KR20030095568A - Method For Forming Gate Electrodes Of Semiconductor Devices - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for forming a gate electrode of a semiconductor device is provided to be capable of easily forming a silicide layer of the gate electrode while restraining the electrical characteristic deterioration of a transistor, and reducing the contact resistance of a transistor driving circuit. CONSTITUTION: A gate isolating layer(20) is formed at the upper portion of an active region of a semiconductor substrate(10). After depositing a polycrystalline silicon layer(30) at the upper portion of the gate isolating layer, an amorphous polycrystalline silicon layer(40) is deposited on the polycrystalline silicon layer. A gate electrode pattern is formed by selectively etching the polycrystalline silicon layer and the amorphous polycrystalline silicon layer. A metal layer is deposited at the upper portion of the resultant structure. The amorphous polycrystalline silicon layer and the metal layer are transformed into a silicide layer.

Description

반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법{Method For Forming Gate Electrodes Of Semiconductor Devices}Method for forming a gate electrode of a semiconductor device {Method For Forming Gate Electrodes Of Semiconductor Devices}

본 발명은 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비정질화된 다결정 실리콘층을 적층시킴으로써 트랜지스터의 콘택 저항을 저감시키고 전기적 특성을 향상시키도록 한 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 to reduce the contact resistance and improve electrical characteristics of a transistor by stacking an amorphous polycrystalline silicon layer. will be.

일반적으로, 반도체소자의 고집적화가 진행됨에 따라 설계룰이 미세화되면서 모스 트랜지스터의 소오스/드레인의 사이즈 및 게이트 전극의 선폭과 금속 배선의 선폭이 축소되고 있다. 특히, 금속 배선의 선폭이 축소되면, 게이트 전극과 금속 배선을 콘택시키거나 소오스/드레인과 금속 배선을 콘택시키기 위한 콘택홀의 사이즈도 함께 축소된다. 이렇게 되면, 게이트 전극과 금속 배선의 콘택 저항이 증가하므로 금속 배선의 저항이 증가하고 결국에는 반도체 소자의 동작 속도가 늦어진다. 그럼에도 불구하고, 반도체 소자의 고집적화와 더불어 고속화에 대한 요구가 더욱 높아지고 있는 실정이다.In general, as the integration of semiconductor devices increases, the design rules become finer, so that the source / drain size of the MOS transistor, the line width of the gate electrode, and the line width of the metal wiring are reduced. In particular, when the line width of the metal wiring is reduced, the size of the contact hole for contacting the gate electrode and the metal wiring or contacting the source / drain and the metal wiring is also reduced. In this case, since the contact resistance of the gate electrode and the metal wiring increases, the resistance of the metal wiring increases, and eventually, the operation speed of the semiconductor element becomes slow. Nevertheless, the demand for high speed as well as high integration of semiconductor devices is increasing.

현재, 일반적인 씨모스(CMOS: Complementary Metal Oxide Silicon) 트랜지스터 구조의 에프이티(FET: Field Effect Transistor)에 있어서, 트랜지스터 구동회로의 콘택 저항을 저감시키기 위해 게이트 전극의 상층부로서 비저항이 낮은 실리사이드(Silicide)를 형성시키는 기술이 개발되었다. 실리사이드의 초기에는 게이트 전극에 실리사이드를 형성시키는 공정과, 상기 소오스/드레인에 실리사이드를 형성시키는 공정이 각각 별도의 공정으로 진행되었으나, 공정의 단순화 및 비용 절감을 고려하여 게이트 전극과 소오스/드레인에 실리사이드를 하나의 동일 공정으로 형성시키는 살리사이드(Salicide: Self Aligned Silicide) 공정이 개발되었다.Currently, in a field effect transistor (FET) of a general CMOS (Complementary Metal Oxide Silicon) transistor structure, a silicide having a low specific resistance as an upper layer of the gate electrode in order to reduce the contact resistance of the transistor driving circuit. Techniques for forming the film have been developed. In the initial stage of silicide, the process of forming silicide on the gate electrode and the process of forming silicide on the source / drain were performed as separate processes. However, in consideration of simplicity and cost reduction, the silicide is formed on the gate electrode and the source / drain. A Salicide (Salicide: Self Aligned Silicide) process has been developed in which the same process is performed.

