KR20040001492A - Manufacturing method for reducing a resistance of a gate electrode using damascene method in a semiconductor device - Google Patents
Manufacturing method for reducing a resistance of a gate electrode using damascene method in a semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- KR20040001492A KR20040001492A KR1020020036709A KR20020036709A KR20040001492A KR 20040001492 A KR20040001492 A KR 20040001492A KR 1020020036709 A KR1020020036709 A KR 1020020036709A KR 20020036709 A KR20020036709 A KR 20020036709A KR 20040001492 A KR20040001492 A KR 20040001492A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- gate electrode
- silicide
- forming
- etching
- oxide film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/01—Manufacture or treatment
- H10D64/017—Manufacture or treatment using dummy gates in processes wherein at least parts of the final gates are self-aligned to the dummy gates, i.e. replacement gate processes
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
본발명은 다마신공정을 이용하여 게이트전극의 저항을 감소시키는 반도체소자의 제조방법에 관한것으로, 본발명에 따른 반도체 소자의 제조방법은, 기판상에 질화막을 형성하고 그 결과물의 상부에 산화막을 형성하는 단계; 게이트전극이 형성될 상기 산화막을 노출시켜 상기 산화막상에 포토레지스트막 패턴을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트막 패턴을 마스크로 하여 게이트전극이 될 부분의 상기 산화막을 플라즈마 식각하여 트렌치를 형성하는 단계; 상기 트렌치를 포함한 산화막의 표면상에 폴리실리콘막을 형성하는 단계; CMP(Chemical Mechanical Polishing)공정을 이용하여 상기 폴리실리콘막과 상기 산화막을 평탄화시켜 게이트전극을 형성하는 단계; 플라즈마 에치백 식각에 의해 상기 산화막을 전면식각한 후 상기 게이트 전극의 표면상에 실리사이드를 형성시키는 단계; 상기 산화막과 상기 질화막을 식각하여 게이트 전극의 측벽에 LDD 스페이서를 형성하는 단계; 및 활성영역의 표면상에 실리사이드를 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device that reduces the resistance of a gate electrode by using a damascene process. The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises forming a nitride film on a substrate and forming an oxide film on the resultant. Doing; Exposing the oxide film on which a gate electrode is to be formed to form a photoresist film pattern on the oxide film; Forming a trench by plasma etching the oxide film of the portion to be a gate electrode using the photoresist pattern as a mask; Forming a polysilicon film on the surface of the oxide film including the trench; Forming a gate electrode by planarizing the polysilicon layer and the oxide layer using a chemical mechanical polishing (CMP) process; Forming a silicide on the surface of the gate electrode after etching the entire oxide layer by plasma etch back etching; Etching the oxide film and the nitride film to form an LDD spacer on sidewalls of a gate electrode; And forming silicide on the surface of the active region.
Description
본발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 다마신(damascene)공정을 이용하여 게이트전극의 저항을 감소시키는 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method of manufacturing a semiconductor device to reduce the resistance of the gate electrode using a damascene process.
반도체 소자의 제조 공정에 있어서, 게이트 전극의 형성법은 대단히 중요한데, 이는 상기 게이트 전극을 형성함에 있어 디바이스 크기가 축소되고 게이트 산화막이 20Å 이하로 얇아짐에 따라, 게이트산화막의 균일성 및 그 특성 형성 기술이 대단히 어렵고, 또한 플라즈마 식각공정도 어렵기 때문이다.In the manufacturing process of a semiconductor device, the formation method of the gate electrode is very important. As the device size is reduced and the gate oxide film is thinned to 20 kPa or less in forming the gate electrode, the uniformity of the gate oxide film and its characteristic formation technique This is very difficult and also the plasma etching process is difficult.
이러한 관점에서, 종래의 게이트 형성기술에 대해 설명하면 다음과 같다.In view of this, the conventional gate forming technique will be described as follows.
먼저, 확산법에 의해서 게이트 산화막을 형성하고, 그 상부에 게이트 전극으로 사용될 폴리실리콘막을 형성한다.First, a gate oxide film is formed by a diffusion method, and a polysilicon film to be used as a gate electrode is formed thereon.
그런 다음, 포토리소그래피 공정을 이용하여 패터닝을 수행하고, 플라즈마 식각에 의해 식각공정을 수행하여 게이트 전극을 구현한다. 또한, 0.15㎛ CMOS 기술에서는 상기 게이트 형성시 n-MOS 및 p-MOS의 도핑정도를 달리하여 구현된다.Then, patterning is performed using a photolithography process and an etching process is performed by plasma etching to implement a gate electrode. In addition, in the 0.15 탆 CMOS technology, the doping degree of n-MOS and p-MOS is different when the gate is formed.
다시말하면, n-MOS의 경우에는 p-MOS 지역을 마스킹한 후 이온주입 공정에 의해 먼저 n-MOS 지역에 인(P)을 도핑하기 때문에, n-MOS 및 p-MOS 지역의 게이트 전극막이 서로 달라지게 되어 다음과 같은 문제점들이 발생한다.In other words, in the case of n-MOS, since the p-MOS region is masked and phosphorus (P) is first doped into the n-MOS region by an ion implantation process, the gate electrode films of the n-MOS and p-MOS regions are different from each other. The following problems arise from being different.
