KR20080022497A - Semiconductor device and method for fabricating the same - Google Patents

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KR20080022497A
KR20080022497A KR1020070075824A KR20070075824A KR20080022497A KR 20080022497 A KR20080022497 A KR 20080022497A KR 1020070075824 A KR1020070075824 A KR 1020070075824A KR 20070075824 A KR20070075824 A KR 20070075824A KR 20080022497 A KR20080022497 A KR 20080022497A
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곽준근
김전중
선민철
박재언
양종호
장종광
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삼성전자주식회사
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Abstract

A semiconductor device and a fabricating method thereof are provided to ensure a space between gate patterns according to reduced design rule, by forming triangular spacers at both sides of the gate patterns. Gate patterns(110) composed of a gate insulating layer(112) and a gate conduction layer(114) are formed on a semiconductor substrate(100). Impurity regions are formed at both sides of the gate patterns in the substrate, and then an insulating layer for a spacer is conformally formed along the gate patterns. The insulating layer is sputtered to form an insulating layer pattern having a flat inclined surface. The insulating layer is anisotropically etched to form triangular spacers at both sides of the gate patterns.

Description

반도체 소자 및 그 제조 방법{Semiconductor device and method for fabricating the same}Semiconductor device and method for manufacturing the same {Semiconductor device and method for fabricating the same}

본 발명은 반도체 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 절연막을 효과적으로 갭 필할 수 있는 반도체 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device capable of effectively gap-filling an insulating film and a method for manufacturing the same.

반도체 소자의 집적도가 급격히 증가하면서 소자간의 간격이 점차 좁아지고 있다. 따라서, 반도체 소자에서 중요한 구성 요소인 모스 트랜지스터(MOS Transistor)의 게이트 전극의 선폭 또한 미세화되어 게이트 전극간의 거리도 짧아지고 있다.As the degree of integration of semiconductor devices increases rapidly, the distance between the devices is gradually narrowing. Therefore, the line width of the gate electrode of the MOS transistor, which is an important component of the semiconductor device, is also miniaturized, and the distance between the gate electrodes is shortened.

이와 같이, 게이트 전극간의 거리가 감소할 경우 게이트 전극들 사이의 공간을 매립하여 소자들을 절연시키는 갭 필(gap fill) 공정이 점점 더 어려워지고 있다. As such, when the distance between the gate electrodes decreases, a gap fill process for filling the space between the gate electrodes and insulating the devices becomes increasingly difficult.

현재 게이트 전극들 사이에 절연 물질을 갭 필하는 방법으로는 화학 기상 증착(CVD: Chemical Vapor Deposition) 공정이 이용되고 있으며, 이와 같은 방법으로는 게이트 전극들 사이의 공간을 완전히 갭 필하기가 어렵다. 즉, 게이트 전극들 사이의 중앙 경계 영역에 기공 형태의 결함으로 나타나는 보이드(void) 현상이 발생할 수 있다. Currently, a chemical vapor deposition (CVD) process is used as a method of gap filling an insulating material between gate electrodes. In such a method, it is difficult to completely gap fill the space between the gate electrodes. That is, a void phenomenon may occur in the center boundary region between the gate electrodes as a pore defect.

이처럼 절연막 내에 보이드가 발생하게 되면, 후속 공정시 보이드를 중심으로 절연막에 크랙(crack) 현상이 발생할 수 있다. 또한 소자들 간의 전기적 연결을 위한 콘택 형성시 도전 물질일 보이드 내에 매립되어 콘택들 간의 브릿지(bridge) 현상이 발생할 수 있다. As such, when voids are generated in the insulating film, a crack phenomenon may occur in the insulating film around the void in a subsequent process. In addition, when a contact for electrical connection between devices is formed, a conductive material may be buried in a void to cause a bridge phenomenon between the contacts.

본 발명이 이루고자 하는 과제는 절연막을 효과적으로 갭 필(gap fill)할 수 있는 반도체 소자를 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of effectively gap filling an insulating film.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 과제는 이러한 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는데 있다. In addition, another object of the present invention is to provide a method for manufacturing such a semiconductor device.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the above-mentioned problem, another task that is not mentioned is clearly to those skilled in the art from the following description

이해될 수 있을 것이다. It can be understood.