살리사이드 공정에서는 고융점 금속을 실리콘이 노출된 부분과 절연체가 있는 부분에 동시에 적층시킨 후 열처리시키면, 실리콘 부분이 실리사이드화 반응을 하여 실리사이드로 변형되고 절연체 상의 고융점 금속은 실리사이드화 반응을 하지 않고 그대로 존재한다. 그러므로, 실리사이드만 남기기 위해 상기 미반응한 고융점 금속을 선택적으로 식각, 제거시켜주어야 한다. 살리사이드 공정이 모스 트랜지스터 또는 비메모리 소자의 제조에 적용되기 시작하면서 기존의 화학 기상 증착 공정에 의한 살리사이드 형성 공정을 대치하게 되었다.In the salicide process, when a high melting point metal is laminated on a silicon exposed part and an insulator at the same time, and then heat treated, the silicon part undergoes a silicide reaction and is transformed into a silicide, and the high melting point metal on the insulator is not It exists as it is. Therefore, the unreacted high melting point metal must be selectively etched and removed to leave only silicide. The salicide process has begun to be applied to the manufacture of MOS transistors or non-memory devices, replacing the salicide formation process by the conventional chemical vapor deposition process.

최근에 들어, 반도체 소자의 초고집적화에 따라 다결정 실리콘 배선의 폭과콘택홀의 사이즈가 더욱 축소되므로 콘택홀 내의 실리사이드층, 예를 들어 티타늄 실리사이드(TiSi2)층을 형성하기가 점점 어려워지고 있다. 이는 다결정 실리콘층 상에 티타늄 실리사이드층을 형성시킬 때, 다결정 실리콘층의 불균일한 입계(Grain Boundary)를 따라서 티타늄 원자가 확산함으로써 티타늄 실리사이드층의 응집(Agglomeration) 현상이 발생하기 쉽다. 이로써, 티타늄 실리사이드층의 균일한 생성이 어려워지므로 콘택홀들의 콘택 저항 편차가 커진다. 이를 해결하기 위해 다결정 실리콘층을 비정질화시키는 방법이 사용되기 시작하였다. 이러한 방법 중의 하나가 PAI(Pre-Amorphization-Implant) 기술이다. PAI 기술은 게이트 전극의 다결정 실리콘층 상에 티타늄층을 적층하기 전에 다결정 실리콘층에 아세나이드(As)와 같은 N형 불순물의 원소를 이온주입시킴으로써 다결정 실리콘층의 표면을 비정질화시킨다. 따라서, 다결정 실리콘층이 C49에서 C54로 상 변화(Phase Shift)를 일으키므로 티타늄 실리사이드층의 형성이 촉진될 수 있다. 그 결과, 트랜지스터 구동회로의 콘택 저항 편차가 저감되고 나아가 금속 배선의 저항이 저감될 수 있다.In recent years, as the ultra-high integration of semiconductor devices has been reduced, the width of the polycrystalline silicon wiring and the size of the contact hole are further reduced, making it difficult to form a silicide layer, for example, a titanium silicide (TiSi 2 ) layer in the contact hole. This is because when the titanium silicide layer is formed on the polycrystalline silicon layer, agglomeration of the titanium silicide layer is likely to occur due to diffusion of titanium atoms along the non-uniform grain boundary of the polycrystalline silicon layer. As a result, it becomes difficult to uniformly generate the titanium silicide layer, thereby increasing the contact resistance variation of the contact holes. To solve this problem, a method of amorphizing the polycrystalline silicon layer has begun to be used. One such method is the Pre-Amorphization-Implant (PAI) technique. The PAI technique amorphousizes the surface of the polycrystalline silicon layer by ion implanting an element of an N-type impurity such as arsenide (As) into the polycrystalline silicon layer before depositing the titanium layer on the polycrystalline silicon layer of the gate electrode. Therefore, since the polycrystalline silicon layer causes a phase shift from C49 to C54, the formation of the titanium silicide layer can be promoted. As a result, the contact resistance variation of the transistor driving circuit can be reduced, and further, the resistance of the metal wiring can be reduced.

그런데, 종래의 PAI 기술은 게이트 전극의 다결정 실리콘층에 아세나이드(As)를 이온주입시킴으로써 게이트 전극의 실리사이드층을 용이하게 형성할 수가 있다.By the way, the conventional PAI technique can easily form the silicide layer of a gate electrode by ion-injecting aceide (As) to the polycrystal silicon layer of a gate electrode.

