KR100226503B1 - 반도체장치의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체장치의 제조방법에 관한 것으로서 활성영역과 필드영역을 갖는 제 1 도전형의 반도체기판 상의 상기 활성영역 내에 게이트영역을 한정하는 마스크층을 형성하는 공정과, 상기 반도체기판 상의 마스크층이 형성되지 않은 부분에 희생산화막을 형성하는 공정과, 상기 마스크층 및 희생산화막을 제거하여 상기 반도체기판의 표면이 소정 경사각으로 단차를 갖도록 형성하는 공정과, 상기 반도체기판의 필드영역에 필드산화막을 형성하는 공정과, 상기 반도체기판 상의 단차 부분에 경사면을 덮도록 게이트산화막 및 게이트를 형성하는 공정과, 상기 반도체기판내에 소오스 및 드레인 영역으로 이용되는 제 2 도전형의 불순물영역을 형성하는 공정을 구비한다. 따라서, 반도체기판의 게이트영역을 표면이 소정 경사각을 가지면서 단차를 이루므로 채널 길이가 증가되므로 단채널 효과가 발생되는 것을 감소시킬 수 있으며, 또한, 저농도영역과 소오스 및 드레인영역으로 이용되는 제 2 고농도영역을 채널 부근에서 제 1 고농도영역이 포켓 형상으로 에워싸므로 펀치스루우 현상을 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 반도체장치의 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 펀치 스루우 및 단채널효과 특성을 향상시킬 수 있는 반도체장치의 제조방법에 관한 것이다.
반도체장치가 고접적화됨에 따라 각각의 셀은 미세해져 내부의 전계강도가 증가된다. 이러한 전계 강도의 증가는 소자 동작시 드레인 부근의 공핍층에서 채널영역의 캐리어를 가속시켜 게이트산화막으로 주입시키는 핫-캐리어 효과(hot-carrier effect)를 일으킨다. 상기 게이트산화막에 주입된 캐리어는 반도체기판과 게이트산화막의 계면에 준위를 생성시켜 드레쉬홀드전압(threshold voltage : VTH)을 변화시키거나 상호 컨덕턴스를 저하시켜 소자 특성을 저하시킨다. 그러므로, 핫-캐리어 효과에 의한 소자 특성의 저하를 감소시키기 위해 LDD(Lightly Doped Drain)등과 같이 드레인 구조를 변화시킨 구조를 하용하여야 한다.
도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 반도체장치의 제조 공정도이다.
도 1a를 참조하면, P형의 반도체기판(11) 표면의 소정부분에 LOCOS(Local Oxidation of Silicon) 등의 통상적인 선택산화방법에 의해 필드산화막(13)을 형성하여 소자의 활성영역 및 필드영역을 한정한다.
도 1b를 참조하면, 반도체기판(11)의 표면을 열산화하여 게이트산화막(15)을 형성한다. 그리고, 필드산화막(13) 및 게이트산화막(15)의 상부에 다결정실리콘을 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition : 이하, CVD라 칭함) 방법으로 증착하고 포토리쏘그래피(photolithography) 방법으로 패터닝하여 게이트(17)를 한정한다. 게이트(17)을 마스크로 사용하여 반도체기판(11)의 노출된 부분에 N형의 불순물을 저농도로 이온주입하여 LDD구조를 형성하기 위한 저농도영역(19)을 형성한다.
도 1c를 참조하면, 게이트(17)의 측면에 측벽(21)을 형성한다. 상기에서 측벽(21)은 산화실리콘을 증착한 후 게이트(17) 및 반도체기판(11)이 노출되도록 에치백(etchback)하므로써 형성된다. 그리고, 게이트(17)와 측벽(21)을 마스크로 사용하여 반도체기판(11)에 N형의 불순물을 고농도로 이온주입하여 소오스 및 드레인 영역으로 이용되는 고농도영역(23)을 형성한다. 이때, 고농도영역(23)은 저농도영역(19)과 중첩되게 형성된다.
