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KR20060135191A - Double gate device manufacturing method - Google Patents

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KR20060135191A
KR20060135191A KR1020050054928A KR20050054928A KR20060135191A KR 20060135191 A KR20060135191 A KR 20060135191A KR 1020050054928 A KR1020050054928 A KR 1020050054928A KR 20050054928 A KR20050054928 A KR 20050054928A KR 20060135191 A KR20060135191 A KR 20060135191A
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KR
South Korea
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polysilicon layer
dopant
mask
region
gate electrode
Prior art date
Application number
KR1020050054928A
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Korean (ko)
Inventor
성민규
임관용
조흥재
Original Assignee
주식회사 하이닉스반도체
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Publication date
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Abstract

본 발명은 폴리 게이트 전극의 가장자리에서 프린징 필드가 형성되는 것을 억제하여 소자 특성을 향상시킬 수 있는 이중 게이트 소자 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명에서는 폴리 실리콘층이 증착된 반도체 기판을 제공하는 단계와, 상기 폴리 실리콘층 상에 상기 폴리 실리콘층의 일부 영역을 노출시키는 마스크를 형성하는 단계와, 상기 마스크를 통해 노출된 영역의 상기 폴리 실리콘층 중 가장자리 영역의 상기 폴리 실리콘층 농도가 중앙부의 상기 폴리 실리콘층 농도보다 높도록, 상기 마스크를 통해 노출된 영역의 상기 폴리 실리콘층에 도펀트를 주입하는 단계를 포함하는 이중 게이트 소자 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method for manufacturing a double gate device that can improve the device characteristics by suppressing the formation of the fringing field at the edge of the poly gate electrode. Providing a mask, forming a mask exposing a portion of the polysilicon layer on the polysilicon layer, and wherein the polysilicon layer concentration of an edge region of the polysilicon layer of the region exposed through the mask is And implanting a dopant into the polysilicon layer in a region exposed through the mask so as to be higher than the concentration of the polysilicon layer in the center.

Description

이중 게이트 소자 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING A DUAL GATE DEVICE}TECHNICAL FOR MANUFACTURING A DUAL GATE DEVICE

도 1은 도 1은 일반적인 폴리 게이트 전극의 구조를 설명하기 위한 도면.1 is a view for explaining the structure of a conventional poly gate electrode.

도 2는 도 1의 등가회로도.2 is an equivalent circuit diagram of FIG. 1.

도 3은 게이트 길이와 전체 캐패시턴스의 의존성에 대한 실험결과도.3 is an experimental result of the dependence of the gate length and the total capacitance.

도 4는 종래 기술에 따른 폴리 게이트 전극에서 나타나는 프린징 필드(fringing field)를 설명하기 위한 단면도.4 is a cross-sectional view illustrating a fringing field appearing in a poly gate electrode according to the prior art.

도 5는 폴리 공핍층 내의 보론 도핑 프로파일(profile)을 설명하기 위해 도 4의 I-I' 절취선을 따라 도시된 개념도.FIG. 5 is a conceptual view taken along the line II ′ of FIG. 4 to illustrate the boron doping profile in the poly depletion layer. FIG.

도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 게이트 소자 제조방법을 도시한 공정 단면도.6A through 6D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a double gate device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 7a 내지 도 7c는 폴리 실리콘층 내부의 보론 프로파일을 설명하기 위해 도 6a 내지 도 6c에 도시된 I-I' 절취선을 따라 도시된 개념도.7A-7C are conceptual views taken along the line II ′ of FIGS. 6A-6C to illustrate the boron profile inside the polysilicon layer.

도 8은 게이트 전극 내부의 보론 프로파일을 설명하기 위해 도 6d에 도시된 I-I' 절취선을 따라 도시된 개념도.8 is a conceptual view along the line II ′ shown in FIG. 6D to illustrate the boron profile inside the gate electrode.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

110: 반도체 기판110: semiconductor substrate

120 : 게이트 산화막120: gate oxide film

130 : 폴리 실리콘층130: polysilicon layer

140 : 포토레지스트 패턴140: photoresist pattern

150 : 1차 이온주입 공정150: primary ion implantation process

160 : 2차 이온주입 공정160: secondary ion implantation process

170 : 3차 이온주입 공정170: tertiary ion implantation process

130a : P+ 폴리 게이트 전극130a: P + poly gate electrode

G : 게이트 영역G: gate area

본 발명은 이중 게이트 소자 제조방법에 관한 것으로, 특히 0.1㎛급 디램(DRAM : Dynamic Random Access Memory) 소자의 이중(dual) 폴리 게이트 소자 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a double gate device, and more particularly, to a method for manufacturing a dual poly gate device of a dynamic random access memory (DRAM) device.

