KR20060010465A - Method for fabricating cmosfet having dual gate - Google Patents
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Abstract
본 발명은 nMOSFET와 pMOSFET 게이트 전극의 도핑 효율을 높임으로써, CMOS 소자의 특성이 열화되는 것을 방지할 수 있는 듀얼 게이트 구조를 갖는 씨모스 트랜지스터의 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 방법은, nMOS 영역과 pMOS 영역이 정의된 실리콘 기판을 제공하는 단계; 상기 실리콘 기판 상에 게이트 산화막, 언도프트 제1비정질실리콘막 및 P-도프트 제2비정질실리콘막을 차례로 형성하는 단계; 상기 결과물에 1차 열처리 공정을 수행하여 상기 언도프트 제1비정질실리콘막과 P-도프트 제2비정질실리콘막을 각각 언도프트 제1폴리실리콘막과 P-도프트 제2폴리실리콘막으로 결정화시키는 단계; 상기 pMOS 영역의 P-도프트 제2폴리실리콘막 부분을 선택적으로 습식식각하는 단계; 상기 pMOS 영역에 선택적으로 B 이온주입 공정을 실시하여 상기 pMOS 영역의 언도프트 제1폴리실리콘막 부분을 B-도프트 제1폴리실리콘막으로 개질시키는 단계; 상기 결과물에 2차 열처리 공정을 수행하여 상기 nMOS 영역의 언도프트 제1폴리실리콘막을 P-도프트 제1폴리실리콘막으로 개질시키는 단계; 상기 nMOS 영역의 P-도프트 제1폴리실리콘막 상부에 잔류된 P-도프트 제2폴리실리콘막을 제거하는 단계; 상기 P-도프트 제1폴리실리콘막과 B-도프트 제1폴리실리콘막을 선택적으로 식각하여 nMOS 게이트 전극과 pMOS 게이트 전극을 각각 형성하는 단계; 상기 nMOS 및 pMOS 게이트 전극 각각의 양측 기판내에 n형 LDD 영역 및 p형 LDD 영역을 형성하는 단계; 상기 nMOS 및 pMOS 게이트 전극의 양측벽에 스페이서를 형성하는 단계; 및 상기 스페이서 양측의 기판내에 고농도 도펀트의 이 온주입을 실시한 후, 3차 열처리 공정을 수행하여 n형 및 p형 소오스/드레인 영역을 각각 형성하는 단계를 포함한다. The present invention discloses a method of manufacturing a CMOS transistor having a dual gate structure capable of preventing deterioration of characteristics of a CMOS device by increasing doping efficiency of an nMOSFET and a pMOSFET gate electrode. The disclosed method comprises the steps of providing a silicon substrate having an nMOS region and a pMOS region defined; Sequentially forming a gate oxide film, an undoped first amorphous silicon film, and a P-doped second amorphous silicon film on the silicon substrate; Performing a first heat treatment process on the resultant to crystallize the undoped first amorphous silicon film and the P-doped second amorphous silicon film into the undoped first polysilicon film and the P-doped second polysilicon film, respectively. ; Selectively wet etching a portion of the P-doped second polysilicon film in the pMOS region; Selectively performing a B ion implantation process on the pMOS region to modify an undoped first polysilicon film portion of the pMOS region with a B-doped first polysilicon film; Performing a second heat treatment process on the resultant to modify the undoped first polysilicon film of the nMOS region into a P-doped first polysilicon film; Removing the P-doped second polysilicon film remaining on the P-doped first polysilicon film in the nMOS region; Selectively etching the P-doped first polysilicon film and the B-doped first polysilicon film to form an nMOS gate electrode and a pMOS gate electrode, respectively; Forming an n-type LDD region and a p-type LDD region in both substrates of each of the nMOS and pMOS gate electrodes; Forming spacers on both sidewalls of the nMOS and pMOS gate electrodes; And performing ion implantation of a high concentration dopant in the substrate on both sides of the spacer, and then performing a third heat treatment process to form n-type and p-type source / drain regions, respectively.
Description
도 1은 종래의 기술에 따른 듀얼 게이트 구조를 갖는 씨모스 트랜지스터의 제조방법을 설명하기 위한 단면도. 1 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a CMOS transistor having a dual gate structure according to the prior art.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 게이트 구조를 갖는 씨모스 트랜지스터의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도. 2A to 2F are cross-sectional views of processes for describing a method of manufacturing a CMOS transistor having a dual gate structure according to an exemplary embodiment of the present invention.
