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KR20010002286A - method for manufacturing semiconductor devices - Google Patents

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KR20010002286A
KR20010002286A KR1019990022022A KR19990022022A KR20010002286A KR 20010002286 A KR20010002286 A KR 20010002286A KR 1019990022022 A KR1019990022022 A KR 1019990022022A KR 19990022022 A KR19990022022 A KR 19990022022A KR 20010002286 A KR20010002286 A KR 20010002286A
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KR
South Korea
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ion implantation
region
implantation layer
source
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
KR1019990022022A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이승우
박종춘
Original Assignee
윤종용
삼성전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 윤종용, 삼성전자 주식회사 filed Critical 윤종용
Priority to KR1019990022022A priority Critical patent/KR20010002286A/en
Publication of KR20010002286A publication Critical patent/KR20010002286A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

본 발명은 숏채널효과와 역숏채널효과를 함께 개선하는 반도체소자의 제조방법을 개시한다. 이에 의하면, 포켓영역을 위한 이온주입층을 채널조절영역에 형성하고 이에 추가하여 불순물확산억제영역을 위한 이온주입층을 포켓영역을 위한 이온주입층보다 같거나 얕게 채널조절영역에 형성한다.The present invention discloses a method for manufacturing a semiconductor device that improves both the short channel effect and the reverse short channel effect. According to this, an ion implantation layer for the pocket region is formed in the channel control region, and in addition, an ion implantation layer for the impurity diffusion suppression region is formed in the channel control region equal to or shallower than the ion implantation layer for the pocket region.

따라서, 본 발명은 서브쿼터미크론 사이즈의 게이트 길이를 갖는 모스트랜지스터에서 소오스/드레인영역의 펀칭스루 현상을 억제하여 숏채널효과를 개선하고, 아울러 확장된 소오스/드레인영역 아래의 포켓영역의 불순물 확산을 억제하여 채널표면의 불순물축적을 억제함으로써 역숏채널효과를 개선할 수 있다.Accordingly, the present invention improves the short channel effect by suppressing the punch-through phenomenon of source / drain regions in a MOS transistor having a gate length of sub-quater micron size, and also improves the diffusion of impurities in the pocket region under the extended source / drain regions. By suppressing impurity accumulation on the surface of the channel, the reverse shot channel effect can be improved.

Description

반도체소자의 제조방법{method for manufacturing semiconductor devices}Method for manufacturing semiconductor devices

본 발명은 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서브미크론의 게이트 길이를 갖는 반도체소자의 숏채널효과(short channel effect)와 역숏채널효과(reverse short channel effect)를 함께 억제할 수 있도록 한 반도체소자 의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to suppress short channel effects and reverse short channel effects of a semiconductor device having a submicron gate length. A method for manufacturing a semiconductor device.

일반적으로, 메모리장치와 같은 반도체장치의 집적도가 높아지면서 반도체장치를 구성하는 소자들의 사이즈는 지속적으로 축소되어 왔다. 현재는 메모리장치를 구성하는 모스트랜지스터의 게이트 길이가 서브미크론 사이즈로까지 축소되고 소오스/드레인영역의 접합이 얕아져 왔다. 그러나, 모스트랜지스터의 게이트 길이가 서브미크론 사이즈로 축소되면서 스레솔드전압(threshold voltage)이 급격히 낮아지는 숏채널효과(short channel effect)의 문제가 점차 심각해져 왔다.In general, as the degree of integration of semiconductor devices such as memory devices increases, the size of devices constituting the semiconductor device has been continuously reduced. At present, the gate length of the MOS transistor constituting the memory device has been reduced to the submicron size, and the junction of the source / drain regions has become shallow. However, as the gate length of the MOS transistor is reduced to the submicron size, the problem of the short channel effect, in which the threshold voltage is sharply lowered, has become increasingly serious.

이러한 문제를 해결하기 위해 여러 가지 방안들이 도입되어 왔는데, 그 중에서 널리 이용되고 있는 방법이 확장된 소오스/드레인(extended source/drain) 아래에 포켓 이온주입층을 형성하고 이를 활용하는 것이다.In order to solve this problem, various methods have been introduced. Among them, a widely used method is to form and utilize a pocket ion implantation layer under an extended source / drain.

이러한 종래의 방법을 이용한 반도체소자의 제조방법을 도 1 내지 도 5를 참조하여 간단히 살펴보면, 먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 예를 들어 제 1 도전형인 p형 실리콘기판(10)의 액티브영역을 한정하기 위해 실리콘기판(10)의 필드영역에 아이솔레이션층(11)을 형성한다.A method of fabricating a semiconductor device using the conventional method will be briefly described with reference to FIGS. 1 to 5. First, as shown in FIG. 1, for example, an active region of a p-type silicon substrate 10 having a first conductivity type, for example. In order to define the isolation layer, an isolation layer 11 is formed in the field region of the silicon substrate 10.

