KR100464390B1 - Gate node manufacturing method for semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 장치 제조 방법에 관한 것으로, 특히 게이트 전극 형성 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for forming a gate electrode.
반도체 장치를 구성하는 소자들 중에서 트랜지스터(transistor)는 그 작동에 있어서, 여러 가지의 요소에 의해서 영향을 받는다. 이러한 요소들 중에서 상기 트랜지스터를 형성하는 게이트 전극(gate node)과 그 하부의 게이트 산화막(gate oxide)의 계면부에서의 상기 게이트 전극의 모서리부의 형상은 트랜지스터의 작동에 중요한 영향을 미친다.Among the elements constituting a semiconductor device, a transistor is influenced by various factors in its operation. Among these elements, the shape of the edge portion of the gate electrode at the interface portion of the gate node forming the transistor and the gate oxide below it has an important influence on the operation of the transistor.
도 1 및 도 2는 종래의 게이트 전극 형성 방법을 설명하기 위해서 도시한 단면도이다.1 and 2 are cross-sectional views for explaining a conventional method of forming a gate electrode.
도 1은 게이트 전극(30)을 형성하는 단계를 나타낸다.1 illustrates a step of forming the
구체적으로, 반도체 기판(10) 상에 게이트 산화막(20)을 형성한다. 이후에 상기 게이트 산화막(20) 상에 도전막, 예컨대 불순물을 포함하는 폴리 실리콘막(polysilicon layer)을 형성하고, 상기 도전막 상에 식각 저지막 패턴(40)을 형성한다. 이후에, 상기 식각 저지막 패턴(40)을 마스크로 상기 도전막을 패터닝하여 게이트 전극(30)을 형성한다. 이때, 상기 게이트 전극(30)의 모서리부는 첨예한 각도, 예컨대, 대략 90°이하의 첨예한 각도를 가지는 형상이다. 즉, 상기 모서리부와 상기 게이트 산화막의 계면에는 첨예점(A)이 발생된다. 이러한 첨예점(A)이 발생되면, 상기 계면에서의 게이트 전극(30)의 모서리부가 핫 캐리어 전자(hot carrier electron)에 취약한 특성을 나타낸다. 따라서, 이러한 첨예점(A)의 발생은 상기 트랜지스터의 특성을 열화시킨다. Specifically, the
도 2는 열산화막(50)을 형성하는 단계를 나타낸다.2 shows a step of forming the
구체적으로, 게이트 전극(30)의 표면을 열산화시켜 상기 게이트 전극(30)을 뒤덮는 열산화막(50)을 형성한다. 이때, 게이트 전극(30)의 표면뿐만 아니라, 게이트 전극(30)과 게이트 산화막(20)의 계면부에서 열산화가 진행되어, 상기 게이트 전극(30)의 모서리부의 첨예한 각이 완화되어 둔각의 모서리 형태를 이룬다. 이와 같이 상기 게이트 전극(30)의 모서리부가 완화되므로 상기 첨예점(A)이 제거된다. Specifically, the surface of the
그러나, 이러한 방법은 상기 게이트 전극(30)의 모서리부 하부에 국부적인 게이트 산화막(20) 두께의 증가를 가져온다. 이러한 게이트 산화막(20)의 국부적인 두께 증가는 트랜지스터의 전류 구동을 저해한다. 또한, 상기 열산화막(50)은 상기 첨예점을 제거할 정도로 그 두께가 두꺼워야하므로, 트랜지스터의 선폭 감소에 제한이 된다. 따라서, 반도체 장치가 고집적화됨에 따라 상기 열산화막(50)의 두께의 감소가 요구되고 있다.However, this method results in an increase in the thickness of the
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 게이트 산화막의 국부적인 두께의 증가없이 첨예점을 제거할 수 있는 반도체 장치 게이트 전극 형성 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a method for forming a gate electrode of a semiconductor device capable of removing a sharp point without increasing a local thickness of a gate oxide film.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 반도체 기판 상에 게이트 산화막을 형성한다. 이후에 상기 게이트 산화막 상에 도전막을 형성한다. 이때, 상기 도전막은 폴리 실리콘막을 포함하여 이루어진다. 다음에, 상기 도전막을 패터닝하여 상기 게이트 산화막과 접촉하는 모서리부에 홈을 가지는 게이트 전극을 형성한다. 이때, 상기 게이트 전극을 형성하는 단계는 건식 식각 방법을 이용하여 수행된다. 또한, 상기 건식 식각 방법은 브롬화 수소 가스를 포함하는 가스를 식각 가스로 이용한다. 이후에, 상기 게이트 전극을 뒤덮는 절연막을 형성한다. 이때, 상기 절연막은 화학 기상 증착 방법을 이용하여 형성되는 산화막으로 이루어진다.In order to achieve the above technical problem, the present invention forms a gate oxide film on a semiconductor substrate. Thereafter, a conductive film is formed on the gate oxide film. In this case, the conductive film includes a polysilicon film. Next, the conductive film is patterned to form a gate electrode having a groove at a corner portion in contact with the gate oxide film. In this case, the forming of the gate electrode is performed using a dry etching method. In addition, the dry etching method uses a gas containing hydrogen bromide gas as an etching gas. Thereafter, an insulating film covering the gate electrode is formed. In this case, the insulating film is formed of an oxide film formed using a chemical vapor deposition method.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 게이트 전극 형성 방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.3 to 5 are cross-sectional views illustrating a method of forming a gate electrode according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 반도체 기판(100) 상에 게이트 산화막(200) 및 도전막(300)을 형성하는 단계를 나타낸다.3 illustrates a step of forming the
