KR20050108916A - 다마신 공정을 이용한 핀 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법 - Google Patents

다마신 공정을 이용한 핀 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20050108916A
KR20050108916A KR1020040034352A KR20040034352A KR20050108916A KR 20050108916 A KR20050108916 A KR 20050108916A KR 1020040034352 A KR1020040034352 A KR 1020040034352A KR 20040034352 A KR20040034352 A KR 20040034352A KR 20050108916 A KR20050108916 A KR 20050108916A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fin
forming
groove
gate electrode
mold layer
Prior art date
Application number
KR1020040034352A
Other languages
English (en)
Inventor
안영준
박동건
이충호
강희수
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020040034352A priority Critical patent/KR20050108916A/ko
Priority to US11/112,818 priority patent/US7528022B2/en
Publication of KR20050108916A publication Critical patent/KR20050108916A/ko

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02BHYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B3/00Engineering works in connection with control or use of streams, rivers, coasts, or other marine sites; Sealings or joints for engineering works in general
    • E02B3/04Structures or apparatus for, or methods of, protecting banks, coasts, or harbours
    • E02B3/12Revetment of banks, dams, watercourses, or the like, e.g. the sea-floor
    • E02B3/14Preformed blocks or slabs for forming essentially continuous surfaces; Arrangements thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/785Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate having a channel with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET
    • H01L29/7851Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate having a channel with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET with the body tied to the substrate
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/02Receptacles, e.g. flower-pots or boxes; Glasses for cultivating flowers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66787Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a gate at the side of the channel
    • H01L29/66795Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a gate at the side of the channel with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET
    • H01L29/66818Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a gate at the side of the channel with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET the channel being thinned after patterning, e.g. sacrificial oxidation on fin
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26Bombardment with radiation
    • H01L21/263Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/265Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
    • H01L21/26586Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation characterised by the angle between the ion beam and the crystal planes or the main crystal surface

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

다마신 공정을 이용한 핀 트랜지스터의 형성 방법을 제공한다. 이 방법은 매몰 절연 패턴을 리세스하여 핀의 윗부분을 노출시키고, 몰드층을 형성한다. 몰드층을 패터닝하여 핀을 가로질러 핀의 윗부분의 일부를 노출시키는 그루브를 형성한다. 게이트 절연막을 개재하여 그루브를 채우는 게이트 전극을 형성하고, 몰드층을 제거한다. 게이트 전극 양측에 위치한 핀의 윗부분의 양측벽 및 상부면을 통하여 불순물 이온들을 주입하여 소오스/드레인 영역을 형성한다.