이후, 실리콘기판(10)의 액티브영역의 표면 상에 희생산화막(도시 안됨)을 형성하고 나서 액티브영역의 일부 영역, 예를 들어 n모스트랜지스터를 위한 영역을 노출시키고 그 이외 영역을 덮는 감광막의 패턴(도시 안됨)을 상기 희생산화막 상에 형성한다.Thereafter, a sacrificial oxide film (not shown) is formed on the surface of the active region of the silicon substrate 10, and then a portion of the active region, for example, a pattern of the photoresist layer which exposes a region for the n MOS transistor and covers the other region (Not shown) is formed on the sacrificial oxide film.

상기 감광막의 패턴을 마스크층으로 이용하여 제 2 도전형인 n형 불순물을 이온주입함으로써 n모스트랜지스터를 위한 영역의 실리콘기판(10)에 n모스트랜지스터의 스레솔드전압을 조절하기 위한 채널조절영역(13)을 형성한다.A channel control region 13 for adjusting the threshold voltage of the n MOS transistor on the silicon substrate 10 in the region for the n MOS transistor by ion implantation of the second conductivity type n-type impurity using the pattern of the photoresist layer as a mask layer. ).

그런 다음에 상기 감광막의 패턴을 제거하고 상기 희생산화막을 제거하여 액티브영역의 표면 전체를 노출시킨 후, 액티브영역의 표면 상에 게이트 산화막(15)을 성장시키고, 그 위에 제 1 도전층, 예를 들어 다결정실리콘층을 적층한다. 이후, 사진식각공정을 이용하여 상기 제 1 도전층을 게이트 전극(17)의 패턴으로 형성한다.Then, the pattern of the photoresist film is removed and the sacrificial oxide film is removed to expose the entire surface of the active region, and then the gate oxide film 15 is grown on the surface of the active region, and a first conductive layer, for example, For example, a polysilicon layer is laminated. Thereafter, the first conductive layer is formed in a pattern of the gate electrode 17 by using a photolithography process.

그 다음, 산화공정을 이용하여 제 1 절연막(19)인 게이트 다결정실리콘 산화막을 게이트전극(17)과 게이트 산화막(15)의 표면 상에 형성하고 나서 화학기상증착공정을 이용하여 제 1 절연막(19) 상에 제 2 절연막(21)인 산화막을 적층한다.Next, a gate polycrystalline silicon oxide film, which is the first insulating film 19, is formed on the surfaces of the gate electrode 17 and the gate oxide film 15 using an oxidation process, and then the first insulating film 19 is formed using a chemical vapor deposition process. ), An oxide film that is the second insulating film 21 is laminated.

도 2에 도시된 바와 같이, 사진공정을 이용하여 n모스트랜지스터의 포켓영역을 한정하기 위한 감광막의 패턴(23)을 상기 결과 구조물 상에 형성한 후 감광막의 패턴(23)과 게이트 전극(17)을 마스크층으로 이용하여 p형 불순물을 이온주입하여 포켓영역 형성을 위한 제 1 이온주입층(25)을 채널조절영역(13)에 형성한다. 제 1 이온주입층(25)은 후속 공정에서 형성될 소오스/드레인영역 사이의 펀칭스루(punching through)의 발생을 억제하여 숏채널효과를 개선한다.As shown in FIG. 2, after the photoresist pattern 23 is formed on the resultant structure to define the pocket region of the n MOS transistor, the photoresist pattern 23 and the gate electrode 17 are formed. P-type impurities are ion-implanted using the mask layer to form a first ion implantation layer 25 in the channel control region 13 for forming pocket regions. The first ion implanted layer 25 suppresses the occurrence of punching through between the source / drain regions to be formed in a subsequent process to improve the short channel effect.

또한, 감광막의 패턴(23)과 게이트 전극(17)을 마스크층으로 이용하여 n형 불순물을 저농도 이온주입하여 n-형 확장된 소오스/드레인영역을 위한 제 2 이온주입층(27)을 형성한다.In addition, by using the pattern 23 of the photoresist film and the gate electrode 17 as a mask layer, a low concentration of ion implanted n-type impurities is used to form a second ion implanted layer 27 for an n-type extended source / drain region. .