기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자는 반도체 기판 상에 게이트 절연막 및 게이트 도전막이 적층되어 형성된 게이트 패턴들, 게이트 패턴들 양측의 반도체 기판 내에 형성된 불순물 영역 및 게이트 패턴들의 양측벽에 형성된 삼각형 형태의 스페이서를 포함한다.According to an embodiment of the present disclosure, a semiconductor device includes gate patterns formed by stacking a gate insulating film and a gate conductive layer on a semiconductor substrate, and both sides of the impurity regions and gate patterns formed in the semiconductor substrate on both sides of the gate patterns. Triangular spacers formed in the wall.

다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자 제조 방법은 반도체 기판 상에 게이트 절연막 및 게이트 도전막이 적층된 게이트 패턴들을 형성하고, 게이트 패턴들 양측의 반도체 기판 내에 불순물 영역을 형성하고, 게이트 패턴들을 따라 컨포말하게 스페이서용 절연막을 증착하고, 스페이서용 절연막을 스퍼터링하여 평탄한 경사면을 갖는 절연막 패턴을 형성하고, 절연막을 이방성 식각하여 게이트 패턴들 양측에 삼각형 형태의 스페이서를 형성하는 것을 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a semiconductor device, in which gate patterns including a gate insulating film and a gate conductive film are stacked on a semiconductor substrate, and impurity regions are formed in the semiconductor substrate on both sides of the gate patterns. Depositing a spacer insulating film conformally along the gate patterns, sputtering the spacer insulating film to form an insulating film pattern having a flat inclined plane, and anisotropically etching the insulating film to form triangular spacers on both sides of the gate patterns. Include.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the drawings.

본 발명의 반도체 소자 및 그 제조 방법에 따르면 게이트 패턴들 양측에 삼각형 형태의 스페이서를 형성함으로써, 마주하는 스페이서들 사이의 폭이 반도체 기판 표면에서 상부로 올라갈수록 완만하게 증가될 수 있다. 즉, 반도체 소자의 디자인 룰 감소에 따른 게이트 패턴들 사이의 공간을 확보할 수 있다.According to the semiconductor device of the present invention and a method of manufacturing the same, by forming a spacer having a triangular shape on both sides of the gate pattern, the width between the facing spacers can be gradually increased as the upper surface from the surface of the semiconductor substrate. That is, the space between the gate patterns according to the reduction of the design rule of the semiconductor device may be secured.

따라서 마주하는 스페이서들 사이의 마진이 증가되므로, 트랜지스터를 완전히 매립시키는 층간 절연막 형성시, 게이트 패턴들 사이에 보이드가 형성되는 것을 방지할 수 있다. 그러므로, 보이드로 인한 절연막이 손상되거나, 소자들 간의 전기적 연결을 위한 콘택 형성시 보이드로 도전 물질이 매립되어 콘택들 간에 브릿지 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. Therefore, since the margin between the spacers facing each other increases, it is possible to prevent the formation of voids between the gate patterns when forming the interlayer insulating film that completely fills the transistor. Therefore, the insulating film due to the voids may be damaged, or a conductive material may be embedded in the voids when forming a contact for electrical connection between the devices, thereby preventing the bridge from occurring.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전 문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms. It is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

참고로, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자는 모스(MOS) 트랜지스터에 관한 것으로서, 반도체 기판 상에는 영역별로 NMOS 및 PMOS 트랜지스터들이 형성될 수 있다. For reference, a semiconductor device according to an embodiment of the present invention relates to a MOS transistor, and NMOS and PMOS transistors may be formed on a semiconductor substrate for each region.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자에 대해 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 단면도이다. Hereinafter, a semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(100)은 소자 분리막(102)에 의해 활성 영역이 정의되어 있으며, 반도체 기판(100) 상에는 소정 간격 이격되어 형성된 게이트 패턴(110)들이 위치한다. 게이트 패턴(110)들은 게이트 절연막(112) 및 게이트 도전막(114)이 적층된 구조를 갖으며, 게이트 패턴(110)들 양측에는 스페이서(134)가 위치한다. As illustrated in FIG. 1, the active region is defined by the device isolation layer 102, and the gate patterns 110 formed on the semiconductor substrate 100 at predetermined intervals are positioned. The gate patterns 110 have a structure in which the gate insulating layer 112 and the gate conductive layer 114 are stacked, and spacers 134 are positioned on both sides of the gate patterns 110.

