KR102437939B1 - Method of formation of self-aligned source/drain and ultra-short gate length with wet etching - Google Patents

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Abstract

습식 식각을 활용한 셀프 얼라인 소스/드레인 및 극미세 게이트 형성 방법 이 개시된다. 기판 상에 희생층 및 제1 산화 절연막(SiO2)을 형성하는 단계; 포토레지스트를 도포하고, 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하기 위한 패턴을 형성한 후, 식각 마스크용 금속막을 증착하는 단계; 소스 전극 및 드레인 전극의 영역에 증착된 식각 마스크용 금속막을 제거하고, 상기 금속막 아래의 포트레지스트를 제거하는 단계; 상기 소스 전극 및 드레인 전극 영역의 제1 산화 절연막 및 희생층을 건식 식각하는 단계; 소스 전극 및 드레인 전극을 위한 이온 주입 공정을 수행하는 단계; 게이트 전극 형성 영역의 식각 마스크용 금속막을 제거한 후, 해당 게이트 전극 형성 영역의 희생층에 대해 측방향 습식 식각(lateral directional wet etching)을 수행하여 핀 구조체를 형성하는 단계; 상기 핀 구조체를 제거하고, 해당 영역에 T형 게이트 전극을 형성하는 단계를 구성한다.A method of forming a self-aligned source/drain and ultrafine gate using wet etching is disclosed. forming a sacrificial layer and a first insulating oxide layer (SiO 2 ) on the substrate; depositing a metal film for an etching mask after applying a photoresist and forming a pattern for forming a source electrode and a drain electrode; removing the metal film for an etch mask deposited on the region of the source electrode and the drain electrode, and removing the photoresist under the metal film; dry etching the first oxide insulating layer and the sacrificial layer in the source electrode and drain electrode regions; performing an ion implantation process for the source electrode and the drain electrode; forming a fin structure by performing lateral directional wet etching on the sacrificial layer in the gate electrode formation region after removing the metal film for an etching mask in the gate electrode formation region; The step of removing the fin structure and forming a T-type gate electrode in the corresponding region is configured.

Description

습식 식각을 활용한 셀프 얼라인 소스/드레인 및 극미세 게이트 형성 방법{METHOD OF FORMATION OF SELF-ALIGNED SOURCE/DRAIN AND ULTRA-SHORT GATE LENGTH WITH WET ETCHING}METHOD OF FORMATION OF SELF-ALIGNED SOURCE/DRAIN AND ULTRA-SHORT GATE LENGTH WITH WET ETCHING

본 발명은 반도체 전극 형성 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 습식 식각을 활용한 셀프 얼라인 소스/드레인 및 극미세 게이트 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a semiconductor electrode, and more particularly, to a method of forming a self-aligned source/drain and an ultrafine gate using wet etching.

일반적으로 반도체 전극을 형성하는 경우, 소스 전극과 드레인 전극 간에 확산(diffusion)이 일어나게 되면 소스 전극과 드레인 전극의 각 영역이 증가하게 된다.In general, when a semiconductor electrode is formed, when diffusion occurs between the source electrode and the drain electrode, each region of the source electrode and the drain electrode increases.

이러한 경우, 게이트 전극의 아래 채널로 쇼트 채널 효과(short channel effect)가 발생되어 원하는 동작 특성을 얻을 수 없게 된다.In this case, a short channel effect is generated in the channel below the gate electrode, so that desired operating characteristics cannot be obtained.

이러한 문제점을 방지하기 위해 기존에는 게이트 전극 양단에 사이드월(sidewall)을 구비하여 소스 전극과 드레인 전극 간에 간격(spacer)을 설정하고, 확산을 방지하고 있다.In order to prevent such a problem, in the related art, sidewalls are provided at both ends of the gate electrode to set a spacer between the source electrode and the drain electrode to prevent diffusion.

하지만, 사이드월의 형성 과정에 의해 더 많은 공정이 추가되고, 비용과 시간이 많이 요구된다. 물론 이러한 과정에서 수율의 저하도 가져올 수 있다.However, more processes are added by the formation process of the sidewall, and a lot of cost and time are required. Of course, this process may also bring about a decrease in yield.