일반적으로 반도체 소자의 고집적화에 따라 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)를 이용한 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 소자 공정시 게이트의 피치(pitch)가 감소하게 되었다. 이에 따라, 종래의 CMOS 공정을 통해 기존의 물질을 그대로 이용하여 게이트 전극과 게이트 산화막을 형성하는 경우 많은 문제점이 발생하게 되었는 바, 최근에는 새로운 물질로의 변화가 절실히 요구되고 있는 실정이다. In general, as the integration of semiconductor devices increases, the pitch of gates decreases during the processing of a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) device using a silicon wafer. Accordingly, when the gate electrode and the gate oxide film are formed by using the existing material as it is through the conventional CMOS process, many problems occur. Recently, a change to the new material is urgently required.

먼저, 게이트 전극 관점에서 살펴보면 다음과 같다. First, look at the gate electrode from the perspective as follows.

종래기술에 따른 CMOS 소자의 제조공정에서는 n형(n-type) 도펀트(dopant)가 도핑된 도프트(doped) 폴리 실리콘막(poly silicon)으로 NMOS 소자와 PMOS 소자의 각 게이트 전극을 형성하여 왔다. 이에 따라, NMOS 소자는 서피스 채널(surface channel) 특성을 갖는데 반해, PMOS 소자는 베리드 채널(buried channel) 특성을 갖게 되었다. PMOS 소자는 베리드 채널 특성에 의해 게이트 전극의 폭, 예컨대 반치폭 100nm 이하로 좁아질 경우 서피스 채널(surface channel) 특성을 갖는 NMOS 소자와 달리 단채널효과(short channel effect)에 매우 취약한 단점을 보이게 되었다. In the CMOS device manufacturing process according to the prior art, each gate electrode of the NMOS device and the PMOS device has been formed of an n-type dopant doped polysilicon film. . As a result, the NMOS device has a surface channel characteristic, whereas the PMOS device has a buried channel characteristic. The PMOS device is very weak to short channel effects unlike NMOS devices having surface channel characteristics when the width of the gate electrode is narrowed to less than a half width of 100 nm due to the buried channel characteristics. .

이에 따라, 반도체 소자의 고집적화에 따라 좁은 게이트 채널 길이를 갖는 CMOS 소자의 제조공정시, PMOS 소자의 게이트 전극을 p형 도프트 폴리 실리콘막으로 형성하여 PMOS 소자를 서피스 채널 특성을 갖도록 구현하는 이중 게이트(dual gate) 구조가 제안되었다. 이러한 이중 게이트 구조를 통해 단채널효과에 의한 문제를 해결하였다. Accordingly, in the fabrication process of a CMOS device having a narrow gate channel length in accordance with high integration of semiconductor devices, a double gate for forming a PMOS device with a p-type doped polysilicon film to realize a PMOS device with surface channel characteristics A dual gate structure has been proposed. This double gate structure solves the problem caused by the short channel effect.

그러나, 이중 게이트 구조에서는 여러 가지 문제점이 발생하는데, 그 중 하나가, 채널 영역으로의 보론 침투에 의한 문턱전압 이동 및 변동(fluctuation) 현상이 있다. 그리고, 게이트 산화막과 게이트 전극 계면에서 폴리 실리콘 공핍현상 에 의한 소자 특성 열화가 있다. 이러한 문제점들은 근본적으로 MOS 구조의 게이트 전극을 금속이 아닌 고농도로 도핑된 폴리 실리콘 물질을 사용함에 있다. 이처럼, 폴리 실리콘을 사용하여 형성된 게이트 전극을 여기서는 폴리 게이트 전극이라 칭한다.However, various problems occur in the double gate structure, one of which is a threshold voltage shift and fluctuation due to boron penetration into the channel region. In addition, there is deterioration in device characteristics due to polysilicon depletion at the gate oxide film and the gate electrode interface. These problems are fundamentally due to the use of highly doped polysilicon material rather than metal as the gate electrode of the MOS structure. As such, a gate electrode formed using polysilicon is referred to herein as a poly gate electrode.

도 1은 일반적인 폴리 게이트 전극의 구조를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the structure of a general poly gate electrode.