여기서, 제 1 이온주입층(25)과 제 2 이온주입층(27)의 형성을 위한 이온주입공정의 순서는 서로 바뀌어도 무방하다. 물론, 제 1 이온주입층(25)과 제 2 이온주입층(27)의 이온주입 에너지, 도즈(dose)량, 및 이온주입 경사각도가 각각 상이함은 당연하다.Here, the order of the ion implantation process for forming the 1st ion implantation layer 25 and the 2nd ion implantation layer 27 may be mutually changed. Of course, the ion implantation energy, the dose, and the ion implantation inclination angle of the first ion implantation layer 25 and the second ion implantation layer 27 are different from each other.

도 3에 도시된 바와 같이, 그런 다음, 감광막의 패턴(23)을 제거하고 나서 상기 결과 구조물 상에 제 3 절연막을 적층하고 이를 게이트 전극(17) 상부의 제 2 절연막(21)의 표면이 노출될 때까지 에치백하여 게이트전극(17)의 양 측벽에 스페이서(29)를 형성한다.As shown in FIG. 3, the pattern 23 of the photoresist film is then removed, and then a third insulating film is deposited on the resulting structure, and the surface of the second insulating film 21 on the gate electrode 17 is exposed. The spacers 29 are formed on both sidewalls of the gate electrode 17 by being etched back until they reach the end.

도 4에 도시된 바와 같이, 이어서, 상기 결과 구조물 상에 n+ 소오스/드레인영역을 위한 감광막의 패턴(31)을 형성하고 감광막의 패턴(31)과 게이트 전극(17) 및 스페이서(29)를 마스크층으로 이용하여 n형 불순물을 고농도 이온주입하여 n+형 깊은 소오스/드레인영역을 위한 제 3 이온주입층(33)을 형성한다.As shown in FIG. 4, a pattern 31 of a photoresist film for n + source / drain regions is then formed on the resulting structure, and the pattern 31 of the photoresist film, the gate electrode 17 and the spacer 29 are masked. A high concentration of ion implanted n-type impurities is used as a layer to form a third ion implanted layer 33 for the n + type deep source / drain region.

도 5에 도시된 바와 같이, 이후, 열처리공정을 이용하여 제 2, 3 이온주입층(27),(33)의 불순물을 활성화하여 LDD구조의 소오스/드레인영역(35)을 형성한다. 따라서, 서브미크론 사이즈의 게이트 길이를 갖는 모스트랜지스터에서 소오스/드레인영역의 펀칭스루 현상이 포켓영역을 형성하기 위한 제 1 이온주입층에 의해 억제되므로 숏채널효과가 상당히 개선된다.As shown in FIG. 5, the source / drain regions 35 of the LDD structure are formed by activating impurities in the second and third ion implantation layers 27 and 33 using a heat treatment process. Therefore, in the MOS transistor having a gate length of submicron size, the punch-through phenomenon of the source / drain regions is suppressed by the first ion implantation layer for forming the pocket region, so that the short channel effect is significantly improved.

그러나, 게이트 길이가 서브미크론으로 축소된 모스트랜지스터의 경우, 포켓영역을 형성하기 위한 제 1 이온주입은 스레솔드전압이 높아지는 역숏채널효과를 야기한다. 역숏채널효과의 원인을 살펴보면, 상기 확장된 소오스/드레인영역과 깊은 소오스/드레인영역의 형성을 위한 제 2, 3 이온주입 때에 생성된 실리콘기판의 손상이 소오스/드레인영역의 확산을 위한 후속 열처리 때에 소오스/드레인영역에서의 실리콘 자기 인터스티셜(self interstitial) 결함을 다량으로 유발시킨다. 실리콘 자기 인터스티셜 결함은 도 6에 도시된 바와 같이, 실리콘 자기 인터스티셜 결함의 확산 플럭스(화살표로 도시됨)를 가지며 확산한다. 이에 따라, 제 1 이온주입 때에 각각 이온주입된, 확장된 소오스/드레인 아래의 불순물이 증속 확산하면서 그 확장된 소오스/드레인 아래의 포켓영역의 불순물이 상당량 고갈된다. 따라서, 트랜지스터의 채널 표면에 도 5에 도시된 바와 같이, p형 불순물이 축적된 불순물축적영역(37)이 형성된다. 즉, 게이트 전극 아래의 실리콘기판 표면으로부터 깊이에 따른 불순물 농도가 도 7에 도시된 바와 같이, 트랜지스터의 채널 표면 근처의 깊이(D1)에서 가장 높게 나타난다. 이러한 현상을 TED(transient enhanced diffusion) 현상이라고 한다.However, in the case of the MOS transistor whose gate length is reduced to submicron, the first ion implantation for forming the pocket region causes an inverse short channel effect in which the threshold voltage is increased. In view of the cause of the reverse shot channel effect, the damage of the silicon substrate generated during the second and third ion implantation for the formation of the extended source / drain region and the deep source / drain region may be caused by subsequent heat treatment for diffusion of the source / drain region. It causes a large amount of silicon self interstitial defects in the source / drain regions. The silicon magnetic interstitial defects diffuse with a diffusion flux (shown by arrow) of the silicon magnetic interstitial defects, as shown in FIG. As a result, impurities under the extended source / drain, which are ion-implanted at the time of first ion implantation, are continuously diffused, and impurities in the pocket region under the extended source / drain are depleted. Thus, as shown in Fig. 5, an impurity accumulation region 37 in which p-type impurities are accumulated is formed on the channel surface of the transistor. That is, the impurity concentration according to the depth from the surface of the silicon substrate under the gate electrode is highest at the depth D1 near the channel surface of the transistor as shown in FIG. This phenomenon is called transient enhanced diffusion (TED).