그러나, 게이트 전극의 다결정 실리콘층에 아세나이드(As)를 이온주입시킬때 N+/P+ 확산 영역인 소오스/드레인(도시 안됨)에도 아세나이드(As)가 함께 이온주입된다. 이로써, 트랜지스터의 전류 변화가 발생하고 나아가 전기적 특성이 악화되므로 서브스레솔드(Subthreshold) 누설 전류가 증가하기 쉽다.However, when arsenide (As) is ion implanted into the polycrystalline silicon layer of the gate electrode, the arsenide (As) is also ion implanted in the source / drain (not shown), which is an N + / P + diffusion region. As a result, the current change of the transistor occurs, and further, the electrical characteristics deteriorate, so that the subthreshold leakage current is likely to increase.

따라서, 본 발명의 목적은 게이트 전극의 실리사이드층을 용이하게 형성시키면서도 트랜지스터의 전기적 특성 악화를 억제시키도록 한 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for forming a gate electrode of a semiconductor device, which is capable of easily forming a silicide layer of a gate electrode while suppressing deterioration of electrical characteristics of the transistor.

본 발명의 다른 목적은 트랜지스터 구동회로의 콘택 저항을 저감시키도록 한 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for forming a gate electrode of a semiconductor device to reduce the contact resistance of the transistor driving circuit.

도 1 내지 도 6은 본 발명에 의한 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법을 나타낸 단면 공정도.1 to 6 are cross-sectional process diagrams showing a gate electrode forming method of a semiconductor device according to the present invention.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법은Gate electrode forming method of a semiconductor device according to the present invention for achieving the above object

반도체 기판의 액티브 영역 상에 게이트 절연막을 형성시키는 단계; 상기 게이트 절연막 상에 다결정 실리콘층을 적층시킨 후 상기 다결정 실리콘층 상에 비정질화된 다결정 실리콘층을 적층시키는 단계; 상기 비정질화된 다결정 실리콘층 및 상기 다결정 실리콘층을 동일한 게이트 전극의 패턴으로 형성시키는 단계; 상기 비정질화된 다결정 실리콘층을 포함한 상기 반도체 기판 상에 실리사이드용 금속층을 적층시키는 단계; 및 상기 비정질화된 다결정 실리콘층과 상기 금속층을 실리사이드화시킴으로써 실리사이드층을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Forming a gate insulating film on an active region of the semiconductor substrate; Stacking a polycrystalline silicon layer on the gate insulating film and then laminating an amorphous polycrystalline silicon layer on the polycrystalline silicon layer; Forming the amorphous polycrystalline silicon layer and the polycrystalline silicon layer in a pattern of the same gate electrode; Depositing a silicide metal layer on the semiconductor substrate including the amorphous polycrystalline silicon layer; And forming a silicide layer by silicifying the amorphous polycrystalline silicon layer and the metal layer.

바람직하게는, 상기 비정질화된 다결정 실리콘층을 540~580℃의 온도에서 적층시킬 수가 있다. 또한, 상기 비정질화된 다결정 실리콘층을 400~500 mTorr의 압력에서 증착시키는 것이 바람직하다.Preferably, the amorphous polycrystalline silicon layer may be laminated at a temperature of 540 ° C to 580 ° C. In addition, it is preferable to deposit the amorphous polycrystalline silicon layer at a pressure of 400 to 500 mTorr.

바람직하게는, 상기 비정질화된 다결정 실리콘층을 모두 상기 실리사이드층으로 변형시킬 수가 있다. 상기 비정질화된 다결정 실리콘층을 500~600Å의 두께로 적층시키는 것이 바람직하다.Preferably, all of the amorphous polycrystalline silicon layers can be transformed into the silicide layer. It is preferable to laminate the amorphous polycrystalline silicon layer to a thickness of 500 to 600 kPa.

바람직하게는, 상기 비정질화된 다결정 실리콘층을 저압 화학 기상 증착 공정에 의해 적층시킬 수가 있다.Preferably, the amorphous polycrystalline silicon layer can be laminated by a low pressure chemical vapor deposition process.

이하, 본 발명에 의한 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of forming a gate electrode of a semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 6은 본 발명에 의한 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법을 나타낸 단면 공정도이다.1 to 6 are cross-sectional process diagrams illustrating a method of forming a gate electrode of a semiconductor device according to the present invention.