한편, 이러한 쇼트 채널 효과는 T 게이트 전극을 미세 전극으로 형성하여 기생 커패시턴스를 줄임으로써, 어느 정도 해결할 수 있다. 기존에는 T 게이트 전극의 세로 방향 구성을 미세 전극으로 형성하기 위해 주로 삼중 포토레지스트(tri-layer resist)막을 이용하였다.On the other hand, this short channel effect can be solved to some extent by reducing the parasitic capacitance by forming the T-gate electrode as a microelectrode. Conventionally, a tri-layer resist film is mainly used to form a microelectrode in the vertical direction of the T-gate electrode.

그런데, 이중층, 삼중 포토레지스트막을 사용하는 과정에서 공정이 늘어나게 되어 여전히 수율 저하와 비용 증가의 문제점이 따르고 있다.However, since the process is increased in the process of using the double layer and triple photoresist film, there are still problems of lowering the yield and increasing the cost.

이와 같이, 기존의 T 게이트 미세 전극의 형성이나 소스 전극과 드레인 전극 간의 얼라인먼트(alignment)를 위해서 많은 공정의 추가가 불가피하다.As described above, it is inevitable to add many processes for the formation of the conventional T-gate microelectrode or for alignment between the source electrode and the drain electrode.

등록특허공보 10-0301969Registered Patent Publication No. 10-0301969 공개특허공보 10-2008-0093659Laid-Open Patent Publication No. 10-2008-0093659

본 발명의 목적은 습식 식각을 활용한 셀프 얼라인 소스/드레인 및 극미세 게이트 형성 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method of forming a self-aligned source/drain and an ultrafine gate using wet etching.

상술한 본 발명의 목적에 따른 습식 식각을 활용한 셀프 얼라인 소스/드레인 및 극미세 게이트 형성 방법은, 기판 상에 희생층 및 제1 산화 절연막(SiO2)을 형성하는 단계; 포토레지스트를 도포하고, 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하기 위한 패턴을 형성한 후, 식각 마스크용 금속막을 증착하는 단계; 소스 전극 및 드레인 전극의 영역에 증착된 식각 마스크용 금속막을 제거하고, 상기 금속막 아래의 포트레지스트를 제거하는 단계; 상기 소스 전극 및 드레인 전극 영역의 제1 산화 절연막 및 희생층을 건식 식각하는 단계; 소스 전극 및 드레인 전극을 위한 이온 주입 공정을 수행하는 단계; 게이트 전극 형성 영역의 식각 마스크용 금속막을 제거한 후, 해당 게이트 전극 형성 영역의 희생층에 대해 측방향 습식 식각(lateral directional wet etching)을 수행하여 핀 구조체를 형성하는 단계; 상기 핀 구조체를 제거하고, 해당 영역에 T형 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.The self-aligned source/drain and ultra-fine gate formation method using wet etching according to the above-described object of the present invention includes: forming a sacrificial layer and a first insulating oxide layer (SiO 2 ) on a substrate; depositing a metal film for an etching mask after applying a photoresist and forming a pattern for forming a source electrode and a drain electrode; removing the metal film for an etch mask deposited on the region of the source electrode and the drain electrode, and removing the photoresist under the metal film; dry etching the first oxide insulating layer and the sacrificial layer in the source electrode and drain electrode regions; performing an ion implantation process for the source electrode and the drain electrode; forming a fin structure by performing lateral directional wet etching on the sacrificial layer in the gate electrode formation region after removing the metal film for an etching mask in the gate electrode formation region; It may be configured to include removing the fin structure and forming a T-type gate electrode in the corresponding region.