상보형 트랜지스터(CMOS)에서는 n-MOS와 p-MOS가 동시에 구현되기 때문에,n-MOS와 p-MOS의 게이트전극의 폴리실리콘은 서로 다른 도핑정도를 가지게 되며, 이로써 n-MOS와 p-MOS는 서로 다른 물성을 가지므로 플라즈마 식각시 서로 다른 식각속도로 인하여 그 식각형상이 서로 달라지게 되는 문제점이 있다.In the complementary transistor (CMOS), since n-MOS and p-MOS are simultaneously implemented, the polysilicon of the gate electrodes of n-MOS and p-MOS has different doping degrees, thereby allowing n-MOS and p-MOS. Since each has different physical properties, there is a problem that the etching shapes are different due to different etching speeds during plasma etching.
또한, 게이트 산화막이 너무 얇기 때문에 플라즈마 식각시 과도식각조절을 하기가 어렵다는 문제점이 있다. 즉, 과도식각이 너무 많으면 게이트 산화막을 침범하여 게이트 산화막의 펀치쓰루(punch through)로 인해 게이트 산화막 아래의 실리콘기판을 식각할 위험성이 있으며, 너무 적게 과도식각을 하게 되면 식각후 잔류물이 남아 게이트 브릿지(bridge)를 발생시키는 문제점이 있다.In addition, since the gate oxide film is too thin, there is a problem that it is difficult to control the transient etching during plasma etching. In other words, too much transient etching may invade the gate oxide and etch the silicon substrate under the gate oxide due to the punch through of the gate oxide, and if too little is excessively etched, the residue remains after etching. There is a problem of generating a bridge.
한편, 종래에는 적절한 소자구현을 위해, 게이트를 형성하고 트랜지스터 소자를 형성할때 게이트 측벽에 스페이서를 형성하였다. 즉, 종래의 게이트 측벽에서의 스페이서 형성기술은 게이트 전극 위에 산화막과 질화막을 형성한 후 마스크 없이 전면식각으로 플라즈마 식각 공정을 진행하는데, 플라즈마 식각의 비등방성 식각특성에 따라 게이트전극의 측벽에 절연, 질화막의 스페이서를 형성하는 기술이다.On the other hand, in the prior art, a spacer was formed on the gate sidewall when the gate was formed and the transistor element was formed for proper device implementation. That is, in the conventional spacer forming technique on the gate sidewall, an oxide film and a nitride film are formed on the gate electrode, and then a plasma etching process is performed by using a front surface etching without a mask, and the insulating layer is formed on the sidewall of the gate electrode according to the anisotropic etching characteristic of the plasma etching. It is a technique of forming a spacer of a nitride film.
이러한 종래의 스페이서 형성기술에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있다.This conventional spacer formation technique has the following problems.
스페이서 형성시 그 폭을 조절하기가 어렵고, 또한 전면식각시 플라즈마 과도식각이 심하면 소스 드레인의 활성 영역과 필드산화막 영역을 침범하여 누설전류를 발생시키는등 디바이스 특성을 악화시킨다는 문제점이 있다.When the spacer is formed, its width is difficult to control, and when the plasma overetching is severe during the entire surface etching, there is a problem in that the device characteristics are deteriorated by invading the active region of the source drain and the field oxide layer and generating a leakage current.
또한, 고속소자를 구현함에 있어 필수적인 것은 게이트 전극의 저항을 10Ω이하로 낮추어야 하는데, 이를 구현하기 위해서는 게이트 물질을 금속성 물질로 바꾸는 방법이 있다.In addition, it is essential to implement a high-speed device is required to lower the resistance of the gate electrode to less than 10Ω, there is a method of changing the gate material to a metallic material to implement this.
그러나 이러한 방법은 그 금속성 물질을 식각하는데 어려움이 있고 게이트 형성시 게이트 산화막의 특성에 열화를 가져온다는 단점이 있다.However, this method has a disadvantage in that it is difficult to etch the metallic material and deteriorates the characteristics of the gate oxide film when forming the gate.
게이트 전극의 저항을 10Ω이하로 낮추는 또 다른 방법은 게이트전극 위에 금속막을 형성하는 실리사이드 공정을 이용하는 것으로, 즉 일반적인 게이트 물질인 폴리실리콘으로 게이트를 형성한 후에 그 상부에 상기 폴리실리콘과 반응할 수 있는 금속성 물질을 형성하는 것이다.Another method of lowering the resistance of the gate electrode to 10 kΩ or less is to use a silicide process of forming a metal film on the gate electrode, that is, a gate formed of polysilicon, which is a general gate material, and then reacting with the polysilicon thereon. To form a metallic material.
그러나 이러한 방법도 실리사이드의 열적 불안정성으로 인해 많은 열처리 공정의 후속공정을 필요로 하고, 따라서 게이트 전극의 저항이 열화되는 단점이 있다.However, this method also requires a subsequent process of many heat treatment processes due to the thermal instability of the silicide, and thus has the disadvantage of deteriorating the resistance of the gate electrode.
