KR19980053693A - Gate electrode formation method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 도핑된 폴리실리콘막과 실리사이드막의 식각 속도 차이를 이용하여 임계 치수 이하의 게이트 전극을 형성하기 위한 기술에 관한 것으로, 본 발명의 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법은 소자 분리막이 형성된 반도체 기판을 제공하는 단계; 활성 영역 상에 박막의 게이트 산화막을 형성하는 단계; 전체 상부에 도핑된 폴리실리콘막, 실리사이드막 및 난반사 방지막으로 순차적으로 형성하는 단계 ;The present invention relates to a technique for forming a gate electrode having a critical dimension or less using a difference in etching speed between a doped polysilicon film and a silicide film. Providing; Forming a gate oxide film of a thin film on the active region; Sequentially forming a polysilicon film, a silicide film, and an anti-reflection film doped over the whole;
상기 도핑된 폴리실리콘막이 언더 커트되게 난반사 방지막, 실리사이드막 및 도핑된 폴리실리콘막을 식각하여 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극의 양측 반도체 기판 영역에 저농도 불순물 접합 영역을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극의 측벽에 스페이서를 형성하는 단계; 및 상기 스페이서를 이온 주입 마스크로하여 상기 반도체 기판에 고농도 불순물 접합 영역을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Forming a gate electrode by etching the diffuse reflection prevention film, the silicide film, and the doped polysilicon film so that the doped polysilicon film is undercut; Forming a low concentration impurity junction region in both semiconductor substrate regions of the gate electrode; Forming a spacer on sidewalls of the gate electrode; And forming a high concentration impurity junction region in the semiconductor substrate using the spacer as an ion implantation mask.
Description
본 발명은 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, 폴리실리콘막과 실리사이드막의 식각 속도 차이를 이용하여 임계 치수 이하의 게이트 전극을 형성하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a gate electrode of a semiconductor device, and more particularly, to a method of forming a gate electrode of a semiconductor device using a difference in etching speed between a polysilicon film and a silicide film to form a gate electrode having a critical dimension or less. will be.
일반적으로, MOS(Metal Oxide Semiconductor)는 명칭에서 내포되어 있듯이 반도체 기판과 그 상부에 적층된 절연막 및 금속 소재의 게이트 전극으로 구성된 소자이다.In general, MOS (Metal Oxide Semiconductor) is a device composed of a semiconductor substrate, an insulating film stacked thereon and a gate electrode of a metal material, as the name implies.
이러한 MOS 트랜지스터를 형성하기 위하여 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(1) 상에 소자 분리막(2)을 형성하고, 상기 소자 분리막(2)들 사이의 활성 영역 상에 박막의 게이트 산화막(3)을 형성한 후, 전체 상부에 게이트 전극을 형성하기 위하여 도핑된 폴리실리콘막(4)을 형성한다.In order to form such a MOS transistor, as shown in FIG. 1, a device isolation film 2 is formed on a semiconductor substrate 1, and a gate oxide film of a thin film is formed on an active region between the device isolation films 2. After (3) is formed, a doped polysilicon film 4 is formed to form a gate electrode over the whole.
이어서, 상기 도핑된 폴리실리콘막(4)의 전도성을 개선하기 위한 실리사이드막(5)과 난반사 방지막(6)을 순차적으로 형성하고, 상기 도핑된 폴리실리콘막(4), 실리사이드막(5) 및 난반사 방지막(6)을 소정 형태로 식각하여 게이트 전극을 형성한다.Subsequently, the silicide layer 5 and the diffuse reflection prevention layer 6 are sequentially formed to improve the conductivity of the doped polysilicon layer 4, and the doped polysilicon layer 4, the silicide layer 5 and The antireflection film 6 is etched in a predetermined form to form a gate electrode.
그리고 나서, 상기 게이트 전극을 이온 주입 마스크로 하여 상기 반도체 기판(1)에 저농도 불순물을 이온 주입하여 기판(1)의 활성 영역에 저농도 불순물 접합 영역(7)을 형성한 후, 공지의 방법으로 상기 게이트 전극의 측벽에 스페이서(8)를 형성하고, 상기 기판(1) 영역에 고농도 불순물을 이온 주입하여 고농도 불순물 접합영역(9)을 형성한다.Then, a low concentration impurity junction region 7 is formed in the active region of the substrate 1 by ion implanting low concentration impurities into the semiconductor substrate 1 using the gate electrode as an ion implantation mask. A spacer 8 is formed on the sidewall of the gate electrode, and a high concentration impurity junction region 9 is formed by ion implanting high concentration impurities into the substrate 1 region.
