KR20100007208A - Method for fabricating semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 장치 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 장치의 콘택홀 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for forming a contact hole in a semiconductor device.
반도체 장치의 집적도 향상에 따라 셀 면적이 지속적으로 감소하고 있다. 따라서, 자기정렬콘택(Self Aligned Contact;SAC) 공정에 의해 콘택홀을 형성함에 있어서 미세한 간격의 콘택홀을 형성하기 위한 기술이 요구된다.As the integration of semiconductor devices improves, the cell area continues to decrease. Therefore, there is a need for a technique for forming contact holes with a fine spacing in forming contact holes by a self aligned contact (SAC) process.
특히, LDD(Lightly doped drain) 구조의 트랜지스터는 고농도 불순물 영역 형성을 위해 게이트 패턴의 측벽에 추가 스페이서 형성이 요구되는데, 이로 인하여, 셀 영역의 콘택홀 예정 영역 폭이 감소하는 문제점이 발생한다. 이하, 도면을 참조하여 종래기술에 따른 문제점을 상세히 살펴본다.In particular, an LDD (lightly doped drain) structure transistor needs to form an additional spacer on the sidewall of the gate pattern to form a high concentration impurity region, which causes a problem in that the contact hole predetermined region width of the cell region is reduced. Hereinafter, a problem according to the prior art will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1a 내지 도 1e는 종래기술에 따른 반도체 장치 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다. 여기서, (a)는 메모리 셀 트랜지스터가 형성될 영역으로서, 이하, 메모리 셀 트랜지스터 예정 영역이라 하고, (b)는 LDD 구조의 트랜지스터가 형성될 영역으로서, 이하, LDD 구조의 트랜지스터 예정 영역이라 한다.1A to 1E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the prior art. Here, (a) is a region where a memory cell transistor is to be formed, hereinafter referred to as a memory cell transistor predetermined region, and (b) is a region where a transistor of an LDD structure is to be formed, hereinafter referred to as a transistor predetermined region of an LDD structure.
도 1a에 도시된 바와 같이, 기판(100) 상에 게이트 절연막(110A), 게이트 전극용 도전막(110B) 및 하드마스크 층(110C)을 차례로 형성한 후, 이를 선택적으로 식각하여 게이트 패턴(110)을 형성한다. 이어서, 게이트 패턴(110) 양측의 기판(100) 내에 저농도 불순물 영역(120)을 형성한다.As shown in FIG. 1A, the
도 1b에 도시된 바와 같이, 저농도 불순물 영역(120)이 형성된 결과물의 전면에 제1스페이서(130)를 형성한다. 여기서, 제1스페이서(130)는 후속 제2스페이서용 절연막 제거시 기판(100) 및 게이트 패턴(110)의 손상을 방지할 수 있는 최소한의 두께로 형성되며, 질화막으로 이루어진다. As shown in FIG. 1B, the
이어서, 제1스페이서(130)가 형성된 결과물의 전면에 산화막으로 이루어진 제2스페이서용 절연막(140)을 형성한다. Subsequently, a second
도 1c에 도시된 바와 같이, 메모리 셀 트랜지스터 예정 영역에 제1마스크(150)를 형성한 후, LDD 구조의 트랜지스터 예정 영역에 형성된 제2스페이서용 절연막(140)을 스페이서 식각하여 게이트 패턴(110)의 측벽에 제2스페이서(140A)를 형성한다. As shown in FIG. 1C, after forming the
여기서, 메모리 셀 트랜지스터 예정 영역은 제1마스크(150)에 의해 가려지므로, LDD 구조의 트랜지스터 예정 영역에서만 스페이서 식각이 수행되며, 이때, 게이트 패턴(110) 양측의 기판(100)이 노출된다.Here, since the memory cell transistor predetermined region is covered by the
이어서, 제2스페이서(140A) 양측의 기판(100) 내에 고농도 불순물 영역(160)을 형성한다.Subsequently, a high
도 1d에 도시된 바와 같이, LDD 구조의 트랜지스터 예정 영역에 제2마스크(170)을 형성한 후, 메모리 셀 트랜지스터 예정 영역에 형성된 제2스페이서용 절연막(140)을 제거한다. 이때, 제1스페이서(130)에 의해 게이트 패턴(110) 및 기판(100)의 손상이 방지된다.As shown in FIG. 1D, after the
여기서, 제1스페이서(130) 간의 갭 영역은 후속 공정에 의해 콘택홀이 형성될 영역 즉, 콘택홀 예정 영역을 나타낸다. 따라서, 게이트 패턴(110)의 측벽에 형성된 제1스페이서(130)의 두께가 두꺼울수록, 콘택홀 예정 영역의 폭(W1)이 감소하게 된다. Here, the gap region between the
전술한 바와 같이, 제1스페이서(130)는 제2스페이서용 절연막(140) 식각시 식각정지막으로서의 역할을 수행할 수 있는 최소한의 두께로 형성되지만, 제2스페이서용 절연막(140) 제거 후 제1스페이서(130)가 잔류하기 때문에, 콘택홀 예정 영역의 폭(W1)은 감소하게 된다.As described above, the
도 1e에 도시된 바와 같이, 결과물의 전체 구조 상에 층간 절연막(180)을 형성한 후, 층간 절연막(180) 상에 콘택홀 예정 영역을 노출시키는 포토레지스트 패턴(190)을 형성한다. As shown in FIG. 1E, after forming the
이어서, 포토레지스트 패턴(190)을 식각 베리어로 층간 절연막(180)을 식각함으로써, 기판(100)을 노출시키는 콘택홀(T)을 형성한다. 이때, 콘택홀(T) 형성 공정은 자기정렬콘택(Self Aligned Contact;SAC) 공정에 의해 수행된다.Subsequently, the
