KR100231479B1 - Method of fabricating field transistor - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 필드 트랜지스터의 제조방법에 있어서 제 1 도전형 영역과 제 2 도전형 영역을 갖는 반도체기판 상에 제 1 도전형의 불순물이 도핑된 제 1 절연막을 형성하고, 상기 제 1 절연막 상에 식각선택비가 다른 제 2 절연막을 순차적으로 형성하고 상기 제 1 및 제 2 절연막이 상기 반도체기판의 제 1 도전형 영역 상에만 잔류하도록 패터닝하는 공정과, 상기 반도체기판 상에 상기 제 1 및 제 2 절연막을 덮도록 제 2 도전형의 불순물이 도핑된 제 3 절연막을 형성하고 상기 제 3 절연막이 상기 반도체기판의 제 2 도전형 영역 상에만 잔류하도록 패터닝하는 공정과, 상기 제 1 절연막 상의 제 2 절연막을 제거하는 공정과, 상기 제 1 및 제 3 절연막이 형성된 반도체기판 상에 제 4 절연막을 형성하고 상기 제 1 및 제 3 절연막 상과 제 1, 제 2 도전영역의 계면 상에 제 4 절연막이 잔류하도록 패터닝하여 게이트절연막과 필드절연막을 형성하는 공정과, 상기 게이트절연막과 필드절연막을 덮도록 불순물이 도핑된 폴리실리콘을 증착하고 게이트절연막 상에만 잔류하도록 패터닝하여 게이트를 한정한 후에 상기 게이트의 측면에 측벽을 형성하는 공정과, 상기 게이트와 측벽을 마스크로 사용하여 제 1 및 제 2 도전형 영역에 각각 소오스 및 드레인영역을 형성하여 채널영역을 한정함과 동시에 상기 제 1 및 제 3 절연막에 도핑된 불순물을 상기 소오스 및 드레인영역 사이의 채널영역으로 확산시키는 공정을 구비한다. 따라서, 본 발명에 따른 필드 트랜지스터 제조방법은 게이트절연막으로 얇은 기판과 같은 도전형의 불순물이 도핑된 절연막과 상기 기판과 같은 도전형의 불순물이 도핑된 절연막 상에 또 다른 두꺼운 절연막을 형성하여 후속열공정에 의해 얇은 절연막에 도핑된 불순물이 채널영역 내에 확산되어 불순물의 농도를 증가시켜 단위소자의 크기 감소에 의해 채널길이가 감소하여도 펀치쓰루 현상을 방지할 수 있는 잇점이 있다.In the method of manufacturing a field transistor according to the present invention, a first insulating film doped with an impurity of a first conductivity type is formed on a semiconductor substrate having a first conductivity type region and a second conductivity type region, and on the first insulating layer. Forming a second insulating film having a different etching selectivity sequentially and patterning the first and second insulating films so as to remain only on the first conductivity type region of the semiconductor substrate; and forming the first and second insulating films on the semiconductor substrate. Forming a third insulating film doped with a second conductivity type impurity so as to cover the third insulating film, and patterning the third insulating film to remain only on the second conductive type region of the semiconductor substrate; And forming a fourth insulating film on the semiconductor substrate on which the first and third insulating films are formed, and forming an interface between the first and third insulating films and the first and second conductive regions. Patterning the fourth insulating film to remain on the substrate to form a gate insulating film and a field insulating film, and depositing polysilicon doped with impurities to cover the gate insulating film and the field insulating film, and patterning the patterned so as to remain only on the gate insulating film. And forming sidewalls on the sidewalls of the gate, and forming source and drain regions in the first and second conductivity-type regions using the gate and the sidewalls as masks, respectively, to define channel regions and And diffusing the doped impurities in the third insulating film into the channel region between the source and drain regions. Therefore, the field transistor manufacturing method according to the present invention forms a thick insulating film on an insulating film doped with a conductive type impurity such as a thin substrate as a gate insulating film and another thick insulating film on an insulating film doped with a conductive type impurity such as the substrate. Impurity doped in the thin insulating film by the process is diffused in the channel region to increase the concentration of impurities, even if the channel length is reduced by reducing the size of the unit device to prevent the punch-through phenomenon.