그러나, 상기와 같은 종래 기술은, 반도체 소자의 초고집적화 추세에 따른 미세한 크기, 예를 들어, 임계 치수가 0.15㎛ 이하의 크기를 갖는 게이트 전극을 형성하기가 매우 어려운 문제점이 있었다.However, the prior art as described above has a problem in that it is very difficult to form a gate electrode having a fine size, for example, a critical dimension of 0.15 μm or less according to the trend of ultra high integration of semiconductor devices.
따라서, 본 발명은 도핑된 폴리실리콘막과 실리사이드막의 식각 속도 차이를 이용하여 임계 치수 이하의 게이트 전극을 형성할 수 있는 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for forming a gate electrode of a semiconductor device capable of forming a gate electrode having a critical dimension or less by using a difference in etching speed between a doped polysilicon film and a silicide film.
도 1은 종래 기술에 따른 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법을 설명하기 위한 공정 단면도.1 is a cross-sectional view for explaining a gate electrode forming method of a semiconductor device according to the prior art.
도 2A 내지 도 2D는 본 발명에 따른 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법을 설명하기 위한 공정 단면도.2A to 2D are cross-sectional views illustrating a method of forming a gate electrode of a semiconductor device according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
11 : 반도체 기판12 : 소자 분리막11: semiconductor substrate 12: device isolation film
13 : 게이트 산화막14 : 도핑된 폴리실리콘막13 gate oxide film 14 doped polysilicon film
15 : 텅스텐 실리사이드16 : 난반사 방지막15: tungsten silicide 16: diffuse reflection prevention film
17 : 저농도 불순물 접합 영역18 : 스페이서17 low concentration impurity junction region 18 spacer
19 : 고농도 불순물 접합 영역19: high concentration impurity junction region
상기와 같은 목적은, 소자 분리막이 형성된 반도체 기판을 제공하는 단계; 활성 영역 상에 박막의 게이트 산화막을 형성하는 단계; 전체 상부에 도핑된 폴리실리콘막, 실리사이드막 및 난반사 방지막으로 순차적으로 형성하는 단계; 상기 도핑된 폴리실리콘막이 언더 커트되게 난반사 방지막, 실리사이드막 및 도핑된 폴리실리콘막을 식각하여 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극의 양측 반도체 기판 영역에 저농도 불순물 접합 영역을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극의 측벽에 스페이서를 형성하는 단계; 및 상기 스페이서를 이온 주입 마스크로 하여 상기 반도체 기판에 고농도 불순물 접합 영역을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법에 의하여 달성된다.The above object is to provide a semiconductor substrate on which a device isolation film is formed; Forming a gate oxide film of a thin film on the active region; Sequentially forming a polysilicon film, a silicide film, and an anti-reflection film doped over the whole; Forming a gate electrode by etching the diffuse reflection prevention film, the silicide film, and the doped polysilicon film so that the doped polysilicon film is undercut; Forming a low concentration impurity junction region in both semiconductor substrate regions of the gate electrode; Forming a spacer on sidewalls of the gate electrode; And forming a high concentration impurity junction region in the semiconductor substrate using the spacer as an ion implantation mask.
본 발명에 따르면, 게이트 전극을 형성하기 위한 식각 공정시, 도핑된 폴리실리콘막과 실리사이드막의 식각 속도가 다르기 때문에 도핑된 폴리실리콘막이 언더커트(under cut)되며, 이로 인하여 미세 크기의 게이트 전극을 형성할 수 있다.According to the present invention, during the etching process for forming the gate electrode, the doped polysilicon film is under cut because the etching rate of the doped polysilicon film and the silicide film is different, thereby forming a gate electrode having a fine size can do.
[실시예]EXAMPLE
이하, 도 2A 내지 2D를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 2A to 2D.