게이트 패턴(110)들 양측에 위치하는 스페이서(134)는 삼각형 형태로 형성되어 있어, 게이트 패턴(110) 상부에서 반도체 기판(100)으로 기울어진 평탄한 경사면을 갖는다. 이에 따라 마주하는 스페이서(134)들 사이의 폭이 반도체 기판(100) 표면에서 상부로 올라갈수록 완만하게 증가될 수 있다. 따라서 마주하는 스페이서(134)들 사이의 마진이 증가될 수 있다. 즉, 반도체 소자의 디자인 룰 감소에 따른 게이트 패턴(110)들 사이의 공간을 확보할 수 있다.The spacers 134 disposed on both sides of the gate patterns 110 are formed in a triangular shape, and have a flat inclined surface inclined from the upper portion of the gate pattern 110 to the semiconductor substrate 100. Accordingly, the width between the spacers 134 facing each other may gradually increase as the width of the spacers 134 rises upward from the surface of the semiconductor substrate 100. Thus, the margin between the facing spacers 134 may be increased. That is, the space between the gate patterns 110 may be secured according to the reduction of the design rule of the semiconductor device.

그리고, 삼각형 형태의 스페이서(134)와 접하는 게이트 패턴(110)의 측벽 및 반도체 기판(100) 상에는 산화막으로 이루어진 버퍼막 패턴(122)이 위치할 수 있 다. 또한, 게이트 패턴(110)들 양측의 활성 영역에는 불순물 영역(104)들이 형성되어 있다. 여기서, 불순물 영역(104)들은 DDD(Double Diffused Drain) 또는 LDD(Lightly Doped Drain) 구조를 갖을 수 있다. The buffer layer pattern 122 formed of an oxide layer may be disposed on the sidewall of the gate pattern 110 and the semiconductor substrate 100 in contact with the triangular spacer 134. In addition, impurity regions 104 are formed in the active regions on both sides of the gate patterns 110. The impurity regions 104 may have a double diffused drain (DDD) or a lightly doped drain (LDD) structure.

양측에 스페이서(134)가 형성된 게이트 패턴(110)들 및 불순물 영역(104) 상에는 콘택 형성시 접촉 저항을 감소시키기 위한 실리사이드막(142)이 형성되어 있다. 실리사이드막(142)은 예를 들어, 티타늄 실리사이드막(TiSix), 탄탈륨 실리사이드막(TaSix), 코발트 실리사이드막(CoSix) 또는 니켈 실리사이드막(NiSix) 등일 수 있다. The silicide layer 142 is formed on the gate patterns 110 and the impurity regions 104 having spacers 134 formed at both sides thereof to reduce contact resistance during contact formation. The silicide layer 142 may be, for example, a titanium silicide layer (TiSi x ), a tantalum silicide layer (TaSi x ), a cobalt silicide layer (CoSi x ), or a nickel silicide layer (NiSi x ).

이와 같이 상부에 게이트 패턴(110)들, 스페이서(134) 및 실리사이드막(142) 등이 형성된 반도체 기판(100) 전면에는 게이트 패턴(110)들 아래의 채널 영역으로 스트레스를 가하는 박막(150)이 위치한다. 자세히 설명하면, 박막(150)은 NMOS 및 PMOS 트랜지스터에 따라 압축 스트레스 또는 인장 스트레스를 가하게 된다. 이에 따라 박막(150)이 채널 영역에서 캐리어(carrier)의 이동도(movility)를 증가시켜 모스 트랜지스터의 동작 속도를 향상시킬 수 있다. As described above, the thin film 150 that stresses the channel region under the gate patterns 110 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 100 on which the gate patterns 110, the spacers 134, and the silicide layer 142 are formed. Located. In detail, the thin film 150 is subject to compressive or tensile stress depending on the NMOS and PMOS transistors. Accordingly, the thin film 150 may increase the mobility of the carrier in the channel region to improve the operating speed of the MOS transistor.

이와 같은 박막(150)은 반도체 기판(100) 상에 형성된 결과물의 표면을 따라 컨포말하게 형성되어 있으므로, 게이트 패턴(110)들 사이에서 스페이서(134)의 경사면을 따라 일정 두께로 위치할 수 있다. 이러한 박막(150)으로는 예를 들어, 실리콘 질화막 또는 실리콘 산질화막으로 이루어질 수 있다.Since the thin film 150 is conformally formed along the surface of the resultant formed on the semiconductor substrate 100, the thin film 150 may be positioned at a predetermined thickness along the inclined surface of the spacer 134 between the gate patterns 110. . The thin film 150 may be formed of, for example, a silicon nitride film or a silicon oxynitride film.

