KR20030002245A - 트랜지스터의 제조 방법 - Google Patents

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전윤석
박민수
한창희
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Abstract

본 발명은 트랜지스터의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 텅스텐(W)층/다결정 실리콘층으로 형성된 게이트 전극에 있어서, 상기 텅스텐층의 측벽에 텅스텐실리사이드층을 형성하므로, 게이트 산화막의 재생산화 공정 시 상기 텅스텐층 측벽에 발생된 볼륨(Volume) 팽창 현상을 방지하여 소자의 수율 및 신뢰성을 향상시키는 특징이 있다.

Description

트랜지스터의 제조 방법{Method for manufacturing a transistor}
본 발명은 트랜지스터의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 텅스텐(W)층/다결정 실리콘층으로 형성된 게이트 전극에 있어서, 상기 텅스텐층의 측벽에 텅스텐실리사이드층을 형성하여 소자의 수율 및 신뢰성을 향상시키는 트랜지스터의 제조 방법에관한 것이다.
종래의 트랜지스터의 제조 방법은 도 1a에서와 같이, 게이트 전극 형성 공정에 있어서, 반도체 기판(11)상에 열 산화 공정으로 제 1 산화막을 성장시킨다.
그 후, 상기 제 1 산화막 상에 다결정 실리콘층(15), 텅스텐층(17), 하드 마스크(Hard mask)층(21) 및 감광막을 순차적으로 형성한다.
그리고, 상기 감광막을 게이트 전극이 형성될 부위에만 남도록 선택적으로 노광 및 현상한 후, 상기 선택적으로 노광 및 현상된 감광막을 마스크로 상기 하드 마스크층(21), 텅스텐층(17), 다결정 실리콘층(15) 및 제 1 산화막을 선택 식각하여 게이트 산화막(13)과 게이트 전극(19)을 형성한 후, 상기 감광막을 제거한다.
여기서, 상기 다결정 실리콘층(15)과 텅스텐층(17)으로 게이트 전극(19)을 형성한다.
도 1b에서와 같이, 상기 게이트 전극(19)을 포함한 전면에 열 산화하여 제 2 산화막(23)을 성장시킨다.
여기서, 상기 제 2 산화막(23)의 성장 공정은 게이트 전극 형성 공정 시 상기 게이트 산화막(13)의 측벽 부위에 손상을 받아 리세스(Recess)되므로 상기 게이트 산화막(13)의 측벽 부위에 산화막의 재생산을 위한 열 산화 공정이다.
이때, 상기 제 2 산화막(23)의 성장 공정으로 도 2에서와 같이, 상기 노출된 텅승텐층(17)의 측벽에 텅스텐 산화막에 의한 볼륨 팽창 현상(A)이 발생된다.
종래의 트랜지스터의 제조 방법은 텅스텐층/다결정 실리콘층이 적층된 게이트 전극을 형성한 후 게이트 산화막 특성 향상을 위한 게이트 산화막 재생산화 공정 시 상기 외부에 노출된 텅스텐층이 산화되어 볼륨 팽창 현상이 발생하므로 소자의 수율 및 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 텅스텐층/다결정 실리콘층으로 형성된 게이트 전극에 있어서, 상기 텅스텐층의 측벽에 텅스텐실리사이드층을 형성하여 게이트 산화막의 재생산화 공정 시 상기 텅스텐층 측벽에 발생된 볼륨(Volume) 팽창 현상을 방지하는 트랜지스터의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1a와 도 1b는 종래 기술에 따른 트랜지스터의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
31: 반도체 기판 33: 게이트 산화막
35: 제 1 다결정 실리콘층 37: 텅스텐층
39: 하드 마스크층 41: 감광막
43: 제 2 다결정 실리콘층 45: 텅스텐실리사이드층
47: 게이트 전극 49: 제 2 산화막
본 발명의 트랜지스터의 제조 방법은 트랜지스터의 게이트 전극 형성 공정에 있어서, 반도체 기판 상에 게이트 산화막과 제 1 다결정 실리콘층, 금속층 및 하드 마스크층을 순차적으로 형성하는 단계, 게이트 전극 마스크를 사용하여 상기 하드 마스크층과 금속층을 선택 식각하는 단계, 상기 금속층을 포함한 전면에 제 2 다결정 실리콘층을 형성하고 열처리하여 상기 금속층 측벽에 실리사이드층을 형성하는 단계, 상기 하드 마스크층을 마스크로 상기 제 2 다결정 실리콘층, 제 1 다결정 실리콘층 및 게이트 산화막을 선택 식각하여 게이트 전극을 형성하는 단계 및 상기 게이트 전극을 포함한 전면에 열 산화하여 제 2 산화막을 성장시키는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 트랜지스터의 제조 방법의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터의 제조 방법은 도 2a에서와 같이, 게이트 전극 형성 공정에 있어서, 반도체 기판(31)상에 열 산화 공정으로 제 1 산화막(33a)을 성장시킨다.
