KR20080022497A - Semiconductor device and method for fabricating the same - Google Patents
Semiconductor device and method for fabricating the same Download PDFInfo
- Publication number
- 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
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- gate patterns
- gate
- spacer
- film
- semiconductor substrate
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 56
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims abstract description 54
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 56
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 53
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 19
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 claims description 16
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 10
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 5
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 5
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 claims description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 5
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 239000005360 phosphosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 238000001289 rapid thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910019001 CoSi Inorganic materials 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910005883 NiSi Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910008484 TiSi Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 229910021334 nickel silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- RUFLMLWJRZAWLJ-UHFFFAOYSA-N nickel silicide Chemical compound [Ni]=[Si]=[Ni] RUFLMLWJRZAWLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021341 titanium silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/28008—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
- H01L21/28017—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
- H01L21/28026—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor
- H01L21/28123—Lithography-related aspects, e.g. sub-lithography lengths; Isolation-related aspects, e.g. to solve problems arising at the crossing with the side of the device isolation; Planarisation aspects
- H01L21/28141—Lithography-related aspects, e.g. sub-lithography lengths; Isolation-related aspects, e.g. to solve problems arising at the crossing with the side of the device isolation; Planarisation aspects insulating part of the electrode is defined by a sidewall spacer, e.g. dummy spacer, or a similar technique, e.g. oxidation under mask, plating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep 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
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/665—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET using self aligned silicidation, i.e. salicide
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep 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
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/6656—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET using multiple spacer layers, e.g. multiple sidewall spacers
Abstract
Description
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
다음으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 게이트 패턴(110)들을 따라 컨포말하게 스페이서용 절연막(130)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 3, a
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US82463606P | 2006-09-06 | 2006-09-06 | |
US60/824,636 | 2006-09-06 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20080022497A true KR20080022497A (en) | 2008-03-11 |
Family
ID=39396437
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020070075824A KR20080022497A (en) | 2006-09-06 | 2007-07-27 | Semiconductor device and method for fabricating the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20080022497A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117316876A (en) * | 2023-11-28 | 2023-12-29 | 粤芯半导体技术股份有限公司 | Method for preparing semiconductor structure and semiconductor structure |
-
2007
- 2007-07-27 KR KR1020070075824A patent/KR20080022497A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117316876A (en) * | 2023-11-28 | 2023-12-29 | 粤芯半导体技术股份有限公司 | Method for preparing semiconductor structure and semiconductor structure |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101815527B1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
US8461654B2 (en) | Spacer shape engineering for void-free gap-filling process | |
US8372718B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device and semiconductor device | |
KR20040061967A (en) | Method for forming isolation layer of semiconductor device | |
US7649218B2 (en) | Lateral MOS transistor and method for manufacturing thereof | |
US6784098B1 (en) | Method for forming salicide process | |
JP2006202860A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
US6130121A (en) | Method for fabricating a transistor | |
KR100811386B1 (en) | Semiconductor device and method for fabricating the same | |
KR100511590B1 (en) | Semiconductor device and method for fabrication thereof | |
JP2012028562A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
KR20080022497A (en) | Semiconductor device and method for fabricating the same | |
KR100589490B1 (en) | Method For manufacturing Semiconductor Devices | |
JP2006310524A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
US6190982B1 (en) | Method of fabricating a MOS transistor on a semiconductor wafer | |
KR101044385B1 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
KR100982959B1 (en) | Method for manufacturing a semiconductor device | |
KR100432788B1 (en) | Method for manufacturing a semiconductor device | |
KR100834737B1 (en) | Fabricating method for semiconductor integrated circuit device and semiconductor integrated circuit device fabricated by the same | |
JP2006253300A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JPH08250603A (en) | Semiconductor device and manufacture thereof | |
KR100562744B1 (en) | A Manufacturing Method of Layer Insulation Film of Semiconductor Element | |
JP2005223196A (en) | Semiconductor apparatus and its manufacturing method | |
KR20050065229A (en) | Method for fabricating the mos transistor | |
KR100458770B1 (en) | Method for manufacturing a semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Withdrawal due to no request for examination |