그리고, 박막(150) 상에는 게이트 패턴(110)들 사이의 갭을 완전히 매립시키 는 층간 절연막(160)이 위치한다. 여기서 층간 절연막(160)은 평탄한 경사면을 갖는 삼각형 형태의 스페이서(134) 상부에 형성되므로, 보이드 형성이 억제된 양질의 층간 절연막(160)일 수 있다. In addition, an interlayer insulating layer 160 is disposed on the thin film 150 to completely fill gaps between the gate patterns 110. Here, since the interlayer insulating layer 160 is formed on the triangular spacer 134 having a flat inclined surface, the interlayer insulating layer 160 may be a high quality interlayer insulating layer 160 in which void formation is suppressed.

이하, 도 2 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 7.

도 2 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 방법을 순서대로 나타낸 단면도이다.2 to 7 are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(100)의 소정 영역에 LOCOS(Local Oxidation of Silicon) 공정 또는 STI(Shallow Trench Isolation) 공정을 수행하여 소자 분리막(102)을 형성한다. 이에 따라 반도체 기판(100)에 활성 영역이 정의된다. 여기서, 반도체 기판(100)은 실리콘 기판 또는 SOI(Silicon On Insulator) 기판 등일 수 있다.First, as shown in FIG. 2, a device isolation layer 102 is formed by performing a Local Oxidation of Silicon (LOCOS) process or a Shallow Trench Isolation (STI) process on a predetermined region of the semiconductor substrate 100. Accordingly, an active region is defined in the semiconductor substrate 100. Here, the semiconductor substrate 100 may be a silicon substrate or a silicon on insulator (SOI) substrate.

이 후, 반도체 기판(100)에 불순물을 도핑하여 웰(well; 미도시)을 형성한다. 즉, PMOS 트랜지스터가 형성될 영역에는 n형 불순물을 이온 주입하여 n-웰을 형성하고, NMOS 트랜지스터가 형성될 영역에는 p형 불순물을 이온 주입하여 p-웰을 형성한다. Thereafter, the semiconductor substrate 100 is doped with impurities to form a well. That is, n-well is formed by ion implantation of n-type impurities in the region where the PMOS transistor is to be formed, and p-well is formed by ion implantation of p-type impurities in the region where the NMOS transistor is to be formed.

그리고 나서, 반도체 기판(100) 전면에 게이트 절연막(112) 및 게이트 도전막(114)을 증착하고 패터닝하여 게이트 패턴(110)들을 형성한다. 이 때, 게이트 절연막(112)은 산화막으로 형성될 수 있으며, 게이트 도전막(114)은 불순물이 도핑된 폴리실리콘막으로 형성될 수 있다. Thereafter, the gate insulating layer 112 and the gate conductive layer 114 are deposited and patterned on the entire surface of the semiconductor substrate 100 to form the gate patterns 110. In this case, the gate insulating layer 112 may be formed of an oxide film, and the gate conductive layer 114 may be formed of a polysilicon layer doped with impurities.

이어서, 게이트 패턴(110)들을 이온 주입 마스크로 이용하여 게이트 패턴(110)들 양측의 활성 영역에 불순물 영역(104)을 형성한다. 이 때, 불순물 영역(104)은 DDD(Double Diffused Drain) 또는 LDD(Lightly Doped Drain) 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어 LDD 구조의 불순물 영역(104)을 형성하는 경우, 게이트 패턴(110)들 사이의 활성 영역에 저농도의 불순물 영역을 형성한 다음, 후속하는 스페이서(도 5의 134 참조)를 형성하고, 다시 각 영역별로 고농도의 불순물 영역을 형성하여 LDD 구조의 불순물 영역(104)을 완성할 수 있다. Subsequently, the impurity region 104 is formed in the active regions on both sides of the gate patterns 110 using the gate patterns 110 as an ion implantation mask. In this case, the impurity region 104 may be formed of a double diffused drain (DDD) or lightly doped drain (LDD) structure. For example, in the case of forming the impurity region 104 of the LDD structure, a low concentration impurity region is formed in the active region between the gate patterns 110, and then a subsequent spacer (see 134 of FIG. 5) is formed, Again, a high concentration of impurity regions may be formed for each region to complete the impurity region 104 of the LDD structure.

다음으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 게이트 패턴(110)들을 따라 컨포말하게 스페이서용 절연막(130)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 3, a spacer insulating layer 130 is conformally formed along the gate patterns 110.