Description
본 발명은 필드 트랜지스터의 제조방법에 관한것으로서, 단위소자의 크기 감소에 의해 채널 길이가 감소되어도 펀치쓰루를 방지할 수 있는 필드 트랜지스터의 제조방법에 관한것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 고전압, 고전류 및 플래쉬 메모리(Flash Memory) 주변의 소거(eraser)동작 필드 트랜지스터로는 게이트절연막을 필드절연막의 두께만큼 두껍게 제조하여 문턱전압(Threshold Voltage)을 높여주는 필드 트랜지스터(Field Transistor)를 사용한다.In general, field transistors for high voltage, high current, and erase operation field transistors around a flash memory are manufactured by increasing the threshold voltage by making the gate insulating layer as thick as the thickness of the field insulating layer. Use
반도체소자가 고집적화 됨에 따라, 단위소자의 크기 특히, 트랜지스터 소자의 크기가 미세해져서 집적도를 높이게 된다.As semiconductor devices are highly integrated, the size of unit devices, in particular, the size of transistor devices, becomes finer, thereby increasing the degree of integration.
도 1a 내지 도 1d은 종래 기술의 실시예에 따른 필드 트렌지스터의 제조방법을 도시한 공정도이다.1A to 1D are flowcharts illustrating a method of manufacturing a field transistor according to an exemplary embodiment of the prior art.
종래 기술에 따르면, 도 1a에 나타낸 바와 같이, N형의 반도체 기판(11)에 P형 불순물을 소정 부분에 선택적으로 이온주입하여 P웰(13)을 형성한다. 그리고, 상기 P웰(13)이 형성된 N형 반도체기판(11) 상에 산화실리콘을 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition : 이하, CVD라 칭함) 방법으로 두껍게 증착하여 절연막(14)을 형성한다. 그리고, 상기 절연막(14) 상에 포토레지스트(Photoresist)를 도포한 후, 노광 및 현상하여 표면에 형성된 P웰(13)과 N형 반도체기판(11)의 계면부분과 각 계면간의 중간부분에만 잔류하도록 제 1 마스크패턴(mask pattern)(15)을 형성한다.According to the prior art, as illustrated in FIG. 1A, P-
그리고, 도 1b에 나타낸 바와 같이 상기 제 1 마스크패턴(15)을 마스크로 사용하여 절연막(14)을 선택적으로 제거한다. 이 때, 상기 표면에 형성된 P웰(13)과 N형 반도체기판(11)의 계면 상에 잔류하는 절연막(14)은 활성영역을 한정하는 필드절연막(17)이 되고, 상기 각 필드절연막(17) 사이에 잔류하는 절연막(14)은 게이트절연막(19)이 된다. 그리고, 상기 필드절연막(17)과 게이트절연막(19)을 덮도록 반도체기판(11) 상에 CVD 방법으로 불순물이 도핑된 폴리실리콘(Polysilicon : 20)층을 형성하고, 포토레지스트를 도포한 후, 노광 및 현상하여 상기 게이트절연막(19) 상에만 잔류하도록 제 2 마스크패턴(21)을 형성한다.1B, the
도 1c에 나타낸 바와 같이 상기 제 2 마스크패턴(21)을 마스크로 하여 폴리실리콘층(20)을 게이트절연막(19) 상에 잔류하도록 패터닝하여 게이트(23)를 한정하고, 제 2 마스크패턴(21)을 제거한다. 그리고, 상기 게이트(23)가 형성된 반도체기판(11) 상에 산화실리콘 등을 CVD 방법으로 두껍게 증착한 후, 에치백(Ecth-back) 공정을 통해 게이트(23)의 측면에 측벽(Side-Wall)(25)을 형성한다.As shown in FIG. 1C, the
그리고, 도 1d와 같이 상기 게이트(23)와 측벽(25)을 마스크로 하여 P웰(13)에는 N형 불순물을, N형 반도체기판(11)에는 P형 불순물을 선택적으로 이온주입하여 각각 N형의 제 1 불순물영역(27)과 P형의 제 2 불순물영역(29)을 형성한다.As shown in FIG. 1D, N-type impurities are selectively implanted into the P well 13 and P-type impurities are selectively implanted into the N-
상술한 바와 같이, 종래기술에 따른 필드 트랜지스터는 두꺼운 게이트절연막을 형성하고 게이트절연막 상에 폴리실리콘을 증착하고 패터닝하여 게이트를 한정한다. 그리고, 상기 게이트 측면에 측벽을 형성한 후에, 상기 게이트와 측벽을 마스크로하여 선택적으로 이온주입하여 불순물영역을 형성하는 방법으로 필드 트랜지스터를 제조하였다.As described above, the field transistor according to the prior art defines a gate by forming a thick gate insulating film and depositing and patterning polysilicon on the gate insulating film. After forming sidewalls on the sidewalls of the gate, field transistors were fabricated by a method of selectively implanting ions using the gate and the sidewalls as a mask to form impurity regions.