그러나, 상술한 바와 같이 종래 기술은 반도체장치가 고집적화되어 소자의 크기가 감소됨에 따라 게이트의 길이가 짧아져 채널의 길이가 감소되므로 단채널효과가 발생될 뿐만 아니라 펀치스루우가 증가되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 소자의 크기가 감소되어도 채널의 길이가 감소되는 것을 억제하여 단채널효과가 발생되는 것을 감소시킬 수 있는 반도체장치의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 소자의 크기가 감소되어도 펀치스루우가 증가되는 것을 방지할 수 있는 반도체장치의 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체장치의 제조방법은 활성영역과 필드영역을 갖는 제 1 도전형의 반도체기판 상의 상기 활성영역 내에 게이트영역을 한정하는 마스크층을 형성하는 공정과, 상기 반도체기판 상의 마스크층이 형성되지 않는 부분에 희생산화막을 형성하는 공정과, 상기 마스크층 및 희상산화막을 제거하여 상기 반도체기판의 표면이 소정 경사각으로 단차를 갖도록 형성하는 공정과, 상기 반도체기판의 필드영역에 필드산화막을 형성하는 공정과, 상기 반도체기판 상의 단차 부분에 경사면을 덮도록 게이트산화막 및 게이트를 형성하는 공정과, 상기 반도체기판 내에 소오스 및 드레인 영역으로 이용되는 제 2 도전형의 불순물 영역을 형성하는 공정을 구비한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제1a도 내지 제1c도는 종래 기술에 따른 반도체 장치의 제조 공정도
제2a도 내지 제2e도는 본 발명에 따른 반도체장치의 제조 공정도
도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 반도체장치의 제조 공정도이다.
도 2a를 참조하면, P형의 반도체기판(31) 상에 열산화 방법에 의해 버퍼산화막(33)을 형성하고, 이 버퍼산화막(33) 상에 CVD 방법으로 질화실리콘을 증착하여 마스크층(35)을 형성한다. 그리고, 마스크층(35) 및 버퍼산화막(33)을 게이트영역에만 잔류하도록 포토리쏘그래피 방법으로 패터닝한다.
도 2b를 참조하면, 반도체기판(31)의 마스크층(35)이 형성되지 않은 부분에 보론(B) 등의 P형의 불순물을 고농도로 이온주입하여 제 1 고농도영역(37)을 형성한다. 그리고, 반도체기판(31)의 마스크층(35)이 형성되지 않은 부분을 열산화하여 두꺼운 희생산화막(39)을 형성한다. 이때, 희생산화막(39)은 마스크층(35) 하부로도 성장되어 버즈 빅(bird'd beak)이 형성된다.
도 2c를 참조하면, 마스크층(35)을 제거하고 버퍼산화막(33) 및 희생산화막(39)을 제거하여 반도체기판(31)을 노출시킨다. 이때, 반도체기판(31)은 희생산화막(39)에 의해 표면이 소정 경사각을 가지면서 단차를 이루므로 표면의 크기가 증가된다. 그리고, 반도체기판(31)의 소정 부분, 즉, 필드영역에 LOCOS(Local Oxidation of Silicon) 등의 선택산화방법에 의해 소자의 활성영역을 한정하는 필드산화막(41)을 형성한다. 상기에서, 필드산화막(41)을 반도체기판(31)에 트렌치를 형성하고 산화실리콘을 채워 형성할 수도 있다.