현재, TED현상으로 인한 역숏채널효과는 게이트 길이가 서브쿼터미크론으로 축소되면서 점차 심각해져 이를 해결하기 위한 여러 가지 방안들이 절실히 요구되는 실정에 있다.Currently, the inverse short channel effect caused by the TED phenomenon is gradually worsened as the gate length is reduced to the sub-quarter micron, and various methods for solving this problem are urgently needed.

따라서, 본 발명의 목적은 숏채널효과를 억제하면서도 역숏채널효과도 함께 억제하도록 한 반도체소자의 제조방법을 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device which suppresses the short channel effect while also suppressing the reverse short channel effect.

도 1은 종래 기술에 의한 반도체소자를 나타낸 단면구조도.1 is a cross-sectional structural view showing a semiconductor device according to the prior art.

도 2 내지 도 5는 종래 기술에 의한 반도체소자의 제조방법을 나타낸 단면공정도.2 to 5 are cross-sectional process diagrams showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the prior art.

도 6은 종래 기술에 의한 반도체소자의 제조방법에서 생성되는 실리콘 자기 인터스티셜 결함 플럭스(silicon self interstitial flux)를 나타낸 도면.FIG. 6 is a view showing silicon self interstitial flux generated in a method of manufacturing a semiconductor device according to the prior art. FIG.

도 7은 종래 기술에 의한 반도체소자의 제조방법에서 생성된 불순물 축적을 나타낸 불순물 농도 그래프.7 is an impurity concentration graph showing impurity accumulation generated in the method of manufacturing a semiconductor device according to the prior art.

도 8은 본 발명에 의한 반도체소자를 나타낸 단면구조도.8 is a cross-sectional structural view showing a semiconductor device according to the present invention.

도 9 내지 도 11은 본 발명에 의한 반도체소자의 제조방법을 나타낸 단면공정도.9 to 11 are cross-sectional process diagrams illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

도 12는 본 발명에 의한 반도체소자의 제조방법에서 생성되는 실리콘 자기 인터스티셜 결함 플럭스(flux)를 나타낸 도면.12 is a view showing a silicon magnetic interstitial defect flux generated in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

도 13은 본 발명에 의한 반도체소자의 기판 표면에 불순물이 축적되지 않은 상태를 나타낸 불순물 농도 그래프.13 is an impurity concentration graph showing a state in which impurities are not accumulated on the substrate surface of the semiconductor device according to the present invention.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 반도체소자의 제조방법은The semiconductor device manufacturing method for achieving the above object is

제 1 도전형 실리콘기판의 액티브영역의 게이트 산화막 상에 게이트 전극을 선택적으로 형성하는 단계;Selectively forming a gate electrode on the gate oxide film of the active region of the first conductivity type silicon substrate;

상기 게이트 전극에 의한 한정된 액티브영역에 채널조절을 위한 제 1 이온주입층과, 확장된 소오스/드레인영역을 위한 제 2 이온주입층 및 제 3 이온주입층을 각각 형성하는 단계;Forming a first ion implantation layer for channel control, a second ion implantation layer and a third ion implantation layer for the extended source / drain regions, respectively, in the active region defined by the gate electrode;

상기 게이트 전극의 측벽 상의 스페이서에 의해 한정된 액티브영역에 고농도 소오스/드레인영역을 위한 제 4 이온주입층을 형성하는 단계; 그리고Forming a fourth ion implantation layer for a high concentration source / drain region in an active region defined by a spacer on the sidewall of the gate electrode; And

상기 제 2 , 4 이온주입층을 활성화하여 제 2 도전형 LDD구조의 소오스/드레인영역을 형성함과 아울러 상기 제 3 이온주입층을 활성화하여 채널영역 표면에서의 불순물축적을 억제하기 위한 확산억제영역을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A diffusion inhibiting region for activating the second and fourth ion implantation layers to form a source / drain region of a second conductivity type LDD structure and to activate the third ion implantation layer to suppress impurity accumulation on the surface of the channel region. It characterized in that it comprises a step of forming.

