KR970010018B1 - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture Download PDF

Info

Publication number
KR970010018B1
KR970010018B1 KR1019940000963A KR19940000963A KR970010018B1 KR 970010018 B1 KR970010018 B1 KR 970010018B1 KR 1019940000963 A KR1019940000963 A KR 1019940000963A KR 19940000963 A KR19940000963 A KR 19940000963A KR 970010018 B1 KR970010018 B1 KR 970010018B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
etch stop
forming
material layer
metal layer
Prior art date
Application number
KR1019940000963A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR950024329A (en
Inventor
문종
Original Assignee
삼성전자 주식회사
김광호
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 삼성전자 주식회사, 김광호 filed Critical 삼성전자 주식회사
Priority to KR1019940000963A priority Critical patent/KR970010018B1/en
Publication of KR950024329A publication Critical patent/KR950024329A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR970010018B1 publication Critical patent/KR970010018B1/en

Links

Classifications

    • 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
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/49Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET
    • H01L29/495Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET the conductor material next to the insulator being a simple metal, e.g. W, Mo
    • 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
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/0217Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
    • 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
    • H01L21/027Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/033Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
    • H01L21/0334Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane
    • H01L21/0337Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane characterised by the process involved to create the mask, e.g. lift-off masks, sidewalls, or to modify the mask, e.g. pre-treatment, post-treatment
    • 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
    • H01L29/66568Lateral single gate silicon transistors
    • H01L29/66575Lateral single gate silicon transistors where the source and drain or source and drain extensions are self-aligned to the sides of the gate
    • H01L29/6659Lateral single gate silicon transistors where the source and drain or source and drain extensions are self-aligned to the sides of the gate with both lightly doped source and drain extensions and source and drain self-aligned to the sides of the gate, e.g. lightly doped drain [LDD] MOSFET, double diffused drain [DDD] MOSFET

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

Semiconductor device is manufactured by (a) Gate insulating film(105) is formed on a substrate(101), and a diffusion preventive material layer(106A) and a metal layer(107A) are formed in order on a gate insulating film(105). (b) Etching preventive material layer(108A) is formed on the upper part of metal layer(107A), and the mask pattern(110) of gate electrode is formed on the upper part of etching preventive material layer, (c) Etching preventive cap layer(108) is formed by etching selectively etching preventive material layer(108A) with mask pattern(110), and then mask pattern is removed, (d) Metal layer and diffusion preventive material layer are etched in order, selectively by using etching preventive pattern cap layer as etching preventive mask.

Description

반도체 장치 및 그의 제조 방법Semiconductor device and manufacturing method thereof

제1도는 본 발명에 따른 반도체 장치를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to the present invention.

제2a도 내지 제2f도는 본 발명에 따른 반도체 장치의 제조 방법에 따른 중간 구조물들을 순차적으로 나타낸 단면도들이다.2A through 2F are cross-sectional views sequentially illustrating intermediate structures according to a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

본 발명은 반도체 장치 및 그의 제조 방벙에 관한 것으로, 특히 MOS트랜지스터 구조 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and its fabrication method, and more particularly to a MOS transistor structure and a fabrication method thereof.