Description

다마신 공정을 이용한 핀 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법{METHODS OF FORMING A FIN FIELD EFFECT TRANSISTOR USING DAMASCENE PROCESS}
본 발명은 반도체 소자의 형성 방법에 관한 것으로, 특히, 다마신 공정을 이용한 핀 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 고집적화 경향에 따라, 반도체 소자의 전계 효과 트랜지스터(이하, 트랜지스터라고 함)의 크기도 축소되고 있다. 하지만, 단채널 효과 또는 DIBL(Drain Induced Barrier Lower) 현상등으로 인하여, 트랜지스터의 축소에 한계가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 핀(fin) 트랜지스터가 제안된 바 있다. 핀 트랜지스터는 기판으로 부터 수직으로 돌출된 핀, 및 핀을 가로지르는 게이트 전극을 포함한다. 핀 트랜지스터의 게이트 전극은 얇은 핀의 양측벽 상에 배치됨으로써, 게이트 전극의 채널에 대한 제어 능력이 향상된다. 이로써, 핀 트랜지스터의 온오프 특성이 향상되며, 단채널 효과 또는 DIBL 현상등을 억제할 수 있다.
핀 트랜지스터를 형성하는 공지된 방법을 간략히 설명하면, 핀을 형성한 후에, 게이트산화막을 개재하여 핀을 덮는 게이트 도전막을 형성하고, 게이트 도전막을 패터닝하여 핀을 가로지르는 게이트 전극을 형성한다. 이 경우에, 돌출된 핀으로 인해, 게이트 도전막의 이방성 식각되는 두께가 매우 증가되어 게이트 전극 양측에 위치한 핀의 식각손상이 심화될 수 있다. 이러한 이유로, 다마신을 이용하여 핀 트랜지스터를 형성하는 방안이 제안된 바 있다.
도 1 내지 도 3은 종래의 핀 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법을 설명하기 위한 사시도들이다.
도 1을 참조하면, 기판(1)을 선택적으로 식각하여 수직으로 연장된 핀(2)을 형성한다. 상기 기판(1) 전면 상에 상기 기판(1)의 식각된 영역을 채우는 실리콘 산화막을 형성하고, 상기 실리콘 산화막을 상기 핀(2)이 노출될때까지 평탄화시키어 상기 핀(2)의 측벽을 둘러싸는 매립 산화막 패턴(3)을 형성한다.
상기 기판(1) 전면 상에 질화막(4)을 형성하고, 상기 질화막(4)을 패터닝하여 상기 핀(1)을 가로지르는 예비 홈(5)을 형성한다. 상기 예비 홈(5)은 상기 핀(1)의 상부면의 일부를 노출시키고, 상기 노출된 핀(1)의 상부면 양측에 배치된 상기 매립 산화막 패턴(3)을 노출시킨다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 질화막(4)을 마스크로 사용하여 상기 예비 홈(5)에 노출된 상기 매립 산화막 패턴(3)을 이방성 식각하여 상기 핀(1)의 양측벽을 노출시킨다. 상기 매립 산화막 패턴(3)의 식각된 영역(6) 및 상기 예비 홈(5)은 홈(7)을 구성한다.
상기 홈(7)을 갖는 기판(1)에 게이트 산화막(8)을 형성하고, 상기 게이트 산화막(8) 상에 상기 홈(7)을 채우는 게이트 전극(9)을 형성한다. 이어서, 상기 질화막(4)을 제거하여 상기 게이트 전극(9) 양측에 위치한 상기 핀(1)의 상부면을 노출시킨다.
상기 게이트 전극(9)을 마스크로 사용하여 불순물 이온들을 주입하여 상기 게이트 전극(9) 양측에 소오스/드레인 영역(10)을 형성한다.
상술한 종래의 핀 트랜지스터의 형성 방법에 있어서, 상기 핀(2)을 형성한 후에, 상기 핀(2)의 폭을 미세하게 조절하는 트리밍 공정(trimming process)을 수행할 수 있다. 상기 트리밍 공정은 측벽을 포함한 상기 핀(2)의 표면에 열산화막을 형성하고, 상기 열산화막을 습식식각으로 제거함으로써, 상기 핀(2)의 측벽을 매끄럽게 함과 동시에, 상기 핀(2)의 폭을 조절하는 공정이다. 이때, 상기 게이트 전극(9) 아래에 위치한 채널 영역의 폭만을 조절하는 것이 바람직하다. 이는, 상기 소오스/드레인 영역(10)의 폭도 감소될 경우, 후속에 형성되는 배선(미도시함)과 상기 소오스/드레인 영역(10) 간에 접촉면적이 감소되어 접촉저항이 증가될 수 있기 때문이다. 따라서, 상기 트리밍 공정은 상기 홈(7)을 형성한 후에, 그리고, 상기 게이트 산화막(8)을 형성하기 전에, 수행될 수 있다. 하지만, 이 경우에도, 여러가지 문제점들이 발생할 수 있다.
구체적으로, 상기 트리밍 공정에 의해 형성되는 열산화막 및 상기 매립 산화막 패턴(3)은 실리콘 산화막이며, 상기 트리밍 공정의 습식식각은 등방성 식각이다. 이로써, 상기 트리밍 공정의 습식식각을 수행할때, 상기 핀(2)의 열산화막 뿐만 아니라, 상기 매립 산화막 패턴(3)으로 이루어진 상기 홈(7)의 하부 내측벽도 식각된다. 따라서, 상기 홈(7)의 하부 폭이 증가되어 상기 핀(2)의 양측벽 상에 형성되는 게이트 전극(9)의 선폭이 증가될 수 있다. 그 결과, 상기 소오스/드레인 영역(10)과 접속하는 배선(미도시함)에 의하여 상기 소오스/드레인 영역(10)과 상기 핀(2)의 양측벽 상에 형성된 게이트 전극(9)이 쇼트(short)될 수 있다. 또한, 상기 게이트 전극(9)과 상기 소오스/드레인 영역(10)간의 중첩된 면적이 증가되어 상기 게이트 전극(9)과 상기 소오스/드레인 영역(10)에 의한 기생 캐패시턴스가 증가되어 동작속도가 감소하는 등의 핀 트랜지스터의 특성이 크게 열화될 수 있다.