이는 폴리실리콘의 그레인(grain)이 열처리에 의해 성장함으로써 초래되는 것으로 알려져 있으며, 특히 논-실리사이드(Non-Silicide)공정을 적용하는 경우에 있어 실리사이드 영역의 식각시 게이트 전극의 저항은 더욱 열악해진다.This is known to be caused by the growth of the grain (grain) of polysilicon by heat treatment, especially in the case of applying the non-silicide process (Non-Silicide) the resistance of the gate electrode during the etching of the silicide region becomes even worse.
따라서, 본 발명은 상기 종래기술의 제반문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 게이트 형성 및 게이트 측벽에서의 스페이서 형성시 다마신공정을 사용함으로써 게이트 및 LDD 스페이서를 형성하고 게이트전극의 실리사이드를 게이트 측면까지 형성하여 게이트 저항을 감소시키는 반도체 소자의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, by using a damascene process in forming the gate and the spacer on the gate sidewalls to form the gate and LDD spacers and to form the silicide of the gate electrode to the gate side The purpose is to provide a method of manufacturing a semiconductor device to reduce the gate resistance.
또한, 다른 본 발명의 목적은 게이트 패터닝시 다마신공정을 이용하여 게이트 전극을 형성하면 디바이스 악영향을 끼칠 수 있는 게이트 펀치쓰루, 실리콘기판침범등을 방지하는 반도체소자의 제조방법을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that prevents gate punch through, silicon substrate infringement, etc., which may adversely affect the device when the gate electrode is formed using a damascene process during gate patterning.
그리고, 또 다른 본 발명의 목적은 본발명의 게이트 형성기술을 적용하고 게이트 전극사이의 식각에 의해 LDD 스페이서를 형성함으로써 플라즈마 식각시 발생하던 과도식각에 의한 소스 드레인의 활성영역의 침범을 방지할 수 있고, 식각의 과도식각시간을 조절함으로써 LDD 스페이서의 폭을 조절할 수 있는 반도체소자의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to apply the gate forming technique of the present invention and to form LDD spacers by etching between gate electrodes, thereby preventing the invasion of the active region of the source drain due to the transient etching generated during plasma etching. The present invention also provides a method of manufacturing a semiconductor device capable of controlling the width of an LDD spacer by adjusting the excessive etching time of etching.
또 다른 본 발명의 목적은, 고속소자를 구성하기 위해 게이트를 금속막으로 형성하는 실리사이드 공정에서 게이트전극 표면상에 바람직하게는 135 내지 165Å 두께의 실리사이드를 형성하고, 다음에는 LDD 스페이서를 형성한 후, 활성영역 표면상에 바람직하게는 135 내지 165Å 두께의 실리사이드를 형성할때 게이트전극 표면상에도 또다시 형성함으로써 실리사이드의 열적 안정성을 높이는 반도체소자의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to form a silicide having a thickness of preferably 135 to 165 Å on a gate electrode surface in a silicide process of forming a gate as a metal film to form a high-speed device, and then to form an LDD spacer. In addition, when a silicide having a thickness of preferably 135 to 165 상 에 is formed on the surface of the active region, it is also formed on the surface of the gate electrode to provide a method of manufacturing a semiconductor device which increases the thermal stability of the silicide.
또 다른 본발명의 목적은 게이트 실리사이드를 게이트 상부의 측벽에도 형성시킴으로써 실리사이드 형성 면적이 넓어져 실리사이드의 저항 열화를 방지할 수 있는 반도체소자의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can form a gate silicide on the sidewall of the upper gate to increase the silicide formation area and prevent the degradation of the silicide resistance.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기판상에 질화막을 형성하고 그 결과물의 상부에 산화막을 형성하는 단계; 게이트전극이 형성될 상기 산화막을 노출시켜 상기 산화막상에 포토레지스트막 패턴을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트막 패턴을 마스크로 하여 게이트전극이 될 부분의 상기 산화막을 플라즈마 식각하여 트렌치를 형성하는 단계; 상기 트렌치를 포함한 산화막의 표면상에 폴리실리콘막을형성하는 단계; CMP(Chemical Mechanical Polishing)공정을 이용하여 상기 폴리실리콘막과 상기 산화막을 평탄화시켜 게이트전극을 형성하는 단계; 플라즈마 에치백 식각에 의해 상기 산화막을 전면식각한 후 상기 게이트 전극의 표면상에 실리사이드를 형성시키는 단계; 상기 산화막과 상기 질화막을 식각하여 게이트 전극의 측벽에 LDD 스페이서를 형성하는 단계; 및 활성영역의 표면상에 실리사이드를 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, forming a nitride film on a substrate and forming an oxide film on top of the result; Exposing the oxide film on which a gate electrode is to be formed to form a photoresist film pattern on the oxide film; Forming a trench by plasma etching the oxide film of the portion to be a gate electrode using the photoresist pattern as a mask; Forming a polysilicon film on the surface of the oxide film including the trench; Forming a gate electrode by planarizing the polysilicon layer and the oxide layer using a chemical mechanical polishing (CMP) process; Forming a silicide on the surface of the gate electrode after etching the entire oxide layer by plasma etch back etching; Etching the oxide film and the nitride film to form an LDD spacer on sidewalls of a gate electrode; And forming silicide on the surface of the active region.