여기서, 상기 기판 상에 희생층 및 제1 산화 절연막(SiO2)을 형성하는 단계는, 상기 기판 상에 누설 전류를 차단하기 위한 버퍼층, 채널층, 상기 채널층과의 이종 접합에 의해 2DEG를 형성하는 배리어층을 순차 형성하고, 상기 배리어층 상에 희생층 및 산화절연막을 형성하도록 구성될 수 있다.Here, the step of forming the sacrificial layer and the first insulating oxide layer (SiO 2 ) on the substrate may include forming a 2DEG by heterojunction with a buffer layer, a channel layer, and the channel layer for blocking leakage current on the substrate. It may be configured to sequentially form a barrier layer, and to form a sacrificial layer and an oxide insulating film on the barrier layer.

그리고 상기 기판 상에 희생층 및 제1 산화 절연막(SiO2)을 형성하는 단계는, Si, InGaAs, GaAs 또는 GaN 중 어느 하나를 이용하여 상기 희생층을 형성하도록 구성될 수 있다.In addition, the forming of the sacrificial layer and the first insulating oxide layer (SiO 2 ) on the substrate may include forming the sacrificial layer using any one of Si, InGaAs, GaAs, or GaN.

그리고 상기 소스 전극 및 드레인 전극을 위한 이온 주입 공정을 수행하는 단계는, 상기 게이트 전극 형성 영역을 보호하기 위해 이온 주입 보호막을 전체적으로 증착하고, 상기 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하기 위한 이온을 상기 배리어층에 주입하고, 상기 이온 주입 보호막을 제거하도록 구성될 수 있다.And performing the ion implantation process for the source electrode and the drain electrode includes depositing an ion implantation protective layer as a whole to protect the gate electrode formation region, and applying ions for forming the source electrode and the drain electrode to the barrier layer. It may be configured to implant into the ion implantation layer and remove the ion implantation protective layer.

여기서, 상기 이온 주입 보호막은, SiN, SiO2, Al2O3 또는 HfO2 중 어느 하나로 구성될 수 있다.Here, the ion implantation protective layer may be formed of any one of SiN, SiO 2 , Al 2 O 3 , or HfO 2 .

그리고 상기 소스 전극 및 드레인 전극을 위한 이온 주입 공정을 수행하는 단계는, 상기 핀 구조체는 40 nm 이하의 폭을 갖도록 측방향 습식 식각을 수행할 수 있다.In addition, in the performing the ion implantation process for the source electrode and the drain electrode, lateral wet etching may be performed so that the fin structure has a width of 40 nm or less.

한편, 상기 핀 구조체를 제거하고, 해당 영역에 T형 게이트 전극을 형성하는 단계는, 제2 산화 절연막(SiO2)을 전체적으로 증착하고, 상기 핀 구조체의 상부가 드러나도록 상기 제2 산화 절연막을 식각한 후, 상기 핀 구조체만 선택적으로 습식 식각하여 핀 구조 공간을 형성하도록 구성될 수 있다.Meanwhile, removing the fin structure and forming the T-type gate electrode in the region includes depositing a second insulating oxide layer (SiO 2 ) as a whole, and etching the second insulating layer to expose the upper portion of the fin structure. Then, only the fin structure may be selectively wet-etched to form a fin structure space.

여기서, 상기 핀 구조체를 제거하고, 해당 영역에 T형 게이트 전극을 형성하는 단계는, 상기 핀 구조 공간 상에 T형 게이트 전극을 형성하고, 상기 핀 구조 공간의 폭이 40 nm 이하가 되도록 구성될 수 있다.Here, the step of removing the fin structure and forming the T-type gate electrode in the region may be configured such that the T-type gate electrode is formed on the fin structure space and the width of the fin structure space is 40 nm or less. can