도 2A를 참조하면, 반도체 기판(11) 상에 소자와 소자간을 분리시키기 위한 소자 분리막(12)을 형성하고, 활성 영역 상에 박막의 게이트 산화막(13)을 형성한 다음, 상기 게이트 산화막(13) 상에 게이트 전극을 형성하기 위한 도핑된 폴리실리콘막(14)을 형성한다. 이어서, 상기 도핑된 폴리실리콘막(14) 상에 그의 전도성을 개선시키기 위한 텅스텐 실리사이드막(15)과 난반사 방지막(16)을 적층한다. 이때, 텅스텐 실리사이드막 대신에 몰리브덴 실리사이드막, 탄탈륨 실리사이드막, 코발트 실리사이드막, 크롬 실리사이드막, 니오븀 실리사이드막, 바나듐 실리사이드막 중에서 하나를 형성할 수도 있다.Referring to FIG. 2A, an isolation layer 12 for separating an element from an element is formed on a semiconductor substrate 11, a gate oxide layer 13 of a thin film is formed on an active region, and then the gate oxide layer ( 13, a doped polysilicon film 14 for forming a gate electrode is formed. Subsequently, a tungsten silicide film 15 and an antireflection film 16 for improving its conductivity are laminated on the doped polysilicon film 14. In this case, one of the molybdenum silicide film, the tantalum silicide film, the cobalt silicide film, the chromium silicide film, the niobium silicide film, and the vanadium silicide film may be formed instead of the tungsten silicide film.
도 2B를 참조하면, 소정의 감광막 패턴(도시되지 않음)에 의한 식각 공정을 실시하여 상기 난반사 방지막(16), 텅스텐 실리사이드막(15), 도핑된 폴리실리콘막(14) 및 게이트 산화막(13)을 식각한다. 이때, 상기 텅스텐 실리사이드막(15)과 도핑된 폴리실리콘막(14)의 식각 속도 차이를 이용하여 상기 텅스텐 실리사이드막(15)하부에서 일정량의 도핑된 폴리실리콘막(14)이 언더 커트되도록 식각한다.Referring to FIG. 2B, an antireflection film 16, a tungsten silicide film 15, a doped polysilicon film 14, and a gate oxide film 13 may be etched by a predetermined photoresist pattern (not shown). Etch In this case, the doped polysilicon layer 14 is etched under the tungsten silicide layer 15 by using an etching rate difference between the tungsten silicide layer 15 and the doped polysilicon layer 14. .
자세하게, 통상 TiN막 또는 질산화막의 재질로 약 150 내지 300Å 두께로 형성된 상기 난반사 방지막(16)을 1,000 내지 2,000mTorr, 300 내지 500Watt, 10 내지 50SCCM의 CHF3, 50 내지 100SCCM의 CF4, 100 내지 200SCCM의 He과 같은 식각 조건하에서 약 700 내지 1,500Å/min의식각 속도로 비등방성 식각한 다음에, 상기 텅스텐 실리사이드막(15)과 도핑된 폴리실리콘막(14)은 100 내지 500mTorr, 300 내지 500Watt, 10 내지 70SCCM의 Cl2, 10 내지 50SCCM의 SF6, 100 내지 200SCCM의 He과 같은 식각 조건하에서 텅스텐 실리사이드막(15)은 약 3,500 내지 4,500Å/min의 식각 속도를 갖도록 하고, 도핑된 폴리실리콘막(14)은 약 6,000 내지 7,000Å/min의 식각 속도를 갖도록 비등방성 식각을 실시한다.In detail, the anti-reflective coating 16, which is usually formed of a material of a TiN film or a nitric oxide film, having a thickness of about 150 to 300 kPa, is made of CHF 3 of 1,000 to 2,000 mTorr, 300 to 500 Watt, 10 to 50 SCCM, CF 4 of 100 to 100 SCCM, and 100 to 100 After anisotropic etching at an etching rate of about 700 to 1,500 mW / min under an etching condition such as He of 200 SCCM, the tungsten silicide layer 15 and the doped polysilicon layer 14 were 100 to 500 mTorr, 300 to 500 Watt. , Tungsten silicide layer 15 under an etching condition such as Cl 2 of 10 to 70 SCCM, SF 6 of 10 to 50 SCCM, He of 100 to 200 SCCM, and an etch rate of about 3,500 to 4,500 μs / min, and doped polysilicon The film 14 is anisotropically etched to have an etch rate of about 6,000 to 7,000 kW / min.