도 1a 내지 도 1g는 본발명에 따른 다마신공정을 이용한 반도체 소자의 제조방법을 도시한 각 공정별 단면도.1A to 1G are cross-sectional views of respective processes illustrating a method of manufacturing a semiconductor device using a damascene process according to the present invention.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
5 : 실리콘 기판10 : 필드산화막5: silicon substrate 10: field oxide film
20 : 질화막30, 30a : 산화막20: nitride film 30, 30a: oxide film
40 : 포토레지스트막45 : 트렌치40: photoresist film 45: trench
50 : 폴리실리콘막55 : 게이트 전극50 polysilicon film 55 gate electrode
60 : 게이트전극 표면상의 실리사이드60: silicide on the gate electrode surface
65 : 활성영역 표면상의 실리사이드65: silicide on active surface
70 : LDD 스페이서70: LDD spacer
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 1a는 아이솔레이션 공정 후에 질화막(20)을 형성하고 그 상부에 산화막(30)을 형성하는 과정을 도시한 도면이다.FIG. 1A illustrates a process of forming the nitride film 20 after the isolation process and forming the oxide film 30 thereon.
도 1a를 참조하면, 필드산화막(10)을 형성한후 200Å 두께의 질화막(20)을 형성한다. 상기 질화막(20)은 도 1c에서 게이트 전극(55)을 형성하기 위한 트렌치(45)를 형성하여 산화막(30) 식각시 식각 종말점의 역할을 한다. 즉, 이는 산화막(30) 식각시 질화막과의 선택비가 높으므로 가능한 것이며, 산화막 식각시 식각종말을 하지 않으면 하부층인 실리콘기판(5)을 식각하게 되어 하부층 침범이 발생하기 때문이다. 상기 질화막(20)을 형성한 다음, 산화막(30)을 게이트전극(55)의 형성 높이에 해당하는 2000Å 두께로 형성한다.Referring to FIG. 1A, after forming the field oxide film 10, a nitride film 20 having a thickness of 200 μs is formed. The nitride film 20 forms a trench 45 for forming the gate electrode 55 in FIG. 1C to serve as an etching end point when the oxide film 30 is etched. That is, this is possible because the selectivity with the nitride film is high when the oxide film 30 is etched, and if the etch stop is not performed during the etching of the oxide film 30, the silicon substrate 5, which is the lower layer, is etched and the lower layer invasion occurs. After the nitride film 20 is formed, the oxide film 30 is formed to have a thickness of 2000 GPa corresponding to the formation height of the gate electrode 55.
도 1b는 게이트전극(55)을 형성하기 위해 산화막(30)을 게이트전극(55)의 두께만큼 형성한 후 포토레지스트막(40)을 이용하여 게이트전극(55)이 될 부분을 패터닝하는 과정을 도시한 도면이다.FIG. 1B illustrates a process of forming the oxide film 30 to the thickness of the gate electrode 55 to form the gate electrode 55, and then patterning a portion of the gate electrode 55 using the photoresist film 40. Figure is shown.
도 1b를 참조하면, 게이트전극(55)이 형성될 부분에 해당하는 상기 산화막(30)의 상부를 마스크 리소그래피 공정으로 패터닝한다. 이때 필요한 포토레지스트막(40)의 두께는 5000Å 이하로 얇아도 충분하므로 게이트 전극(55)의 폭인 0.15㎛ 이하의 패터닝도 가능하다. 이렇듯 포토레지스트막(40)의 두께가 얇아도 가능한 이유는 2000Å의 산화막(30)을 식각하는데는 그 산화막(30)이 포토레지스트막(40)과의 선택비가 2:1 이상이 되기 때문에 얇은 포토레지스트막(40)으로도 2000Å의 산화막(30)을 식각하는 것이 가능하기 때문이다.Referring to FIG. 1B, an upper portion of the oxide layer 30 corresponding to a portion where the gate electrode 55 is to be formed is patterned by a mask lithography process. The thickness of the photoresist film 40 required at this time may be as thin as 5000 mm or less, so that patterning of 0.15 m or less, which is the width of the gate electrode 55, is possible. The reason why the thickness of the photoresist film 40 can be thin as described above is because the etching rate of the oxide film 30 of 2000 kV is etched because the selectivity of the oxide film 30 with the photoresist film 40 is 2: 1 or more. This is because the 2000 nm oxide film 30 can be etched with the resist film 40 as well.
도 1c는 패터닝한 대로 게이트전극(55)이 될 부분의 산화막을 플라즈마 식각하여 게이트전극(55)이 될 부분을 형성하는 과정을 도시한 도면이다.FIG. 1C illustrates a process of forming a portion to be the gate electrode 55 by plasma etching an oxide film of the portion to be the gate electrode 55 as patterned.