도 1을 참조하면, 먼저, P형 단결정 실리콘 기판과 같은 반도체 기판(10)의 액티브 영역 상에 게이트 절연막(20), 예를 들어 산화막을 열산화 공정에 의해 성장시킨다. 설명의 편의상, 도면에 도시되지 않았으나 반도체 기판(10)의 액티브 영역을 구분하기 위해 반도체 기판(10)의 필드 영역에 통상의 공정에 의해 아이솔레이션층을 미리 형성시킴은 자명한 사실이다.Referring to FIG. 1, first, a gate insulating film 20, for example an oxide film, is grown on a active region of a semiconductor substrate 10 such as a P-type single crystal silicon substrate by a thermal oxidation process. Although not illustrated in the drawings for convenience of description, it is obvious that the isolation layer is formed in advance in a field region of the semiconductor substrate 10 by a conventional process in order to distinguish the active region of the semiconductor substrate 10.

이어, 저압 화학 기상 증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition: LPCVD) 공정을 이용하여 게이트 절연막(20) 상에 게이트 전극을 위한 하부 도전층인 다결정 실리콘층(30)을 예를 들어 610~630℃의 온도에서 2000~2100Å의 두께로시킨다. 여기서, 다결정 실리콘층(30)을 적층시킬 때 보론(B)과 같은 P형 불순물이나 인(P)과 같은 N형 불순물을 도핑시키지 않는다.Subsequently, the polycrystalline silicon layer 30, which is a lower conductive layer for the gate electrode, is formed on the gate insulating film 20 using a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) process, for example, at a temperature of 610 to 630 ° C. At a thickness of 2000 ~ 2100Å. Here, when the polycrystalline silicon layer 30 is stacked, the P-type impurity such as boron (B) or the N-type impurity such as phosphorus (P) is not doped.

도 2를 참조하면, 다결정 실리콘층(30)의 적층이 완료되고 나면, 다결정 실리콘층(30) 상에 게이트 전극을 위한 상부 도전층인 비정질화된 다결정 실리콘층(40)을 예를 들어 540~580℃의 온도에서 적층시킨다. 이때, 상기 비정질화된 다결정 실리콘층(40)의 적층은 400~500 mTorr의 압력 조건에서 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 비정질화된 다결정 실리콘층(40)을 모두 도 3의 실리사이드층(50)으로 변형시키기 위해 500~600Å의 두께로 적층시켜주는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 2, after lamination of the polycrystalline silicon layer 30 is completed, the amorphous polycrystalline silicon layer 40, which is an upper conductive layer for the gate electrode, may be formed on the polycrystalline silicon layer 30. Laminate at a temperature of 580 ° C. In this case, the amorphous polycrystalline silicon layer 40 is preferably laminated at a pressure of 400 to 500 mTorr. In addition, in order to deform the amorphous polycrystalline silicon layer 40 to the silicide layer 50 of FIG.

따라서, 상기 비정질화된 다결정 실리콘층(40)은 게이트 전극의 실리사이드층을 형성시키기 위한 후속의 공정에서 실리사이드층의 형성을 촉진화시켜준다. 더욱이, 상기 비정질화된 다결정 실리콘층(40)이 저압 화학 기상 증착 공정에 의해 적층되는데 이는 후속의 공정에서 형성될 소오스/드레인(S/D)에 아무런 영향을 주지 않는다.Thus, the amorphous polycrystalline silicon layer 40 facilitates the formation of the silicide layer in a subsequent process for forming the silicide layer of the gate electrode. Moreover, the amorphous polycrystalline silicon layer 40 is deposited by a low pressure chemical vapor deposition process, which has no effect on the source / drain (S / D) to be formed in subsequent processes.

따라서, 본 발명은 게이트 전극의 실리사이드층을 용이하게 형성시키면서도 트랜지스터 구동회로의 콘택 저항을 저감시켜주고 나아가 전기적 특성 악화를 억제시켜줄 수가 있다.Therefore, the present invention can easily form the silicide layer of the gate electrode, and can reduce the contact resistance of the transistor driving circuit and further suppress the deterioration of the electrical characteristics.

한편, 상기 비정질화된 다결정 실리콘층(40)을 적층시키면서 보론(B)과 같은 P형 불순물이나 인(P)과 같은 N형 불순물의 도펀트 가스에 의해 도핑시켜주거나, 상기 비정질화된 다결정 실리콘층(40)을 적층시킨 후 보론(B)과 같은 P형 불순물이나 인(P)과 같은 N형 불순물을 이온주입시켜주는 것이 가능하다.Meanwhile, the amorphous polycrystalline silicon layer 40 is stacked while being doped with a dopant gas of P-type impurities such as boron (B) or N-type impurities such as phosphorus (P), or the amorphous polycrystalline silicon layer. It is possible to ion-implant P-type impurities such as boron (B) or N-type impurities such as phosphorus (P) after laminating (40).