스페이서용 절연막(130)을 형성하기 전, 게이트 패턴(110)들을 따라 컨포말하게 버퍼막(120)을 형성할 수 있다. 여기서, 버퍼막(120)은 게이트 패턴(110)들을 형성하기 위한 식각 공정시 게이트 패턴(110)들 표면의 손상을 회복(curing)시키는 역할을 한다. 이와 같은 버퍼막(120)은 게이트 패턴(110)들이 형성된 반도체 기판(100)을 열산화하여 형성할 수 있으며, 약 50Å 이하의 두께로 얇게 형성한다. 예를 들어 버퍼막(120)은 실리콘 산화막 또는 금속 산화막으로 형성할 수 있다. Before forming the spacer insulating layer 130, the buffer layer 120 may be conformally formed along the gate patterns 110. Here, the buffer layer 120 serves to recover damages on the surfaces of the gate patterns 110 during an etching process for forming the gate patterns 110. The buffer layer 120 may be formed by thermally oxidizing the semiconductor substrate 100 on which the gate patterns 110 are formed, and may be thinly formed to a thickness of about 50 μs or less. For example, the buffer film 120 may be formed of a silicon oxide film or a metal oxide film.

이 후, 버퍼막(120) 상에 스페이서용 절연막(130)을 형성한다. 여기서 스페이서용 절연막(130)은 실리콘 질화막 또는 실리콘 산질화막을 증착하여 형성할 수 있다. 스페이서용 절연막(130) 형성시 예를 들어, RTCVD(Rapid Thermal Chemical Vapor Deposition) 또는 ALD(Automic Layer Deposition) 공정 등과 같은 증착 공정을 실시할 수 있다. Thereafter, an insulating film 130 for spacers is formed on the buffer film 120. The spacer insulating layer 130 may be formed by depositing a silicon nitride film or a silicon oxynitride film. When forming the spacer insulating layer 130, for example, a deposition process such as a rapid thermal chemical vapor deposition (RTCVD) or an automatic layer deposition (ALD) process may be performed.

다음으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 게이트 패턴(110)들 상에 컨포말하게 증착된 스페이서용 절연막(130)에 대해 스퍼터링(sputtering) 공정을 실시한다. Next, as shown in FIG. 4, a sputtering process is performed on the spacer insulating film 130 conformally deposited on the gate patterns 110.

스페이서용 절연막(130)에 대해 스퍼터링 공정을 실시하게 되면, 스페이서용 절연막(130)이 증착됨과 동시에 식각이 일어나게 된다. 즉, 게이트 패턴(110)들 상부에서는 스퍼터링 속도가 빨라 스페이서 절연막(13)이 식각되어 첨예한 형태의 절연막 패턴(132)을 형성하게 된다. 그리고, 게이트 패턴(110)들 사이에는 게이트 패턴(110)들 상부에서 식각된 스페이서용 절연막(130)이 재증착된다. 따라서, 게이트 패턴(110)들 사이를 채우며, 게이트 패턴(110)들 상에서 게이트 패턴(110)들 사이의 반도체 기판(100)으로 경사면을 갖는 절연막 패턴(132)을 형성할 수 있다. When the sputtering process is performed on the spacer insulating layer 130, etching occurs while the spacer insulating layer 130 is deposited. That is, since the sputtering speed is high on the gate patterns 110, the spacer insulating layer 13 is etched to form an insulating layer pattern 132 having a sharp shape. In addition, the spacer insulating layer 130 etched on the gate patterns 110 is redeposited between the gate patterns 110. Accordingly, the insulating layer pattern 132 having an inclined surface may be formed on the semiconductor substrate 100 between the gate patterns 110 while filling the gate patterns 110.

이 후, 도 5에 도시된 바와 같이, 절연막 패턴(132) 및 버퍼막(120)에 대해 이방성 식각 공정을 수행하여 게이트 패턴(110)들 양측에 반도체 기판(100)으로 기울지며, 평탄한 경사면을 갖는 스페이서(134)를 형성한다. 이 때, 이방성 식각 공정으로는 예를 들어, RIE(Reactive Ion Etching) 공정을 실시할 수 있다. 즉, 게이트 패턴(110)들 양측에 삼각형 형태의 스페이서(134)가 형성될 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 5, the anisotropic etching process is performed on the insulating layer pattern 132 and the buffer layer 120 to incline the semiconductor substrate 100 on both sides of the gate patterns 110, and to form a flat inclined surface. A spacer 134 having the same shape. In this case, as an anisotropic etching process, for example, a reactive ion etching (RIE) process may be performed. That is, triangular spacers 134 may be formed on both sides of the gate patterns 110.