바람직하게는 상기 제 3 이온주입층을 상기 제 1 이온주입층보다 얕게 형성한다.Preferably, the third ion implantation layer is formed to be shallower than the first ion implantation layer.

또한, 상기 제 3 이온주입층의 불순물로서 실리콘(Si), 알곤(Ar), 질소(N), 게르마늄(Ge) 그리고 인듐(In) 중 어느 하나를 이온주입한다.In addition, any one of silicon (Si), argon (Ar), nitrogen (N), germanium (Ge), and indium (In) is implanted as impurities of the third ion implantation layer.

이하, 본 발명에 의한 반도체소자 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 종래의 부분과 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여한다.Hereinafter, a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same code | symbol is attached | subjected to the part same as a conventional part.

도 8은 본 발명에 의한 반도체소자를 나타낸 단면구조도이다.8 is a cross-sectional structural view showing a semiconductor device according to the present invention.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 반도체소자는 실리콘기판(10)의 액티브영역을 한정하기 위해 필드영역에 아이솔레이션층(11)이 형성되고, 액티브영역 상에 게이트 산화막(15)이 형성되고, 게이트 산화막(15)의 일부 영역 상에 게이트 전극(17)이 형성되고, 게이트 전극(17)을 사이에 두고 이격하며 액티브영역에 LDD구조의 소오스/드레인영역(35)이 형성되고, 게이트 전극(17)의 측벽에 스페이서(29)가 형성된다. 또한, n-소오스/드레인영역 아래의 포켓영역의 불순물 확산을 억제하도록 소오스/드레인영역(35) 사이의 채널조절영역(13)에 확산억제층(47)이 형성된다.As shown in FIG. 8, in the semiconductor device of the present invention, an isolation layer 11 is formed in a field region to define an active region of the silicon substrate 10, and a gate oxide film 15 is formed on the active region. The gate electrode 17 is formed on a portion of the gate oxide film 15, the source / drain region 35 of the LDD structure is formed in the active region and is spaced apart from each other with the gate electrode 17 interposed therebetween. Spacers 29 are formed on the sidewalls of 17. Further, a diffusion suppression layer 47 is formed in the channel control region 13 between the source / drain regions 35 so as to suppress the diffusion of impurities in the pocket region under the n-source / drain region.

따라서, 본 발명의 반도체소자에서는 소오스/드레인영역(35)의 확산을 위한 열처리 때에 확산억제층(47)이 형성되고 이는 채널영역의 표면에서의 불순물 확산을 억제하고 불순물축적영역의 형성을 억제하여 역솟채널효과를 개선할 수 있다. 또한, n-소오스/드레인영역 아래의 포켓영역의 불순물이 숏채널효과를 개선한다.Therefore, in the semiconductor device of the present invention, the diffusion suppression layer 47 is formed during the heat treatment for the diffusion of the source / drain regions 35, which suppresses the diffusion of impurities on the surface of the channel region and suppresses the formation of the impurity accumulation region. The reverse channel effect can be improved. In addition, impurities in the pocket region under the n-source / drain region improve the short channel effect.

이와 같이 구성되는 반도체소자의 제조방법을 도 9 내지 도 참조하여 설명하기로 한다.A method of manufacturing a semiconductor device configured as described above will be described with reference to FIGS.

도 9에 도시된 바와 같이, 먼저, 도 1과 도 2의 과정을 동일하게 실시한다. 즉, 예를 들어 제 1 도전형인 p형 실리콘기판(10)의 액티브영역을 한정하기 위해 실리콘기판(10)의 필드영역에 아이솔레이션층(11)을 형성한다.As shown in FIG. 9, first, the processes of FIGS. 1 and 2 are performed in the same manner. That is, for example, the isolation layer 11 is formed in the field region of the silicon substrate 10 to define the active region of the p-type silicon substrate 10 of the first conductivity type.

이후, 실리콘기판(10)의 액티브영역의 표면 상에 희생산화막(도시 안됨)을 형성하고 나서 액티브영역의 일부 영역, 예를 들어 n모스트랜지스터를 위한 영역을 노출시키고 그 이외 영역을 덮는 감광막의 패턴(도시 안됨)을 상기 희생산화막 상에 형성한다.Thereafter, a sacrificial oxide film (not shown) is formed on the surface of the active region of the silicon substrate 10, and then a portion of the active region, for example, a pattern of the photoresist layer which exposes a region for the n MOS transistor and covers the other region (Not shown) is formed on the sacrificial oxide film.