또한, 상기 종래의 핀 트랜지스터의 형성 방법은 다른 문제점을 발생시킬 수 있다. 즉, 상기 소오스/드레인 영역(10) 형성을 위한 불순물 이온들은 상기 게이트 전극(9) 양측에 위치한 상기 핀(2)의 상부면을 통하여 주입된다. 이에 따라, 상기 소오스/드레인 영역(10)의 불순물 농도는 상기 소오스/드레인 영역(10)의 부분별로 불균일할 수 있다. 특히, 상기 핀(2)의 양측벽 부위에 형성된 상기 소오스/드레인 영역(10)의 불순물 농도는 상기 핀(2)의 상부면 부위에 형성된 그것에 비하여 낮을 수 있다. 이로써, 상기 핀(2)의 양측벽에 형성된 채널영역을 통하여 흐르는 턴온전류량이 감소되는 등의 핀 트랜지스터의 특성이 열화될 수 있다.
본 발명은 상술한 제반의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 소오스/드레인 영역의 불순물 농도를 최적화시킬 수 있는 다마신 공정을 이용한 핀 트랜지스터의 형성 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 핀의 채널영역의 폭을 선택적으로 조절할 수 있는 다마신 공정을 이용한 핀 트랜지스터의 형성 방법을 제공하는데 있다.
상술한 기술적 과제들을 해결하기 위한 다마신 공정을 이용한 핀 트랜지스터의 형성 방법을 제공한다. 이 방법은 다음의 단계들을 포함할 수 있다. 기판에 수직으로 돌출된 핀을 형성하고, 상기 핀의 측벽을 둘러싸는 매립 절연 패턴을 형성한다. 상기 매립 절연 패턴을 리세스하여 상기 핀의 윗부분(upper portion)을 노출시킨다. 상기 기판 전면을 덮는 몰드층을 형성하고, 상기 몰드층을 패터닝하여 상기 핀을 가로지르는 그루브(groove)를 형성한다. 상기 그루브는 상기 핀의 윗부분의 일부를 노출시킨다. 게이트 절연막을 개재하여 상기 그루브를 채우는 게이트 전극을 형성하고, 상기 몰드층을 제거하여 상기 게이트 전극 양측에 위치한 상기 핀의 윗부분을 노출시킨다. 상기 게이트 전극을 마스크로 사용하여 상기 게이트 전극 양측에 위치한 상기 핀의 윗부분의 양측벽 및 상부면을 통하여 불순물 이온들을 주입하여 소오스/드레인 영역을 형성한다.
구체적으로, 상기 매립 절연 패턴는 습식식각으로 리세스하는 것이 바람직하다. 상기 방법은 상기 게이트 절연막을 형성하기 전에, 상기 그루브에 노출된 상기 핀의 윗부분에 트리밍(trimming) 공정을 적어도 1회 반복하여 상기 그루브에 노출된 상기 핀의 윗부분의 폭을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 트리밍 공정은 열산화 공정 및 습식식각 공정을 포함한다. 상기 몰드층은 열산화막에 대하여 식각선택비를 갖는 물질로 형성하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층(또는 막) 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 또한, 층(또는 막)이 다른 층(또는 막) 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층(또는 막) 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 층(또는 막)이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 4a 내지 도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 핀 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법을 설명하기 위한 사시도들이고, 도 4b 내지 도 9b는 각각 도 4a 내지 도 9a의 Ⅰ-Ⅰ'을 따라 취해진 단면도들이며, 도 10b는 도 10a의 Ⅱ-Ⅱ'을 따라 취해진 단면도이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 기판(100)의 소정영역 상에 하드마스크 패턴(102)을 형성하고, 상기 하드마스크 패턴(102)을 마스크로 사용하여 상기 기판(100)을 식각하여 수직으로 돌출된 핀(105)을 형성한다. 상기 하드마스크 패턴(102)은 실리콘 질화막으로 형성할 수 있다.