일반적으로, MOS트랜지스터 게이트 전극으로는 고농도로 불순물이 도핑된 폴리실리콘층이 사용되어 왔다. 그러나, 폴리실리콘으로 형성되는 게이트 전극은, 소자의 고집적화가 진행될수록, 크기가 점점 작아지게 되고 그에 따라 매우 높은 저항을 갖게 된다. 저항이 높을수록 신호 전달 속도가 감소되기 때문에, 결과적으로 고집된 반도체 장치에서 폴리실리콘 게이트는 바람직스럽지 못하게 되었다. 더우기, PMOS 트랜지스터에 있어서, 숏채널(short channel) 현상을 억제하고, 턴-오프(tun-off) 특성을 개선하며 낮은 문턱전압에서 동작하도록 하기 위해서는, 표면 채널(surface channel) PMOS 트랜지스터를 형성하여야 하며, 이러한 표면 채널 PMOS트랜지스터를 형성하기 위해서는 p+폴리실리콘으로 게이트 전극을 형성하여야 한다. 그런데, p+폴리실리콘에서 불순물로 사용되는 보론(boron)은 게이트 산화막을 통하여 실리콘 기판으로 쉽게 확산되기 때문에, 트랜지스터의 문턱전압을 변경시키게 되고 그에 의하여 소자의 특성을 변화시키는 문제점을 갖는다.In general, a polysilicon layer doped with a high concentration of impurities has been used as the MOS transistor gate electrode. However, the gate electrode formed of polysilicon becomes smaller in size as the device becomes more integrated, and thus has a very high resistance. Since the higher the resistance, the lower the signal transfer rate, the result is that polysilicon gates become undesirable in insisted semiconductor devices. Furthermore, in the PMOS transistors, surface channel PMOS transistors should be formed to suppress short channel phenomena, improve turn-off characteristics, and operate at low threshold voltages. In order to form the surface channel PMOS transistor, a gate electrode must be formed of p + polysilicon. However, since boron used as an impurity in p + polysilicon is easily diffused to the silicon substrate through the gate oxide film, the threshold voltage of the transistor is changed, thereby changing the characteristics of the device.

한편, 금속으로 이루어진 전극을 살펴보면, 금속층은 일반적으로 낮은 저항값을 가지기 때문에, 신호 전달 속도가 증가되는 잇점을 가지나, 실리콘에 대한 확산 계수가 크기 때문에, 소자의 불량 및 소자의 오동작을 야기할 우려가 있다.On the other hand, when looking at the electrode made of metal, since the metal layer generally has a low resistance value, it has the advantage that the signal transmission rate is increased, but because of the large diffusion coefficient to silicon, there is a fear of causing device defects and malfunction of the device There is.

그리하여, 이와 같은 문제점들을 극복하여 고집적 소자에 적용시키기 위한 게이트 구조로서, 종래에 확산방지 물질층/금속층으로 이루어진 게이트 전극 구조가 제안되어 있다.Therefore, as a gate structure for overcoming such problems and applying to a highly integrated device, a gate electrode structure made of a diffusion barrier material layer / metal layer has been conventionally proposed.

그러나 확산 방지 물질층/금속층으로 이루어진 게이트 전극을 형성하기 위하여는 이들을 패터닝하여야할 필요가 있다. 일반적으로 게이트 전극의 패터닝시에는 포토레지스트 마스크 패턴이 사용되는데, 포토레지스트 마스크 패턴을 사용하여 금속층을 식각하고자 하는 경우에, 포토레지스트 마스크 패턴의 식각 저지율이 매우 낮아 그 하부에 형성되어 있는 금속층이 손상되는 문제점이 있었다.However, it is necessary to pattern them in order to form a gate electrode made of a diffusion barrier material layer / metal layer. In general, a photoresist mask pattern is used when patterning a gate electrode. When a metal layer is to be etched using the photoresist mask pattern, the etch stop ratio of the photoresist mask pattern is very low, thereby damaging the metal layer formed under the gate electrode. There was a problem.

또한, 상기 포토레지스트 마스크 패턴의 형성은 대기중에서 수행되기 때문에, 상기 금속층이 대기에 노출되며, 그에 따라 금속층의 상부에 산화막이 형성되어 소자의 특성이 열화되는 문제점이 있었다.In addition, since the formation of the photoresist mask pattern is performed in the air, the metal layer is exposed to the air, and thus an oxide film is formed on the metal layer, thereby degrading the characteristics of the device.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 문제점을 개선할 수 있는 반도체 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of improving the above-mentioned problem.

본 발명의 다른 목적은 상기 반도체 장치를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing the semiconductor device.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 유형에 따른 반도체 장치는 반도체 기판 : 소정 절연막을 개재하여 상기 반도체 기판의 상부에 순차적으로 형성되어 있는 확산 방지 물질층 및 금속층으로 이루어진 전극 : 및 상기 전극상에 형성되어 있는 식각 방지 패턴 캡층을 포함하여 구성된다.In order to achieve the above object, a semiconductor device according to one type of the present invention is a semiconductor substrate: an electrode made of a diffusion preventing material layer and a metal layer sequentially formed on the semiconductor substrate via a predetermined insulating film: and on the electrode It is comprised including the etching prevention pattern cap layer formed in the.