그리고 나서, 잔류 폴리실리콘막을 제거하기 위하여 100 내지 500mTorr, 150 내지 300Watt, 100 내지 150SCCM의 Cl2, 30 내지 100SCCM의 HBr, 100 내지 200SCCM의 He과 같은 식각 조건하에서 약 2,500 내지 3,500Å/min의 폴리실리콘막 식각 속도 및 약 25 내지 50Å/min의 게이트 산화막 식각 속도로 과도 식각을 실시하여 미세 크기의 게이트 전극을 형성한다.Then, in order to remove the residual polysilicon film, 100 to 500 mTorr, 150 to 300 Watt, poly 2 of 100 to 150 SCCM, HBr of 30 to 100 SCCM, He to 100 to 200 SCCM, and about 2,500 to 3,500 mW / min poly Transient etching is performed at a silicon film etch rate and a gate oxide film etch rate of about 25 to 50 mA / min to form a fine gate electrode.
도 2C를 참조하면, 상기 반도체 기판(11)에 약 ±3°내지 ±10°의 기울로 저농도 불순물을 2회 연속으로 이온 주입하여 기판(11)의 활성 영역에 저농도 불순물 접합 영역(17)을 형성한다.Referring to FIG. 2C, the low concentration impurity junction region 17 is implanted into the active region of the substrate 11 by ion implantation of the low concentration impurity twice in succession to the semiconductor substrate 11 at an angle of about ± 3 ° to ± 10 °. Form.
도 2D 를 참조하면, 상기 게이트 전극의 측벽에 공지의 방법으로 산화막 스페이서(18)를 형성한 후, 반도체 기판(11)에 수직 방향으로 고농도 불순물을 이온 주입하여 기판(11)의 활성 영역에 고농도 불순물 접합 영역(19)을 형성한다.Referring to FIG. 2D, an oxide spacer 18 is formed on a sidewall of the gate electrode by a known method, and then a high concentration of impurities are implanted into the active region of the substrate 11 by ion implanting high concentration impurities in a direction perpendicular to the semiconductor substrate 11. The impurity junction region 19 is formed.
이상에서와 같이, 본 발명의 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법은 게이트 전극을 형성하기 위한 도핑된 폴리실리콘막과 상기 폴리실리콘막의 전도성을 개선하기 위하여 형성되는 실리사이드막의 식각 속도의 차이를 이용하여 임계 치수 이하의 게이트 전극을 형성할 수 있다.As described above, the gate electrode forming method of the semiconductor device of the present invention is critical dimension by using the difference in the etching rate of the doped polysilicon film for forming the gate electrode and the silicide film formed to improve the conductivity of the polysilicon film The following gate electrodes can be formed.
한편, 여기에서는 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하고 도시하였지만, 당업자에 의하여 이에 대한 수정과 변형을 할 수 있다. 따라서, 이하, 특허청구의 범위는 본 발명의 진정한 사상과 범위에 속하는 한 모든 수정과 변형을 포함하는 것으로 이해할 수 있다.Meanwhile, although specific embodiments of the present invention have been described and illustrated, modifications and variations can be made by those skilled in the art. Accordingly, the following claims are to be understood as including all modifications and variations as long as they fall within the true spirit and scope of the present invention.
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1019960072821A KR19980053693A (en) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | Gate electrode formation method of semiconductor device |
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KR1019960072821A KR19980053693A (en) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | Gate electrode formation method of semiconductor device |
Publications (1)
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KR1019960072821A KR19980053693A (en) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | Gate electrode formation method of semiconductor device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100580050B1 (en) * | 2004-12-29 | 2006-05-12 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Method for fabricating the poly silicon gate of semiconductor device |
-
1996
- 1996-12-27 KR KR1019960072821A patent/KR19980053693A/en not_active Application Discontinuation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100580050B1 (en) * | 2004-12-29 | 2006-05-12 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Method for fabricating the poly silicon gate of semiconductor device |
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