도 3을 참조하면, 상기 비정질화된 다결정 실리콘층(40)의 적층이 완료되고 나면, 사진 식각 공정을 이용하여 게이트 전극을 위한 부분의 게이트 절연막(20) 상에 상기 비정질화된 다결정 실리콘층(40) 및 다결정 실리콘층(30)을 동일 패턴으로 형성시킨다.Referring to FIG. 3, after the deposition of the amorphous polycrystalline silicon layer 40 is completed, the amorphous polycrystalline silicon layer (on the gate insulating film 20 of the portion for the gate electrode using a photolithography process) 40 and the polycrystalline silicon layer 30 are formed in the same pattern.

그런 다음, 상기 결과 구조의 반도체 기판(10) 상에 스페이서(50)를 위한 절연막, 예를 들어 게이트 절연막(20)인 산화막과의 식각 선택비가 큰 질화막을 적층시킨다. 이후, 상기 질화막을 이방성 식각 특성을 갖는 에치백(Etch Back) 공정에 의해 상기 비정질화된 다결정 실리콘층(40)의 표면이 노출될 때까지 식각시킨다. 이때, 기판(10)의 액티브 영역 상의 게이트 절연막(20)도 함께 노출된다. 따라서, 상기 비정질화된 다결정 실리콘층(40)과 다결정 실리콘층(30)의 좌, 우 양 측벽에 스페이서(50)가 형성된다.Then, a nitride film having a high etching selectivity with respect to the insulating film for the spacer 50, for example, the oxide film, which is the gate insulating film 20, is laminated on the semiconductor substrate 10 having the resultant structure. Thereafter, the nitride layer is etched until the surface of the amorphous polycrystalline silicon layer 40 is exposed by an etch back process having anisotropic etching characteristics. At this time, the gate insulating film 20 on the active region of the substrate 10 is also exposed. Accordingly, spacers 50 are formed on left and right sidewalls of the amorphous polycrystalline silicon layer 40 and the polycrystalline silicon layer 30.

도 4를 참조하면, 스페이서(5)가 형성되고 나면, 이온주입공정을 이용하여 소오스/드레인(S/D)을 위한 불순물, 예를 들어 N형 불순물을 기판(10)의 액티브 영역에 이온주입시킨다. 따라서, 게이트 전극을 사이에 두고 기판(10)의 액티브 영역에 소오스/드레인(S/D)이 형성된다.Referring to FIG. 4, after the spacers 5 are formed, impurities for source / drain (S / D), for example, N-type impurities, are implanted into the active region of the substrate 10 using an ion implantation process. Let's do it. Therefore, the source / drain S / D is formed in the active region of the substrate 10 with the gate electrode interposed therebetween.

이어, 소오스/드레인(S/D) 상의 게이트 절연막(20)을 습식 식각공정에 의해 식각시킴으로써 소오스/드레인(S/D)을 노출시킨다. 그런 다음, 상기 비정질화된 다결정 실리콘층(40) 및 소오스/드레인(S/D)을 포함한 반도체 기판(10)의 전면에 스퍼터링 공정에 의해 예를 들어 티타늄 실리사이드층을 위한 티타늄층을 적층시키고 나서 이를 예를 들어 급속 열처리 공정에 의해 1차 열처리시킨다.Next, the source / drain S / D is exposed by etching the gate insulating film 20 on the source / drain S / D by a wet etching process. Then, a titanium layer for, for example, a titanium silicide layer is deposited by sputtering on the entire surface of the semiconductor substrate 10 including the amorphous polycrystalline silicon layer 40 and the source / drain (S / D). This is subjected to primary heat treatment, for example, by a rapid heat treatment process.