도 1을 참조하면, 일반적인 폴리 게이트 전극은 실리콘 기판(10) 상에 형성된 게이트 산화막(20)과, 게이트 산화막(20) 상에 형성된 폴리 실리콘막(30)과, 게이트 산화막(20) 및 폴리 실리콘막(30) 간에 형성된 폴리 공핍층(25)으로 이루어진다. 여기서, 게이트 전극에는 게이트 전압(VG)이 인가되고 채널에는 소스 전압(VS)이 인가된다.Referring to FIG. 1, a general poly gate electrode includes a gate oxide film 20 formed on a silicon substrate 10, a poly silicon film 30 formed on a gate oxide film 20, a gate oxide film 20, and a poly silicon. It is made of a poly depletion layer 25 formed between the films 30. Here, the gate voltage V G is applied to the gate electrode, and the source voltage V S is applied to the gate electrode.

폴리 공핍층(25)은 폴리 실리콘막(30)과 게이트 산화막(20) 간의 계면에 있는 도펀트가 게이트 산화막(20) 쪽으로 확산(diffusion)되면 형성되는데, 특히 보론을 이용한 PMOS 소자 제조시 잘 나타난다. 예컨대, 보론은 다른 도펀트에 비해 산화막 쪽으로 확산되는 정도가 크기 때문에 공핍층이 잘 형성된다.The poly depletion layer 25 is formed when the dopant at the interface between the polysilicon film 30 and the gate oxide film 20 diffuses toward the gate oxide film 20, and is particularly well represented when manufacturing a PMOS device using boron. For example, since the boron has a greater diffusion to the oxide layer than other dopants, the depletion layer is well formed.

도 2는 도 1의 등가회로도이다. 도 2를 참조하면, 도 1의 폴리 공핍층(25)이 제1 캐패시터(CP)로 기능하고 도 1의 게이트 산화막(20)이 제2 캐패시터(Cacc)로 기능하는 것을 알 수 있다. 또한, 제1 및 제2 캐패시터(CP, Cacc)는 직렬로 연결되므로 전체 캐패시턴스(Cinv; 인버젼(inversion) 상태에서의 캐패시턴스)는 하기의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of FIG. 1. Referring to FIG. 2, it can be seen that the poly depletion layer 25 of FIG. 1 functions as the first capacitor C P and the gate oxide film 20 of FIG. 1 functions as the second capacitor C acc . In addition, since the first and second capacitors C P and C acc are connected in series, the total capacitance C inv (capacitance in an inversion state) may be expressed by Equation 1 below.

Figure 112005033734470-PAT00001
Figure 112005033734470-PAT00001

이에 따라, 게이트 전극과 채널에 걸린 전압에 의하여 전체 캐패시터에 축적된 전하량(Qinv)은 하기의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.Accordingly, the charge amount Q inv accumulated in the entire capacitor due to the voltage applied to the gate electrode and the channel may be expressed by Equation 2 below.

Figure 112005033734470-PAT00002
Figure 112005033734470-PAT00002

또한, 폴리 공핍층(25, 도 1 참조)에 축적된 전하량(Qacc) 즉, 제2 캐패시터(Cacc)의 전하량(Qacc)은 하기의 수학식 3과 같이 표현될 수 있다. 하기에서, VP는 제1 캐패시터(CP)에 의해서 떨어(drop)지는 드롭 전압을 말한다.In addition, poly ball depletion layer can be expressed as the amount of charge (Q acc) That is, the second capacitor is equation (3) to the amount of charge (Q acc) of (C acc) stored in (25, see FIG. 1). In the following, V P refers to a drop voltage dropped by the first capacitor C P.

Figure 112005033734470-PAT00003
Figure 112005033734470-PAT00003

결국, 수학식 2 및 3을 통해 하기의 수학식 4를 얻을 수 있다. As a result, the following Equation 4 can be obtained through Equations 2 and 3.

Figure 112005033734470-PAT00004
Figure 112005033734470-PAT00004

도 3은 게이트 길이(gate length)와 수학식 4의 파라미터(parameter)에 대한 의존성에 대해 최근에 보고(참고문헌:C.H.Choi et al, Gate length dependent polysilicon depletion effects, vol23, 224, IEEE, 2002)된 실험결과도이다. FIG. 3 recently reports on the dependence of gate length and parameter of equation (4) (CHChoi et al, Gate length dependent polysilicon depletion effects, vol 23, 224, IEEE, 2002). This is also an experimental result.