그러나, 종래 기술에 따라 제조된 필드 트랜지스터는 고집적화에 인한 단위소자 크기의 감소에 따라 트랜지스터의 채널 길이가 감소되어 펀치쓰루(Punch-through)가 쉽게 발생되는 문제점이 있다.However, the field transistor manufactured according to the related art has a problem in that punch-through is easily generated because the channel length of the transistor is reduced as the size of the unit device decreases due to high integration.
따라서, 본 발명의 목적은 소오스와 드레인의 간격을 늘리지 않고도 펀치쓰루 현상을 방지할 수 있는 필드 트랜지스터를 제조하는 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a field transistor that can prevent the punch-through phenomenon without increasing the gap between the source and the drain.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 필드 트랜지스터의 제조방법은 제 1 도전형 영역과 제 2 도전형 영역을 갖는 반도체기판 상에 제 1 도전형의 불순물이 도핑된 제 1 절연막을 형성하고, 상기 제 1 절연막 상에 식각선택비가 다른 제 2 절연막을 순차적으로 형성하고 상기 제 1 및 제 2 절연막이 상기 반도체기판의 제 1 도전형 영역 상에만 잔류하도록 패터닝하는 공정과, 상기 반도체기판 상에 상기 제 1 및 제 2 절연막을 덮도록 제 2 도전형의 불순물이 도핑된 제 3 절연막을 형성하고 상기 제 3 절연막이 상기 반도체기판의 제 2 도전형 영역 상에만 잔류하도록 패터닝하는 공정과, 상기 제 1 절연막 상의 제 2 절연막을 제거하는 공정과, 상기 제 1 및 제 3 절연막이 형성된 반도체기판 상에 제 4 절연막을 형성하고 상기 제 1 및 제 3 절연막 상과 제 1, 제 2 도전영역의 계면 상에 제 4 절연막이 잔류하도록 패터닝하여 게이트절연막과 필드절연막을 형성하는 공정과, 상기 게이트절연막과 필드절연막을 덮도록 불순물이 도핑된 폴리실리콘을 증착하고 게이트절연막 상에만 잔류하도록 패터닝하여 게이트를 한정한 후에 상기 게이트의 측면에 측벽을 형성하는 공정과, 상기 게이트와 측벽을 마스크로 사용하여 제 1 및 제 2 도전형 영역에 각각 소오스 및 드레인영역을 형성하여 채널영역을 한정함과 동시에 상기 제 1 및 제 3 절연막에 도핑된 불순물을 상기 소오스 및 드레인영역 사이의 채널영역으로 확산시키는 공정을 구비한다.A method of manufacturing a field transistor according to the present invention for achieving the above object is to form a first insulating film doped with impurities of a first conductivity type on a semiconductor substrate having a first conductivity type region and a second conductivity type region, Sequentially forming a second insulating film having a different etching selectivity on the first insulating film and patterning the first and second insulating films so as to remain only on the first conductivity type region of the semiconductor substrate; Forming a third insulating film doped with an impurity of a second conductivity type to cover the first and second insulating films, and patterning the third insulating film to remain only on the second conductive type region of the semiconductor substrate; Removing a second insulating film on the semiconductor substrate; and forming a fourth insulating film on the semiconductor substrate on which the first and third insulating films are formed, and forming the first and third insulating films on the first and third insulating films. Patterning the fourth insulating film to remain on the interface of the second conductive region to form a gate insulating film and a field insulating film, and depositing polysilicon doped with impurities to cover the gate insulating film and the field insulating film and remaining only on the gate insulating film. Forming a sidewall on the side surface of the gate after patterning to define the gate; and defining a channel region by forming source and drain regions in the first and second conductive regions using the gate and the sidewall as masks, respectively. And simultaneously dispersing impurities doped in the first and third insulating layers to the channel region between the source and drain regions.
도 1a 내지 도 1d은 종래기술의 실시예에 따른 필드 트랜지스터의 제조방법을 도시하는 공정도.1A to 1D are process diagrams illustrating a method of manufacturing a field transistor according to an embodiment of the prior art.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 실시예에 따른 필드 트랜지스터의 제조방법을 도시하는 공정도.2A to 2F are process drawings showing a method of manufacturing a field transistor according to the embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명><Simple explanation of the code | symbol about the main part of drawing>
31 : N형 반도체기판 33 : P웰31: N-type semiconductor substrate 33: P well
35 : BSG 41 : PSG35: BSG 41: PSG
46 : 필드절연막 47 : 게이트절연막46: field insulating film 47: gate insulating film
51 : 게이트 53 : 측벽51: gate 53: sidewall
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 실시예에 따른 필드 트랜지스터 제조방법을 도시하는 공정도이다.2A to 2F are process diagrams illustrating a method of manufacturing a field transistor according to an embodiment of the present invention.