그러나, 전술한 바와 같이, 제2스페이서용 절연막(140) 제거 후, 잔류하는 제1스페이서(130)로 인하여 콘택홀(T)의 폭(W1)이 감소되기 때문에, 식각 공정의 한계 상 층간 절연막(180)이 충분히 식각되지 않아 콘택홀(T)이 형성되지 않는 낫 오픈(not open) 현상이 발생할 수 있다. 특히, 반도체 장치의 집적도 향상에 따라 이러한 문제점은 더욱 심화되고 있다.However, as described above, since the width W1 of the contact hole T is reduced due to the remaining
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 메모리 셀 트랜지스터 예정 영역에 형성된 제2스페이서용 절연막을 제거한 후, 제1스페이서를 소정 두께 식각함으로써, 콘택홀 예정 영역의 폭을 증가시키는 반도체 장치 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed to solve the above-mentioned problem, and fabricates a semiconductor device which increases the width of the contact hole predetermined region by removing the second spacer insulating film formed in the predetermined region of the memory cell transistor and etching the first spacer a predetermined thickness. It is an object to provide a method.
본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서의 도면, 발명의 상세한 설명 및 특허청구범위로부터 본 발명의 다른 목적 및 장점을 쉽게 인식할 수 있다.Those skilled in the art to which the present invention pertains can easily recognize other objects and advantages of the present invention from the drawings, the detailed description of the invention, and the claims.
이러한 목적을 달성하기 위해 제안된 본 발명은, 반도체 장치 제조 방법에 있어서, 기판 상에 게이트 패턴을 형성하는 단계; 상기 게이트 패턴의 측벽에 스페이서를 형성하는 단계; 및 상기 스페이서를 일부 두께 식각하여 콘택홀 예정 영역의 폭을 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention proposed to achieve the above object comprises the steps of: forming a gate pattern on a substrate; Forming a spacer on sidewalls of the gate pattern; And etching the spacers to some thickness to increase the width of the contact hole predetermined area.
본 발명에 따르면, 메모리 셀 트랜지스터 예정 영역에 형성된 제2스페이서용 절연막을 제거한 후, 제1스페이서를 소정 두께 식각하여 콘택홀 예정 영역의 폭을 증가시킴으로써, 콘택홀 낫 오픈 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 반도체 장치의 특성을 향상시키고, 반도체 장치 제조 공정의 수율을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, after removing the insulating film for the second spacer formed in the predetermined region of the memory cell transistor, the first spacer is etched by a predetermined thickness to increase the width of the predetermined contact hole region, thereby preventing the contact hole sick opening phenomenon. Therefore, the characteristic of a semiconductor device can be improved and the yield of a semiconductor device manufacturing process can be improved.
이하에서는, 본 발명의 가장 바람직한 실시예가 설명된다. 도면에 있어서, 두께와 간격은 설명의 편의를 위하여 과장될 수 있다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지와 무관한 공지의 구성은 생략될 수 있다. 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.In the following, the most preferred embodiment of the present invention is described. In the drawings, thickness and spacing may be exaggerated for convenience of description. In describing the present invention, well-known structures irrelevant to the gist of the present invention may be omitted. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components as much as possible, even if displayed on different drawings.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다. 여기서, (a)는 메모리 셀 트랜지스터가 형성될 영역으로서, 이하, 메모리 셀 트랜지스터 예정 영역이라 하며, 셀 영역일 수 있다. (b)는 LDD 구조의 트랜지스터가 형성될 영역으로서, 이하, LDD 구조의 트랜지스터 예정 영역이라 하며, 주변 회로 영역일 수 있다.2A through 2E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention. Here, (a) is a region where a memory cell transistor is to be formed, hereinafter referred to as a memory cell transistor predetermined region, and may be a cell region. (b) is a region where the transistor of the LDD structure is to be formed, hereinafter referred to as a transistor predetermined region of the LDD structure, and may be a peripheral circuit region.