이때, 상기 비정질화된 다결정 실리콘층(40)과 소오스/드레인(S/D) 상의 티타늄층이 실리사이드 반응을 일으켜 티타늄 실리사이드층과 같은 실리사이드층(60),(70)으로 변형되고, 그 외의 나머지 영역 상의 티타늄층은 실리사이드 반응을 일으키지 않고 그대로 존재한다. 그런 다음, 미반응 상태의 티타늄층을 암모니아를 이용한 습식 식각 공정에 의해 제거시킨다. 그리고 나서, 실리사이드층(60),(70)을 예를 들어 급속 열처리 공정에 의해 2차 열처리시킴으로써 완전한 실리사이드층으로 변형시킨다.At this time, the amorphous polycrystalline silicon layer 40 and the titanium layer on the source / drain (S / D) cause a silicide reaction to deform into silicide layers 60 and 70 such as a titanium silicide layer, and the rest of the rest. The titanium layer on the region remains as it is without causing the silicide reaction. Then, the unreacted titanium layer is removed by a wet etching process using ammonia. Then, the silicide layers 60 and 70 are transformed into a complete silicide layer by secondary heat treatment, for example, by a rapid heat treatment process.

도 6을 참조하면, 실리사이드층(60),(70)이 형성되고 나면, 통상적인 공정을 이용하여 상기 결과 구조 상에 층간 절연막(80)을 적층, 평탄화시킨다. 이어, 사진 식각 공정을 이용하여 실리사이드층(60),(70)의 콘택 부분을 노출시키는 위한 층간 절연막(80)의 일부분에 콘택홀을 형성시키고, 금속 배선용 금속층(90)을 적층시킨 후 사진 식각 공정에 의해 금속층(90)을 금속 배선의 패턴으로 형성시킨다.Referring to FIG. 6, once the silicide layers 60 and 70 are formed, the interlayer insulating film 80 is laminated and planarized on the resultant structure using a conventional process. Subsequently, a contact hole is formed in a part of the interlayer insulating film 80 for exposing the contact portions of the silicide layers 60 and 70 by using a photolithography process, and the metal layer 90 for metal wiring 90 is stacked, followed by photolithography. The metal layer 90 is formed in the pattern of a metal wiring by a process.

따라서, 본 발명은 저압 화학 기상 증착 공정을 이용하여 게이트 전극용 하층의 다결정 실리콘층 상에 상층의 비정질화된 다결정 실리콘층을 적층시킨다. 이후, 상기 비정질화된 다결정 실리콘층 상에 실리사이드용 금속층을 적층시키고 이를 급속 열처리 공정에 의해 열처리시켜 상기 비정질화된 다결정 실리콘층에 실리사이드층이 형성된다.Accordingly, the present invention laminates the upper amorphous polycrystalline silicon layer on the lower polycrystalline silicon layer for the gate electrode using a low pressure chemical vapor deposition process. Subsequently, a silicide layer is formed on the amorphous polycrystalline silicon layer by laminating a silicide metal layer on the amorphous polycrystalline silicon layer and heat-treating it by a rapid heat treatment process.

따라서, 본 발명은 게이트 전극의 실리사이드층을 형성시키더라도 소오스/드레인에 아무런 영향을 주지 않으므로 게이트 전극의 실리사이드층을 형성하기가 용이하다. 그 결과, 트랜지스터 구동회로의 콘택 저항이 저감된다. 또한, 트랜지스터의 전류 변화가 억제되므로 트랜지스터의 전기적 특성 악화가 억제되고, 서브스레솔드의 누설 전류 증가가 억제될 수 있다.Therefore, the present invention does not affect the source / drain even when the silicide layer of the gate electrode is formed, and thus it is easy to form the silicide layer of the gate electrode. As a result, the contact resistance of the transistor driving circuit is reduced. In addition, since the current change of the transistor is suppressed, deterioration of the electrical characteristics of the transistor can be suppressed, and an increase in leakage current of the subthreshold can be suppressed.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법은 반도체 기판의 게이트 절연막 상에 게이트 전극용 다결정 실리콘층과 비정질화된 다결정 실리콘층을 순차적으로 적층시킨다. 그런 다음, 상기 비정질화된 다결정 실리콘층 및 상기 다결정 실리콘층을 동일한 게이트 전극의 패턴으로 형성시키고, 상기 게이트 전극의 패턴을 사이에 두고 기판의 액티브 영역에 소오스/드레인(S/D)을 형성시키고, 상기 게이트 전극의 패턴 좌, 우 양측벽에 스페이서를 형성시키고, 상기 비정질화된 다결정 실리콘층 상에 실리사이드를 위한 금속층을 적층시키고, 상기 비정질화된 다결정 실리콘층과 상기 금속층의 실리사이드층을 형성시킨다.As described above, in the method for forming a gate electrode of a semiconductor device according to the present invention, a polycrystalline silicon layer for a gate electrode and an amorphous polycrystalline silicon layer are sequentially stacked on a gate insulating film of a semiconductor substrate. Then, the amorphous polycrystalline silicon layer and the polycrystalline silicon layer are formed in a pattern of the same gate electrode, and a source / drain (S / D) is formed in an active region of the substrate with the pattern of the gate electrode interposed therebetween. Forming a spacer on both sidewalls of the gate electrode and the left and right sides of the pattern of the gate electrode, laminating a metal layer for silicide on the amorphous polycrystalline silicon layer, and forming the amorphous polycrystalline silicon layer and a silicide layer of the metal layer. .