상기 기판(100) 전면 상에 상기 기판(100)의 식각된 영역을 채우는 매립 절연막(107)을 형성한다. 상기 매립 절연막(107)은 갭필(gap-fill)특성이 우수한 절연막, 예컨대, HDP 실리콘산화막 또는 SOG막으로 형성할 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 상기 매립 절연막(107) 및 상기 하드마스크 패턴(102)을 상기 핀(105)의 상부면이 노출될때까지 평탄화시키어 상기 핀(105)의 측벽을 둘러싸는 매립 절연 패턴(107a)을 형성한다. 상기 매립 절연막(107) 및 상기 하드마스크 패턴(102)을 평탄화하는 방법은 에치백 공정 또는 화학적기계적 연마 공정(CMP 공정)으로 수행할 수 있다.
상기 매립 절연막(107) 및 상기 하드마스크 패턴(102)을 평탄화하는 일 방법을 설명하면, 먼저, 상기 매립 절연막(107)을 에치백 또는 CMP 공정으로 상기 하드마스크 패턴(102)이 노출될때까지 평탄화시킨다. 상기 평탄화된 매립 절연막(107)을 상기 핀(105)의 상부면에 근접 또는 동일한 높이로 리세스하여 상기 매립 절연 패턴(107a)을 형성하고, 상기 하드마스크 패턴(102)을 에치백으로 제거하여 상기 핀(105)의 상부면을 노출시킬 수 있다. 이때, 하드마스크 패턴(102)을 제거하는 단계와 상기 평탄화된 매립 절연막(107)을 리세스하는 단계의 순서는 뒤바뀔수 있다. 물론, 상술한 방법 이외에 상기 매립 절연막(107) 및 상기 하드마스크 패턴(102)을 평탄화할 수도 있다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 상기 매몰 절연 패턴(107a)을 리세스하여 상기 핀(105)의 윗부분(upper portion)을 노출시킨다. 즉, 상기 리세스된 매몰 절연 패턴(107a')의 상부면은 상기 핀(105)의 상부면에 비하여 낮다. 이때, 상기 매몰 절연 패턴(107a)은 습식식각으로 리세스하는 것이 바람직하다.
도 7a, 도 7b, 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 상기 기판(100) 전면에 몰드층(109)을 형성한다. 상기 몰드층(109)은 상기 핀(105) 및 상기 리세스된 매몰 절연 패턴(107a')에 대하여 식각선택비를 갖는 물질로 형성한다. 더욱이, 상기 몰드층(109)은 열산화막에 대하여 식각선택비를 갖는 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 몰드층(109)은 실리콘 질화막으로 형성할 수 있다. 상기 몰드층(109)이 실리콘 질화막으로 형성될 경우, 상기 몰드층(109)을 형성하기 전에, 상기 기판(100)에 버퍼 산화막(미도시함)을 형성할 수 있다. 이는, 실리콘 질화막과 상기 핀(102)간의 스트레스를 완충하기 위함이다.
상기 몰드층(109)을 패터닝하여 상기 핀(105)을 가로지르는 그루브(110)를 형성한다. 상기 그루브(110)는 상기 핀(105)의 일부를 노출시킨다. 상기 그루브(110)에 노출된 상기 핀(105)의 일부는 그것의 양측벽 및 상부면이 노출된다. 상기 그루브(110)는 상기 핀(105)의 노출된 일부의 양측에 위치하는 상기 리세스된 매몰 절연 패턴(107a')도 노출시킨다. 이때, 상기 그루브(110)의 내측벽은 상기 몰드층(109)으로만 이루어져 있다. 상기 그루브(110)에 노출된 상기 핀(105)의 일부 및 상기 리세스된 매몰 절연 패턴(107a')의 표면 상에는 상기 버퍼산화막(미도시함)이 배치될 수도 있다. 상기 그루브(110)로 인하여, 상기 핀(105)은 채널부(105a, channel portion) 및 소오스/드레인부(105b, source/drain portion)로 구분된다. 즉, 상기 그루브(110)에 노출된 상기 핀(105)의 일부는 상기 채널부(105a)에 해당하며, 상기 채널부(105a)의 양측에 상기 몰드층(109)에 덮혀 있는 상기 핀(105)의 일부들은 각각 상기 소오스/드레인부(105b)에 해당한다.
상기 그루브(110)를 갖는 기판(100)에 열산화 공정 및 습식식각 공정을 포함하는 트리밍 공정을 적어도 1회 이상 반복하여 상기 채널부(105a)의 폭을 조절하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 그루브(110)를 갖는 기판(100)에 열산화 공정을 수행하여 상기 채널부(105a)의 표면에 열산화막(112)을 형성한다. 상기 채널부(105a)의 표면에 상기 버퍼산화막이 형성된 경우, 상기 열산화막(112)을 형성하기 전에, 상기 버퍼산화막을 제거하는 공정을 수행할 수 있다.
이어서, 상기 열산화막(112)을 습식식각 공정으로 제거하여 상기 채널부(105a)의 표면을 다듬는 동시에, 상기 채널부(105a)의 폭을 감소시킨다. 요구되는 채널부(105a)의 폭에 따라, 상기 트리밍 공정은 1회이상 반복할 수 있다. 이때, 상기 트리밍 공정시, 상기 소오스/드레인부(105b)는 상기 몰드층(109)으로 덮혀 있다. 그 결과, 상기 소오스/드레인부(105b)의 폭이 감소되는 것이 방지된다.