본 방법에 따르면 도 2a에 나타낸 바와 같이, N형의 반도체기판(31) 내에 P형 불순물을 소정 부분에 선택적으로 이온주입하여 P웰(33)을 형성한다. 그리고, 상기 P웰(33)이 형성된 반도체기판(31) 상에 제 1 절연막(35)과 제 2 절연막(37)을 CVD 방법으로 순차적으로 형성한 후에, 상기 제 2 절연막(37) 상에 포토레지스트를 도포한 후, 노광 및 현상하여 상기 제 1 및 제 2 절연막(35)(37)이 P웰(33) 상에만 잔류하도록 제 1 마스크패턴(39)을 형성한다. 여기서 상기 제 1 절연막(35)은 P형의 불순형이 도핑된 절연물질, 예를들면, 붕소 실리케이트 유리(Boro-Silicate Glass : 이하, BSG라 칭함)로 형성하고, 상기 제 2 절연막(37)은 제 1 절연막(35)을 형성하는 BSG 등과 같은 실리케이트 유리와 식각 선택비가 다른 절연물질, 예를 들면, 산화실리콘 또는 질화실리콘 등으로 형성한다.According to this method, as shown in Fig. 2A, P-
그리고, 도 2b와 같이 상기 제 1 마스크패턴(39)을 마스크로 사용하여 제 2 절연막(37)과 제 1 절연막(35)을 순차적으로 이방성 건식식각하여 P웰(33) 상에만 잔류시킨 후에, 제 1 마스크패턴(41)을 제거한다. 그리고, 상기 패터닝된 제 1 및 제 2 절연막(35)(37)과 노출된 반도체기판(31) 상에 제 3 절연막(41)을 CVD 방법으로 형성한다. 그리고, 상기 제 3 절연막(41) 상에 포토레지스트를 도포한 후, 노광 및 현상하여 반도체기판(31)의 제 1 및 제 2 절연막(35)(37)이 형성되지 않은 부분에 제 2 마스크패턴(43)을 형성한다. 상기에서 제 3 절연막(41)을 N형 불순물이 도핑된 절연물질, 예를들어, 인 실리케이트 유리(Phospho-Silicate Glass : 이하, PSG라 칭함)로 형성한다.As shown in FIG. 2B, after the first
도 2c에 나타낸 바와 같이, 상기 제 2 마스크패턴(43)을 마스크로 사용하여 제 3 절연막(41)을 패터닝한다. 상기에서 제 2 절연막(37)은 제 1 및 제 3 절연막(35)(41)과 식각선택비가 다르므로 제 3 절연막(41)을 패터닝할 때, 제 2 절연막(37)은 제 1 절연막(35)이 식각되지 않도록 보호한다. 그리고, 제 2 마스크패턴(43)을 제거한 후 제 1 절연막(35) 상에 잔류하는 제 2 절연막(37)을 선택적으로 제거한다.As shown in FIG. 2C, the third
그런 후에, 반도체기판(31) 상에 제 1 및 제 3 절연막(35)(41)을 덮도록 산화실리콘을 CVD 방법으로 두껍게 증착하여 제 4 절연막(44)을 형성하고, 상기 제 4 절연막(44) 상에 포토레지스트를 도포한 후, 노광 및 현상하여 제 1 및 제 3 절연막(35)(41)과 대응하는 부분과 표면에 형성된 P웰(33)과 N형 반도체기판(31)의 계면부분에 잔류하도록 제 3 마스크패턴(45)을 형성한다.Thereafter, silicon oxide is thickly deposited by CVD to cover the first and third
그리고, 도 2d와 같이 상기 제 3 마스크패턴(45)을 마스크로 사용하여 제 4 절연막(44)을 선택적으로 제거한다. 이 때, 표면에 형성된 P웰(33)과 N형 반도체기판(31)의 계면 상에 잔류하는 제 4 절연막(44)은 활성영역을 한정하는 필드절연막(46)이 되고, 상기 제 1 및 제 3 절연막(35)(41)과 이 제 1 및 제 3 절연막(35)(41) 상에 잔류하는 제 4 절연막(44)은 게이트절연막(47)이 된다.As shown in FIG. 2D, the fourth
그 다음에, 상기 필드절연막(46)과 게이트절연막(47)을 덮도록 반도체기판(31) 상에 CVD 방법으로 불순물이 도핑된 폴리실리콘층(48)을 형성한다. 그리고, 상기 폴리실리콘층(48) 상에 포토레지스트를 도포하고, 노광 및 현상하여 상기 게이트절연막(47)과 대응하는 부분만 잔류하도록 제 4 마스크패턴(49)을 형성한다.Next, a
도 2e에 나타낸 바와 같이, 상기 제 4 마스크패턴(49)을 마스크로 사용하여, 폴리실리콘층(48)을 선택적으로 이방성식각하여 게이트(51)를 형성한 후에, 제 4 마스크패턴(49)을 제거한다. 그리고, 상기 게이트(51)가 형성된 반도체기판(31) 상에 산화실리콘을 CVD 방법으로 두껍게 증착한 후 에치백 공정을 행하여 게이트(51)의 측면에 측벽(53)을 형성한다.As shown in FIG. 2E, after the
그 다음 도 2f에 나타낸 바와 같이 상기 게이트(51)와 측벽(53)을 마스크로 사용하여 P웰(33)에는 N형 불순물을, N형 반도체기판(31)에는 P형 불순물을 선택적으로 이온주입한 후, 주입된 이온이 확산되도록 어닐링하여 각각의 N형의 제 1 불순물영역(55) 및 P형의 제 2 불순물영역(57)을 형성한다. 상기에서 제 1 불순물영역(55) 및 제 2 불순물영역(57)의 사이가 채널영역으로 이용되는 데, 상기 제 1 및 제 2 불순물영역(55)(57)을 형성하기 위해 이온주입하고 주입된 이온을 확산시키기 위해 어닐링할 때 제 1 및 제 3 절연막(35)(41)으로 사용된 BSG층 및 PSG층의 도핑된 불순물이 P웰(33) 및 N형 반도체기판(31)의 채널영역으로 확산되어 불순물농도를 증가시킨다.Next, as shown in FIG. 2F, N-type impurities are selectively implanted into the P well 33 and P-type impurities are selectively implanted into the N-