-도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명-Explanation of symbols on main parts of drawing
21 : 실리콘 기판 22 : 소자분리막21
23 : 게이트 산화막 24 : 언도프트 제1비정질실리콘막23
25 : P-도프트 제2비정질실리콘막 26 : 1차 열처리 공정25: P-doped second amorphous silicon film 26: primary heat treatment process
24a : 언도프트 제1폴리실리콘막 25a : P-도프트 제2폴리실리콘막24a: undoped
27 : 마스크27: mask
25b : 식각후 잔류된 P-도프트 제2폴리실리콘막25b: P-doped second polysilicon film remaining after etching
28 : B 이온주입 공정 24b : B-도프트 제1폴리실리콘막 28: B
24c : nMOS 영역의 언도프트 제1폴리실리콘막24c: undoped first polysilicon film in nMOS region
29 : 2차 열처리 공정 24d : P-도프트 제1폴리실리콘막29: secondary heat treatment step 24d: P-doped first polysilicon film
24e : nMOS 게이트 전극 24f : pMOS 게이트 전극
24e:
30a : n형 LDD 영역 30b : p형 LDD 영역30a: n-
31 : 스페이서 32a : n형 소오스/드레인 영역31
32b : p형 소오스/드레인 영역 32b: p-type source / drain region
본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, nMOSFET와 pMOSFET 게이트 전극의 도핑 효율을 높임으로써, CMOS 소자의 특성이 열화되는 것을 방지할 수 있는 듀얼 게이트 구조를 갖는 씨모스 트랜지스터의 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 a CMOS transistor having a dual gate structure capable of preventing deterioration of characteristics of a CMOS device by increasing doping efficiency of nMOSFET and pMOSFET gate electrodes. It relates to a manufacturing method.
잘 알려진 바와 같이, CMOS 소자에서 n형 불순물이 도핑된 폴리실리콘 게이트 전극을 사용하는 pMOSFET는 실리콘 기판 표면 하부로 매립 채널(buried channel)이 형성되는데, 이러한 상황하에서는 실리콘 기판 표면에 채널이 형성되는 nMOSFET와 pMOSFET간에 문턱전압이 차이가 나게 되어 소자의 설계나 제작에 여러가지 제한 요인이 작용한다. As is well known, pMOSFETs using polysilicon gate electrodes doped with n-type impurities in CMOS devices form buried channels beneath the silicon substrate surface, in which case nMOSFETs form channels on the silicon substrate surface. Threshold voltages are different between and pMOSFETs, which can limit the design and fabrication of devices.
따라서, nMOSFET의 게이트 폴리실리콘에는 높은 농도의 n형 불순물 도핑을 적용하고, pMOSFET의 게이트 폴리실리콘에는 높은 농도의 p형 불순물 도핑을 적용하는 바, 이러한 구조를 통상 듀얼 게이트 구조라 부른다. Therefore, a high concentration of n-type impurity doping is applied to the gate polysilicon of the nMOSFET, and a high concentration of p-type impurity doping is applied to the gate polysilicon of the pMOSFET. Such a structure is commonly referred to as a dual gate structure.
통상적으로, nMOSFET의 게이트 폴리실리콘에는 인(phosporous, P)을 이온주입하는 방법을 적용하고, pMOSFET의 게이트 폴리실리콘에는 붕소(boron, B)를 이온 주입하는 방법을 적용하고 있다.In general, a method of ion implanting phosphorous (P) is applied to the gate polysilicon of the nMOSFET, and a method of ion implanting boron (B) is applied to the gate polysilicon of the pMOSFET.
이와 같이, 게이트 전극인 폴리실리콘막에 불순물을 도핑하는 이유는 게이트 전극의 저항을 낮추기 위한 것이다. As described above, the reason for doping the polysilicon film as the gate electrode is to lower the resistance of the gate electrode.
도 1은 종래의 기술에 따른 듀얼 게이트 구조를 갖는 씨모스 트랜지스터의 제조방법을 설명하기 위한 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.1 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a CMOS transistor having a dual gate structure according to the related art, which will be described below.