상기 감광막의 패턴을 마스크층으로 이용하여 제 2 도전형인 n형 불순물을 이온주입을 실시함으로써 n모스트랜지스터를 위한 영역의 실리콘기판(10)에 n모스트랜지스터의 스레솔드전압을 조절하기 위한 채널조절영역(13)을 형성한다.A channel control region for controlling the threshold voltage of the n MOS transistor on the silicon substrate 10 in the region for the n MOS transistor by ion implantation of the second conductivity type n-type impurity using the pattern of the photoresist layer as a mask layer. (13) is formed.

그런 다음에 상기 감광막의 패턴을 제거하고 상기 희생산화막을 제거하여 액티브영역의 표면 전체를 노출시킨 후, 액티브영역의 표면 상에 게이트 산화막(15)을 성장시키고, 그 위에 제 1 도전층, 예를 들어 다결정실리콘층을 적층한다. 이후, 사진식각공정을 이용하여 상기 제 1 도전층을 게이트 전극(17)의 패턴으로 형성한다.Then, the pattern of the photoresist film is removed and the sacrificial oxide film is removed to expose the entire surface of the active region, and then the gate oxide film 15 is grown on the surface of the active region, and a first conductive layer, for example, For example, a polysilicon layer is laminated. Thereafter, the first conductive layer is formed in a pattern of the gate electrode 17 by using a photolithography process.

그 다음, 산화공정을 이용하여 제 1 절연막(19)인 게이트 다결정실리콘 산화막을 게이트전극(17)과 게이트 산화막(15)의 표면 상에 형성하고 나서 화학기상증착공정을 이용하여 제 1 절연막(19) 상에 제 2 절연막(21)인 산화막을 적층한다.Next, a gate polycrystalline silicon oxide film, which is the first insulating film 19, is formed on the surfaces of the gate electrode 17 and the gate oxide film 15 using an oxidation process, and then the first insulating film 19 is formed using a chemical vapor deposition process. ), An oxide film that is the second insulating film 21 is laminated.

이어서, 사진공정을 이용하여 n모스트랜지스터의 포켓영역을 한정하기 위한 감광막의 패턴(23)을 상기 결과 구조물 상에 형성한 후 감광막의 패턴(23)과 게이트 전극(17)을 마스크층으로 이용하여 p형 불순물을 이온주입하여 포켓영역 형성을 위한 제 1 이온주입층(25)을 채널조절영역(13)에 형성한다. 제 1 이온주입층(25)은 후속 공정에서 형성될 소오스/드레인영역 사이에서의 펀칭스루현상 발생을 억제하여 숏채널효과를 개선할 수 있게 한다.Subsequently, a photoresist pattern 23 is formed on the resultant structure to define the pocket region of the n MOS transistor using a photographic process, and then the photoresist pattern 23 and the gate electrode 17 are used as a mask layer. P-type impurities are implanted to form a first ion implantation layer 25 in the channel control region 13 for forming pocket regions. The first ion implantation layer 25 can improve the short channel effect by suppressing the occurrence of punch-through through the source / drain regions to be formed in a subsequent process.

또한, 감광막의 패턴(23)과 게이트 전극(17)을 마스크층으로 이용하여 n형 불순물을 저농도 이온주입하여 n-형 확장된 소오스/드레인영역을 위한 제 2 이온주입층(27)을 형성한다.In addition, by using the pattern 23 of the photoresist film and the gate electrode 17 as a mask layer, a low concentration of ion implanted n-type impurities is used to form a second ion implanted layer 27 for an n-type extended source / drain region. .

여기서, 제 1 이온주입층(25)과 제 2 이온주입층(27)의 형성을 위한 이온주입공정의 순서는 서로 바뀌어도 무방하다. 물론, 제 1 이온주입층(25)과 제 2 이온주입층(27)의 이온주입 에너지, 도즈량, 및 이온주입 경사각도가 각각 상이함은 당연하다.Here, the order of the ion implantation process for forming the 1st ion implantation layer 25 and the 2nd ion implantation layer 27 may be mutually changed. Of course, the ion implantation energy, the dose, and the ion implantation inclination angles of the first ion implantation layer 25 and the second ion implantation layer 27 are different from each other.