도 3을 참조하면, 게이트 길이가 감소할 수록 전체 캐패시턴스(Qinv)가 감소하고 VP/(VG-VS)가 증가함을 알 수 있다. 이러한 현상은, 도 4에서 보는 바와 같이, 게이트 길이가 감소함에 따라 폴리 게이트 전극 가장자리(edge)쪽의 도펀트 농도가 일정하지 않게 되어 프린징 필드(fringing field, 'F' 부위 참조)가 형성되는데서 연유한다.Referring to FIG. 3, it can be seen that as the gate length decreases, the total capacitance Q inv decreases and V P / (V G −V S ) increases. As shown in FIG. 4, as the gate length decreases, the dopant concentration at the poly gate electrode edge becomes inconsistent, thereby forming a fringing field (see 'F' region). Concatenate.

도 5는 폴리 공핍층(25) 내의 보론 도핑 프로파일(profile)을 설명하기 위해 도 4의 I-I' 절취선을 따라 도시된 개념도이다. 도 5를 참조하면, 폴리 게이트 전극 가장자리 쪽의 보론 농도가 폴리 게이트 전극 중앙부(center)의 보론 농도보다 낮아지는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 프린징 필드가 형성된다.FIG. 5 is a conceptual diagram along the line II ′ of FIG. 4 to illustrate the boron doping profile in the poly depletion layer 25. Referring to FIG. 5, it can be seen that the boron concentration at the edge of the poly gate electrode is lower than the boron concentration at the center of the poly gate electrode. Thus, a fringing field is formed.

여기서, 수학식 4를 참조하면, 상기와 같이 게이트 길이가 감소함에 따라 전체 캐패시턴스가 감소하므로 VP가 증가하게 된다. VP는 드롭 전압으로, 드롭 전압이 증가하면 문턱 전압이 변하게 되어 소자 특성을 열화시키는 문제점을 유발한다. 특히, 보론을 이용한 PMOS 소자 형성시에는 프린징 필드(fringing field)가 심하게 형성되어 게이트 길이 감소에 따른 소자 특성의 열화 정도가 심해진다.Here, referring to Equation 4, as the gate length decreases as described above, the total capacitance decreases, thereby increasing V P. V P is a drop voltage, and as the drop voltage increases, the threshold voltage changes, causing a problem of deterioration of device characteristics. In particular, when forming a PMOS device using boron, a fringing field is severely formed, and thus deterioration of device characteristics due to a decrease in gate length is increased.

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으 로서, 폴리 게이트 전극의 가장자리에서 프린징 필드가 형성되는 것을 억제하여 소자 특성을 향상시킬 수 있는 이중 게이트 소자 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems of the prior art, to provide a method for manufacturing a double gate device that can improve the device characteristics by suppressing the formation of the fringing field at the edge of the poly gate electrode. The purpose is.

상기한 목적을 달성하기 위한 일측면에 따른 본 발명은, 폴리 실리콘층이 증착된 반도체 기판을 제공하는 단계와, 상기 폴리 실리콘층 상에 상기 폴리 실리콘층의 일부 영역을 노출시키는 마스크를 형성하는 단계와, 상기 마스크를 통해 노출된 영역의 상기 폴리 실리콘층 중 가장자리 영역의 상기 폴리 실리콘층 농도가 중앙부의 상기 폴리 실리콘층 농도보다 높도록, 상기 마스크를 통해 노출된 영역의 상기 폴리 실리콘층에 도펀트를 주입하는 단계를 포함하는 이중 게이트 소자 제조방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a semiconductor substrate on which a polysilicon layer is deposited, and forming a mask exposing a portion of the polysilicon layer on the polysilicon layer. And a dopant is applied to the polysilicon layer in the region exposed through the mask such that the concentration of the polysilicon layer in the edge region of the polysilicon layer in the region exposed through the mask is higher than the concentration of the polysilicon layer in the central portion. It provides a double gate device manufacturing method comprising the step of implanting.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이며, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나, 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. In addition, in the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity, and in the case where the layers are said to be "on" another layer or substrate, they may be formed directly on another layer or substrate or Or a third layer may be interposed therebetween.

실시예Example

도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 게이트 소자 제조방법을 도시한 공정 단면도이다. 여기서, 도 6a 내지 도 6d에 도시된 참조번호들 중 동일한 참조번호는 동일한 기능을 하는 동일요소이다.6A through 6D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a double gate device according to an exemplary embodiment of the present invention. Here, the same reference numerals among the reference numerals shown in FIGS. 6A to 6D are the same elements having the same function.

먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, 산화공정을 실시하여 반도체 기판(110) 상에 게이트 산화막(120)을 형성한다. 산화공정은 수증기와 같은 산화기체 내에서 실리콘 기판을 대략 900 내지 1000℃의 온도에서 가열하는 습식산화방식으로 실시하거나, 순수한 산소를 산화기체로 사용하여 약 1200℃의 온도에서 가열하는 건식산화방식으로 실시한다.First, as shown in FIG. 6A, an oxide process is performed to form a gate oxide film 120 on a semiconductor substrate 110. The oxidation process is performed by a wet oxidation method in which a silicon substrate is heated at a temperature of approximately 900 to 1000 ° C. in an oxidizing gas such as water vapor, or a dry oxidation method which is heated at a temperature of about 1200 ° C. using pure oxygen as an oxidizing gas. Conduct.

이어서, 게이트 산화막(120) 상에 폴리 실리콘층(130)을 증착한다. 이때, 폴리 실리콘층(130)은 언도프트(undoped) 실리콘으로 SiH4를 이용하여 LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 방식으로 증착한다.Subsequently, a polysilicon layer 130 is deposited on the gate oxide film 120. In this case, the polysilicon layer 130 is deposited by LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) method using SiH 4 as undoped silicon.

이어서, 폴리 실리콘층(130) 상에 포토레지스트(미도시)를 도포한 후, 포토마스크(미도시)를 이용한 노광 및 현상공정을 실시하여 포토레지스트 패턴(140)을 형성한다. 이때, 포토레지스트 패턴(140)은 게이트 전극이 형성될 게이트 영역(G)이 오픈된 구조로 형성한다. Subsequently, after the photoresist (not shown) is coated on the polysilicon layer 130, the photoresist pattern 140 is formed by performing an exposure and development process using a photomask (not shown). In this case, the photoresist pattern 140 has a structure in which the gate region G in which the gate electrode is to be formed is opened.

이어서, 포토레지스트 패턴(140)을 이온주입 마스크로 이용한 1차 이온주입 공정(150)을 실시하여 게이트 영역(G)의 폴리 실리콘층(130)에 보론을 도핑시킨다. 이때, 1차 이온주입 공정(150)은 수직방향으로 실시하여 게이트 영역(G)의 폴리 실리콘층(130) 전체에 보론을 균일하게 도핑시킨다.Subsequently, a first ion implantation process 150 using the photoresist pattern 140 as an ion implantation mask is performed to dope boron in the polysilicon layer 130 of the gate region G. At this time, the primary ion implantation process 150 is performed in the vertical direction to uniformly doped boron to the entire polysilicon layer 130 of the gate region (G).

이와 같이, 게이트 영역(G)의 폴리 실리콘층(130) 전체에 보론을 균일하게 도핑시키면, 폴리 실리콘층(130) 내부의 보론 프로파일이 도 7a에 도시된 바와 같다. 도 7a는 도핑된 폴리 실리콘층(130) 내부의 보론 도핑농도 분포를 설명하기 위해 도 6a의 I-I' 절취선을 따라 도시된 개념도이다.As such, when the boron is uniformly doped in the entire polysilicon layer 130 of the gate region G, the boron profile inside the polysilicon layer 130 is illustrated in FIG. 7A. FIG. 7A is a conceptual diagram illustrating the boron doping concentration distribution in the doped polysilicon layer 130 along the line II ′ of FIG. 6A.

도 7a를 참조하면, 수직 방향의 1차 이온주입 공정 실시 후에는 도핑된 영역의 폴리 실리콘층 내부의 도핑농도 분포가 균일함을 알 수 있다.Referring to FIG. 7A, after the primary ion implantation process in the vertical direction, the doping concentration distribution in the polysilicon layer of the doped region is uniform.

이어서, 도 6b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 패턴(140)을 이온주입 마스크로 이용한 2차 이온주입 공정(160)을 실시하여 게이트 영역(G)의 폴리 실리콘층(130) 중 오른쪽 가장자리 영역에 보론을 도핑시킨다. 이로써, 도핑된 폴리 실리콘층(130)의 오른쪽 가장자리 영역의 보론 도핑농도가 증가한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 6B, a second ion implantation process 160 using the photoresist pattern 140 as an ion implantation mask is performed to the right edge region of the polysilicon layer 130 of the gate region G. Doping boron. As a result, the boron doping concentration of the right edge region of the doped polysilicon layer 130 is increased.