상술한 채널부(105a)를 트리밍하는 단계에 있어서, 상기 그루브(105)의 내측벽은 상기 몰드층(109)으로 구성되어 있다. 상기 몰드층(109)은 열산화막에 대하여 식각선택비를 갖는 물질, 예컨대, 실리콘 질화막으로 형성되어 있다. 이에 따라, 상기 트리밍 공정의 습식식각이 수행될지라도, 상기 그루브(105)의 내측벽이 식각되는 것이 방지된다. 그 결과, 종래의 그루브의 측벽 일부가 식각되어 발생하던 핀 트랜지스터의 불량을 방지할 수 있다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 상기 트리밍 공정이 완료된 기판(100)에 게이트 절연막(115)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(115)은 열산화막으로 형성할 수 있다. 상기 게이트 절연막(115)은 노출되어 있는 상기 핀(105)의 표면 상에 형성된다. 이어서, 상기 기판(100) 상에 상기 그루브(110)를 채우는 게이트 도전막을 형성한다. 상기 게이트 도전막을 상기 몰드층(109)이 노출될때까지 평탄화시키어 상기 그루브(110)내에 게이트 전극(120)을 형성한다. 상기 게이트 전극(120)은 도핑된 폴리실리콘 또는 도전성 금속 함유 물질로 형성할 수 있다. 상기 도전성 금속 함유 물질은 몰리브덴 또는 텅스텐과 같은 금속, 질화티타늄 또는 질화탄탈늄등의 도전성 금속질화물, 또는 텅스텐실리사이드 또는 코발트실리사이드와 같은 금속실리사이드를 포함할 수 있다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 상기 몰드층(109)을 선택적으로 제거한다. 이에 따라, 상기 게이트 전극(120) 양측의 상기 소오스/드레인부(105b)가 노출된다. 이어서, 상기 소오스/드레인부(105b)의 표면에 이온 주입 버퍼절연막(122)을 형성할 수 있다. 상기 이온 주입 버퍼절연막(122)은 열산화막으로 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 이온 주입 버퍼절연막(122)은 매우 얇게 형성하여 상기 소오스/드레인 부(105b)의 폭의 감소를 최소화할 수 있다. 이와는 달리, 상기 이온 주입 버퍼절연막(122)은 상술한 몰드층(109) 아래의 상기 버퍼산화막(미도시함)의 일부일 수 있다.
이어서, 상기 게이트 전극(120)을 마스크로 사용하여 불순물 이온들을 주입하여 상기 소오스/드레인부(105b)에 소오스/드레인 영역(125)을 형성한다. 이때, 상기 불순물 이온들은 상기 소오스/드레인부(105b)의 상부면 및 양측벽을 통하여 주입한다. 즉, 상기 소오스/드레인부(105b)의 윗부분은 상기 리세스된 매몰 절연 패턴(107a')에 비하여 돌출되어 있음으로, 상기 불순물 이온들을 상기 기판(100)에 수직한 방향 뿐만 아니라, 경사지게 주입할 수 있다. 그 결과, 상기 소오스/드레인 영역(125)은 그것의 모든 부분에 걸쳐 균일한 불순물 농도를 갖도록 형성할 수 있다. 즉, 상기 소오스/드레인부(105b)의 상부면 및 양측벽에는 모두 균일한 불순물 농도의 소오스/드레인 영역(125)이 형성된다. 결과적으로, 종래의 불순물 농도의 불균일로 인한 핀 트랜지스터의 특성 열화를 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 몰드층을 형성하기 전에, 매몰 절연 패턴을 리세스하여 핀의 윗부분을 노출시킨다. 이어서, 상기 몰드층에 형성된 그루브내에 게이트 전극을 형성하고, 상기 몰드층을 제거한다. 이때, 상기 게이트 전극 양측에 위치한 상기 핀의 일부가 상기 리세스된 매몰 절연 패턴 위로 돌출된다. 이 후에, 불순물 이온들을 수직한 방향 뿐만 아니라, 경사지게 주입함으로써, 소오스/드레인 영역은 그것의 모든 부분에 걸쳐 균일한 불순물 농도를 가질 수 있다. 결과적으로, 종래의 소오스/드레인 영역의 불균일한 불순물 농도로 야기된 핀 트랜지스터의 특성 열화를 방지할 수 있다.
또한, 상기 그루브의 내측벽은 열산화막에 대하여 식각선택비를 갖는 몰드층으로 이루어져 있다. 이에 따라, 상기 그루브에 노출된 핀의 채널부에 트리밍 공정을 수행할지라도, 상기 그루브의 내측벽이 식각되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 종래 그루브의 내측벽이 식각되어 핀의 양측벽에 형성된 게이트 전극의 선폭이 증가하여 발생하던 핀 트랜지스터의 불량을 방지할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 종래의 핀 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법을 설명하기 위한 사시도들이다.
도 4a 내지 도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 핀 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법을 설명하기 위한 사시도들이다.
도 4b 내지 도 9b는 각각 도 4a 내지 도 9a의 Ⅰ-Ⅰ'을 따라 취해진 단면도들이다.
도 10b는 도 10a의 Ⅱ-Ⅱ'을 따라 취해진 단면도이다.

