퍼(1400)를 배치시킨다. 이 상태에서 경계선(1410)의 상부영역을 제1 임플란트영역(1450)으로 한정하고, 경계선(1410)에 접하는 기준점선(1410a)을 기준으로 상부쪽으로 기준점선(1410a)과 일정 간격 이격되면서 기준점선(1410a)과 나란한 점선(1440)의 상부영역으로 제2 임플란트영역(1460)을 한정한다.
이와 같이 제1 임플란트영역(1450) 및 제2 임플란트영역(1460)이 설정되면, 소정의 이온주입마스크막패턴을 사용하여 제1 임플란트영역(1450) 및 제2 임플란트영역(1460)에 문턱전압조절을 위한 1차 이온주입공정을 수행한다. 1차 이온주입공정은, 제1 임플란트영역(1450)에 대한 이온주입공정과 제2 임플란트영역(1460)에 대한 이온주입공정을 포함한다. 주입되는 불순물이온의 농도는 제1 임플란트영역(1450)과 제2 임플란트영역(1460)이 다르도록 한다. 즉 제1 임플란트영역(1250)에 주입되는 불순물농도가 제2 임플란트영역(1260)에 주입되는 불순물농도보다 상대적으로 작게 하여 이온주입을 수행한다. 구체적으로 주입되는 불순물농도는 소망하는 문턱전압값에 따라 달라지겠지만, 제1 임플란트영역(1450)에 주입되는 불순물농도는 제2 임플란트영역(1460)에 주입되는 불순물농도보다 대략 5% 더 작게 한다.
다음에 도 14b를 참조하면, 1차 이온주입공정을 수행한 후에, 웨이퍼(1400)를 화살표(r1) 방향으로 90°회전시킨다. 그러면 플랫존(1401)이 이전 위치에서 이동하여 좌측에 위치된다. 이 상태에서 2차 이온주입공정을 수행한다. 2차 이온주입공정에서의 공정조건은 1차 이온주입공정에서 사용한 조건과 동일하게 설정한다. 즉 제1 임플란트영역(1450) 및 제2 임플란트영역(1460)에 대한 불순물이온을 주입하되, 제1 임플란트영역(1450)에 주입되는 불순물농도가 제2 임플란트영역(1460)에 주입되는 불순물농도보다 대략 5% 정도 더 작게 되도록 이온주입을 수행한다.
다음에 도 14c를 참조하면, 2차 이온주입공정을 수행한 후에, 웨이퍼(1400)를 화살표(r2) 방향으로 90°회전시킨다. 그러면 플랫존(1401)이 이전 위치에서 이동하여 상부에 위치된다. 이 상태에서 3차 이온주입공정을 수행한다. 3차 이온주입공정의 조건 또한 1차 및 2차 이온주입공정에서의 조건과 동일하게 설정한다.
다음에 도 14d를 참조하면, 3차 이온주입공정을 수행한 후에, 웨이퍼(1400)를 화살표(r3) 방향으로 90°회전시킨다. 그러면 플랫존(1401)이 이전 위치에서 이동하여 우측에 위치된다. 이 상태에서 4차 이온주입공정을 수행한다. 4차 이온주입공정의 조건 또한 1차, 2차 및 3차 이온주입공정에서의 조건과 동일하게 설정한다.
3차 이온주입공정을 수행한 후에는, 웨이퍼(1400)를 화살표(r4)방향으로 90°회전시킨다. 그러면 플랫존(1401)이 원래의 위치인 하부에 위치된다. 본 실시예에서도 웨이퍼(1400)를 360°회전시키는 것을 예로 들었지만, 웨이퍼(1400)를 여러 차례 회전시키면서 1차, 2차 및 3차 이온주입공정을 반복적으로 수행할 수도 있다. 또한 웨이퍼(1400)를 90°단위로 회전시키는 것을 예로 들었지만, 보다 적은 각도로 회전시킬 수도 있다. 물론 이 경우에는 수행되는 이온주입공정의 횟수가 늘어난다는 것은 당연하다. 이와 같은 국부적 임플란트 방법에 의해 이온주입공정을 수행한 결과 나타나는 불순물이온의 농도분포는 도 9의 그래프에서 나타나는 것과 유사하게 나타난다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 소자 제조를 위한 국부적 임플란트 방법에 의하면, 웨이퍼에 대해 불순물이온의 주입되는 농도에 따라 복수개의 영역을 구분하되, 실제로 이온주입 되는 영역을 구분기준이 되는 경계선과 이격되도록 하거나 어느 한 영역을 다른 영역에 중첩되도록 한 상태에서 이온주입을 수행함으로써 구분된 영역들 사이의 경계부분에서의 불순물이온의 농도분포를 나타내는 경사도를 임의적으로 조절할 수 있다는 이점이 제공된다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다.