종래의 듀얼 게이트 구조를 갖는 씨모스 트랜지스터의 제조방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 먼저, nMOSFET 영역과 pMOSFET 영역이 정의된 실리콘 기판(11)을 제공한 다음, 상기 실리콘 기판(11)의 필드영역에 공지의 STI(shallow trench isolation) 공정을 적용시켜 소자분리막(12)을 형성한다. 그런후에, n웰 마스크(미도시)와 p웰 마스크(미도시)를 이용한 불순물의 이온주입을 통해 nMOSFET 영역에 p형 웰(미도시)을 형성하고, pMOSFET 영역에 n형 웰(미도시)을 형성한다. In the conventional method of manufacturing a CMOS transistor having a dual gate structure, as shown in FIG. 1, first, a
이어서, 상기 결과의 기판 상에 산화막 및 폴리실리콘막을 차례로 형성한 다음, 상기 nMOSFET 영역의 폴리실리콘막에 선택적으로 인을 도핑시키고, pMOSFET 영역의 폴리실리콘막에 선택적으로 붕소를 도핑시킨 후, 상기 결과의 폴리실리콘막과 산화막을 선택적으로 식각하여 nMOSFET의 n형 게이트 전극(14a) 및 pMOSFET의 p형 게이트 전극(14b)을 각각 형성한다. 이때, 도 1에서 미설명된 도면부호 13은 식각후 잔류된 산화막으로서, 게이트 산화막이 된다. Subsequently, an oxide film and a polysilicon film are sequentially formed on the resultant substrate, and then phosphorus is selectively doped into the polysilicon film of the nMOSFET region, and the doped boron is selectively doped into the polysilicon film of the pMOSFET region. The polysilicon film and the oxide film are selectively etched to form the n-
그런 후, 상기 n형 및 p형 게이트 전극(14a, 14b)을 마스크로 이용한 불순물 이온주입 공정을 통해 상기 n형 및 p형 게이트 전극(14a, 14b) 양측의 실리콘 기판(11)에 n형 LDD(lightly doped drain) 영역(16a) 및 p형 LDD 영역(16b)을 형성한 다음, 상기 n형 및 p형 게이트 전극(14a, 14b)의 양측벽에 스페이서(15)를 형성한다. Then, an n-type LDD on the
그리고나서, 상기 스페이서(15)를 포함한 n형 및 p형 게이트 전극(14a, 14b)을 마스크로 이용한 불순물 이온주입을 실시한 후, 열처리 공정을 통해 상기 스페이서 양측의 실리콘 기판(11)에 n형 소오스/드레인 영역(17a) 및 p형 소오스/드레인 영역(17b)을 형성한다. Then, after impurity ion implantation using the n-type and p-
그러나, 최근 소자가 고집적화 되어감에 따라, 채널 길이 및 게이트 산화막의 두께가 감소되고 있는 것과 관련하여, nMOSFET와 pMOSFET 소오스/드레인 영역 형성 공정에서의 열처리 공정에 대한 제한이 생기고 있다. 즉, 소자의 고집적화에 따른 채널 길이 및 게이트 산화막의 두께가 감소되고 있는 추세에서, 누설 전류 특성을 개선시키기 위해 소오스/드레인 영역 형성 공정에서의 열처리 공정을 1000℃ 이상의 고온 조건에서 진행하게 되면, CMOS 소자의 특성이 열화되는 문제점이 발생된다. However, with the recent high integration of devices, there are limitations on the heat treatment process in the nMOSFET and pMOSFET source / drain region formation processes in connection with decreasing channel length and gate oxide film thickness. That is, in the trend that the channel length and the gate oxide film thickness are reduced due to the high integration of the device, when the heat treatment process in the source / drain region forming process is performed at a high temperature of 1000 ° C. or more to improve the leakage current characteristics, There is a problem that the characteristics of the device deteriorate.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, nMOSFET와 pMOSFET 게이트 전극의 도핑 효율을 높임으로써, 소오스/드레인 영역 형성 공정에서의 열처리 공정에 대한 제한을 최소화시켜, CMOS 소자의 특성이 열화되는 것을 방지할 수 있는 듀얼 게이트 구조를 갖는 씨모스 트랜지스터의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, by increasing the doping efficiency of the nMOSFET and pMOSFET gate electrode, thereby minimizing the limitation on the heat treatment process in the source / drain region forming process, the characteristics of the CMOS device It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a CMOS transistor having a dual gate structure capable of preventing the degradation thereof.