상기 반도체 장치의 일실시예에 있어서, 상기 반도체 기판내에 트랜지스터 채널 형성을 위하여 일정 간격을 두고 떨어져 형성되어 있는 소오스 및 드레인 영역을 더 구비하며, 상기 절연막은 트랜지스터의 게이트 절연막이 되고, 상기 전극은 트랜지스터의 게이트 전극이 된다. 상기 게이트 전극의 측벽상에는 식각 방지 스페이터 및 상기 식각 방지 패턴 캡층은 실리콘 나이트라이드(Si3N4)로 구성되며, 상기 확산 방지 물질층을 티타늄 나이트라이드(TiN)로 구성되고, 상기 금속층은 구리(Cu)로 구성된다.The semiconductor device may further include source and drain regions that are spaced apart from each other to form a transistor channel in the semiconductor substrate, wherein the insulating film is a gate insulating film of a transistor, and the electrode is a transistor. It becomes a gate electrode of. The etch stop spatter and the etch stop pattern cap layer are formed of silicon nitride (Si 3 N 4 ) on the sidewall of the gate electrode, the diffusion barrier material layer is formed of titanium nitride (TiN), and the metal layer is copper (Cu).

상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 유형에 따른 반도체 장치의 제조방법은, 반도체 기판상에 게이트 절연막을 형성하는 공정 : 상기 게이트 절연막상에 확산 방지 물질층 및 금속층을 순차적으로 형성하는 공정 : 상기 금속층의 상부에 식각 방지 물질층을 형성하는 공정 : 상기 식각 방지 물질층의 상부에 게이트 전극을 한정하는 마스크 패턴을 형성하는 공정 : 상기 마스크 패턴을 이용하여 상기 식각 방지 물질층을 선택적으로 식각함으로써, 식각 방지 패턴 캡층을 형성하는 공정 : 상기 마스크 패턴을 제거하는 공정 : 및 상기 식각 방지 패턴 캡층을 식각 방지 마스크로 사용하면서, 상기 금속층 및 상기 확산 방지 물질층을 순차적이면서도 선택적으로 식각하는 공정을 포함한다.In order to achieve the above another object, a method of manufacturing a semiconductor device according to one type of the present invention, forming a gate insulating film on a semiconductor substrate: a step of sequentially forming a diffusion preventing material layer and a metal layer on the gate insulating film : Forming a layer of an etch stop material on top of the metal layer: forming a mask pattern defining a gate electrode on top of the layer of etch stop material: selectively etching the layer of etch stop material using the mask pattern A process of forming an etch stop pattern cap layer may be performed by: removing the mask pattern; and using the etch stop pattern cap layer as an etch stop mask while sequentially and selectively etching the metal layer and the diffusion preventing material layer. Include.

