KR100243021B1 - Semiconductor device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자 제조방법에 관한 것으로, 종래의 반도체 소자 제조방법은 얇은 게이트 산화막의 상부에 도핑 되지 않은 다결정실리콘을 증착한 후, 이온주입으로 결정화함으로써, 이온주입시 얇은 게이트산화막의 하부에 채널을 형성함으로써, 반도체 소자의 특성이 열화되는 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 얇은 게이트산화막(3)의 상부에 도핑된 다결정실리콘(4)을 증착하여 이온주입공정을 생략함으로써, 반도체 소자의 특성을 향상시키는 효과와 아울러, 공정단계를 간소화하여 제조비용을 절감하는 효과가 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for fabricating a semiconductor device. In the related art, a method for fabricating a semiconductor device is performed by depositing undoped polycrystalline silicon on a thin gate oxide film and crystallizing by ion implantation, thereby allowing a channel under the thin gate oxide film to be implanted. Thereby, there was a problem that the characteristics of the semiconductor element deteriorated by forming a. In view of the above problems, the present invention eliminates the ion implantation process by depositing the doped polysilicon 4 on the thin gate oxide film 3, thereby improving the characteristics of the semiconductor device and simplifying the process steps. It is effective to reduce manufacturing costs.
Description
본 발명은 반도체 소자 제조방법에 관한 것으로, 특히 동일한 칩내에 서로 다른 두께의 게이트산화막과 도핑된 게이트전극을 갖는 소자형성시, 얇은 게이트산화막의 상부에 형성되는 게이트전극으로 도핑된 다결정실리콘을 증착함으로써, 얇은 산화막을 통한 이온의 침투로 채널링되는 것을 방지하며, 공정단계를 단순화하는데 적당하도록 한 반도체 소자 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 모스 전계효과 트랜지스터는 게이트와 소스 및 드레인의 도핑농도 뿐만 아니라, 채널영역의 길이와 폭, 게이트산화막의 두께 등에 의해 그 특성이 결정된다. 특히 게이트산화막의 두께는 모스 트랜지스터가 동작하는 게이트전압을 결정하는 중요한 요소이며, 동일한 칩상에 다른 게이트전압에의해 동작하는 모스 트랜지스터를 제조하는 경우 얇은 게이트산화막을 증착하고, 그 상부에 도핑되지 않은 게이트전극을 증착하고, 다시 두꺼운 게이트산화막을 증착하고, 그 상부에 다결정의 게이트전극을 증착한 후, 두 게이트전극을 선택적으로 도핑시켜 제조하였다. 이와 같은 종래 반도체 소자 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.In general, the MOS field effect transistor is determined not only by the doping concentration of the gate, the source and the drain, but also by the length and width of the channel region, the thickness of the gate oxide film, and the like. In particular, the thickness of the gate oxide film is an important factor in determining the gate voltage at which the MOS transistor operates. When fabricating a MOS transistor operated by different gate voltages on the same chip, a thin gate oxide film is deposited and an undoped gate is formed on the gate chip. An electrode was deposited, a thick gate oxide film was further deposited, and a polycrystalline gate electrode was deposited thereon, followed by selective doping of the two gate electrodes. The conventional semiconductor device manufacturing method will be described in detail with reference to the accompanying drawings as follows.