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 듀얼 게이트 구조를 갖는 씨모스 트랜지스터의 제조방법은, nMOS 영역과 pMOS 영역이 정의된 실리콘 기판을 제공하는 단계; 상기 실리콘 기판 상에 게이트 산화막, 언도프트 제1비정질실리콘막 및 P-도프트 제2비정질실리콘막을 차례로 형성하는 단계; 상기 결과물에 1차 열처리 공정을 수행하여 상기 언도프트 제1비정질실리콘막과 P-도프트 제2비정질실리콘막을 각각 언도프트 제1폴리실리콘막과 P-도프트 제2폴리실리콘막으로 결정화시키는 단계; 상기 pMOS 영역의 P-도프트 제2폴리실리콘막 부분을 선택적으로 습식식각하는 단계; 상기 pMOS 영역에 선택적으로 B 이온주입 공정을 실시하여 상기 pMOS 영역의 언도프트 제1폴리실리콘막 부분을 B-도프트 제1폴리실리콘막으로 개질시키는 단계; 상기 결과물에 2차 열처리 공정을 수행하여 상기 nMOS 영역의 언도프트 제1폴리실리콘막을 P-도프트 제1폴리실리콘막으로 개질시키는 단계; 상기 nMOS 영역의 P-도프트 제1폴리실리콘막 상부에 잔류된 P-도프트 제2폴리실리콘막을 제거하는 단계; 상기 P-도프트 제1폴리실리콘막과 B-도프트 제1폴리실리콘막을 선택적으로 식각하여 nMOS 게이트 전극과 pMOS 게이트 전극을 각각 형성하는 단계; 상기 nMOS 및 pMOS 게이트 전극 각각의 양측 기판내에 n형 LDD 영역 및 p형 LDD 영역을 형성하는 단계; 상기 nMOS 및 pMOS 게이트 전극의 양측벽에 스페이서를 형성하는 단계; 및 상기 스페이서 양측의 기판내에 고농도 도펀트의 이온주입을 실시한 후, 3차 열처리 공정을 수행하여 n형 및 p형 소오스/드레인 영역을 각각 형성하는 단계를 포함한다. A method of manufacturing a CMOS transistor having a dual gate structure according to the present invention for achieving the above object includes providing a silicon substrate having an nMOS region and a pMOS region defined therein; Sequentially forming a gate oxide film, an undoped first amorphous silicon film, and a P-doped second amorphous silicon film on the silicon substrate; Performing a first heat treatment process on the resultant to crystallize the undoped first amorphous silicon film and the P-doped second amorphous silicon film into the undoped first polysilicon film and the P-doped second polysilicon film, respectively. ; Selectively wet etching a portion of the P-doped second polysilicon film in the pMOS region; Selectively performing a B ion implantation process on the pMOS region to modify an undoped first polysilicon film portion of the pMOS region with a B-doped first polysilicon film; Performing a second heat treatment process on the resultant to modify the undoped first polysilicon film of the nMOS region into a P-doped first polysilicon film; Removing the P-doped second polysilicon film remaining on the P-doped first polysilicon film in the nMOS region; Selectively etching the P-doped first polysilicon film and the B-doped first polysilicon film to form an nMOS gate electrode and a pMOS gate electrode, respectively; Forming an n-type LDD region and a p-type LDD region in both substrates of each of the nMOS and pMOS gate electrodes; Forming spacers on both sidewalls of the nMOS and pMOS gate electrodes; And performing ion implantation of a high concentration dopant into the substrate on both sides of the spacer, and then performing a third heat treatment process to form n-type and p-type source / drain regions, respectively.
여기서, 상기 언도프트 제1비정질실리콘막은 1500~2000Å의 두께로 형성한 다. 그리고, 상기 P-도프트 제2비정질실리콘막은 5 ×1019 ~ 1 ×1020/㎤ 농도의 P를 도핑시켜 300~700Å의 두께로 형성하며, 상기 1차 열처리 공정은 650℃의 온도에서 1시간 동안 수행한다. Here, the undoped first amorphous silicon film is formed to a thickness of 1500 ~ 2000Å. The P-doped second amorphous silicon film is doped with P at a concentration of 5 × 10 19 to 1 × 10 20 / cm 3 to form a thickness of 300 to 700 Pa, and the first heat treatment process is performed at a temperature of 650 ° C. Perform for hours.