도 1c를 참조하면, 도 1b의 상기 마스크 패터닝 후에 플라즈마 식각을 진행하여 트렌치(45)를 형성한다. 이때, 상기 플라즈마 식각의 첫번째 단계에서는 18C4F8, 10O2및 420Ar 가스 분위기에서, 대략 28 ~ 32mT의 압력 바람직하게는 30mT의 압력, 대략 최고 2090W 및 대략 최저 2310W 바람직하게는 최고 2200W 및 최저 1600W의 전원, 그리고 대략 70초 동안, 대략 20~22mm 바람직하게는 21mm 갭, 대략 9.5~10.5T 바람직하게는 10T의 헬륨가스 압력, 대략 33~36T 바람직하게는 35T의 헬륨가스 압력, 대략 28.5 ~ 31.5℃ 바람직하게는 30℃의 상부온도, 대략 47.5 ~52.5 ℃ 바람직하게는 50℃의 측벽온도 및 대략 9.5 ~ 10.5 ℃ 바람직하게는 10℃의 바닥온도에서 수행된다.Referring to FIG. 1C, after the mask patterning of FIG. 1B, plasma etching is performed to form the trench 45. At this time, in the first step of the plasma etching, in a 18C 4 F 8 , 10O 2 and 420Ar gas atmosphere, a pressure of about 28 to 32mT, preferably a pressure of 30mT, about 2090W and about 2310W preferably about 2200W and about 1600W Power, and for about 70 seconds, about 20 to 22 mm, preferably 21 mm gap, about 9.5 to 10.5 T, preferably 10 T helium gas pressure, about 33 to 36 T preferably 35 T helium gas pressure, about 28.5 to 31.5 C is preferably carried out at an upper temperature of 30 ° C., a side wall temperature of approximately 47.5-52.5 ° C. preferably 50 ° C. and a bottom temperature of approximately 9.5-10.5 ° C. preferably 10 ° C.
또한, 플라즈마 식각의 두번째 단계에서는 20CHF3, 20O2및 400Ar의 가스분위기에서, 대략 47~52mT 바람직하게는 50mT의 압력, 대략 최고 950~1050W 바람직하게는 1000W 및 대략 최저 190~210W 바람직하게는 200W 사이의 전원, 그리고 대략 10초동안, 대략 20~22mm 바람직하게는 20mm 갭, 대략 9.5~10.5T 바람직하게는 10T의 헬륨가스 압력, 대략 33~36T 바람직하게는 35T의 헬륨가스 압력, 대략 28.5 ~ 31.5℃ 바람직하게는 30℃의 상부온도, 대략 47.5 ~ 52.5 ℃ 바람직하게는 50℃의 측벽온도 및 대략 9.5 ~ 10.5 ℃ 바람직하게는 10℃의 바닥온도에서 수행된다. 이때, 도 1c에서와 같이, 실리콘기판(5)을 침범하지 않으려면, 초기 형성했던 질화막(20)에서 식각종말점을 잡고 산화막(30)과 질화막(20)의 선택비를 높게하여 식각해야 한다. 상기 식각 후에, 20Å 두께의 게이트산화막(도시안됨)을 확산법을 이용하여 형성한다.Further, in the second stage of plasma etching, in a gas atmosphere of 20CHF 3 , 20O 2 and 400Ar, a pressure of approximately 47 to 52 mT preferably 50 mT, approximately maximum 950-1050 W preferably 1000 W and approximately minimum 190-210 W preferably 200 W Between the power source, and for about 10 seconds, approximately 20-22 mm, preferably 20 mm gap, approximately 9.5-10.5T, preferably 10T helium gas pressure, approximately 33-36T preferably 35T helium gas pressure, approximately 28.5- 31.5 ° C., preferably at a top temperature of 30 ° C., at a side wall temperature of approximately 47.5 to 52.5 ° C. preferably at 50 ° C., and at a bottom temperature of approximately 9.5 to 10.5 ° C. preferably at 10 ° C. In this case, as shown in FIG. 1C, in order not to invade the silicon substrate 5, the etching end point of the nitride film 20, which is formed initially, should be etched by increasing the selectivity between the oxide film 30 and the nitride film 20. After the etching, a 20 占 thick gate oxide film (not shown) is formed by the diffusion method.
도 1d는 전극이 될 게이트를 형성하기 위해 산화막(30) 상부에 전극물질인 폴리실리콘막(50)을 형성하는 과정을 도시한 도면이며, 도 1e는 화학적 기계적 연마 (Chemical Mechanical Polishing, 이하 "CMP"라 함)공정을 이용하여 폴리실리콘막(50)과 산화막(30)을 평탄화시키는 과정을 도시한 도면이다.FIG. 1D is a view illustrating a process of forming a polysilicon film 50 as an electrode material on an oxide film 30 to form a gate to be an electrode, and FIG. 1E is chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as “CMP”). The process of planarizing the polysilicon film 50 and the oxide film 30 using the process "is called."