따라서, 본 발명은 상기 비정질화된 다결정 실리콘층을 저압 화학 기상 증착 공정에 의해 적층시키므로 후속의 공정에서 형성될 소오스/드레인에 영향을 주지 않는다. 그 결과, 트랜지스터 구동회로의 콘택 저항이 저감되고, 트랜지스터의 전류 변화가 억제되므로 트랜지스터의 전기적 특성이 향상되고, 서브스레솔드의 누설 전류 증가가 억제될 수 있다.Thus, the present invention stacks the amorphous polycrystalline silicon layer by a low pressure chemical vapor deposition process and thus does not affect the source / drain to be formed in a subsequent process. As a result, the contact resistance of the transistor driving circuit can be reduced, the change in the current of the transistor can be suppressed, so that the electrical characteristics of the transistor can be improved and the leakage current increase of the subthreshold can be suppressed.

한편, 본 발명은 도시된 도면과 상세한 설명에 기술된 내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 형태의 변형도 가능함은 이분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이다.On the other hand, the present invention is not limited to the contents described in the drawings and detailed description, it is obvious to those skilled in the art that various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. .

Claims (6)

반도체 기판의 액티브 영역 상에 게이트 절연막을 형성시키는 단계;Forming a gate insulating film on an active region of the semiconductor substrate; 상기 게이트 절연막 상에 다결정 실리콘층을 적층시킨 후 상기 다결정 실리콘층 상에 비정질화된 다결정 실리콘층을 적층시키는 단계;Stacking a polycrystalline silicon layer on the gate insulating film and then laminating an amorphous polycrystalline silicon layer on the polycrystalline silicon layer; 상기 비정질화된 다결정 실리콘층 및 상기 다결정 실리콘층을 동일한 게이트 전극의 패턴으로 형성시키는 단계;Forming the amorphous polycrystalline silicon layer and the polycrystalline silicon layer in a pattern of the same gate electrode; 상기 비정질화된 다결정 실리콘층을 포함한 상기 반도체 기판 상에 실리사이드용 금속층을 적층시키는 단계; 및Depositing a silicide metal layer on the semiconductor substrate including the amorphous polycrystalline silicon layer; And 상기 비정질화된 다결정 실리콘층과 상기 금속층을 실리사이드화시킴으로써 실리사이드층을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법.Forming a silicide layer by silicifying the amorphous polycrystalline silicon layer and the metal layer. 제 1 항에 있어서, 상기 비정질화된 다결정 실리콘층을 540~580℃의 온도에서 적층시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법.The method according to claim 1, wherein the amorphous polycrystalline silicon layer is laminated at a temperature of 540 ° C to 580 ° C. 제 2 항에 있어서, 상기 비정질화된 다결정 실리콘층을 400~500 mTorr의 압력에서 증착시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법.The method of claim 2, wherein the amorphous polycrystalline silicon layer is deposited at a pressure of 400 to 500 mTorr. 제 1 항에 있어서, 상기 비정질화된 다결정 실리콘층을 모두 상기 실리사이드층으로 변형시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법.The method according to claim 1, wherein all of the amorphous polycrystalline silicon layers are transformed into the silicide layer. 제 4 항에 있어서, 상기 비정질화된 다결정 실리콘층을 500~600Å의 두께로 적층시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법.5. The method for forming a gate electrode of a semiconductor device according to claim 4, wherein the amorphous polycrystalline silicon layer is laminated to a thickness of 500 to 600 GPa. 제 1 항에 있어서, 상기 비정질화된 다결정 실리콘층을 저압 화학 기상 증착 공정에 의해 적층시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법.2. The method of claim 1, wherein the amorphous polycrystalline silicon layer is laminated by a low pressure chemical vapor deposition process.
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