도1a 내지 도1f는 종래 반도체 소자의 제조공정 수순단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 기판(1)의 상부에 트랜치구조를 형성하고, 그 트랜치구조의 내부에 열산화막을 증착하여 절연구조(2)를 형성한 후, 상기 기판(1)의 상부전면에 얇은 제 1게이트산화막(3)과 도핑되지 않은 다결정실리콘(4)을 증착하는 단계(도1a)와; 사진식각공정으로 상기 절연구조(2) 좌측 기판(1)의 상부에 증착된 제 1게이트산화막(3)과 도핑되지 않은 다결정실리콘(4)을 제외하고 식각하여 얇은 게이트산화막을 갖는 게이트를 형성하는 단계(도1b)와; 상기 도핑되지 않은 다결정실리콘(4)과 기판(1) 및 절연구조(2)의 상부에 두꺼운 제 2게이트산화막(5)과 다결정실리콘(6)을 순차적으로 증착하는 단계(도1c)와; 사진식각공정을 이용하여 절연구조(2)의 우측 기판(1)의 상부에 두꺼운 게이트산화막을 포함하는 게이트를 형성하는 단계(도1d)와; 포토레지스트(P/R1)를 도포 및 노광하여 상기 도핑되지 않은 다결정실리콘(4)을 노출시킨 다음, 그 도핑되지 않은 다결정실리콘(4)에 불순물이온을 주입하는 단계(도1e)와; 상기 포토레지스트(P/R1)를 제거하고, 포토레지스트(P/R2)를 도포 및 노광하여 상기 다결정실리콘(6)을 노출시킨 후, 불순물 이온을 주입하는 단계(도1f)로 구성된다.1A to 1F are cross-sectional views of a manufacturing process of a conventional semiconductor device. As shown in FIG. 1, a trench structure is formed on an upper portion of a
이하, 상기와 같이 구성된 종래 반도체 소자 제조방법을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a conventional semiconductor device manufacturing method configured as described above will be described in more detail.
먼저, 도1a에 도시한 바와 같이 기판(1)의 상부에 트랜치식각을 통해 얇은 트랜치구조를 형성하고, 그 트랜치구조의 내부에 열산화막을 증착하여 분리구조(2)를 형성함으로써, 기판(1)에 반도체 소자가 형성될 영역을 정의한다. 이때 분리구조(2)는 기판(1)에 형성되는 반도체 소자간에 전기적인 영향을 방지하게 된다. 상기 분리구조(2)를 형성하여 기판(1)에 반도체 소자가 형성될 영역을 정의한 후, 기판(1)의 상부에 얇은 제 1산화막(3)과 도핑되지 않은 다결정실리콘(4)을 순차적으로 증착한다.First, as shown in FIG. 1A, a thin trench structure is formed on the
그 다음, 도1b에 도시한 바와 같이 상기 도핑되지 않은 다결정실리콘(4)의 상부에 포토레지스트(도면생략)를 도포 및 노광하여 패턴을 형성한 후, 식각하여 상기 절연구조(2)의 좌측 기판(1)의 상부에 게이트를 형성한다.Then, as shown in FIG. 1B, a photoresist (not shown) is applied and exposed on top of the
그 다음, 도1c에 도시한 바와 같이 상기 도핑되지 않은 다결정실리콘(4)과 기판(1) 및 절연구조(2)의 상부에 두꺼운 제 2게이트산화막(5)과 도핑되지 않은 다결정실리콘(6)을 순차적으로 증착한다.Next, as shown in FIG. 1C, the thick
그 다음, 도1d에 도시한 바와 같이 상기 도핑되지 않은 다결정실리콘(6)의 상부에 포토레지스트(도면생략)를 도포하고 노광하여 패턴을 형성한 후, 그 포토레지스트를 식각 마스크로 하여 다결정실리콘(6)의 일부와 제 2게이트산화막(5)을 식각하여 상기 절연구조(2)의 우측 기판(1) 상부에 두꺼운 게이트산화막을 포함하는 게이트를 형성한다.Then, as shown in FIG. 1D, a photoresist (not shown) is applied to the upper portion of the
그 다음, 도1e에 도시한 바와 같이 포토레지스트(P/R1)를 도포 및 패턴을 형성하여, 상기 도핑되지 않은 다결정실리콘(4)을 노출시키고, 불순물이온을 이온주입한다. 이때 주입하는 이온은 그 도핑되지 않는 다결정실리콘(4)을 게이트전극으로 하는 반도체 소자의 소스 및 드레인과 동일한 형의 불순물을 주입한다.Then, as shown in Fig. 1E, photoresist P / R1 is applied and formed into a pattern to expose the
이와 같이 다결정실리콘(4)을 도핑하기 위해 이온을 주입할 때, 그 다결정실리콘(4)의 하부에 증착된 제 1게이트산화막(3)의 두께가 얇아 주입되는 이온이 그 제 1게이트산화막(3)의 하부까지 주입되거나, 제 1게이트산화막(3)에 주입되어 반도체 소자의 특성이 변화하거나, 제 1게이트산화막(3)의 하부에 채널을 형성하여 반도체 소자를 사용할 수 없는 경우가 발생하기 쉽다.As described above, when ions are implanted to dope the
그 다음, 도1f에 도시한 바와 같이 상기 포토레지스트(P/R1)를 제거한 후, 다시 포토레지스트(P/R2)를 도포 및 패턴을 형성하여 상기 도핑되지 않은 다결정실리콘(6)을 노출시키고, 그 다결정실리콘(6)에 불순물이온을 이온주입하여 도핑시킨다. 이와 같이 게이트전극을 도핑시키는 이유는 이후에 게이트전극에 접속되는 금속과의 접촉저항을 낮게 하기 위한 것이다.Then, after removing the photoresist (P / R1) as shown in Figure 1f, the photoresist (P / R2) is applied again and formed a pattern to expose the