Claims (26)

  1. 경계선에 의해 구분되는 웨이퍼의 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 복수개의 영역들 내에 서로 다른 농도의 불순물이온을 주입하는 국부적 임플란트 방법에 있어서,
    상기 제1 영역 중에서 상기 경계선에 인접하는 일정 영역을 제외한 나머지 영역인 제1 임플란트영역과, 상기 제2 영역 중에서 상기 경계선에 인접하는 일정 영역을 제외한 나머지영역인 제2 임플란트영역과, 그리고 상기 제1 임플란트영역 및 제2 임플란트영역으로부터 제외되는 영역인 제3 임플란트영역을 한정하는 단계; 및
    상기 제1 임플란트영역에 제1 농도의 불순물이온을 주입시키고, 상기 제2 임플란트영역에는 상기 제1 농도와 다른 제2 농도로 불순물이온을 주입시키며, 그리고 상기 제3 임플란트영역에 상기 제1 농도와 제2 농도 사이의 제3 농도로 불순물이온을 주입시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 국부적 임플란트 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 임플란트영역은 상기 제1 영역 면적의 98%에 해당하는 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 국부적 임플란트 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 임플란트영역은 상기 제2 영역 면적의 98%에 해당하는 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 국부적 임플란트 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제1 농도는 상기 제3 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제3 농도보다 낮고, 상기 제2 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제2 농도는 상기 제3 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제3 농도보다 높은 것을 특징으로 하는 국부적 임플란트 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 농도는 상기 제3 농도보다 상대적으로 5% 더 낮고, 상기 제2 농도는 상기 제3 농도보다 상대적으로 5% 더 높은 것을 특징으로 하는 국부적 임플란트 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역 및 제2 영역을 구분하는 경계선은, 상기 웨이퍼가 좌우 또는 상하로 구분되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 국부적 임플란트 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역 및 제2 영역을 구분하는 경계선은, 상기 웨이퍼가 중심부와 가장자리부로 구분되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 국부적 임플란트 방법.
  8. 원형태의 경계선에 의해 구분되는 웨이퍼의 중심부영역 및 가장자리영역 내에 서로 다른 농도의 불순물이온을 주입하는 국부적 임플란트 방법에 있어서,
    상기 경계선에 접하는 수평선을 기준으로 상기 수평선 위의 제1 영역과 상기 수평선 아래의 제2 영역을 한정하는 단계;
    상기 제1 영역 중에서 상기 수평선에 인접하는 일정 영역을 제외한 나머지영역인 제1 임플란트영역에 제1 농도로 불순물이온을 주입시키고, 상기 제2 영역 중에서 상기 수평선에 인접하는 일정 영역을 제외한 나머지영역인 제2 임플란트영역에 상기 제1 농도와 다른 제2 농도로 불순물이온을 주입시키며, 그리고 상기 제1 임플란트영역 및 제2 임플란트영역으로부터 제외되는 제3 임플란트영역에 상기 제1 농도와 제2 농도 사이의 제3 농도로 불순물이온을 주입시키는 단계; 및
    상기 불순물이온의 주입을 상기 웨이퍼가 360도 회전할 때까지 복수회 회전시키면서 반복하여 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 국부적 임플란트 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 웨이퍼를 360도 회전할 때까지 복수회 회전시키면서 상기 불순물이온을 주입시키는 단계는, 상기 웨이퍼가 적어도 360도 이상으로 복수회 회전될 때까지 반복적으로 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 국부적 임플란트 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 불순물이온의 주입시 상기 웨이퍼의 각 회전은, 180도 이내의 각도만큼 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 국부적 임플란트 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제1 임플란트영역은 상기 제1 영역 면적의 98%에 해당하는 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 국부적 임플란트 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제2 임플란트영역은 상기 제2 영역 면적의 98%에 해당하는 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 국부적 임플란트 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제1 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제1 농도는 상기 제3 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제3 농도보다 낮고, 상기 제2 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제2 농도는 상기 제3 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제3 농도보다 높은 것을 특징으로 하는 국부적 임플란트 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 농도는 상기 제3 농도보다 상대적으로 5% 더 낮고, 상기 제2 농도는 상기 제3 농도보다 상대적으로 5% 더 높은 것을 특징으로 하는 국부적 임플란트 방법.