Claims (3)

  1. 기판에 수직으로 돌출된 핀을 형성하는 단계;
    상기 핀의 측벽을 둘러싸는 매립 절연 패턴을 형성하는 단계;
    상기 매립 절연 패턴을 리세스하여 상기 핀의 윗부분을 노출시키는 단계;
    상기 기판 전면을 덮는 몰드층을 형성하는 단계;
    상기 몰드층을 패터닝하여 상기 핀을 가로질러 상기 핀의 윗부분의 일부를 노출시키는 단계;
    게이트 절연막을 개재하여 상기 그루브를 채우는 게이트 전극을 형성하는 단계;
    상기 몰드층을 제거하여 상기 게이트 전극 양측에 위치한 상기 핀의 윗부분을 노출시키는 단계; 및
    상기 게이트 전극을 마스크로 사용하여 상기 게이트 전극 양측에 위치한 상기 핀의 윗부분의 양측벽 및 상부면을 통하여 불순물 이온들을 주입하여 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계를 포함하는 핀 트랜지스터의 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 매립 절연 패턴은 습식식각으로 리세스하는 것을 특징으로 하는 핀 트랜지스터의 형성 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트 절연막을 형성하기 전에,
    상기 그루브에 노출된 상기 핀의 윗부분에 열산화공정 및 습식식각 공정을 포함하는 트리밍(trimming) 공정을 적어도 1회 반복하여 상기 그루브에 노출된 상기 핀의 윗부분의 폭을 조절하는 단계를 더 포함하되, 상기 몰드층은 열산화막에 대하여 식각선택비를 갖는 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 핀 트랜지스터의 형성 방법.
KR1020040034352A 2004-05-14 2004-05-14 다마신 공정을 이용한 핀 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법 KR20050108916A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040034352A KR20050108916A (ko) 2004-05-14 2004-05-14 다마신 공정을 이용한 핀 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법
US11/112,818 US7528022B2 (en) 2004-05-14 2005-04-21 Method of forming fin field effect transistor using damascene process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040034352A KR20050108916A (ko) 2004-05-14 2004-05-14 다마신 공정을 이용한 핀 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20050108916A true KR20050108916A (ko) 2005-11-17