도 10에 도시된 바와 같이, 그런 다음, 감광막의 패턴(23)을 제거하고 나서 상기 결과 구조물 상에 불순물확산억제영역을 한정하기 위한 감광막의 패턴(41)을 형성하고 게이트 전극(17)과 감광막의 패턴(41)을 마스크층으로 이용하여 언채널링을 위한 불순물, 예를 들어 실리콘(Si), 알곤(Ar), 질소(N), 게르마늄(Ge), 또는 인듐(In) 중 어느 하나를 이온주입하여 제 4 이온주입층(43)을 채널조절영역(13)에 형성한다. 제 4 이온주입층(43)은 언채널링효과로 인한 도 8의 확산억제층(47)을 형성하여 후속의 n+형 소오스/드레인영역의 이온주입 및 열처리공정에 의한 TED현상 발생을 억제하여 역숏채널효과를 개선할 수 있다.As shown in FIG. 10, the pattern 23 of the photoresist film is then removed, and then the pattern 41 of the photoresist film for defining the impurity diffusion suppressing region is formed on the resulting structure, and the gate electrode 17 and the photoresist film are formed. Using the pattern 41 as a mask layer, any of impurities such as silicon (Si), argon (Ar), nitrogen (N), germanium (Ge), or indium (In) for ion channeling The fourth ion implantation layer 43 is formed in the channel control region 13 by implantation. The fourth ion implantation layer 43 forms the diffusion suppression layer 47 of FIG. 8 due to the unchanneling effect, thereby suppressing the occurrence of the TED phenomenon by the ion implantation and heat treatment processes of the subsequent n + type source / drain regions. The effect can be improved.

여기서, 제 4 이온주입층(43)은 제 1 이온주입층(25)의 투사범위(Rp)와 동일하거나, 제 1 이온주입층(25)의 투사범위(Rp)보다 100-200Å 얕은 채널조절영역(13)에 형성되는 것이 바람직하다.Here, the fourth ion implantation layer 43 is equal to the projection range Rp of the first ion implantation layer 25, or 100-200 Å shallower than the projection range Rp of the first ion implantation layer 25. It is preferably formed in the region 13.

도 11에 도시된 바와 같이, 그런 다음, 감광막의 패턴(41)을 제거하고 상기 결과 구조물 상에 제 3 절연막을 적층하고 이를 게이트 전극(17) 상부의 제 2 절연막(21)의 표면이 노출될 때까지 에치백하여 게이트전극(17)의 양 측벽에 스페이서(29)를 형성한다.As shown in FIG. 11, the pattern 41 of the photoresist film is then removed, and a third insulating film is stacked on the resulting structure, and the surface of the second insulating film 21 over the gate electrode 17 is exposed. It is etched back until a spacer 29 is formed on both sidewalls of the gate electrode 17.

이후, 상기 결과 구조물 상에 n+ 소오스/드레인영역을 위한 감광막의 패턴(45)을 형성하고 게이트 전극(17)과 스페이서(29) 및 감광막의 패턴(45)을 마스크층으로 이용하여 n형 불순물을 고농도로 이온주입하여 n+형 소오스/드레인영역을 위한 이온주입층(33)을 형성한다.Thereafter, a pattern 45 of a photoresist film for n + source / drain regions is formed on the resultant structure, and an n-type impurity is formed using the gate electrode 17, the spacer 29, and the pattern 45 of the photoresist film as a mask layer. Ion implantation at a high concentration forms an ion implantation layer 33 for the n + type source / drain region.

이후, 열처리공정을 이용하여 기 이온주입된 이온주입층(27),(33)의 불순물을 활성화함으로써 도 8에 도시된 바와 같이, LDD구조의 소오스/드레인영역(35)을 확산하고 아울러 n-형 소오스/드레인영역 아래에 위치한 n+형 소오스/드레인영역 사이에 확산억제영역(47)도 형성된다.Thereafter, as shown in FIG. 8, the source / drain region 35 of the LDD structure is diffused by activating impurities in the ion implanted layers 27 and 33 implanted using the heat treatment process and n− A diffusion suppression region 47 is also formed between the n + type source / drain regions located below the type source / drain regions.

이때, 이미 언급한 바와 같이, 이온주입층(27),(33)에서 실리콘 자기 인터스티셜 결함이 다량 발생하여 도 12에 도시된 바와 같이, 확산 플럭스(화살표로 도시됨)를 가지며 확산하지만, 확산억제영역(47)이 존재하기 때문에 이온주입층(27) 아래의 포켓영역의 불순물이 증속, 확산하지 못하고 n- 형 소오스/드레인영역 아래의 포켓영역의 불순물이 고갈되지 않는다. 그 결과, 종래와 달리 포켓영역의 불순물의 상당량이 채널 표면에 축적되지 않는다. 즉, 게이트 전극 아래의 실리콘기판 표면으로부터 깊이에 따른 불순물 농도가 도 13에 도시된 바와 같이, 트랜지스터의 채널 표면 근처의 깊이에서 가장 높게 나타나지 않는다.At this time, as already mentioned, a large amount of silicon magnetic interstitial defects are generated in the ion implantation layers 27 and 33, and as shown in FIG. 12, it diffuses with a diffusion flux (shown by an arrow). Since the diffusion inhibiting region 47 is present, impurities in the pocket region under the ion implantation layer 27 do not increase and diffuse, and impurities in the pocket region under the n-type source / drain region are not exhausted. As a result, unlike in the prior art, a considerable amount of impurities in the pocket region do not accumulate on the channel surface. That is, the impurity concentration according to the depth from the surface of the silicon substrate under the gate electrode does not appear the highest at the depth near the channel surface of the transistor as shown in FIG.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 포켓영역을 위한 이온주입층을 채널조절영역에 형성하고 이에 추가하여 불순물확산억제영역을 위한 이온주입층을 포켓영역을 위한 이온주입층보다 같거나 얕게 채널조절영역에 형성한다.As described above, the present invention forms an ion implantation layer for the pocket region in the channel control region, and in addition, the ion implantation layer for the impurity diffusion suppression region is equal to or shallower than the ion implantation layer for the pocket region. To form.