  15. 경계선에 의해 구분되는 웨이퍼의 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 복수개의 영역들 내에 서로 다른 농도의 불순물이온을 주입하는 국부적 임플란트 방법에 있어서,
    상기 제1 영역 중에서 상기 경계선에 인접하는 상기 제2 영역 내의 일정 영역을 포함하는 제1 임플란트영역과, 상기 제2 영역과 동일한 제2 임플란트영역을 한정하는 단계; 및
    상기 제1 임플란트영역에 제1 농도의 불순물이온을 주입시키고, 상기 제2 임플란트영역에는 상기 제1 농도와 다른 제2 농도로 불순물이온을 주입시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 국부적 임플란트 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 임플란트영역은 상기 제1 영역의 110%에 해당하는 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 국부적 임플란트 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제1 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제1 농도는 상기 제2 임 플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제2 농도보다 낮은 것을 특징으로 하는 국부적 임플란트 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 농도는 상기 제2 농도보다 상대적으로 5% 더 낮은 것을 특징으로 하는 국부적 임플란트 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 제1 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제1 농도는 상기 제2 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제2 농도보다 높은 것을 특징으로 하는 국부적 임플란트 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 농도는 상기 제2 농도보다 상대적으로 5% 더 높은 것을 특징으로 하는 국부적 임플란트 방법.
  21. 원형태의 경계선에 의해 구분되는 웨이퍼의 중심부영역 및 가장자리영역 내에 서로 다른 농도의 불순물이온을 주입하는 국부적 임플란트 방법에 있어서,
    상기 경계선에 접하는 수평선을 기준으로 상기 수평선 위의 제1 영역과 상기 수평선 아래의 제2 영역을 한정하는 단계;
    상기 제1 영역 중에서 상기 경계선에 인접하는 상기 제2 영역 내의 일정 영역을 포함하는 제1 임플란트영역과, 상기 제2 영역과 동일한 제2 임플란트영역을 한정하는 단계;
    상기 제1 임플란트영역에 제1 농도의 불순물이온을 주입시키고, 상기 제2 임플란트영역에는 상기 제1 농도와 다른 제2 농도로 불순물이온을 주입시키는 단계를 포함하는 단계; 및
    상기 불순물이온의 주입을 상기 웨이퍼가 360도 회전할 때까지 복수회 회전시키면서 반복하여 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 국부적 임플란트 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 웨이퍼를 360도 회전할 때까지 복수회 회전시키면서 상기 불순물이온을 주입시키는 단계는, 상기 웨이퍼가 적어도 360도 이상으로 복수회 회전될 때까지 반복적으로 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 국부적 임플란트 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 불순물이온의 주입시 상기 웨이퍼의 각 회전은, 180도 이내의 각도만큼 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 국부적 임플란트 방법.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 제1 임플란트영역은 상기 제1 영역의 110%에 해당하는 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 국부적 임플란트 방법.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 제1 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제1 농도는, 상기 제2 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제2 농도보다 낮은 것을 특징으로 하는 국부적 임플란트 방법.
  26. 제21항에 있어서,
    상기 제1 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제1 농도는, 상기 제2 임플란트영역 내에 주입되는 불순물이온의 제2 농도보다 높은 것을 특징으로 하는 국부적 임플란트 방법.
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