KR20000045365A - 반도체소자의 트랜지스터 형성방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체소자의 트랜지스터 형성방법에 관한 것으로, 반도체기판에 게이트 전극을 형성하고, 전면에 질화막과 산화막을 형성한 다음, 상기 질화막을 식각방지막으로 상기 산화막을 전면식각하여 상기 게이트 전극이 측벽에 스페이서를 형성하고, 상기 스페이서의 양쪽 반도체기판에 고농도의 불순물을 이온주입하여 소오스/드레인영역을 형성하되, 상기 질화막을 이온주입공정에 대한 버퍼층을 사용하여 반도체기판이 손상되는 것을 방지하며, 상기 구조 전표면에 평탄화막을 형성한 후 상기 소오스/드레인영역에서 금속배선 콘택으로 예정되는 부분을 노출시키는 콘택마스크를 이용하여 상기 평탄화막을 식각하되, 과도식각공정을 실시하여 상기 질화막을 제거하여 금속배선 콘택홀을 형성함으로써 상기 평탄화막 형성후 상기 평탄화막에서 반도체기판으로 불순물이 확산되는 것과, 상기 콘택공정시 과도식각공정으로 인하여 반도체기판이 손상되는 것을 방지하여 누설전류가 발생하는 것을 방지하고, 콘택의 공정 마진을 향상시켜 소자의 수율 및 신뢰성을 향상시킨다.
Description
본 발명은 반도체소자의 트랜지스터 형성방법에 관한 것으로서, 특히 게이트 전극을 형성하고 질화막과 산화막의 적층구조를 형성한 후, 상기 산화막을 전면식각하여 스페이서를 형성하여, 상기 질화막을 소오스/드레인영역을 형성하기 위한 이온주입공정에서는 반도체기판을 보호하기 위한 버퍼층으로 사용하고, 평탄화막 형성시에는 확산방지막으로 사용하고, 콘택식각공정에서는 반도체기판이 과도식각으로 인하여 손상되는 것을 방지하여 소자의 특성 및 신뢰성을 향상시키는 방법에 관한 것이다.
최근의 반도체 장치의 고집적화 추세는 미세 패턴 형성 기술의 발전에 큰 영향을 받고 있으며, 반도체 장치의 제조 공정 중에서 식각 또는 이온주입공정 등의 마스크로 매우 폭 넓게 사용되는 감광막 패턴의 미세화가 필수 요건이다.
상기 감광막 패턴의 분해능(R)은 축소노광장치의 광원의 파장(λ) 및 공정 변수(k)에 비례하고, 노광장치의 렌즈 구경(numerical aperture : NA, 개구수) 에 반비례한다.
[ R = k * λ / NA , R = 해상도, λ = 광원의 파장, NA = 개구수 ]
여기서, 상기 축소노광장치의 광분해능을 향상시키기 위하여 광원의 파장을 감소시키게 되며, 예를 들어 파장이 436 및 365 ㎚ 인 G-라인 및 i-라인 축소노광장치는 공정 분해능이 각각 약 0.7, 0.5 ㎛ 정도가 한계이다. 그리고, 0.5 ㎛ 이하의 미세 패턴을 형성하기 위해 파장이 작은 원자외선(deep ultra violet, DUV), 예를 들어 파장이 248 ㎚ 인 KrF 레이저나 193 ㎚ 인 ArF 레이저를 광원으로 사용하는 노광장치를 이용하는 방법과, 이미지 콘트라스트를 향상시킬 수 있는 별도의 박막을 웨이퍼 상에 형성하는 씨.이.엘.(contrast enhancement layer: 이하 CEL 이라 함)방법이나 두층의 감광막 사이에 에스.오.지.(spin on glass : SOG) 등의 중간층을 개재시킨 삼층레지스트(Tri layer resister : 이하 TLR 이라 함) 방법 또는 감광막의 상측에 선택적으로 실리콘을 주입시키는 실리레이션 방법 등이 개발되어 분해능 한계치를 낮추고 있다.