이와 같이 게이트 패턴(110)들 양측에 삼각형 형태의 스페이서(134)를 형성함에 따라, 게이트 패턴(110)들 사이의 폭이 반도체 기판(100) 표면에서 상부로 올라갈수록 완만하게 증가될 수 있다. 따라서 마주하는 스페이서(134)들 사이의 마진이 증가될 수 있다. 즉, 반도체 소자의 디자인 룰 감소에 따른 게이트 패턴(110)들 사이의 공간을 확보할 수 있다.As described above, as the spacers 134 having a triangular shape are formed on both sides of the gate patterns 110, the width between the gate patterns 110 may gradually increase as the upper portion rises from the surface of the semiconductor substrate 100. Thus, the margin between the facing spacers 134 may be increased. That is, the space between the gate patterns 110 may be secured according to the reduction of the design rule of the semiconductor device.

이 후, LDD 구조의 불순물 영역(104)을 형성하는 경우, 양측에 스페이 서(134)들이 형성된 게이트 패턴(110)들을 마스크로 이용하여 반도체 기판(100)의 활성 영역에 고농도의 불순물을 이온 주입한다.Subsequently, when the impurity region 104 of the LDD structure is formed, a high concentration of impurities are implanted into the active region of the semiconductor substrate 100 using the gate patterns 110 having spacers 134 formed on both sides as a mask. do.

이에 따라 반도체 기판(100)의 각 영역별로 PMOS 트랜지스터 및 NMOS 트랜지스터가 완성된다. Accordingly, the PMOS transistor and the NMOS transistor are completed for each region of the semiconductor substrate 100.

다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 게이트 패턴(110)들 및 불순물 영역(104) 상부에 실리사이드막(142)을 형성한다. 보다 상세히 설명하면, 게이트 패턴(110)들 및 불순물 영역(104)이 형성된 반도체 기판(100) 전면에 실리사이드용 금속막(미도시)을 형성한다. 여기서, 실리사이드용 금속막은 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 코발트(Co) 또는 텅스텐(W) 등과 같은 물질을 증착하여 형성할 수 있을 것이다.Next, as shown in FIG. 6, the silicide layer 142 is formed on the gate patterns 110 and the impurity region 104. In more detail, a silicide metal film (not shown) is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 100 on which the gate patterns 110 and the impurity region 104 are formed. Here, the silicide metal layer may be formed by depositing a material such as titanium (Ti), tantalum (Ta), cobalt (Co), or tungsten (W).

이 후, 반도체 기판(100) 전면에 고온의 열처리 공정을 실시함으로써 실리사이드용 금속막과 실리콘 성분을 반응시킨다. 여기서, 열처리 공정은 급속 열처리(RTP: Rapid Thermal Process) 장치, 퍼니스(furnace) 또는 스퍼터(sputter) 장치를 이용하여 수행될 수 있다.Thereafter, a high temperature heat treatment process is performed on the entire surface of the semiconductor substrate 100 to cause the silicide metal film and the silicon component to react. Here, the heat treatment process may be performed using a rapid thermal process (RTP) apparatus, a furnace or a sputter apparatus.

열처리 공정 후에는 선택적 습식 식각(selective wet etch) 공정을 수행하여 미반응된 실리사이드용 금속막을 제거한다. 이 때, 습식 식각 용액으로는 황산(H2SO4)과 과산화수소(H2O2)의 혼합 용액이 사용될 수 있다.After the heat treatment process, a selective wet etch process is performed to remove the unreacted silicide metal film. In this case, a mixed solution of sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) may be used as the wet etching solution.

이에 따라 불순물 영역(104) 및 게이트 패턴(110)들의 표면에 실리사이드막(142)이 완성된다. 이와 같이 형성된 실리사이드막(142)은 후속 공정에서 콘택 형성시 콘택 저항을 감소시키며, 미세화에 따른 게이트 패턴의 저항 증가를 최소화시킬 수 있다. As a result, the silicide layer 142 is completed on the surface of the impurity region 104 and the gate patterns 110. The silicide layer 142 formed as described above may reduce contact resistance during contact formation in a subsequent process, and minimize increase in resistance of the gate pattern due to miniaturization.