상술한 습식 식각을 활용한 셀프 얼라인 소스/드레인 및 극미세 게이트 형성 방법에 의하면, T형 게이트 미세 전극 형성 시에 측방향 습식 식각(lateral directional wet etching)에 의해 GaN 핀의 폭을 미세 공간을 형성하도록 구성됨으로써, 기존의 삼중 포토레지스트막(tri-layer resist)에 의한 미세 전극 형성에 비하여 더 적은 공정으로 쉽고 빠르게 T형 게이트 미세 전극을 형성할 수 있음은 물론, 미세 전극의 폭을 더 줄일 수 있는 효과가 있다. 궁극적으로는 소스/드레인 전극 간의 간격을 더 줄일 수 있는 효과가 있다.According to the self-aligning source/drain and ultrafine gate formation method using the wet etching described above, the width of the GaN fin is reduced by reducing the microcavity by lateral directional wet etching when forming the T-type gate microelectrode. By being configured to form a T-type gate microelectrode, it is possible to easily and quickly form a T-type gate microelectrode with fewer steps compared to the conventional microelectrode formation using a tri-layer resist, as well as to further reduce the width of the microelectrode. can have an effect. Ultimately, there is an effect of further reducing the gap between the source/drain electrodes.

또한, 식각 마스크용 금속막을 이용하여 게이트 전극 영역을 보호한 채 이온 주입을 하여 즉시 소스/드레인 전극을 형성하도록 구성됨으로써, 별도의 사이드월 없이 소스/드레인 전극을 셀프-얼라인먼트(self-alignment)하고, 공정을 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 소스/드레인 전극 간의 간격을 줄일 수 있어서 소스/드레인 전극 간의 간격이 좁은 고주파 소자의 제작에 적용할 수 있는 효과가 있다.In addition, it is configured to immediately form source/drain electrodes by ion implantation while protecting the gate electrode region using a metal film for an etching mask, thereby self-aligning the source/drain electrodes without a separate sidewall. , it has the effect of reducing the process. In addition, since the distance between the source/drain electrodes can be reduced, there is an effect that can be applied to the fabrication of a high-frequency device having a narrow distance between the source/drain electrodes.

도 1 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 습식 식각을 활용한 셀프 얼라인 소스/드레인 및 극미세 게이트 형성 방법의 공정 흐름도이다.1 to 11 are process flow diagrams of a method of forming a self-aligned source/drain and an ultrafine gate using wet etching according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail in the detailed content for carrying out the invention. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each figure, like reference numerals have been used for like elements.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but it is understood that other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It is to be understood that this does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 습식 식각을 활용한 셀프 얼라인 소스/드레인 및 극미세 게이트 형성 방법의 공정 흐름도이다.1 to 11 are process flow diagrams of a method of forming a self-aligned source/drain and an ultrafine gate using wet etching according to an embodiment of the present invention.

먼저 도 1을 참조하면, 기판(substrate)(100) 상에 버퍼층(buffer layer)(101), 채널층(channel layer)(102), 배리어층(barrier layer)(103) 및 희생층(104)을 순차적으로 형성한다.First, referring to FIG. 1 , a buffer layer 101 , a channel layer 102 , a barrier layer 103 and a sacrificial layer 104 on a substrate 100 . are formed sequentially.

여기서, 버퍼층(101)은 고저항성층으로서, 버퍼층(101) 위에 형성될 채널층(102)의 누설 전류를 차단할 수 있다. 버퍼층(101)은 GaN으로 구성될 수 있다.Here, the buffer layer 101 is a high resistivity layer, and may block leakage current of the channel layer 102 to be formed on the buffer layer 101 . The buffer layer 101 may be made of GaN.

그리고 채널층(102)은 반도체 소자의 동작 영역으로서, 전도성 영역으로 구성될 수 있다. 채널층(102)은 GaN으로 구성될 수 있다.In addition, the channel layer 102 may be a conductive region as an operating region of the semiconductor device. The channel layer 102 may be made of GaN.

그리고 배리어층(103)은 채널층(102)과는 다른 성분으로 구성되어 이종 접합(heterojunction)을 형성하며, 2DEG(2-dimensional electron gas)를 형성할 수 있다. 이에 의해, 채널층(102)과 배리어층(103) 간에 전위가 형성되며, 채널층(102)의 전자나 전공이 배리어층(103)으로 전이되는 것을 방지할 수 있다.In addition, the barrier layer 103 is composed of a component different from that of the channel layer 102 to form a heterojunction, and can form 2-dimensional electron gas (2DEG). Accordingly, a potential is formed between the channel layer 102 and the barrier layer 103 , and it is possible to prevent electrons or holes from the channel layer 102 from being transferred to the barrier layer 103 .