구체적으로, 반도체 기판(100) 상에 게이트 산화막(200)을 형성한다. 이후에, 상기 게이트 산화막(200) 상에 도전막(300), 예컨대, 불순물을 포함하는 폴리 실리콘막을 형성한다.Specifically, the
도 4는 게이트 전극(350)을 형성하는 단계를 나타낸다.4 illustrates a step of forming the
구체적으로, 도전막(300) 상에 식각 저지막 패턴(400)을 형성한다. 예컨대, 포토레지스트막을 형성하고 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하여 상기 식각 저지막 패턴(400)으로 이용한다. 이어서, 상기 식각 저지막 패턴(400)을 마스크로 건식 식각 방법을 이용하여 상기 도전막(300)을 패터닝하여 게이트 전극(350)을 형성한다. 이때, 상기 건식 식각 방법은 게이트 산화막(200)과의 식각 선택비가 높은 가스, 예컨대 브롬화 수소(HBr) 가스를 포함하는 가스를 식각 가스로 이용하여 수행된다. Specifically, the etch
이와 같은 건식 식각 방법으로 상기 도전막(300)을 식각하면, 형성되는 게이트 전극(350)과 게이트 산화막(200)의 계면 부위가 상기 식각 가스에 의해서 식각되어 홈(B)이 형성된다. 즉, 게이트 산화막(200)과의 계면부에 인접하는 상기 게이트 전극(300)의 모서리부가 다른 표면부보다 더 식각되어 움푹한 홈(B)이 형성된다. 이와 같은 홈(B)이 형성됨에 따라 상기 모서리부의 첨예한 각도가 완화된다. 이에 따라 첨예점이 형성되지 않는다. When the
또한, 종래의 열산화막(50) 형성에 의한 상기 모서리부의 각도의 완화는 상기 모서리부의 열산화에 의해 이루어지므로, 그 완화되는 부분이 차지하는 선폭(ΔX)이 상당히 길다. 이에 비해 본 실시예에서의 모서리부의 각도의 완화는 식각에 의해 형성되는 홈(B)에 의해서 이루어진다. 따라서 완화되는 부분이 차지하는 선폭(ΔX´)이 종래의 열산화막(50)에 의해서 완화되는 부분이 차지하는 선폭(ΔX)에 비해 작은 선폭을 가진다. 이에 따라, 유효 채널 길이(effective channel length)를 보다 더 확보할 수 있다. 따라서 트랜지스터의 전류 구동에 보다 더 유리하다.In addition, since the angle of the corner portion is relaxed by the conventional
도 5는 게이트 전극(350)을 뒤덮는 절연막(500)을 형성하는 단계를 나타낸다. 5 illustrates a step of forming an
구체적으로, 화학 기상 증착(CVD;Chemical Vapour Deposition) 방법을 이용하여 게이트 전극(350)을 뒤덮는 절연막, 예컨대, CVD 산화막을 형성한다. 이때, 상기 절연막(500)은 종래의 열산화막(50)과는 달리 첨예점(A)을 제거하는 목적을 가지지 않으므로 보다 얇게 형성할 수 있다. 예컨대, 종래의 열산화막(50)은 일반적으로 대략 100Å 정도의 두께로 형성됨에 비해, 상기 절연막(500)은 대략 50Å 정도의 두께로 형성될 수 있다. 따라서, 형성되는 트랜지스터의 선폭을 보다 더 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 절연막(500)은 일정한 두께로 형성되므로, 게이트 산화막(200)의 국부적인 두께 증가를 일으키지 않는다. 따라서, 종래의 게이트 산화막(20)의 국부적인 두께 증가에 의한 트랜지스터의 특성 열화를 방지할 수 있다.Specifically, an insulating film, for example, a CVD oxide film, covering the
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통해서 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail through the specific Example, this invention is not limited to this, It is clear that the deformation | transformation and improvement are possible by the person of ordinary skill in the art within the technical idea of this invention.
상술한 본 발명에 따르면, 건식 식각 방법을 이용하여 게이트 전극을 형성함과 동시에, 게이트 산화막과 접촉하는 게이트 전극의 모서리에 홈을 형성함으로써 게이트 전극의 모서리의 각도를 완화시킬 수 있다. 따라서, 첨예점이 형성되지 않으므로, 종래의 열산화막을 CVD 산화막과 같은 절연막으로 대체할 수 있다. 이에 따라서, 게이트 산화막의 국부적인 두께 증가는 발생되지 않는다. 따라서, 트랜지스터의 구동 특성의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 상기 절연막은 종래의 열산화막보다 더 얇게 형성될 수 있어, 형성되는 트랜지스터의 선폭을 보다 감소시킬 수 있다. According to the present invention described above, the gate electrode may be formed by using a dry etching method, and a groove may be formed in the corner of the gate electrode in contact with the gate oxide layer to reduce the angle of the corner of the gate electrode. Therefore, since no sharp point is formed, the conventional thermal oxide film can be replaced with an insulating film such as a CVD oxide film. Accordingly, no local increase in thickness of the gate oxide film occurs. Therefore, the fall of the drive characteristic of a transistor can be prevented. In addition, the insulating film may be formed thinner than the conventional thermal oxide film, thereby further reducing the line width of the formed transistor.
도 1 및 도 2는 종래의 게이트 전극 형성 방법을 설명하기 위해서 도시한 단면도들이다.1 and 2 are cross-sectional views illustrating a conventional method of forming a gate electrode.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 게이트 전극 형성 방법을 설명하기 위해서 도시한 단면도들이다. 3 to 5 are cross-sectional views illustrating a method of forming a gate electrode of the present invention.
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1997
- 1997-07-23 KR KR1019970034569A patent/KR100464390B1/en not_active IP Right Cessation
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KR920005300A (en) * | 1990-08-20 | 1992-03-28 | 정몽헌 | Method of forming multi-faceted metal wiring |
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