실리사이드막(142)을 형성한 다음에는 도 7에 도시된 바와 같이, 고성능의 MOS 트랜지스터를 구현하기 위한 박막(150)을 결과물 전면에 컨포말하게 형성한다. 이 때, 게이트 패턴(110)들 사이에는 스페이서(134)의 평탄한 경사면을 따라 박막(150)이 형성된다. 즉, 박막(150)은 게이트 패턴(110)들 사이에서 완만한 경사를 갖을 수 있다. 예를 들어, 박막(150)으로는 실리콘 질화막, 실리콘 산질화막 또는 이들을 적층하여 형성할 수 있다. 여기서, 박막(150)은 NMOS 또는 PMOS 영역에 따라 인장 스트레스(tensile stress) 또는 압축 스트레스(compressive stress)를 갖도록 형성할 수 있다. 이에 따라 박막(150)이 트랜지스터의 채널 영역에 소정의 스트레스를 가하게 되며, 이에 따라 캐리어(carrier)의 이동도(movility)를 증가시킨다. 그리고, 이와 같은 박막(150)은 후속 공정에서 콘택 형성시 식각 정지막으로서의 역할도 할 수 있다. After the silicide layer 142 is formed, as shown in FIG. 7, a thin film 150 for implementing a high performance MOS transistor is conformally formed on the entire surface of the resultant. In this case, the thin film 150 is formed between the gate patterns 110 along the flat inclined surface of the spacer 134. That is, the thin film 150 may have a gentle slope between the gate patterns 110. For example, the thin film 150 may be formed by stacking a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or the like. Here, the thin film 150 may be formed to have tensile stress or compressive stress according to the NMOS or PMOS region. Accordingly, the thin film 150 exerts a predetermined stress on the channel region of the transistor, thereby increasing the mobility of the carrier. The thin film 150 may also serve as an etch stop layer when forming a contact in a subsequent process.

다음으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 박막(150) 상에 절연 물질을 충진시켜 충분한 두께의 층간 절연막(160)을 형성한다. 이 때, 층간 절연막(160)은 TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate), USG(Undoped Silicate Glass), PSG(PhosphoSilicate Glass), BSG(Borosilicate Glass), BPSG(BoroPhosphoSilicate Glass), FSG(Fluoride Silicate Glass), SOG(Spin On Glass), TOSZ(Tonen SilaZene) 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다. 그리고 층간 절연막(160) 형성시 CVD(Chemical Vapor Deposition), 스핀 코팅 방법 등을 이용하여 형성할 수 있다.Next, as shown in FIG. 1, an insulating material is filled on the thin film 150 to form an interlayer insulating layer 160 having a sufficient thickness. In this case, the interlayer insulating layer 160 may be formed of Tetra Ethyl Ortho Silicate (TEOS), Undoped Silicate Glass (USG), Phospho Silicate Glass (PSG), Borosilicate Glass (BSG), BoroPhosphoSilicate Glass (BPSG), Fluoride Silicate Glass (FSG), and SOG. (Spin On Glass), TOSZ (Tonen SilaZene) or a combination thereof may be used. The interlayer insulating layer 160 may be formed using a chemical vapor deposition (CVD) method, a spin coating method, or the like.

이 때, 게이트 패턴(110)들 양측에 삼각형 형태의 스페이서(134)가 형성되어 있으므로, 스페이서(134)의 경사를 따라 박막(150) 상에 층간 절연막(160)이 형성된다. 즉, 삼각형 형태의 스페이서(160)에 의해 게이트 패턴(110)들 사이의 갭-필 마진이 증가되어 있으므로, 보이드 형성을 억제하면서 게이트 패턴(110)들 사이의 갭을 충진시키는 양질의 층간 절연막을 형성할 수 있다. In this case, since the spacer 134 having a triangular shape is formed on both sides of the gate patterns 110, the interlayer insulating layer 160 is formed on the thin film 150 along the inclination of the spacer 134. That is, since the gap-fill margin between the gate patterns 110 is increased by the spacer 160 having a triangular shape, a high quality interlayer insulating film filling the gap between the gate patterns 110 while suppressing void formation is provided. Can be formed.

이상 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. I can understand that. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 방법을 순서대로 나타낸 단면도이다.2 to 7 are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명> <Explanation of symbols on main parts of the drawings>

100: 반도체 기판 102: 소자 분리막100: semiconductor substrate 102: device isolation film

110: 게이트 패턴 112: 게이트 절연막110: gate pattern 112: gate insulating film

114: 게이트 도전막 120: 버퍼막114: gate conductive film 120: buffer film

122: 버퍼막 패턴 130: 스페이서용 절연막122: buffer film pattern 130: insulating film for spacer

132: 절연막 패턴 134: 스페이서132: insulating film pattern 134: spacer

142: 실리사이드막 150: 박막142: silicide film 150: thin film

160: 층간 절연막160: interlayer insulating film

Claims (12)