또한, 상하의 도전배선을 연결하는 콘택홀은 소자가 고집적화 되어감에 따라 자체의 크기와 주요 배선과의 간격이 감소되고, 콘택홀의 지름과 깊이의 비인 에스팩트비(aspect ratio)가 증가한다. 따라서, 다층의 도전배선을 구비하는 고집적 반도체소자에서는 콘택을 형성하기 위하여 제조 공정에서의 마스크들 간의 정확하고 엄격한 정렬이 요구되어 공정 여유도가 감소된다.
이러한 콘택홀은 간격 유지를 위하여 마스크 정렬시의 오배열 여유(misalignment tolerance), 노광공정시의 렌즈 왜곡(lensdistortion), 마스크 제작 및 사진식각 공정시의 임계크기 변화(critical dimension variation), 마스크간의 정합(registration) 등과 같은 요인들을 고려하여 마스크를 형성한다.
이하, 종래의 기술에 따른 반도체소자의 트랜지스터 형성방법에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 반도체기판에 소자분리절연막을 형성하고, 노출된 반도체기판의 상부에 게이트 절연막과 다결정실리콘층을 적층한 다음, 패턴닝 공정으로 상기 다결정실리콘층과 게이트 절연막을 식각하여 게이트 전극을 형성한다.
다음, 상기 게이트 전극의 양측의 반도체기판에 소오스/드레인을 형성한다. 여기서, 상기 소오스/드레인을 엘.디.디.(lightly doped drain, 이하 LDD 라함)구조로 형성할 수도 있으며, 이를 위해서는 게이트 전극 패터닝후 저농도 불순물을 주입하면 된다.
그 다음, 상기 게이트 전극의 양측벽에 스페이서를 형성하고, 전표면을 평탄화시키는 평탄화막을 형성한다.
그리고, 반도체기판에서 콘택으로 예정된 부분 상의 평탄화막을 제거하여 콘택홀을 형성하고, 상기 반도체기판과 접속되는 콘택을 형성한다.
상기와 같은 종래기술에 따른 반도체소자의 트랜지스터 형성방법은, 반도체소자가 점차 고집적화되어 감에 따라 게이트 전극 간에 콘택홀을 형성하기 위한 식각공정시 과도식각공정 또는 오배열(misalign)으로 스페이서 및 반도체기판이 식각되어 게이트 전극이 손상될 수 있고, 반도체기판이 손상되어 누설전류가 발생될 수 있다. 또한 평탄화막의 형성공정시 상기 평탄화막에서 불순물이 확산되기 쉬워 소자의 특성 및 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 게이트 전극을 형성한 다음, 상기 게이트 전극의 측벽에 질화막/산화막 적층구조의 스페이서를 형성함으로써 콘택형성공정 및 소오스/드레인을 형성하기 위한 임플란트공정에서 반도체기판의 손상을 방지하고, 평탄화막으로부터 불순물이 확산되는 것을 방지하며, 금속배선 콘택홀의 식각공정시 과도식각으로 반도체기판이 손상되는 것을 방지하여 소자의 특성 및 신뢰성을 향상시키는 반도체소자의 트랜지스터 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 내지 도 7 은 본 발명에 따른 반도체소자의 트랜지스터 형성방법을 도시한 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
11 : 반도체기판 13 : 소자분리절연막
15 : 게이트 절연막 17 : 게이트 전극
19 : 마스크 절연막 21 : 저농도 불순물영역
23 : 질화막 25 : 산화막
27 : 소오스/드레인영역 29 : 평탄화막
30 : 콘택홀 31 : 금속층
이상의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 반도체소자의 트랜지스터 형성방법은,
반도체기판 상부에 게이트 전극을 형성하는 공정과,
상기 게이트 전극 양쪽 반도체기판의 저농도 불순물을 이온주입하는 공정과,
상기 구조 전표면에 제1절연막과 제2절연막을 형성하는 공정과,
상기 제2절연막을 전면식각하여 상기 게이트 전극 측벽에 제2절연막 스페이서를 형성하는 공정과,
상기 제2절연막 스페이서의 양쪽 반도체기판에 고농도 불순물을 이온주입하는 공정과,
상기 구조 전표면에 평탄화막을 형성하는 공정과,
상기 소오스/드레인영역에서 금속배선 콘택으로 예정되는 부분을 노출시키는 콘택마스크를 식각마스크로 상기 평탄화막을 식각하되, 과도식각공정으로 상기 제1절연막을 제거하여 금속배선 콘택홀을 형성하는 공정과,
상기 구조 상부에 상기 콘택홀이 매립되도록 금속층을 형성하는 공정과,
상기 금속층을 금속배선 마스크를 이용하여 패터닝하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 상세한 설명을 하기로 한다.