도 2a에 도시된 바와 같이, 기판(200) 상에 게이트 절연막(210A), 게이트 전극용 도전막(210B) 및 하드마스크 층(210C)을 차례로 형성한 후, 이를 선택적으로 식각하여 게이트 패턴(210)을 형성한다. 이어서, 게이트 패턴(210) 양측의 기판(200) 내에 저농도 불순물 영역(220)을 형성한다.As shown in FIG. 2A, the
도 2b에 도시된 바와 같이, 저농도 불순물 영역(220)이 형성된 결과물의 전면에 제1스페이서(230)를 형성한다. 여기서, 제1스페이서(230)는 질화막으로 이루 어지는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 2B, the
또한, 제1스페이서(230)는 후속 제2스페이서용 절연막(240) 제거시 기판(200) 및 게이트 패턴(210)의 손상을 방지할 수 있는 최소한의 두께로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어, 130Å 이상의 두께로 형성되는 것이 더욱 바람직하다. In addition, the
이어서, 제1스페이서(230)가 형성된 결과물의 전면에 제2스페이서용 절연막(240)을 형성한다. 여기서, 제2스페이서용 절연막(240)은 산화막으로 이루어지는 것이 바람직하다.Subsequently, an
도 2c에 도시된 바와 같이, 메모리 셀 트랜지스터 예정 영역 상에 제1마스크(250)를 형성한 후, LDD 구조의 트랜지스터 예정 영역에 형성된 제2스페이서용 절연막(240)을 스페이서 식각하여 게이트 패턴(210)의 측벽에 제2스페이서(240A)를 형성한다. 여기서, 제1마스크(250)는 포토레지스트로 이루어지는 것이 바람직하다. As shown in FIG. 2C, after the first mask 250 is formed on the memory cell transistor predetermined region, the
이때, 메모리 셀 트랜지스터 예정 영역은 제1마스크(250)에 의해 가려지므로, LDD 구조의 트랜지스터 예정 영역에서만 스페이서 식각이 수행되며, 게이트 패턴(210) 양측의 기판(200)이 노출된다. 이어서, 제2스페이서(240A) 양측의 기판(200) 내에 고농도 불순물 영역(260)을 형성한다.In this case, since the memory cell transistor predetermined region is covered by the first mask 250, the spacer etching is performed only in the transistor predetermined region of the LDD structure, and the
도 2d에 도시된 바와 같이, LDD 구조의 트랜지스터 예정 영역에 제2마스크(270)을 형성한 후, 제1스페이서(230)를 식각 정지막으로 하여 메모리 셀 트랜지스터 예정 영역에 형성된 제2스페이서용 절연막(240)을 제거한다. 여기서, 제2스페이서용 절연막(240)의 식각은 습식 식각 공정에 의해 수행되는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 2D, after the
이때, 제1스페이서(230)에 의해 게이트 패턴(210) 및 기판(200)의 손상이 방지되며, 여기서, 제1스페이서(230) 간의 갭 영역은 후속 공정에 의해 콘택홀이 형성될 영역 즉, 콘택홀 예정 영역을 나타낸다. In this case, damage to the
이어서, 메모리 셀 트랜지스터 예정 영역의 게이트 패턴(210)의 측벽에 형성된 제1스페이서(230)를 일부 두께 식각함으로써, 콘택홀 예정 영역의 폭(W2)을 증가시킨다. 이와 같이, 두께가 조절된 제1스페이서를 이하, 도면 부호 230A로 나타낸다.Subsequently, a portion of the
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치 제조 방법에 의하면, 제1스페이서(230A)의 두께를 감소시킴으로써, 아래의 수학식 1에 기재된 바와 같이, 종래에 비해 콘택홀 예정 영역의 폭(W2)을 증가시킬 수 있다. According to the semiconductor device manufacturing method according to an embodiment of the present invention, by reducing the thickness of the
여기서, 제1스페이서(230A)의 식각 두께는 콘택홀 예정 영역의 폭(W2) 및 기생 캐패시턴스 등을 고려하여 결정되는데, 50 내지 100Å 두께가 식각되는 것이 바람직하며, 이를 통해 게이트 패턴(110) 상에 50 내지 100Å 두께의 제1스페이서(230A)가 잔류하도록 하는 것이 바람직하다.Here, the etching thickness of the
여기서, 제1스페이서(230A) 식각 공정은 등방성 식각 또는 등방성 건식 식각으로 수행되는 것이 바람직하며, 예를 들어, 플라즈마 가스를 이용하는 식각 장비를 이용하되, 바이어스 전압(bias voltage)가 인가되지 않은 조건에서 식각을 수행함으로써, 제1스페이서(230A)를 등방성 식각하는 것이 더욱 바람직하다.또한, 원격 플라즈마 소스(remote plasma source)에 의해 생성된 플라즈마 가스를 통해 활성화된 불소 라디칼(F radical)을 이용하여 제1스페이서(230)를 반응성 식각하는 것이 바람직하다.Here, the etching process of the
이때, 제1스페이서(230A) 식각 공정은 불소계 가스를 식각 가스로 이용하여 수행되는 것이 바람직하며, 특히, 불소계 가스, O2 가스, He 가스 및 N2 가스를 식각 가스로 이용하여 수행되는 것이 더욱 바람직하다. 여기서, 불소계 가스는 일 실시예로서, CxFy, NxFy 또는 CxHyFz 가스일 수 있다.In this case, the etching of the