Family

ID=35309948

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040034352A KR20050108916A (ko) 2004-05-14 2004-05-14 다마신 공정을 이용한 핀 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7528022B2 (ko)
KR (1) KR20050108916A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7655976B2 (en) 2007-07-10 2010-02-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Field effect transistors having protruded active regions and methods of fabricating such transistors
US7936021B2 (en) 2006-10-25 2011-05-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor device including a fin field effect transistor and method of manufacturing the same

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100672826B1 (ko) * 2004-12-03 2007-01-22 삼성전자주식회사 핀 전계 효과 트랜지스터 및 그 제조방법
US7531423B2 (en) * 2005-12-22 2009-05-12 International Business Machines Corporation Reduced-resistance finFETs by sidewall silicidation and methods of manufacturing the same
US7678648B2 (en) * 2006-07-14 2010-03-16 Micron Technology, Inc. Subresolution silicon features and methods for forming the same
EP1892765A1 (en) * 2006-08-23 2008-02-27 INTERUNIVERSITAIR MICROELEKTRONICA CENTRUM vzw (IMEC) Method for doping a fin-based semiconductor device
JP2010003916A (ja) * 2008-06-20 2010-01-07 Elpida Memory Inc 半導体装置及びその製造方法
KR101040367B1 (ko) 2008-12-26 2011-06-10 주식회사 하이닉스반도체 새들 핀 트랜지스터를 구비하는 반도체소자 및 그 제조방법
US8466034B2 (en) * 2010-03-29 2013-06-18 GlobalFoundries, Inc. Method of manufacturing a finned semiconductor device structure
US9496178B2 (en) 2011-08-31 2016-11-15 Institute of Microelectronics, Chinese Academy of Sciences Semiconductor device having fins of different heights and method for manufacturing the same
CN102956702A (zh) * 2011-08-31 2013-03-06 中国科学院微电子研究所 半导体器件及其制造方法
CN103515430B (zh) * 2012-06-19 2016-08-10 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 鳍式场效应晶体管及其制造方法
CN103811342B (zh) 2012-11-09 2017-08-25 中国科学院微电子研究所 鳍结构及其制造方法
US9299809B2 (en) * 2012-12-17 2016-03-29 Globalfoundries Inc. Methods of forming fins for a FinFET device wherein the fins have a high germanium content
CN103117227B (zh) * 2013-02-05 2015-11-25 华为技术有限公司 多栅鳍式场效应管的制备方法
KR20150000546A (ko) * 2013-06-24 2015-01-05 삼성전자주식회사 반도체 소자 및 이의 제조 방법
KR102073967B1 (ko) 2013-07-30 2020-03-02 삼성전자주식회사 전계 효과 트랜지스터를 포함하는 반도체 소자
US9147616B1 (en) * 2014-08-28 2015-09-29 Globalfoundries Inc. Methods of forming isolated fins for a FinFET semiconductor device with alternative channel materials
CN105632926B (zh) * 2014-10-30 2019-01-22 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 鳍式场效应晶体管的形成方法
US9673056B2 (en) 2015-03-16 2017-06-06 International Business Machines Corporation Method to improve finFET cut overlay
US10297448B2 (en) * 2015-11-30 2019-05-21 International Business Machines Corporation SiGe fins formed on a substrate
CN111696921B (zh) * 2019-03-15 2023-07-14 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 半导体结构的形成方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3378414B2 (ja) * 1994-09-14 2003-02-17 株式会社東芝 半導体装置
JP4044276B2 (ja) * 2000-09-28 2008-02-06 株式会社東芝 半導体装置及びその製造方法
KR100431489B1 (ko) 2001-09-04 2004-05-12 한국과학기술원 플래쉬 메모리 소자 및 제조방법
US6583469B1 (en) * 2002-01-28 2003-06-24 International Business Machines Corporation Self-aligned dog-bone structure for FinFET applications and methods to fabricate the same
US6657252B2 (en) * 2002-03-19 2003-12-02 International Business Machines Corporation FinFET CMOS with NVRAM capability
US6642090B1 (en) 2002-06-03 2003-11-04 International Business Machines Corporation Fin FET devices from bulk semiconductor and method for forming
US6645797B1 (en) 2002-12-06 2003-11-11 Advanced Micro Devices, Inc. Method for forming fins in a FinFET device using sacrificial carbon layer
US6885055B2 (en) * 2003-02-04 2005-04-26 Lee Jong-Ho Double-gate FinFET device and fabricating method thereof
JP2005086024A (ja) * 2003-09-09 2005-03-31 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
US6787404B1 (en) * 2003-09-17 2004-09-07 Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. Method of forming double-gated silicon-on-insulator (SOI) transistors with reduced gate to source-drain overlap capacitance
US7087471B2 (en) * 2004-03-15 2006-08-08 International Business Machines Corporation Locally thinned fins