도 1 내지 도 7 은 본 발명에 따른 반도체소자의 트랜지스터 형성방법을 도시한 단면도이다.
먼저, 반도체기판(11)의 원하는 부분에 원하는 불순물의 종류를 이온주입하여 웰과 트랜지스터의 채널 부분 및 소자분리 영역의 아래 부분에 원하는 형태로 불순물이 존재하도록 한 후, 상기 반도체기판(11)에서 소자분리 영역으로 예정되어 있는 부분상에 소자분리 절연막(13)을 형성하고, 상기 구조 전표면에 게이트 절연막(15)을 형성한 다음, 전면에 게이트 전극용 도전층 및 마스크 절연막의 적층구조를 형성한다. 이때, 상기 소자분리절연막(13)은 로코스(LOCal Oxidation of Silicon, LOCOS) 또는 얕은 트랜치소자분리(shallow tranch isolation, STI)방법으로 형성하고, 상기 게이트 전극용 도전층은 다결정실리콘층 또는 폴리사이드막을 사용한다.
다음, 게이트 전극용 마스크를 이용하여 상기 적층구조를 식각하여 게이트 전극(17) 및 마스크 절연막 패턴(19)을 형성한다.
그 다음, 상기 게이트 전극(17)과 마스크 절연막 패턴(19) 양쪽 반도체기판(11)에 저농도 불순물을 이온주입하여 저농도 불순물영역(21)을 형성한다. (도 1참조)
다음, 상기 구조 전표면에 질화막(23)을 50 ∼ 150Å 두께로 형성한다. 이때, 상기 질화막(23)은 후속 공정으로 형성되는 산화막과 식각선택비차이가 큰 박막을 이용하여 형성할 수 있다.
그 다음, 상기 질화막(23) 상부에 산화막(25)을 형성한다. (도 2참조)
그리고, 상기 산화막(25)을 전면식각하여 상기 게이트 전극(17 및 마스크 절연막 패턴(19)의 측벽에 산화막(25) 스페이서를 형성한다. 이때, 상기 질화막(23)을 식각방지막으로 사용하여 상기 식각공정시 상기 반도체기판(11)이 손상되는 것을 방지한다.
다음, 상기 산화막(25) 스페이서의 양쪽 반도체기판(11)에 고농도의 불순물을 이온주입하여 소오스/드레인영역(27)을 형성한다. 상기 이온주입공정시 상기 반도체기판(11) 상부에 남아있는 질화막(23)이 버퍼층으로 사용되어 상기 반도체기판(11)의 표면을 보호한다. (도 3참조)
그 다음, 상기 구조 전표면에 평탄화막(29)을 형성한 후, 플로우시켜 평탄화한다. 상기 평탄화막(29)은 보론(B) 및 인(P)이 도핑되어 있는 BPSG(borophospho silicate glass, 이하 BPSG 라 함)로 형성한다. 상기 평탄화막(29)의 형성공정시 상기 질화막(23)이 확산방지막으로 사용되어 상기 평탄화막(29)에서 불순물이 상기 반도체기판(11)으로 확산되는 것을 방지한다. (도 4참조)
다음, 상기 소오스/드레인영역(27)에서 금속배선 콘택으로 예정되는 부분을 노출시키는 콘택마스크를 식각마스크로 상기 평탄화막(29)을 식각하여 콘택홀(30)을 형성한다. 이때, 상기 식각공정시 상기 질화막(23)이 식각방지막으로 사용되어 상기 반도체기판(11)을 보호한다. 그리고, 과도식각공정으로 인하여 식각공정후 상기 질화막(23)이 제거되어 상기 반도체기판(11)이 노출된다. (도 5참조)
그 다음, 전체표면 상부에 상기 콘택홀(30)이 매립되도록 금속층(31)을 형성한다. (도 6참조)
그 후, 상기 금속층(31)을 금속배선 마스크를 식각마스크로 식각한다. (도 7참조)
본 발명에 따른 반도체소자의 트랜지스터 형성방법은, 반도체기판에 게이트 전극을 형성하고, 전면에 질화막과 산화막을 형성한 다음, 상기 질화막을 식각방지막으로 상기 산화막을 전면식각하여 상기 게이트 전극이 측벽에 스페이서를 형성하고, 상기 스페이서의 양쪽 반도체기판에 고농도의 불순물을 이온주입하여 소오스/드레인영역을 형성하되, 상기 질화막을 이온주입공정에 대한 버퍼층을 사용하여 반도체기판이 손상되는 것을 방지하며, 상기 구조 전표면에 평탄화막을 형성한 후 상기 소오스/드레인영역에서 금속배선 콘택으로 예정되는 부분을 노출시키는 콘택마스크를 이용하여 상기 평탄화막을 식각하되, 과도식각공정을 실시하여 상기 질화막을 제거하여 금속배선 콘택홀을 형성함으로써 상기 평탄화막 형성후 상기 평탄화막에서 반도체기판으로 불순물이 확산되는 것과, 상기 콘택공정시 과도식각공정으로 인하여 반도체기판이 손상되는 것을 방지하여 누설전류가 발생하는 것을 방지하고, 콘택의 공정 마진을 향상시켜 소자의 수율 및 신뢰성을 향상시키는 이점이 있다.
Claims (7)