상기한 바와 같이 종래 반도체 소자 제조방법은 기판의 상부에 얇은 게이트산화막의 상부에 증착한 게이트전극을 도핑하는 경우, 불순물 이온이 얇은 게이트산화막을 통해 기판에 주입되어 채널을 형성함으로써, 반도체 소자의 특성이 열화되는 문제점이 있었다.As described above, in the conventional semiconductor device manufacturing method, when the gate electrode deposited on the thin gate oxide film is doped on the substrate, impurity ions are implanted into the substrate through the thin gate oxide film to form a channel, thereby characteristic of the semiconductor device. There was this deteriorating issue.
이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 게이트전극을 도핑하는 경우, 이온주입을 사용하지 않음으로써, 채널이 형성됨을 방지함과 아울러 공정단계를 단순화한 반도체 소자 제조방법의 제공에 그 목적이 있다.In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a method for fabricating a semiconductor device in which a channel is prevented from being formed, and a process step is simplified by not using ion implantation when doping a gate electrode.
도1a 내지 도1f는 종래 반도체 소자의 제조공정 수순단면도.1A to 1F are cross-sectional views of a manufacturing process of a conventional semiconductor device.
도2a 내지 도2e는 본 발명 반도체 소자의 제조공정 수순단면도.2A to 2E are cross-sectional views of a manufacturing process of the semiconductor device of the present invention.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명****** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***
1:기판 2:절연구조1: Substrate 2: Insulation structure
3:제 1게이트산화막 4:다결정실리콘3: first gate oxide film 4: polycrystalline silicon
5:제 2게이트산화막 6:다결정실리콘5: second gate oxide film 6: polycrystalline silicon
상기와 같은 목적은 얇은 산화막 위에 도핑된 다결정실리콘을 증착하여 이후의 공정에서 이온주입공정을 실시하지 않게 함으로써 달성되는 것으로, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The above object is achieved by depositing doped polycrystalline silicon on a thin oxide film so as not to perform an ion implantation step in a subsequent process, which will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도2a 내지 도2e는 본 발명 반도체 소자의 제조공정 수순단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 기판(1)의 상부에 트랜치구조를 형성하고, 그 트랜치구조의 내부에 열산화막을 증착하여 절연구조(2)를 형성한 후, 상기 기판(1)의 상부전면에 얇은 제 1게이트산화막(3)과 도핑된 다결정실리콘(4)을 증착하는 단계(도2a)와; 사진식각공정으로 상기 절연구조(2) 좌측 기판(1)의 상부에 증착된 제 1게이트산화막(3)과 도핑된 다결정실리콘(4)을 제외하고 식각하여 얇은 게이트산화막을 갖는 게이트를 형성하는 단계(도2b)와; 상기 도핑된 다결정실리콘(4)과 기판(1) 및 절연구조(2)의 상부에 두꺼운 제 2게이트산화막(5)과 다결정실리콘(6)을 순차적으로 증착하는 단계(도2c)와; 사진식각공정을 이용하여 절연구조(2)의 우측 기판(1)의 상부에 두꺼운 게이트산화막을 포함하는 게이트를 형성하는 단계(도2d)와; 포토레지스트(P/R1)를 도포 및 노광하여 상기 다결정실리콘(6)을 노출시킨 후, 불순물 이온을 주입하는 단계(도2e)로 구성된다.2A to 2E are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a semiconductor device according to the present invention. As shown in FIG. 2, a trench structure is formed on an upper portion of the
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 반도체 소자 제조방법을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the semiconductor device manufacturing method of the present invention configured as described above will be described in more detail.