여기서, 2차 이온주입 공정(160)은 경사각도를 조절하여 도핑되는 영역을 결정한다.Here, the secondary ion implantation process 160 determines the region to be doped by adjusting the inclination angle.

이와 같이, 게이트 영역(G)의 폴리 실리콘층(130) 중 오른쪽 가장자리 영역에 보론을 도핑시키면, 폴리 실리콘층(130) 내부의 보론 프로파일이 도 7b에 도시된 바와 같다. 도 7b는 도핑된 폴리 실리콘층(130) 내부의 보론 도핑농도 분포를 설명하기 위해 도 6b의 I-I' 절취선을 따라 도시된 개념도이다.As described above, when the boron is doped in the right edge region of the polysilicon layer 130 of the gate region G, the boron profile inside the polysilicon layer 130 is illustrated in FIG. 7B. FIG. 7B is a conceptual view taken along the line II ′ of FIG. 6B to explain the boron doping concentration distribution in the doped polysilicon layer 130.

도 7b를 참조하면, 경사각을 갖는 2차 이온주입 공정 실시 후에는 도핑된 폴리 실리콘층(130)의 오른쪽 가장자리 영역의 보론 도핑농도가 증가함을 알 수 있다.Referring to FIG. 7B, it can be seen that the boron doping concentration of the right edge region of the doped polysilicon layer 130 is increased after the secondary ion implantation process having the inclination angle.

이어서, 도 6c에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 패턴(140)을 이온주입 마 스크로 이용한 3차 이온주입 공정(170)을 실시하여 게이트 영역(G)의 폴리 실리콘층(130) 중 왼쪽 가장자리 영역에 보론을 도핑시킨다. 이로써, 도핑된 폴리 실리콘층(130)의 왼쪽 가장자리 영역의 보론 도핑농도가 증가한다.Subsequently, as shown in FIG. 6C, a third ion implantation process 170 using the photoresist pattern 140 as an ion implantation mask is performed to form the left edge region of the polysilicon layer 130 of the gate region G. Doping boron. As a result, the boron doping concentration of the left edge region of the doped polysilicon layer 130 is increased.

여기서, 3차 이온주입 공정(170)은 경사각도를 조절하여 도핑되는 영역을 결정한다.Here, the tertiary ion implantation process 170 determines the region to be doped by adjusting the inclination angle.

이와 같이, 게이트 영역(G)의 폴리 실리콘층(130) 중 왼쪽 가장자리 영역에 보론을 도핑시키면, 폴리 실리콘층(130) 내부의 보론 프로파일이 도 7c에 도시된 바와 같다. 도 7c는 도핑된 폴리 실리콘층(130) 내부의 보론 도핑농도 분포를 설명하기 위해 도 6c의 I-I' 절취선을 따라 도시된 개념도이다.As such, when the boron is doped in the left edge region of the polysilicon layer 130 of the gate region G, the boron profile inside the polysilicon layer 130 is illustrated in FIG. 7C. FIG. 7C is a conceptual view taken along the line II ′ of FIG. 6C to explain the boron doping concentration distribution in the doped polysilicon layer 130.

도 7c를 참조하면, 경사각을 갖는 3차 이온주입 공정 실시 후에는 도핑된 폴리 실리콘층(130)의 왼쪽 가장자리 영역의 보론 도핑농도가 증가함을 알 수 있다.Referring to FIG. 7C, after the third ion implantation process having the inclination angle, boron doping concentration of the left edge region of the doped polysilicon layer 130 is increased.

이어서, 도 6d에 도시된 바와 같이, 스트립(strip) 공정을 실시하여 포토레지스트 패턴(140, 도 6c 참조)을 제거한다. Subsequently, as shown in FIG. 6D, a strip process is performed to remove the photoresist pattern 140 (see FIG. 6C).

이어서, 폴리 실리콘층(130) 상에 포토레지스트(미도시)를 도포한 후, 포토마스크(미도시)를 이용한 노광 및 현상공정을 실시하여 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성한다. 이때, 포토레지스트 패턴은 게이트 영역(G)을 덮는 구조로 형성한다.Subsequently, a photoresist (not shown) is coated on the polysilicon layer 130, and then a photoresist pattern (not shown) is formed by performing an exposure and development process using a photomask (not shown). At this time, the photoresist pattern is formed to cover the gate region (G).