한편, 희생층(104) 상에는 두께가 적어도 100 nm 이상이 되는 제1 산화 절연막(SiO2)(105)을 형성한다. 그리고 그 위에 리쏘그래피(lithography) 공정에 의해 포토레지스트(photoresist)를 도포하고, 마스크(mask)를 이용하여 패턴(pattern)을 형성할 수 있다.Meanwhile, a first oxide insulating layer (SiO2) 105 having a thickness of at least 100 nm or more is formed on the sacrificial layer 104 . Then, a photoresist may be applied thereon by a lithography process, and a pattern may be formed using a mask.

이때, 소스 전극 영역과 드레인 전극 영역의 포토레지스트를 불용성으로 구성하여 해당 영역들에 네거티브 포토레지스트(negative photoresist)(106)를 형성할 수 있다.In this case, the photoresist of the source electrode region and the drain electrode region may be made insoluble to form a negative photoresist 106 in the corresponding regions.

도 2에서는 두께가 150 nm 이상이 되는 식각 마스크용 금속막(etch mask metal layer)(107)를 전체적으로 증착한다. 식각 마스크용 금속막(107)은 제1 산화 절연막(105)이 식각되지 않고 잔존하게 하기 위한 구성으로서, 이에 의해 게이트 영역의 제1 산화 절연막(105)과 희생층(104)이 남게된다.In FIG. 2 , an etch mask metal layer 107 having a thickness of 150 nm or more is entirely deposited. The metal layer 107 for an etch mask is configured to allow the first insulating oxide layer 105 to remain without being etched, thereby leaving the first insulating oxide layer 105 and the sacrificial layer 104 in the gate region.

식각 마스크용 금속막(107)으로서는 Ni/Au 층이 이용될 수 있다. As the metal film 107 for the etch mask, a Ni/Au layer may be used.

도 3에서는 도 2의 식각 마스크용 금속막(107)을 이용하여 네거티브 포토레지스트(106) 상의 식각 마스크용 금속막(107)만을 리프트오프(lift-off)하여 제거한다. 그리고 네거티브 포토레지스트(106) 및 해당 영역의 제1 산화 절연막(105)을 제거한다. 이러한 과정을 거치면 도 4에서 보듯이 게이트 전극 영역의 식각 마스크용 금속막(107)만이 남게 된다.In FIG. 3 , only the metal film 107 for the etching mask on the negative photoresist 106 is lifted off using the metal film 107 for the etching mask of FIG. 2 and removed. Then, the negative photoresist 106 and the first oxide insulating film 105 in the corresponding region are removed. After this process, only the metal layer 107 for the etch mask in the gate electrode region remains as shown in FIG. 4 .

다음으로, 위 식각 마스크용 금속막(107)이 남은 영역 제외한 영역의 희생층(104)을 건식 식각한다. 즉, 도 5에서 보듯이 식각 마스크용 금속막(107)이 건식 식각 가스를 차단하고, 나머지 영역에서의 희생층(104)만 식각되어 제거된다.Next, the sacrificial layer 104 in the region excluding the region where the metal film 107 for the etch mask remains is dry etched. That is, as shown in FIG. 5 , the metal layer 107 for an etching mask blocks the dry etching gas, and only the sacrificial layer 104 in the remaining area is etched and removed.