그 후, 상기 제 1 산화막(33a) 상에 제 1 다결정 실리콘층(35), 텅스텐층(37), 하드 마스크층(39) 및 감광막(41)을 순차적으로 형성한다.
그리고, 상기 감광막(41)을 게이트 전극이 형성될 부위에만 남도록 선택적으로 노광 및 현상한 후, 상기 선택적으로 노광 및 현상된 감광막(41)을 마스크로 상기 하드 마스크층(39)과 텅스텐층(37)을 선택 식각한다.
여기서, 상기 하드 마스크층(39)과 텅스텐층(37)의 선택 식각 공정 시 상기 제 1 다결정 실리콘층(35)의 상부 부위도 식각된다.
그리고, 상기 텅스텐층(37) 대신에 타이타늄, 몰리브덴 및 니켈 등의 내화성 금속 중 하나의 층으로 형성할 수 있고, 상기 하드 마스크층(39)을 실리콘질화막, 실리콘산화막 또는 그 적층구조로 형성한다.
도 2b에서와 같이, 상기 감광막(41)을 제거하고, 전면에 10 ∼ 200Å 두께의 제 2 다결정 실리콘층(43)을 형성하고, 전면을 열처리하면 금속층과 실리콘이 반응을 일으켜 상기 노출된 텅스텐층(37)의 측벽에 텅스텐실리사이드층(45)을 발생시킨다.
여기서, 상기 텅스텐실리사이드층(45)을 700 ∼ 1100℃ 온도의 알티피(RapidThermal Process : RTP) 공정으로 열처리하거나 노(爐)에서 500 ∼ 1000℃ 온도로 열처리하여 발생시킨다.
도 2c에서와 같이, 상기 하드 마스크층(39)을 마스크로 상기 제 2 다결정 실리콘층(43), 제 1 다결정 실리콘층(35) 및 제 1 산화막(33a)을 선택 식각하여 게이트 산화막(33)과 게이트 전극(47)을 형성한다.
여기서, 상기 제 1 다결정 실리콘층(35)과 텅스텐층(37)으로 게이트 전극(47)을 형성한다.
도 2d에서와 같이, 상기 게이트 전극(47)을 포함한 전면에 열 산화하여 제 2 산화막(49)을 성장시킨다.
여기서, 상기 제 2 산화막(49)의 성장 공정은 게이트 전극 형성 공정 시 상기 게이트 산화막(33)의 측벽 부위에 손상을 받아 리세스 되므로 상기 게이트 산화막(33)의 측벽 부위에 산화막의 재생산을 위한 열 산화 공정이다.
이때, 상기 제 2 산화막(41)의 열 산화 공정 시 상기 텅스텐층(37)의 측벽에 형성된 텅스텐실리사이드층(45)에 의해 종래의 텅승텐층의 측벽에 발생된 볼륨 팽창 현상을 방지한다.
본 발명의 트랜지스터의 제조 방법은 텅스텐층/다결정 실리콘층으로 형성된 게이트 전극에 있어서, 상기 텅스텐층의 측벽에 텅스텐실리사이드층을 형성하므로, 게이트 산화막의 재생산화 공정 시 상기 텅스텐층 측벽에 발생된 볼륨 팽창 현상을 방지하여 소자의 수율 및 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 트랜지스터의 게이트 전극 형성 공정에 있어서,
    반도체 기판 상에 게이트 산화막과 제 1 다결정 실리콘층, 금속층 및 하드 마스크층을 순차적으로 형성하는 단계;
    게이트 전극 마스크를 사용하여 상기 하드 마스크층과 금속층을 선택 식각하는 단계;
    상기 금속층을 포함한 전면에 제 2 다결정 실리콘층을 형성하고 열처리하여 상기 금속층 측벽에 실리사이드층을 형성하는 단계;
    상기 하드 마스크층을 마스크로 상기 제 2 다결정 실리콘층, 제 1 다결정 실리콘층 및 게이트 산화막을 선택 식각하여 게이트 전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트 전극을 포함한 전면에 열 산화하여 제 2 산화막을 성장시키는 단계를 포함하는 트랜지스터의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속층을 텅스텐층, 타이타늄, 몰리브덴 및 니켈 등의 내화성 금속 중 하나의 층으로 형성함을 특징으로 하는 트랜지스터의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 다결정 실리콘층을 10 ∼ 200Å 두께로 형성함을 특징으로 하는트랜지스터의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 다결정 실리콘층을 700 ∼ 1100℃ 온도의 RTP 공정으로 열처리하여 실리사이드층을 형성함을 특징으로 하는 트랜지스터의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 다결정 실리콘층을 노(爐)에서 500 ∼ 1000℃ 온도로 열처리하여 실리사이드층을 형성함을 특징으로 하는 트랜지스터의 제조 방법.
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KR100909628B1 (ko) * 2007-10-26 2009-07-27 주식회사 하이닉스반도체 반도체소자의 폴리메탈게이트 형성방법
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