반도체 기판 상에 게이트 절연막 및 게이트 도전막이 적층되어 형성된 게이트 패턴들;Gate patterns formed by stacking a gate insulating film and a gate conductive film on a semiconductor substrate; 상기 게이트 패턴들 양측의 상기 반도체 기판 내에 형성된 불순물 영역; 및 An impurity region formed in the semiconductor substrate on both sides of the gate patterns; And 상기 게이트 패턴들의 양측벽에 형성된 삼각형 형태의 스페이서를 포함하는 반도체 소자. And a triangular spacer formed on both sidewalls of the gate patterns. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스페이서가 양측벽에 형성된 게이트 패턴들을 완전히 매립시키는 층간 절연막을 더 포함하는 반도체 소자. And an interlayer insulating layer in which the spacer completely fills the gate patterns formed on both sidewalls. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 스페이서와 접하는 상기 게이트 패턴 및 반도체 기판 상에 형성된 버퍼막을 더 포함하는 반도체 소자.And a buffer layer formed on the gate pattern and the semiconductor substrate in contact with the spacer. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 게이트 도전막 및 상기 불순물 영역의 표면에 형성된 실리사이드막을 더 포함하는 반도체 소자.And a silicide film formed on a surface of the gate conductive film and the impurity region. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 층간 절연막 하부에 위치하며, 상기 반도체 기판, 상기 스페이서 및 상기 게이트 패턴들의 표면을 따라 컨포말하게 형성된 스트레스 제공하는 박막을 더 포함하는 반도체 소자. And a thin film provided under the interlayer insulating layer and conformally formed along the surfaces of the semiconductor substrate, the spacer and the gate patterns. 반도체 기판 상에 게이트 절연막 및 게이트 도전막이 적층된 게이트 패턴들을 형성하고,Forming gate patterns on which a gate insulating film and a gate conductive film are stacked on a semiconductor substrate, 상기 게이트 패턴들 양측의 상기 반도체 기판 내에 불순물 영역을 형성하고,An impurity region is formed in the semiconductor substrate on both sides of the gate patterns, 상기 게이트 패턴들을 따라 컨포말하게 스페이서용 절연막을 증착하고,Depositing a spacer insulating film conformally along the gate patterns, 상기 스페이서용 절연막을 스퍼터링하여 평탄한 경사면을 갖는 절연막 패턴을 형성하고, Sputtering the insulating film for spacers to form an insulating film pattern having a flat inclined surface, 상기 절연막을 이방성 식각하여 상기 게이트 패턴들 양측에 삼각형 형태의 스페이서를 형성하는 것을 포함하는 반도체 소자 제조 방법.And anisotropically etching the insulating layer to form triangular spacers on both sides of the gate patterns. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 양측에 스페이서가 형성된 게이트 패턴들 사이를 완전히 매립시키는 층간 절연막을 형성하는 것을 더 포함하는 반도체 소자 제조 방법.A method of manufacturing a semiconductor device, the method comprising: forming an interlayer insulating film completely filling the gate patterns having spacers formed at both sides thereof. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 스페이서용 절연막 하부에 상기 게이트 패턴들을 따라 컨포말하게 버퍼 막을 형성하는 것을 더 포함하는 반도체 소자 제조 방법. And forming a buffer film conformally along the gate patterns under the spacer insulating film. 제 7항에 있어서, 상기 절연막 패턴을 형성하는 것은,The method of claim 7, wherein forming the insulating film pattern, 상기 게이트 패턴들 상에서 첨예부를 형성하는 반도체 소자 제조 방법. And forming a sharp portion on the gate patterns. 제 7항에 있어서, 상기 스페이서를 형성하는 것은,The method of claim 7, wherein forming the spacer, 상기 절연막을 반응성 이온 식각(RIE)하는 반도체 소자 제조 방법.Reactive ion etching (RIE) of the insulating film manufacturing method. 제 7항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 스페이서를 형성 후, 상기 게이트 도전막 및 상기 불순물 영역의 표면에 실리사이드막을 형성하는 것을 더 포함하는 반도체 소자 제조 방법.And forming a silicide film on surfaces of the gate conductive film and the impurity region after forming the spacer. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 층간 절연막을 형성 전, 상기 반도체 기판, 상기 스페이서 및 상기 게이트 패턴들의 표면을 따라 컨포말하게 스트레스 제공하는 박막을 형성하는 것을 더 포함하는 반도체 소자 제조 방법. And forming a conformally stressed thin film along surfaces of the semiconductor substrate, the spacer, and the gate patterns before forming the interlayer insulating film.
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