이어서, 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 이용한 식각공정을 실시하여 도핑되지 않은 폴리 실리콘층(130, 도 6c 참조)을 식각한다. 이로써, 보론이 도핑된 P+ 폴리 게이트 전극(130a)이 형성된다.Subsequently, an etch process using a photoresist pattern as an etching mask is performed to etch the undoped polysilicon layer 130 (see FIG. 6C). As a result, the P + poly gate electrode 130a doped with boron is formed.

이어서, 도면에 도시되지는 않았지만, P+ 폴리 게이트 전극(130a) 상에 도전층 및 하드마스크를 더 형성할 수 있다. 이때, 도전층은 텅스텐 실리사이드(WSiX, X는 1 내지 10), 텅스텐(W) 및 Mo(Molybdenum)으로 이루어진 일군에서 선택된 어느 하나로 형성할 수 있다.Subsequently, although not shown in the drawing, a conductive layer and a hard mask may be further formed on the P + poly gate electrode 130a. In this case, the conductive layer may be formed of any one selected from the group consisting of tungsten silicide (WSi X , X is 1 to 10), tungsten (W), and Mo (Molybdenum).

이어서, 도면에 도시되지는 않았지만, 산화공정을 실시하여 P+ 폴리 게이트 전극(130a)을 둘러싸는 산화막을 형성한다.Next, although not shown in the figure, an oxidation process is performed to form an oxide film surrounding the P + poly gate electrode 130a.

이와 같이, 산화막 형성을 위한 산화공정시 보론이 아웃 디퓨전되어, P+ 폴리 게이트 전극(130a)의 중앙부에서보다 가장자리 영역에서 보론이 더 많이 빠져나간다. In this way, the boron is out-diffused during the oxidation process for forming the oxide film, so that more boron escapes from the edge region than at the center of the P + poly gate electrode 130a.

그러나, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 이미 P+ 폴리 게이트 전극(130a)의 가장자리 영역의 보론 도핑농도가 P+ 폴리 게이트 전극(130a)의 중앙부의 보론 도핑농도보다 높도록 하였기 때문에, 가장자리 영역에서 보론이 많이 빠져나가도 문제가 되지 않는다. However, since to the preferred embodiment of the present invention it is already higher than the boron doping concentration of the central portion of the P + poly gate electrode (130a) the boron doping concentration of the edge region P + poly gate electrode (130a) of the boron in the edge area It doesn't matter if you get away with this a lot.

따라서, 도 8에 도시된 바와 같이, P+ 폴리 게이트 전극(130a) 내의 보론 도핑농도가 균일해진다. 도 8은 도 6d의 I-I' 절취선을 따라 도시된 개념도이다.Therefore, as shown in FIG. 8, the boron doping concentration in the P + poly gate electrode 130a becomes uniform. FIG. 8 is a conceptual view taken along the line II ′ of FIG. 6D.

즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 게이트 전극의 가장자리 영역에서의 도핑농도가 게이트 전극의 중앙부에서의 도핑농도보다 높도록 미리 게이트 전극 의 가장자리 영역의 도핑농도를 증가시켜 둠으로써, 후속 산화공정시 게이트 전극의 중앙부에서보다 가장자리 영역에서 도펀트가 많이 빠져나가도 문제가 되지 않도록 한다. 따라서, 게이트 전극 내의 도펀트 도핑 농도가 균일해져 프린징 필드 형성을 억제할 수 있으므로 소자 특성을 향상시킬 수 있다.That is, according to a preferred embodiment of the present invention, the doping concentration in the edge region of the gate electrode is increased in advance so that the doping concentration in the edge region of the gate electrode is higher than the doping concentration in the center portion of the gate electrode. When the dopant escapes from the edge region more than the center portion of the gate electrode, it does not become a problem. Therefore, the dopant doping concentration in the gate electrode becomes uniform, so that the formation of the fringing field can be suppressed, thereby improving device characteristics.

본 발명의 기술 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail in the preferred embodiments, it should be noted that the above-described embodiments are for the purpose of description and not of limitation. In addition, it will be understood by those skilled in the art that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 게이트 전극의 가장자리 영역에서의 도핑농도가 게이트 전극의 중앙부에서의 도핑농도보다 높도록 미리 게이트 전극의 가장자리 영역의 도핑농도를 증가시켜 둠으로써, 후속 산화공정시 게이트 전극의 중앙부에서보다 가장자리 영역에서 도펀트가 많이 빠져나가도 문제가 되지 않도록 한다. 따라서, 게이트 전극 내의 도펀트 도핑 농도가 균일해져 프린징 필드 형성을 억제할 수 있으므로 소자 특성을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, the doping concentration in the edge region of the gate electrode is increased in advance so that the doping concentration in the edge region of the gate electrode is higher than the doping concentration in the center portion of the gate electrode. When the dopant escapes from the edge region more than the center portion of the gate electrode, it does not become a problem. Therefore, the dopant doping concentration in the gate electrode becomes uniform, so that the formation of the fringing field can be suppressed, thereby improving device characteristics.