먼저, 도2a에 도시한 바와 같이 기판(1)의 상부에 트랜치식각을 통해 얇은 트랜치구조를 형성하고, 그 트랜치구조의 내부에 열산화막을 증착하여 분리구조(2)를 형성한다. 그리고, 기판(1)의 상부에 얇은 제 1산화막(3)과 도핑된 다결정실리콘(4)을 순차적으로 증착한다.First, as shown in FIG. 2A, a thin trench structure is formed on the
이때, 도핑된 다결정실리콘(4)은 다결정실리콘과 소정의 불순물이온을 함께 증착하여 형성한다.At this time, the
그 다음, 도2b에 도시한 바와 같이 상기 도핑된 다결정실리콘(4)의 상부에 포토레지스트(도면생략)를 도포 및 노광하여 패턴을 형성한 후, 식각하여 상기 절연구조(2)의 좌측 기판(1)의 상부에 게이트를 형성한다.Next, as shown in FIG. 2B, a photoresist (not shown) is applied and exposed on top of the
그 다음, 도2c에 도시한 바와 같이 상기 도핑된 다결정실리콘(4)과 기판(1) 및 절연구조(2)의 상부에 두꺼운 제 2게이트산화막(5)과 도핑되지 않은 다결정실리콘(6)을 순차적으로 증착한다.Then, as shown in FIG. 2C, a thick second
그 다음, 도2d에 도시한 바와 같이 상기 도핑되지 않은 다결정실리콘(6)의 상부에 포토레지스트(도면생략)를 도포하고 노광하여 패턴을 형성한 후, 그 포토레지스트를 식각 마스크로 하여 다결정실리콘(6)의 일부와 제 2게이트산화막(5)을 식각하여 상기 절연구조(2)의 우측 기판(1) 상부에 두꺼운 게이트산화막을 포함하는 게이트를 형성한다.Then, as shown in FIG. 2D, a photoresist (not shown) is applied to the upper portion of the undoped
그 다음, 도2e에 도시한 바와 같이 포토레지스트(P/R1)를 도포 및 패턴을 형성하여 상기 도핑되지 않은 다결정실리콘(6)을 노출시키고, 그 다결정실리콘(6)에 불순물이온을 이온주입하여 도핑시킨다.Then, as shown in Fig. 2E, photoresist P / R1 is applied and a pattern is formed to expose the
이때, 두꺼운 제 2게이트산화막(5)의 상부에 증착된 다결정실리콘(6)에 불순물 이온을 주입한 후, 식각하여 게이트를 형성하여도 동일한 효과가 있다.At this time, the impurity ions are implanted into the
상기한 바와 같이 본 발명은 얇은 게이트산화막의 상부에 도핑된 다결정실리콘을 증착하여 게이트전극으로 사용함으로써, 이후에 다결정실리콘에 이온주입하여 결정화하는 단계를 사용하지 않음으로써, 얇은 게이트산화막의 하부에 채널이 형성되는 것을 방지하여 반도체 소자의 특성을 향상시키는 효과와 아울러 공정단계를 줄임으로써 제조비용을 절감하는 효과가 있다.As described above, the present invention deposits the doped polycrystalline silicon on the thin gate oxide film and uses it as a gate electrode, and then does not use the step of ion implantation into the polycrystalline silicon to crystallize the channel to the bottom of the thin gate oxide film. It is possible to prevent the formation of the semiconductor device, thereby improving the characteristics of the semiconductor device and reducing the manufacturing cost by reducing the process steps.
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