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7936021B2 (en) 2006-10-25 2011-05-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor device including a fin field effect transistor and method of manufacturing the same
US7655976B2 (en) 2007-07-10 2010-02-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Field effect transistors having protruded active regions and methods of fabricating such transistors
US7863137B2 (en) 2007-07-10 2011-01-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of fabricating field effect transistors having protruded active regions
US8378395B2 (en) 2007-07-10 2013-02-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of fabricating field effect transistors having protruded active regions

Also Published As

Publication number Publication date
US7528022B2 (en) 2009-05-05
US20050255643A1 (en) 2005-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7528022B2 (en) Method of forming fin field effect transistor using damascene process
KR100515061B1 (ko) 핀 전계 효과 트랜지스터를 갖는 반도체 소자 및 그 형성방법
KR100585178B1 (ko) 금속 게이트 전극을 가지는 FinFET을 포함하는반도체 소자 및 그 제조방법
US7501674B2 (en) Semiconductor device having fin transistor and planar transistor and associated methods of manufacture
US7166514B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
US8871575B2 (en) Method of fabricating field effect transistor with fin structure
KR100683867B1 (ko) 반도체 소자 및 그 형성 방법
KR100653536B1 (ko) 반도체 소자의 핀 전계효과 트랜지스터 제조방법
US20080035997A1 (en) Fin Field-Effect Transistor and Method for Fabricating a Fin Field-Effect Transistor
JP2004533728A (ja) 電界効果トランジスタおよびこれを製造する方法
US11557656B2 (en) Semiconductor device having a capping pattern on a gate electrode
JP4567969B2 (ja) 半導体素子のトランジスタ製造方法
KR20090017842A (ko) 부유게이트를 갖는 비휘발성 메모리소자의 형성방법 및관련된 소자
KR20060099876A (ko) 반도체 소자의 게이트 형성방법
KR20050107090A (ko) 핀 전계 효과 트랜지스터를 갖는 반도체 소자의 형성 방법
KR101024771B1 (ko) 매립 워드라인을 갖는 반도체 소자 및 그 제조 방법
KR20050055978A (ko) 핀 전계 효과 트랜지스터 및 그 형성 방법
KR100578745B1 (ko) 다중 게이트 모스 트랜지스터 및 그 제조 방법
KR100586553B1 (ko) 반도체 소자의 게이트 및 이의 형성 방법
KR100753051B1 (ko) 새들형 핀 트랜지스터 제조방법
KR100979241B1 (ko) 반도체 소자 및 그의 제조방법
KR100585172B1 (ko) 부분적으로 두께가 다른 게이트 유전층을 가지는트랜지스터 및 제조 방법
KR100552814B1 (ko) 반도체 소자의 수직형 트랜지스터와 그 제조 방법
CN113903806A (zh) 半导体结构及其形成方法
KR20040074741A (ko) 반도체 소자의 형성방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application