도 1d에서와 같이 폴리실리콘막(50)을 7000Å의 두께로 형성한다. 그 다음, 도 1e에서 처럼 게이트 전극(55)을 형성하기 위해서 CMP공정을 이용하여 폴리실리콘막(50)을 산화막(30)과 함께 평탄화시킨다. 이러한 평탄화 공정을 진행하면 게이트전극(55)이 형성된다. 이와 같은 다마신공정으로 게이트전극(55)을 형성하면 폴리실리콘막(50)의 그레인이 고르게 평탄화된다.As shown in FIG. 1D, the polysilicon film 50 is formed to a thickness of 7000 kPa. Then, the polysilicon film 50 is planarized together with the oxide film 30 using a CMP process to form the gate electrode 55 as shown in FIG. 1E. When the planarization process is performed, the gate electrode 55 is formed. When the gate electrode 55 is formed by the damascene process, the grains of the polysilicon film 50 are evenly planarized.
다음에는, 플라즈마 에치백 식각공정에 의해 300Å 두께의 산화막(30)을 에치백하여 식각한다. 이렇게 되면, 게이트전극(55) 상부의 측벽에도 실리사이드(60)를 형성시킬 수 있다. 상기 플라즈마 에치백 식각은 18C4F8, 10O2및 420Ar 가스 분위기에서, 대략 28 ~ 32mT의 압력 바람직하게는 30mT의 압력, 대략 최고 2090W 및 대략 최저 2310W 바람직하게는 최고 2200W 및 최저 1600W의 전원, 그리고 대략 70초 동안, 대략 20~22mm 바람직하게는 21mm 갭, 대략 9.5~10.5T 바람직하게는 10T의 헬륨가스 압력, 대략 33~36T 바람직하게는 35T의 헬륨가스 압력, 대략 28.5 ~ 31.5℃ 바람직하게는 30℃의 상부온도, 대략 47.5 ~ 52.5 ℃ 바람직하게는 50℃의 측벽온도 및 대략 9.5 ~ 10.5 ℃ 바람직하게는 10℃의 바닥온도에서 수행된다.Next, the 300 nm thick oxide film 30 is etched back and etched by a plasma etch back etching process. In this case, the silicide 60 may be formed on the sidewalls of the gate electrode 55. The plasma etchback etching may be performed at 18C 4 F 8 , 10O 2 and 420Ar gas atmospheres, at a pressure of approximately 28 to 32 mT, preferably at a pressure of 30 mT, approximately up to 2090 W and approximately at least 2310 W, preferably at most 2200 W and at least 1600 W, And for about 70 seconds, about 20-22 mm preferably 21 mm gap, about 9.5-10.5T preferably 10T helium gas pressure, about 33-36T preferably 35T helium gas pressure, about 28.5-31.5 ° C. preferably Is carried out at an upper temperature of 30 ° C., a side wall temperature of approximately 47.5 to 52.5 ° C. preferably 50 ° C., and a bottom temperature of approximately 9.5 to 10.5 ° C. preferably 10 ° C.
따라서, 게이트 전극(55) 표면상에 실리사이드(60)를 형성할 경우 실리사이드 형성면적이 넓어지기 때문에 열적 안정성을 확보할 수 있게 된다.Therefore, when the silicide 60 is formed on the surface of the gate electrode 55, the silicide formation area becomes wider, thereby ensuring thermal stability.
도 1f를 참조하면, 상기 게이트전극(55) 상부에 바람직하게는 135 내지 165Å 두께의 실리사이드, 바람직하게는 티타늄막(60)을 형성한다. 그 다음, 원하지 않는 지역 (즉, 게이트 전극 이외의 지역)의 실리사이드(60)를 식각하여 제거한다.Referring to FIG. 1F, a silicide, preferably a titanium film 60 having a thickness of 135 to 165 Å is formed on the gate electrode 55. The silicide 60 in the undesired region (ie, region other than the gate electrode) is then etched away.
도 1g를 참조하면, LDD 스페이서(70)를 형성하기 위해 질화막(20)과 산화막(30a)을 식각하는데, 이때 상기 산화막(30a)은 BOE(Buffered Oxide Etchant)를 이용하여 식각하며, 상기 질화막(20)은 인산을 이용하여 식각한다. 상기 BOE 식각액으로 실리콘기판(5)이 드러나는 종말점까지 식각하게 되면 등방성 식각 특성으로 인해 도 1g에서와 같은 LDD 스페이서(70)를 형성할 수 있다. 또한, 과도식각시간을 조절함으로써 LDD 스페이서(70)의 폭을 조절할 수 있다.Referring to FIG. 1G, the nitride layer 20 and the oxide layer 30a are etched to form the LDD spacer 70, wherein the oxide layer 30a is etched using BOE (Buffered Oxide Etchant), and the nitride layer ( 20) is etched using phosphoric acid. When the silicon substrate 5 is etched to the end point where the silicon substrate 5 is exposed by the BOE etchant, the LDD spacer 70 as shown in FIG. 1G may be formed due to the isotropic etching characteristic. In addition, the width of the LDD spacer 70 may be adjusted by adjusting the transient etching time.