- 반도체기판 상부에 게이트 전극을 형성하는 공정과,상기 게이트 전극 양쪽 반도체기판의 저농도 불순물을 이온주입하는 공정과,상기 구조 전표면에 제1절연막과 제2절연막을 형성하는 공정과,상기 제2절연막을 전면식각하여 상기 게이트 전극 측벽에 제2절연막 스페이서를 형성하는 공정과,상기 제2절연막 스페이서의 양쪽 반도체기판에 고농도 불순물을 이온주입하는 공정과,상기 구조 전표면에 평탄화막을 형성하는 공정과,상기 소오스/드레인영역에서 금속배선 콘택으로 예정되는 부분을 노출시키는 콘택마스크를 식각마스크로 상기 평탄화막을 식각하되, 과도식각공정으로 상기 제1절연막을 제거하여 금속배선 콘택홀을 형성하는 공정과,상기 구조 상부에 상기 금속배선 콘택홀이 매립되도록 금속층을 형성하는 공정과,상기 금속층을 금속배선 마스크를 이용하여 패터닝하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 트랜지스터 형성방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 게이트 전극은 다결정실리콘막 또는 폴리사이드막을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 트랜지스터 형성방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제1절연막은 질화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 트랜지스터 형성방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제1절연막은 상기 제2절연막과 식각선택비차이가 큰 박막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 트랜지스터 형성방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제1절연막은 버퍼층, 식각방지막 또는 확산방지막으로 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 트랜지스터 형성방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제2절연막은 산화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 트랜지스터 형성방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 평탄화막은 BPSG 막을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 트랜지스터 형성방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980061923A KR20000045365A (ko) | 1998-12-30 | 1998-12-30 | 반도체소자의 트랜지스터 형성방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980061923A KR20000045365A (ko) | 1998-12-30 | 1998-12-30 | 반도체소자의 트랜지스터 형성방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20000045365A true KR20000045365A (ko) | 2000-07-15 |
Family
ID=19568619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019980061923A KR20000045365A (ko) | 1998-12-30 | 1998-12-30 | 반도체소자의 트랜지스터 형성방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20000045365A (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030050780A (ko) * | 2001-12-19 | 2003-06-25 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 트랜지스터 제조 방법 |
| KR100713327B1 (ko) * | 2002-12-30 | 2007-05-04 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자의 트랜지스터 형성방법 |
-
1998
- 1998-12-30 KR KR1019980061923A patent/KR20000045365A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030050780A (ko) * | 2001-12-19 | 2003-06-25 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 트랜지스터 제조 방법 |
| KR100713327B1 (ko) * | 2002-12-30 | 2007-05-04 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자의 트랜지스터 형성방법 |
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