다음으로, 소스 전극 또는 드레인 전극을 형성하기 위해 이온 주입(ion implantation) 공정을 수행한다. 이온 주입에 앞서 도 6에서 보듯이 이온 주입 보호막(108)을 먼저 전체적으로 증착한다. 이온 주입 보호막(108)은 SiN, SiO2, Al2O3 또는 HfO2 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 그리고 PECVD 또는 ALD 방식을 이용하여 배리어층(103)에 이온을 주입하여 소스 전극(109) 및 드레인 전극(109-1)을 형성한다. 도 6에서는 이온으로서 N+ 도펀트(dophant)를 예시하고 있다.Next, an ion implantation process is performed to form a source electrode or a drain electrode. Prior to ion implantation, as shown in FIG. 6 , an ion implantation passivation layer 108 is first deposited as a whole. The ion implantation protective layer 108 may be formed of any one of SiN, SiO 2 , Al 2 O 3 , or HfO 2 . Then, the source electrode 109 and the drain electrode 109 - 1 are formed by implanting ions into the barrier layer 103 using PECVD or ALD. 6 illustrates an N+ dopant as an ion.

다음으로, 이온 주입 보호막(108)을 제거하고, 식각 마스크용 금속막(107)도 리프트오프(lift-off)하여 제거한다. 그리고 나서, 도 7에서 보듯이 제1 산화 절연막(105) 아래의 희생층(104)을 측방향 습식 식각(lateral directional wet etching)을 수행하여 측 방향으로만 식각을 수행한다.Next, the ion implantation passivation layer 108 is removed, and the metal layer 107 for an etching mask is also lifted off and removed. Then, as shown in FIG. 7 , lateral directional wet etching is performed on the sacrificial layer 104 under the first insulating oxide layer 105 to perform etching only in the lateral direction.

도 7에 나타나 바와 같이 이러한 측방향 습식 식각에 의해 희생층(104)을 이용하여 핀 구조체(104a)를 형성한다. 습식 식각에 의해 제1 산화 절연막(105)은 그대로 둔 채 GaN의 희생층(104)만 선택적으로 식각하며, 측방향 식각에 의해 희생층(104)을 측방향에 의해서만 식각하여 핀 구조체(104a) 형상을 만들어낸다.As shown in FIG. 7 , a fin structure 104a is formed by using the sacrificial layer 104 by such lateral wet etching. By wet etching, only the sacrificial layer 104 of GaN is selectively etched while leaving the first insulating oxide film 105 as it is, and the sacrificial layer 104 is etched only in the lateral direction by lateral etching to form a fin structure 104a create a shape

핀 구조체(104a)는 40 nm 이하의 가로 폭을 갖도록 구성될 수 있다.The fin structure 104a may be configured to have a horizontal width of 40 nm or less.

다음으로, 제1 산화 절연막(105)을 제거하고, 제2 산화 절연막(110)을 전체적으로 증착한다. 도 8을 보면, 제2 산화 절연막(110)이 전체적으로 도포되어 이온(109) 및 핀 구조체(104a)를 덮고 있음을 알 수 있다.Next, the first insulating oxide film 105 is removed, and the second insulating oxide film 110 is entirely deposited. Referring to FIG. 8 , it can be seen that the second oxide insulating layer 110 is entirely coated to cover the ions 109 and the fin structure 104a.

다음으로, 도 9에서 보듯이 제2 산화 절연막(110)의 상면부를 건식 식각하고, 핀 구조체(104a)가 드러나면 핀 구조체(104a)를 습식 식각에 의해 선택적으로 제거한다. 핀 구조체(104a)가 제거되면 도 10과 같이 되어 핀 구조 공간(104b)이 형성된다.Next, as shown in FIG. 9 , the upper surface of the second oxide insulating layer 110 is dry etched, and when the fin structures 104a are exposed, the fin structures 104a are selectively removed by wet etching. When the fin structure 104a is removed, as shown in FIG. 10 , the fin structure space 104b is formed.

다음으로, 핀 구조 공간(104b) 상에 도 11에 도시된 바와 같은 T형 게이트 전극(111)을 형성한다. 여기서, 리쏘그래피 공정을 통해 T형 게이트 전극(111)을 형성할 수 있다.Next, a T-type gate electrode 111 as shown in FIG. 11 is formed on the fin structure space 104b. Here, the T-type gate electrode 111 may be formed through a lithography process.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described with reference to the above embodiments, those skilled in the art can understand that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the following claims. There will be.