따라서, 본 발명은 서브쿼터미크론 사이즈의 게이트 길이를 갖는 모스트랜지스터에서 소오스/드레인영역의 펀칭스루 현상을 억제하여 숏채널효과를 개선하고, 아울러 확장된 소오스/드레인영역 아래의 포켓영역의 불순물 확산을 억제하여 채널표면의 불순물축적을 억제함으로써 역숏채널효과를 개선할 수 있다.Accordingly, the present invention improves the short channel effect by suppressing the punch-through phenomenon of source / drain regions in a MOS transistor having a gate length of sub-quater micron size, and also improves the diffusion of impurities in the pocket region under the extended source / drain regions. By suppressing impurity accumulation on the surface of the channel, the reverse shot channel effect can be improved.

한편, 본 발명은 도면에 도시된 바람직한 예를 기준으로 기술하고 있으나 이에 한정되지 않으며 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 갖는 자에 의해 다양한 변형과 개량이 가능함은 당연하다.On the other hand, the present invention is described based on the preferred example shown in the drawings, but not limited to this and various modifications and improvements are possible by those skilled in the art to which the present invention belongs without departing from the spirit of the invention. Of course.

Claims (3)

제 1 도전형 실리콘기판의 액티브영역의 게이트 산화막 상에 게이트 전극을 선택적으로 형성하는 단계;Selectively forming a gate electrode on the gate oxide film of the active region of the first conductivity type silicon substrate; 상기 게이트 전극에 의한 한정된 액티브영역에 채널조절을 위한 제 1 이온주입층과, 확장된 소오스/드레인영역을 위한 제 2 이온주입층 및 제 3 이온주입층을 각각 형성하는 단계;Forming a first ion implantation layer for channel control, a second ion implantation layer and a third ion implantation layer for the extended source / drain regions, respectively, in the active region defined by the gate electrode; 상기 게이트 전극의 측벽 상의 스페이서에 의해 한정된 액티브영역에 고농도 소오스/드레인영역을 위한 제 4 이온주입층을 형성하는 단계; 그리고Forming a fourth ion implantation layer for a high concentration source / drain region in an active region defined by a spacer on the sidewall of the gate electrode; And 상기 제 2 , 4 이온주입층을 활성화하여 제 2 도전형 LDD구조의 소오스/드레인영역을 형성함과 아울러 상기 제 3 이온주입층을 활성화하여 채널영역 표면에서의 불순물축적을 억제하기 위한 확산억제영역을 형성하는 단계를 포함하는 반도체소자의 제조방법.A diffusion inhibiting region for activating the second and fourth ion implantation layers to form a source / drain region of a second conductivity type LDD structure and to activate the third ion implantation layer to suppress impurity accumulation on the surface of the channel region. Method of manufacturing a semiconductor device comprising the step of forming a. 제 4 항에 있어서, 상기 제 3 이온주입층을 상기 제 1 이온주입층보다 얕게 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.5. The method of claim 4, wherein the third ion implantation layer is formed to be shallower than the first ion implantation layer. 제 4 항에 있어서, 상기 제 3 이온주입층의 불순물로서 실리콘(Si), 알곤(Ar), 질소(N), 게르마늄(Ge) 그리고 인듐(In) 중 어느 하나를 이온주입하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.The method of claim 4, wherein any one of silicon (Si), argon (Ar), nitrogen (N), germanium (Ge), and indium (In) is ion-implanted as impurities of the third ion implantation layer. Method of manufacturing a semiconductor device.
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KR100444383B1 (en) * 2001-11-22 2004-08-16 (주)모토닉 Fuel leak prevention system for LPGvehicles and control method thereof
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KR100906940B1 (en) * 2002-11-26 2009-07-10 매그나칩 반도체 유한회사 Method of manufacturing transistor of semiconductor device

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