상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 필드 트랜지스터는 게이트절연층을 형성할 때, P웰 상에는 P형 불순물이 도핑된 BSG층을, N웰 상에는 N형 불순물이 도핑된 PSG층을 형성하고, 상기 BSG 및 PSG 상에 두꺼운 절연막을 추가로 형성하여, 후속공정중의 열에 의해 BSG층의 붕소(B)와, PSG층의 인(P)이 N형의 반도체기판과 P웰의 채널영역내에 확산되어 불순물농도가 증가함에 의해 펀치쓰루 현상이 방지되는 필드 트랜지스터의 제조방법이다.As described above, the field transistor manufactured according to the present invention forms a BSG layer doped with P-type impurities on the P wells, and a PSG layer doped with N-type impurities on the N wells when the gate insulating layer is formed. A thick insulating film is further formed on the BSG and PSG, and boron (B) of the BSG layer and phosphorus (P) of the PSG layer diffuse in the channel region of the N-type semiconductor substrate and the P well by heat during the subsequent process. In this way, the punch-through phenomenon is prevented by increasing the impurity concentration.
따라서, 본 발명에 따른 필드 트랜지스터 제조방법은 게이트절연막으로 얇은 기판과 같은 도전형의 불순물이 도핑된 절연막과 상기 기판과 같은 도전형의 불순물이 도핑된 절연막 상에 또 다른 두꺼운 절연막을 형성하여 후속열공정에 의해 얇은 절연막에 도핑된 불순물이 채널영역 내에 확산되어 불순물의 농도를 증가시켜 단위소자의 크기 감소에 의해 채널길이가 감소하여도 펀치쓰루 현상을 방지할 수 있는 잇점이 있다.Therefore, the field transistor manufacturing method according to the present invention forms a thick insulating film on an insulating film doped with a conductive type impurity such as a thin substrate as a gate insulating film and another thick insulating film on an insulating film doped with a conductive type impurity such as the substrate. Impurity doped in the thin insulating film by the process is diffused in the channel region to increase the concentration of impurities, even if the channel length is reduced by reducing the size of the unit device to prevent the punch-through phenomenon.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1019970048369A KR100231479B1 (en) | 1997-09-24 | 1997-09-24 | Method of fabricating field transistor |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1019970048369A KR100231479B1 (en) | 1997-09-24 | 1997-09-24 | Method of fabricating field transistor |
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Family Applications (1)
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-
1997
- 1997-09-24 KR KR1019970048369A patent/KR100231479B1/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Publication date |
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KR19990026301A (en) | 1999-04-15 |
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