100: 기판
101: 버퍼층
102: 채널층
103: 배리어층
104: 희생층
104c: 핀 구조체
104b: 핀 구조 공간
105: 제1 산화 절연막
106: 포토레지스트
107: 식각 마스크용 금속막
108: 이온 주입 보호막
109: 소스 전극
109-1: 드레인 전극
110: 제2 산화 절연막
111: T형 게이트 전극
100: substrate
101: buffer layer
102: channel layer
103: barrier layer
104: sacrificial layer
104c: fin structure
104b: pin structure space
105: first oxide insulating film
106: photoresist
107: metal film for etching mask
108: ion implantation shield
109: source electrode
109-1: drain electrode
110: second oxide insulating film
111: T-type gate electrode

Claims (8)

기판(substrate) 상에 배리어층, 희생층 및 제1 산화 절연막(SiO2)을 형성하는 단계;
포토레지스트(photo resist)를 도포하고, 소스(source) 전극 및 드레인(drain) 전극을 형성하기 위한 패턴을 형성한 후, 식각 마스크용 금속막을 증착하는 단계;
소스 전극 및 드레인 전극의 영역에 증착된 식각 마스크용 금속막을 제거하고, 상기 금속막 아래의 포트레지스트를 제거하는 단계;
상기 소스 전극 및 드레인 전극 영역의 제1 산화 절연막 및 희생층을 건식 식각하는 단계;
배리어층에 소스 전극 및 드레인 전극을 위한 이온 주입 공정을 수행하는 단계;
게이트(gate) 전극 형성 영역의 식각 마스크용 금속막을 제거한 후, 해당 게이트 전극 형성 영역의 희생층에 대해 측방향 습식 식각(lateral directional wet etching)을 수행하여 핀 구조체를 형성하는 단계;
상기 핀 구조체를 제거하고, 해당 영역에 T형 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함하는 습식 식각을 활용한 셀프 얼라인 소스/드레인 및 극미세 게이트 형성 방법.
forming a barrier layer, a sacrificial layer, and a first insulating oxide layer (SiO 2 ) on a substrate;
depositing a metal film for an etching mask after applying a photo resist, forming a pattern for forming a source electrode and a drain electrode;
removing the metal film for an etch mask deposited on the region of the source electrode and the drain electrode, and removing the photoresist under the metal film;
dry etching the first oxide insulating layer and the sacrificial layer in the source electrode and drain electrode regions;
performing an ion implantation process for the source electrode and the drain electrode on the barrier layer;
forming a fin structure by performing lateral directional wet etching on the sacrificial layer in the gate electrode formation region after removing the metal film for an etching mask in the gate electrode formation region;
and removing the fin structure and forming a T-type gate electrode in the corresponding region.
제1항에 있어서,
상기 기판 상에 배리어층, 희생층 및 제1 산화 절연막(SiO2)을 형성하는 단계는,
상기 기판 상에 누설 전류를 차단하기 위한 버퍼층, 채널층, 상기 채널층과의 이종 접합에 의해 2DEG를 형성하는 배리어층을 순차 형성하고, 상기 배리어층 상에 희생층 및 산화절연막을 형성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 습식 식각을 활용한 셀프 얼라인 소스/드레인 및 극미세 게이트 형성 방법.
According to claim 1,
Forming a barrier layer, a sacrificial layer and a first oxide insulating film (SiO 2 ) on the substrate,
A buffer layer for blocking leakage current, a channel layer, and a barrier layer forming a 2DEG by heterojunction with the channel layer are sequentially formed on the substrate, and a sacrificial layer and an oxide insulating film are formed on the barrier layer A method of forming a self-aligned source/drain and ultrafine gate using wet etching, characterized in that.
제1항에 있어서,
상기 기판 상에 배리어층, 희생층 및 제1 산화 절연막(SiO2)을 형성하는 단계는,
Si, InGaAs, GaAs 또는 GaN 중 어느 하나를 이용하여 상기 희생층을 형성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 습식 식각을 활용한 셀프 얼라인 소스/드레인 및 극미세 게이트 형성 방법.
According to claim 1,
Forming a barrier layer, a sacrificial layer and a first oxide insulating film (SiO 2 ) on the substrate,