Claims (7)

폴리 실리콘층이 증착된 반도체 기판을 제공하는 단계;Providing a semiconductor substrate having a polysilicon layer deposited thereon; 상기 폴리 실리콘층 상에 상기 폴리 실리콘층의 일부 영역을 노출시키는 마스크를 형성하는 단계; 및Forming a mask on the polysilicon layer to expose a portion of the polysilicon layer; And 상기 마스크를 통해 노출된 영역의 상기 폴리 실리콘층 중 가장자리 영역의 상기 폴리 실리콘층 농도가 중앙부의 상기 폴리 실리콘층 농도보다 높도록, 상기 마스크를 통해 노출된 영역의 상기 폴리 실리콘층에 도펀트를 주입하는 단계Dopants are injected into the polysilicon layer exposed through the mask such that the concentration of the polysilicon layer in the edge region of the polysilicon layer exposed through the mask is higher than the concentration of the polysilicon layer in the center portion. step 를 포함하는 이중 게이트 소자 제조방법.Double gate device manufacturing method comprising a. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리 실리콘층에 도펀트를 주입하는 단계는,The method of claim 1, wherein injecting a dopant into the polysilicon layer, 상기 마스크를 통해 노출된 영역의 상기 폴리 실리콘층에 도펀트를 수직방향으로 주입하는 단계; 및Implanting a dopant in the vertical direction to the polysilicon layer in the area exposed through the mask; And 상기 마스크를 통해 노출된 영역의 상기 폴리 실리콘층 가장자리에 상기 도펀트를 주입하여 상기 폴리 실리콘층 가장자리 부분의 상기 도펀트 농도를 증가시키는 단계Implanting the dopant into the edge of the polysilicon layer in the area exposed through the mask to increase the dopant concentration at the edge of the polysilicon layer 로 이루어지는 이중 게이트 소자 제조방법.A double gate device manufacturing method consisting of. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 폴리 실리콘층 가장자리에 상기 도펀트를 주입하는 단계는, 상기 도펀트 주입시 경사각을 조절하여 도핑 영역을 결정하는 이중 게이트 소자 제조방법.Injecting the dopant in the edge of the polysilicon layer, The doping region is determined by adjusting the inclination angle during the dopant injection method. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, The method of claim 2 or 3, 상기 폴리 실리콘층 가장자리에 상기 도펀트를 주입하는 단계는, Injecting the dopant to the edge of the polysilicon layer, 상기 마스크를 통해 노출된 영역의 상기 폴리 실리콘층의 제1측 영역에 상기 도펀트를 주입하는 단계; 및Implanting the dopant into a region on the first side of the polysilicon layer in the region exposed through the mask; And 상기 마스크를 통해 노출된 영역의 상기 폴리 실리콘층의 상기 제1측과 반대측인 제2측 영역에 상기 도펀트를 주입하는 단계Implanting the dopant into a second side region opposite to the first side of the polysilicon layer in the region exposed through the mask 를 포함하여 이루어지는 이중 게이트 소자 제조방법.Double gate device manufacturing method comprising a. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 폴리 실리콘층에 상기 도펀트를 주입한 후, 상기 도펀트가 주입되지 않은 영역의 상기 폴리 실리콘층은 식각하는 이중 게이트 소자 제조방법.And injecting the dopant into the polysilicon layer and then etching the polysilicon layer in a region where the dopant is not implanted. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 도펀트는 보론을 이용하는 이중 게이트 소자 제조방법.The dopant is a double gate device manufacturing method using boron. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 폴리 실리콘층은 게이트 전극물질인 이중 게이트 소자 제조방법.Wherein the polysilicon layer is a gate electrode material.
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KR100940263B1 (en) * 2007-06-29 2010-02-04 주식회사 하이닉스반도체 Impurity doping method of dual poly gate
KR100948306B1 (en) * 2007-12-31 2010-03-17 주식회사 동부하이텍 Method of manufacturing a high voltage transistor

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