또한, 상기 습식식각은 HNO3/CH3COOH/HF/DI의 혼합 용액을 사용하여 수행하며, 상기 B 이온주입 공정은 5~10keV의 이온주입 에너지를 가하고, 1 ×1015∼3 ×1015/㎠의 이온주입 도우즈를 공급하여 실시한다. In addition, the wet etching is performed using a mixed solution of HNO 3 / CH 3 COOH / HF / DI, the B ion implantation process is applied to the ion implantation energy of 5 ~ 10keV, 1 × 10 15 ~ 3 × 10 15 It is performed by supplying an ion implantation dose of /
그리고, 상기 2차 열처리 공정은 850~900℃의 온도에서 30~60초 동안 RTA 방식으로 수행하며, 상기 3차 열처리 공정은 스파이크 RTP 장치를 사용하여 1000~1100℃의 온도에서 수행한다. In addition, the secondary heat treatment process is carried out in an RTA method for 30 to 60 seconds at a temperature of 850 ~ 900 ℃, the third heat treatment process is performed at a temperature of 1000 ~ 1100 ℃ using a spike RTP apparatus.
(실시예)(Example)
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 게이트 구조를 갖는 씨모스 트랜지스터의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다. 2A through 2F are cross-sectional views of processes for describing a method of manufacturing a CMOS transistor having a dual gate structure according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 듀얼 게이트 구조를 갖는 씨모스 트랜지스터의 제조방법은, 도 2a에 도시된 바와 같이, 먼저, nMOSFET 영역(이하 'nMOS 영역'이라 약칭함)과 pMOSFET 영역(이하 'pMOS 영역'이라 약칭함)이 정의된 실리콘 기판(21)을 제공한 다음, 상기 실리콘 기판(21)의 필드영역에 공지의 STI(shallow trench isolation) 공정을 적용시켜 소자분리막(22)을 형성한다. 그런후에, n웰 마스크(미도시)와 p웰 마스크(미도시)를 이용한 불순물의 이온주입을 통해 nMOS 영역에 p형 웰(미도시)을 형성하고 pMOS 영역에 n형 웰(미도시)을 형성한다. In the method of manufacturing a CMOS transistor having a dual gate structure according to an exemplary embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2A, first, an nMOSFET region (hereinafter referred to as an 'nMOS region') and a pMOSFET region (hereinafter, a 'pMOS region') are described. After the
이어서, 상기 실리콘 기판(21) 상에 게이트 산화막(23), 불순물이 도핑되지 않은 언도프트(undoped) 제1비정질실리콘막(24) 및 인(phosphorous; P)이 도핑된 P-도프트(P-doped) 제2비정질실리콘막(25)을 차례로 형성한다. 여기서, 상기 언도프트 제1비정질실리콘막(24)은 1500~2000Å의 두께로 형성하고, 상기 P-도프트 제2비정질실리콘막(25)은 5 ×1019 ~ 1 ×1020/㎤ 농도의 P를 도핑시켜 300~700Å의 두께로 형성한다. Subsequently, the
그런후에, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 결과물에 1차 열처리 공정(26)을 수행하여 상기 언도프트 제1비정질실리콘막과 P-도프트 제2비정질실리콘막을 결정화시킨다. 즉, 상기 1차 열처리 공정(26)을 통해 상기 언도프트 제1비정질실리콘막을 언도프트 제1폴리실리콘막(24a)으로 개질시킴과 동시에, P-도프트 제2비정질실리콘막을 P-도프트 제2폴리실리콘막(25a)으로 개질시킨다. Thereafter, as shown in FIG. 2B, the resultant first
여기서, 상기 1차 열처리 공정(26)은 650℃의 온도에서 1시간 동안 수행하며, 이러한 1차 열처리 공정(26)은 언도프트 제1폴리실리콘막(24a)과 P-도프트 제2폴리실리콘막(25a)간의 습식식각 선택비를 높여주는 역할을 하게 된다. Here, the first
다음으로, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 P-도프트 제2폴리실리콘막(25a)상에 감광막을 도포하고 노광 및 현상으로 패터닝하여 pMOS 영역을 노출시키는 마 스크(27)를 형성한다. Next, as shown in FIG. 2C, a photosensitive film is coated on the P-doped