A method of forming a self-aligned source/drain and ultrafine gate using wet etching, characterized in that the sacrificial layer is formed using any one of Si, InGaAs, GaAs, or GaN.
제2항에 있어서,
상기 배리어층에 소스 전극 및 드레인 전극을 위한 이온 주입 공정을 수행하는 단계는,
상기 게이트 전극 형성 영역을 보호하기 위해 이온 주입 보호막을 전체적으로 증착하고, 상기 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하기 위한 이온을 상기 배리어층에 주입하고, 상기 이온 주입 보호막을 제거하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 습식 식각을 활용한 셀프 얼라인 소스/드레인 및 극미세 게이트 형성 방법.
3. The method of claim 2,
The step of performing an ion implantation process for the source electrode and the drain electrode on the barrier layer,
Wet type, characterized in that it is configured to deposit an ion implantation protective film as a whole to protect the gate electrode formation region, implant ions for forming the source electrode and the drain electrode into the barrier layer, and remove the ion implantation protective film A self-aligned source/drain and ultrafine gate formation method using etching.
제4항에 있어서,
상기 이온 주입 보호막은,
SiN, SiO2, Al2O3 또는 HfO2 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 습식 식각을 활용한 셀프 얼라인 소스/드레인 및 극미세 게이트 형성 방법.
5. The method of claim 4,
The ion implantation protective film,
SiN, SiO 2 , Al 2 O 3 or HfO 2 A self-aligned source/drain and ultrafine gate formation method using wet etching, characterized in that it consists of any one.
제1항에 있어서,
상기 배리어층에 소스 전극 및 드레인 전극을 위한 이온 주입 공정을 수행하는 단계는,
상기 핀 구조체는 40 nm 이하의 폭을 갖도록 측방향 습식 식각을 수행하는 것을 특징으로 하는 습식 식각을 활용한 셀프 얼라인 소스/드레인 및 극미세 게이트 형성 방법.
According to claim 1,
The step of performing an ion implantation process for the source electrode and the drain electrode on the barrier layer,
The self-aligned source/drain and ultrafine gate formation method using wet etching, characterized in that the fin structure is lateral wet etched to have a width of 40 nm or less.
제1항에 있어서,
상기 핀 구조체를 제거하고, 해당 영역에 T형 게이트 전극을 형성하는 단계는,
제2 산화 절연막(SiO2)을 전체적으로 증착하고, 상기 핀 구조체의 상부가 드러나도록 상기 제2 산화 절연막을 식각한 후, 상기 핀 구조체만 선택적으로 습식 식각하여 핀 구조 공간을 형성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 습식 식각을 활용한 셀프 얼라인 소스/드레인 및 극미세 게이트 형성 방법.
According to claim 1,
The step of removing the fin structure and forming a T-type gate electrode in the corresponding region comprises:
A second insulating oxide film (SiO 2 ) is deposited as a whole, and the second insulating oxide film is etched to expose the upper portion of the fin structure, and then only the fin structure is selectively wet-etched to form a fin structure space. A method of forming self-aligned source/drain and ultrafine gates using wet etching.
제7항에 있어서,
상기 핀 구조체를 제거하고, 해당 영역에 T형 게이트 전극을 형성하는 단계는,
상기 핀 구조 공간 상에 T형 게이트 전극을 형성하고, 상기 핀 구조 공간의 폭이 40 nm 이하가 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 습식 식각을 활용한 셀프 얼라인 소스/드레인 및 극미세 게이트 형성 방법.
8. The method of claim 7,
The step of removing the fin structure and forming a T-type gate electrode in the corresponding region comprises:
A method of forming a self-aligned source/drain and ultrafine gate using wet etching, characterized in that a T-type gate electrode is formed on the fin structure space and the width of the fin structure space is 40 nm or less.
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