도 2d를 참조하면, 반도체기판(31) 상의 활성영역 내의 게이트영역에 게이트산화막(43)을 형성하고, 이 게이트산화막(43) 상에 게이트(45)를 형성한다. 상기에서 게이트(45)를 불순물이 도핑된 다결정실리콘 또는 다결정실리콘/실리사이드의 폴리사이드 구조를 형성한 후 패터닝하여 형성한다. 이때, 게이트(45)는 반도체기판(31)의 단차를 이루는 경사면을 덮도록 형성한다. 그리고, 게이트(45)를 마스크로 사용하여 인(P) 또는 에세닉(As) 등의 N형의 불순물을 저농도로 이온주입하여 제 1 고농도영역(37) 내에 포함되도록 LDD 구조를 형성하기 위한 저농도영역(47)을 형성한다. 상기에서 게이트(45) 하부의 저농도영역(47) 사이는 채널로 사용되는 것으로, 이 채널이 단차를 이루는 경사면을 포함하도록 형성되므로 채널 길이가 증가된다. 그러므로, 채널의 길이가 감소되는 것을 억제하여 단채널효과가 발생되는 것을 감소시킬 수 있다.
도 2e를 참조하면, 게이트(45)의 측면에 저농도영역(47)의 소정 부분과 중첩되는 측벽(49)을 형성한다. 상기에서 측벽(41)은 산화실리콘을 CVD방법으로 게이트(45)를 덮도록 증착한 후 게이트(45) 및 반도체기판(31)이 노출되도록 반응성이온식각 등의 이방성 식각방법으로 에치백하므로써 형성된다. 그리고 게이트(45)와 측벽(49)을 마스크로 사용하여 반도체기판(31)에 인(P) 또는 아세닉(As) 등의 N형의 불순물을 고농도로 이온주입하여 소오스 및 드레인 영역으로 이용되는 제 2 고농도영역(51)을 형성한다. 이때, 제 2 고농도영역(51)은 제 1 고농도영역(37) 및 저농도영역(47)의 소정 부분과 중첩되게 형성된다. 그러므로, 제 1 고농도영역(37) 은 채널 부근에서 제 2 고농도영역(51) 및 저농도영역(47)을 포켓 형상으로 에워싸므로 펀치스루우 현상을 방지할 수 있다. 그리고 필드산화막(41) 하부의 제 1 고농도영역(37)은 채널스토퍼가 된다.
따라서, 본 발명은 반도체기판의 게이트영역을 포면이 소정 경사각을 가지면서 단차를 이루므로 채널 길이가 증가되므로 단채널 효과가 발생되는 것을 감소시킬 수 있는 잇점이 있다. 또한, 저농도영역과 소오스 및 드레인영역으로 이용되는 제 2 고농도영역을 채널 부근에서 제 1 고농도영역이 포켓 형상으로 에워싸므로 펀치스루우 현상을 방지할 수 있는 잇점이 있다.
Claims (4)
- 활성영역과 필드영역을 갖는 제 1 도전형의 반도체기판 상의 상기 활성영역 내에 게이트영역을 한정하는 마스크층을 형성하는 공정과, 상기 반도체기판 상의 마스크층이 형성되지 않은 부분에 희생산화막을 형성하는 공정과, 상기 마스크층 및 희생산화막을 제거하여 상기 반도체기판의 표면이 소정 경사각으로 단차를 갖도록 형성하는 공정과, 상기 반도체기판의 필드영역에 필드산화막을 형성하는 공정과, 상기 반도체기판 상의 단차 부분에 경사면을 덮도록 게이트산화막 및 게이트를 형성하는 공정과, 상기 반도체기판 내에 소오스 및 드레인 영역으로 이용되는 제 2 도전형의 불순물 영역을 형성하는 공정을 구비하는 반도체장치의 제조방법.
- 청구항1에 있어서, 상기 마스크층을 질화실리콘으로 형성하는 반도체장치의 제조방법.
- 청구항1에 있어서, 상기 마스크층을 형성하고 반도체기판의 상기 마스크층이 형성되지 않은 부분에 제 1 도전형의 고농도영역을 형성하는 공정을 더 구비하는 반도체장치의 제조방법.
- 청구항1에 있어서, 상기 제 2 도전형의 불순물영역을 상기 게이트와 인접하는 부분에서 상기 제 1 도전형의 고농도영역이 포켓 형상으로 에워싸이도록 형성하는 반도체장치의 제조방법.
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