그런다음, 상기 마스크(27)에 의해 노출된 pMOS 영역의 P-도프트 제2폴리실리콘막 부분을 습식식각한다. 여기서, 상기 습식식각은 HNO3/CH3COOH/HF/DI(dionized water)의 혼합 용액을 사용하여 진행한다. 한편, 상기 HNO3/CH3COOH/HF/DI의 혼합 용액을 이용하는 경우, 상기 언도프트 제1폴리실리콘막(24a)과 P-도프트 제2폴리실리콘막간의 식각 선택비는 60:1∼80:1로 증가하게 되며, 이와 같은 높은 식각 선택비로 인해 P-도프트 제2폴리실리콘막의 습식식각 후에, 언도프트 제1폴리실리콘막(24a)은 식각되지 않고, pMOS 영역의 P-도프트 제2폴리실리콘막 부분만이 식각된다. 이때, 도 2c에서 미설명된 도면부호 25b는 식각후 잔류된 P-도프트 제2폴리실리콘막을 나타낸 것이다. Then, the P-doped second polysilicon film portion of the pMOS region exposed by the
계속해서, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 마스크(27)를 이용하여 B 이온주입 공정(28)을 실시하여 pMOS 영역의 언도프트 제1폴리실리콘막을 B-도프트 제1폴리실리콘막(24b)으로 개질시킨다. 여기서, 상기 B 이온주입 공정(28)은 5~10keV의 이온주입 에너지를 가하고, 1 ×1015∼3 ×1015/㎠의 이온주입 도우즈(dose)를 공급하여 실시한다. Subsequently, as shown in FIG. 2D, the B-doped
한편, 상기 B 이온주입 공정(28)은 후속으로 형성될 pMOS 게이트 전극의 도핑 효율을 높여주는 역할을 한다. 이때, 도 2d에서 미설명된 도면부호 24c는 nMOS 영역의 언도프트 제1폴리실리콘막을 나타낸 것이다. On the other hand, the B
그리고나서, 도 2e에 도시된 바와 같이, 상기 마스크를 제거한다. 그런 후, 상기 결과물에 2차 열처리 공정(29)을 수행하여 상기 nMOS 영역의 식각후 잔류된 P-도프트 제2폴리실리콘막(25b) 내에 도핑된 인을 상기 nMOS 영역의 언도프트 제1폴리실리콘막으로 확산 및 활성화시켜 상기 nMOS 영역의 언도프트 제1폴리실리콘막을 P-도프트 제1폴리실리콘막(24d)으로 개질시킴과 동시에, pMOS 영역의 B-도프트 제1폴리실리콘막(24b) 내에 도핑된 붕소를 활성화시킨다. Then, as shown in FIG. 2E, the mask is removed. Thereafter, a second
여기서, 상기 2차 열처리 공정(29)은 850~900℃의 온도에서 30~60초 동안 RTA(rapid thermal annealing) 방식으로 수행하며, 이는 nMOS 및 pMOS 각각의 도펀트를 활성화시켜 주므로, nMOS 및 pMOS 게이트 전극의 도핑 효율을 높이는 역할을 해준다. Here, the secondary
이후, 도 2f에 도시된 바와 같이, 상기 P-도프트 제1폴리실리콘막(24d) 상부의 상기 식각후 잔류된 P-도프트 제2폴리실리콘막을 제거한 다음, 상기 P-도프트 제1폴리실리콘막(24d)과 B-도프트 제1폴리실리콘막(24b)을 선택적으로 식각하여 nMOS 게이트 전극(24e)과 pMOS 게이트 전극(24f)을 각각 형성한다. Thereafter, as shown in FIG. 2F, the P-doped second polysilicon layer remaining after the etching on the P-doped first polysilicon layer 24d is removed, and then the P-doped first poly The silicon film 24d and the B-doped
이어서, 상기 nMOS 게이트 전극(24e)과 pMOS 게이트 전극(24f) 각각의 양측 기판(21)내에 저농도 도펀트의 이온주입을 통해 nMOS의 n형 LDD 영역(30a)과 pMOS의 p형 LDD 영역(30b)을 형성한 후, 각 게이트 전극의 양측벽에 스페이서(31)를 형성한다. Subsequently, the n-
그리고나서, 상기 nMOS 및 pMOS 게이트 전극(24e, 24f) 및 스페이서(31)를 마스크로 이용한 고농도 도펀트의 이온주입을 실시한 후, 3차 열처리 공정을 수행하여 상기 스페이서(31) 양측의 기판(21)내에 nMOS의 n형 소오스/드레인 영역(32a) 과 pMOS의 p형 소오스/드레인 영역(32b)을 형성한다. 여기서, 상기 3차 열처리 공정은 스파이크(spike) RTP(rapid thermal process) 장치를 사용하여 1000~1100℃의 온도에서 수행한다. 이때, 상기 3차 열처리 공정을 상기와 같은 고온 조건에서 수행하더라도, 이전 공정에서 nMOS 및 pMOS 게이트 형성 영역에 각각의 도펀트를 미리 도핑 및 활성화 시켰기 때문에 상기 3차 열처리 공정에 대한 제한을 최소화시킬 수 있다. 즉, 상기 3차 열처리 공정을 상기와 같은 고온 조건에서 수행하더라도, 소자의 특성이 열화되는 것을 방지할 수 있다. Then, after ion implantation of a high concentration dopant using the nMOS and