상기 LDD 스페이서(70)를 형성한 다음에는, 상기 게이트 전극(55) 상부의 실리사이드(60)와 동일한 방식으로 활성 영역 표면상에도 바람직하게는 135 내지 165Å 두께의 실리사이드(65)를 형성시킨다. 이때, 게이트 전극(55) 표면상에도 실리사이드(60)를 또다시 형성시킨다. 이런 방법으로 실리사이드를 형성하면 게이트 전극(55) 표면상에는 실리사이드(60)가 300Å 두께로 두껍게 형성되어 실리사이드의 열적 안정성을 높일수 있기 때문에 게이트 저항의 열화를 방지하는 한편, 활성 영역에도 게이트전극(55) 상부의 측벽에까지 바람직하게는 135 내지 165Å 두께의 실리사이드(65)를 형성할 수 있기 때문에 실리사이드의 저항열화 및 저항값 자체도 줄일 수 있다. 즉, 종래에는 게이트전극과 활성영역에 동시에 실리사이드(60, 65)를 형성시킬 경우 두껍게 형성하면 접점 누설특성의 열화를 초래하였으나, 상술한 방법으로 실리사이드를 형성하면 접점누설특성의 열화를 방지할 수 있다.After the LDD spacer 70 is formed, a silicide 65 having a thickness of 135 to 165 占 퐉 is preferably formed on the surface of the active region in the same manner as the silicide 60 on the gate electrode 55. At this time, the silicide 60 is formed again on the surface of the gate electrode 55. When the silicide is formed in this manner, the silicide 60 is formed on the gate electrode 55 to have a thickness of 300 占 퐉, thereby increasing the thermal stability of the silicide, thereby preventing the deterioration of the gate resistance, and the gate electrode 55 in the active region. Since the silicide 65 having a thickness of preferably 135 to 165 까지 can be formed on the upper sidewall, the degradation of the silicide and the resistance value itself can be reduced. That is, in the past, when silicides 60 and 65 are simultaneously formed on the gate electrode and the active region, thickening of the silicides 60 and 65 causes deterioration of the contact leakage characteristics. However, the formation of the silicides in the above-described manner prevents deterioration of the contact leakage characteristics. have.
상술한 바와 같이, 본발명은 게이트 패터닝시 다마신공정을 이용하여 게이트 전극을 형성하면 디바이스 악영향을 끼칠 수 있는 게이트 펀치쓰루, 실리콘기판 침범등을 방지할 수 있다.As described above, the present invention can prevent the gate punch through, silicon substrate invasion, etc., which may adversely affect the device by forming a gate electrode using a damascene process during gate patterning.
또한, 본발명에서는 상술한 게이트 형성기술을 적용하고 게이트 전극사이의 식각에 의해 LDD 스페이서를 형성함으로써 플라즈마 식각시 발생하던 과도식각에 의한 소스 드레인의 활성영역의 침범을 방지할 수 있고, 과도식각시간을 조절함으로써 LDD 스페이서의 폭을 조절할 수 있다.In addition, in the present invention, by applying the above-described gate forming technique and forming the LDD spacer by etching between the gate electrodes, it is possible to prevent the invasion of the active region of the source drain due to the transient etching that occurred during the plasma etching, and the transient etching time By adjusting the width of the LDD spacer can be adjusted.
또한, 본발명은 고속소자를 구성하기 위해 게이트를 금속막으로 형성하는 실리사이드 공정에서, 먼저 게이트전극(55) 위에 바람직하게는 135 내지 165Å 두께의 실리사이드(60)를 형성하고, 다음에는 LDD 스페이서를 형성한 후, 활성영역 표면상에 바람직하게는 135 내지 165Å 두께의 실리사이드(65)를 형성할때 게이트전극(55) 표면상에도 함께 형성함으로써, 실리사이드의 열적 안정성을 높이고자 하였다. 그리고 실리사이드를 게이트전극(55) 상부의 측벽에도 형성시킴으로써 실리사이드 형성 면적이 넓어져 실리사이드의 저항 열화를 방지할 수 있다.In addition, in the silicide process of forming a gate as a metal film to form a high-speed device, firstly, a silicide 60 having a thickness of preferably 135 to 165 Å is formed on the gate electrode 55, and then an LDD spacer is formed. After the formation, the silicide 65, which is preferably 135 to 165 mm thick, is also formed on the surface of the gate electrode 55 when the silicide 65 is formed on the surface of the active region, thereby increasing the thermal stability of the silicide. In addition, the silicide is formed on the sidewalls of the upper portion of the gate electrode 55 to increase the silicide formation area, thereby preventing the silicide from deteriorating in resistance.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention is not limited to the above-described claims, and the present invention is not limited to the scope of the present invention. Anyone with knowledge will be able to make various changes.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020020036709A KR100866111B1 (en) | 2002-06-28 | 2002-06-28 | Method for manufacturing a semiconductor device to reduce the resistance of the gate electrode using a damascene process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020020036709A KR100866111B1 (en) | 2002-06-28 | 2002-06-28 | Method for manufacturing a semiconductor device to reduce the resistance of the gate electrode using a damascene process |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20040001492A true KR20040001492A (en) | 2004-01-07 |
| KR100866111B1 KR100866111B1 (en) | 2008-10-30 |
Family
ID=37313244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020020036709A Expired - Fee Related KR100866111B1 (en) | 2002-06-28 | 2002-06-28 | Method for manufacturing a semiconductor device to reduce the resistance of the gate electrode using a damascene process |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100866111B1 (en) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR0154306B1 (en) * | 1995-10-31 | 1998-12-01 | 김광호 | Method of fabricating mosfet |
| KR100313089B1 (en) * | 1998-06-30 | 2002-02-19 | 박종섭 | Method for manufacturing semiconductor device |
| TW479364B (en) * | 1999-04-28 | 2002-03-11 | Koninkl Philips Electronics Nv | Method of manufacturing a semiconductor device comprising a field effect transistor |