이때, 제1스페이서(230A)의 식각 공정은 100 내지 600Å/min의 속도로 수행되는 것이 바람직하며, 식각 속도는 식각 장비의 압력 또는 식각 가스의 비율에 따라 조절될 수 있다. 예를 들어, 식각 장비의 압력을 300 내지 1000mTorr로 조절하고, 식각 가스에서 불소계 가스와 비반응성 가스의 비율을 1:1 내지 5:1로 조절하는 것이 바람직하다. 여기서, 비반응성 가스는 O2 가스, He 가스 또는 N2 가스인 것이 바람직하다.In this case, the etching process of the
도 2e에 도시된 바와 같이, 결과물의 전체 구조 상에 층간 절연막(280)을 형성한 후, 층간 절연막(280) 상에 콘택홀 예정 영역을 노출시키는 포토레지스트 패턴(290)을 형성한다. As shown in FIG. 2E, after forming the
이어서, 포토레지스트 패턴(290)을 식각 베리어로 층간 절연막(280)을 식각하여, 기판(200)을 노출시키는 콘택홀(T)을 형성한다. 여기서, 콘택홀(T) 형성 공정은 자기정렬콘택(Self Aligned Contact;SAC) 공정에 의해 수행되는 것이 바람직 하다.Subsequently, the
전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1스페이서(230A)를 일부 두께 식각하여 콘택홀 예정 영역의 폭(W2)을 증가시킬 수 있으므로, 식각 공정 한계에 의한 낫 오픈(not open) 현상을 개선할 수 있다.According to an embodiment of the present invention as described above, since the
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예들에 따라 구체적으로 기록되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been specifically recorded in accordance with the above-described preferred embodiments, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
도 1a 내지 도 1e는 종래기술에 따른 반도체 장치 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도.1A to 1E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the prior art.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도.2A to 2E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명][Description of Symbols for Main Parts of Drawing]
100: 기판, 110A: 게이트 절연막, 110B: 게이트 전극용 도전막, 110C: 하드마스크 층, 110: 게이트 패턴, 120: 저농도 불순물 영역, 130: 제1스페이서, 140: 제2스페이서용 절연막, 140A: 제2스페이서, 150: 제1마스크, 160: 고농도 불순물 영역, 170: 제2마스크, 180: 층간 절연막, 190: 포토레지스트 패턴, T: 콘택홀, 200: 기판, 210A: 게이트 절연막, 210B: 게이트 전극용 도전막, 210C: 하드마스크 층, 210: 게이트 패턴, 220: 저농도 불순물 영역, 230: 제1스페이서, 230A: 두께가 조절된 제1스페이서, 240: 제2스페이서용 절연막, 240A: 제2스페이서, 250: 제1마스크, 260: 고농도 불순물 영역, 270: 제2마스크, 280: 층간 절연막, 290: 포토레지스트 패턴Reference Signs List 100: substrate, 110A: gate insulating film, 110B: conductive film for gate electrode, 110C: hard mask layer, 110: gate pattern, 120: low concentration impurity region, 130: first spacer, 140: second spacer insulating film, 140A: Second spacer, 150: first mask, 160: high concentration impurity region, 170: second mask, 180: interlayer insulating film, 190: photoresist pattern, T: contact hole, 200: substrate, 210A: gate insulating film, 210B: gate Conductive film for electrode, 210C: hard mask layer, 210: gate pattern, 220: low concentration impurity region, 230: first spacer, 230A: first spacer with controlled thickness, 240: insulating film for second spacer, 240A: second Spacer, 250: first mask, 260: high concentration impurity region, 270: second mask, 280: interlayer insulating film, 290: photoresist pattern
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2008
- 2008-07-11 KR KR1020080067732A patent/KR20100007208A/en not_active Application Discontinuation
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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WITN | Withdrawal due to no request for examination |