이상에서와 같이, 본 발명은 nMOS 및 pMOS 게이트 전극을 형성하기 이전에, nMOS 및 pMOS 게이트 형성 영역에 각각의 도펀트를 미리 도핑 및 활성화시킴으로써, nMOS 및 pMOS 게이트 전극의 도핑 효율을 높여줄 수 있으며, 이에, 후속으로 진행될 소오스/드레인 영역 형성 공정에서의 열처리 공정에 대한 제한을 최소화시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 CMOS 소자의 특성이 열화되는 것을 방지할 수 있음은 물론, 고집적 소자의 제조에 유리하게 적용할 수 있다. As described above, the present invention can increase the doping efficiency of the nMOS and pMOS gate electrodes by doping and activating respective dopants in the nMOS and pMOS gate formation regions before forming the nMOS and pMOS gate electrodes. Therefore, it is possible to minimize the restriction on the heat treatment process in the subsequent source / drain region forming process. Therefore, the present invention can be prevented from deteriorating the characteristics of the CMOS device, and can be advantageously applied to the production of highly integrated devices.
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100842751B1 (en) * | 2007-05-21 | 2008-07-01 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method of optical proximity correction on dual polysilicon gates |
KR100842747B1 (en) * | 2006-12-29 | 2008-07-01 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for fabricating dual poly gate in semiconductor device |
KR101009350B1 (en) * | 2007-08-30 | 2011-01-19 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for doping in poly silicon and method for fabricating dual poly gate using the same |
US7919373B2 (en) | 2007-08-30 | 2011-04-05 | Hynix Semiconductor Inc. | Method for doping polysilicon and method for fabricating a dual poly gate using the same |
US8470664B2 (en) | 2011-02-15 | 2013-06-25 | SK Hynix Inc. | Methods of fabricating a dual polysilicon gate and methods of fabricating a semiconductor device using the same |
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100842747B1 (en) * | 2006-12-29 | 2008-07-01 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for fabricating dual poly gate in semiconductor device |
US7537995B2 (en) | 2006-12-29 | 2009-05-26 | Hynix Semiconductor Inc. | Method for fabricating a dual poly gate in semiconductor device |
KR100842751B1 (en) * | 2007-05-21 | 2008-07-01 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method of optical proximity correction on dual polysilicon gates |
KR101009350B1 (en) * | 2007-08-30 | 2011-01-19 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for doping in poly silicon and method for fabricating dual poly gate using the same |
US7919373B2 (en) | 2007-08-30 | 2011-04-05 | Hynix Semiconductor Inc. | Method for doping polysilicon and method for fabricating a dual poly gate using the same |
US8470664B2 (en) | 2011-02-15 | 2013-06-25 | SK Hynix Inc. | Methods of fabricating a dual polysilicon gate and methods of fabricating a semiconductor device using the same |
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