-
2002
- 2002-06-28 KR KR1020020036709A patent/KR100866111B1/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100866111B1 (en) | 2008-10-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6214670B1 (en) | Method for manufacturing short-channel, metal-gate CMOS devices with superior hot carrier performance | |
| US6200834B1 (en) | Process for fabricating two different gate dielectric thicknesses using a polysilicon mask and chemical mechanical polishing (CMP) planarization | |
| JP2762976B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| US6869839B2 (en) | Method of fabricating a semiconductor device having an L-shaped spacer | |
| US6927135B2 (en) | Methods of fabricating multiple sets of field effect transistors | |
| US6083815A (en) | Method of gate etching with thin gate oxide | |
| US7259105B2 (en) | Methods of fabricating gate spacers for semiconductor devices | |
| US5843826A (en) | Deep submicron MOSFET device | |
| KR100866111B1 (en) | Method for manufacturing a semiconductor device to reduce the resistance of the gate electrode using a damascene process | |
| KR100498644B1 (en) | Method for manufacturing semiconductor device with pip capacitor | |
| US20010041398A1 (en) | Partially removable spacer with salicide formation | |
| KR20050066887A (en) | Gate structure of transistor and manufacturing method therefor | |
| KR20040001493A (en) | Manufacturing method for for reducing a resistance of a gate electrode in a semiconductor device | |
| KR100400782B1 (en) | Method for fabricating of semiconductor device | |
| KR100305202B1 (en) | Method of manufacturing a transistor in a semiconductor device | |
| KR100398574B1 (en) | Method for forming gate spacer of semiconductor device | |
| KR100474744B1 (en) | Method for fabricating gate spacer of semiconductor device | |
| KR100467642B1 (en) | Fabricating method of semiconductor device | |
| KR100400780B1 (en) | Method for fabricating of semiconductor device | |
| KR100532739B1 (en) | Method for formating gate spacer in semiconductor | |
| KR100429229B1 (en) | Method for Fabricating of Semiconductor Device | |
| KR100413495B1 (en) | method for manufacturing of semiconductor device | |
| KR20010008564A (en) | Method for manufacturing transistor of a semiconductor device | |
| KR20050064010A (en) | Method for fabricating semiconductor device | |
| JPH08330442A (en) | Manufacture of semiconductor device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109 |
|
| PG1501 | Laying open of application |
St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501 |
|
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| PN2301 | Change of applicant |
St.27 status event code: A-3-3-R10-R13-asn-PN2301 St.27 status event code: A-3-3-R10-R11-asn-PN2301 |
|
| R17-X000 | Change to representative recorded |
St.27 status event code: A-3-3-R10-R17-oth-X000 |
|
| PN2301 | Change of applicant |
St.27 status event code: A-3-3-R10-R13-asn-PN2301 St.27 status event code: A-3-3-R10-R11-asn-PN2301 |
|
| A201 | Request for examination | ||
| PA0201 | Request for examination |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201 |
|
| D13-X000 | Search requested |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D13-srh-X000 |
|
| D14-X000 | Search report completed |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D14-srh-X000 |
|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902 |
|
| P11-X000 | Amendment of application requested |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000 |
|
| P13-X000 | Application amended |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000 |
|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701 |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002 Fee payment year number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration |
St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001 Fee payment year number: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120924 Year of fee payment: 5 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001 Fee payment year number: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130916 Year of fee payment: 6 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001 Fee payment year number: 6 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee | ||
| PC1903 | Unpaid annual fee |
St.27 status event code: A-4-4-U10-U13-oth-PC1903 Not in force date: 20141025 Payment event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE |
|
| PC1903 | Unpaid annual fee |
St.27 status event code: N-4-6-H10-H13-oth-PC1903 Ip right cessation event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE Not in force date: 20141025 |
|
| P22-X000 | Classification modified |
St.27 status event code: A-4-4-P10-P22-nap-X000 |
|
| R18-X000 | Changes to party contact information recorded |
St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000 |
|
| PN2301 | Change of applicant |
St.27 status event code: A-5-5-R10-R13-asn-PN2301 St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301 |
|
| P22-X000 | Classification modified |
St.27 status event code: A-4-4-P10-P22-nap-X000 |