상기 반도체 장치의 제조 방법의 실시예에 있어서, 상기 식각 방지 물질층을 형성하는 공정은 실리콘 나이트라이드(Si3N4)를 도포하는 공정이며, 상기 확산 방지 물질층을 형성하는 공정은 티타늄 나이트라이드를 도포하는 공정이고, 상기 금속층을 형성하는 공정은 구리를 도포하는 공정이다. 그리고, 상기 패터닝된 확산 방지 물질층, 금속층 및 식각 방지 패턴 캡층을 이온 주입 방지 마스크로 사용하면서, LDD구조의 소오스 및 드레인 형성을 위하여 이온을 주입하는 1차 이온 주입 공정 : 상기 결과물의 전면상에 스페이서 물질층을 형성하는 공정 : 상기 스페이서 물질층을 엣치 백함으로써 상기 패터닝된 확산 방지 물질층, 금속층 및 식각 방지 패턴 캡층의 측벽상에 스페이서를 형성하는 공정 : 및 상기 패터닝된 확산 방지 물질층, 금속층, 식각 방지 패턴 캡층 및 스페이서를 이온 주입 방지 마스크로 사용하면서, 소오스 및 드레인 형성을 위하여 이온을 주입하는 2차 이온 주입 공정을 더 포함하게 된다. 여기서, 상기 스페이서 물질층을 형성하는 공정은 실리콘 나이트라이드(Si3N4)를 도포하는 공정이 된다.In an embodiment of the method of manufacturing the semiconductor device, the step of forming the etch stop material layer is a step of applying silicon nitride (Si 3 N 4 ), the step of forming the diffusion barrier material layer is titanium nitride. The process of apply | coating and the process of forming the said metal layer is a process of apply | coating copper. And implanting ions to form a source and a drain of the LDD structure while using the patterned diffusion barrier material layer, the metal layer, and the etch stop pattern cap layer as an ion implantation prevention mask. Forming a spacer material layer: forming a spacer on sidewalls of the patterned diffusion barrier material layer, metal layer, and etch stop pattern cap layer by etching back the spacer material layer: and patterned diffusion barrier material layer, metal layer The method further includes a secondary ion implantation process of implanting ions to form a source and a drain while using the etch stop pattern cap layer and the spacer as an ion implantation prevention mask. Here, the process of forming the spacer material layer is a process of applying silicon nitride (Si 3 N 4 ).

상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 유형에 따른 반도체 장치의 제조 방법에 따르면, 상기 마스크 패턴은 식각 방지 패턴 캡층을 형성한 후에 제거되지 아니하고, 후속되는 금속층 및 확산 방지 물질층의 식각 공정에서, 상기 식각 방지 패턴 캡층과 함께, 식각 방지 마스크로서 작용하게 된다. 즉, 금속층 및 확산 방지 물질층의 식각 공정후에 마스크 패턴이 제거된다.In order to achieve the above another object, according to the manufacturing method of the semiconductor device according to another type of the present invention, the mask pattern is not removed after forming the etch stop pattern cap layer, the subsequent etching process of the metal layer and the diffusion preventing material layer In addition, together with the etch stop pattern cap layer, it acts as an etch stop mask. That is, the mask pattern is removed after the etching process of the metal layer and the diffusion barrier material layer.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명을 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1도는 본 발명에 따른 반도체 장치를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to the present invention.

제1도를 참조하면, 반도체 기판(101)에는 액티브 영역과 소자 분리 영역을 한정하기 위하여 선택적으로 필드 산화막(102)이 형성되어 있다. 액티브 영역에는 상호 일정 간격을 두고 떨어져서 소오스 및 드레인 영역(103, 104)이 형성되어 있으며, 그 사이에는 트랜지스터 채널이 형성되어 있다. 트랜지스터 채널의 상부에는 게이트 절연막(105)을 개재(介在)하여, 확산 방지 물질층(106) 및 금속층(107)으로 이루어진 게이트 전극이 형성되어 있으며, 게이트 전극의 상부에는 식각 방지 패턴 캡층(108)이 형성되어 있다. 금속층(107)은 바람직하게 구리로 형성될 수 있다. 구리(Gu)는 금속 전극 물질로 일반적으로 사용되는 알루미늄(A1)에 비하여 용융점(melting point)이 높기 때문에, 후속되는 공정들의 온도조건이 보다 완화될 수 있는 장점이 있다. 또한, 구리는 알루미늄에 비하여 훨씬 낮은 저항값을 가지기 때문에 신호 전달 속도가 증가되는 잇점을 가진다. 반면에, 구리는 알루미늄에 비하여 실리콘에 대한 확산 계수가 높기 때문에, 실리콘으로 이루어지는 기판과의 사이에 구리의 확산을 방지할 수 있는 확산 방지 물질층이 요구된다. 구리에 대한 확산방지 물질층(106)은 티타늄 나이트라이드(TiN)와 같은 물질을 사용할 수 있다.Referring to FIG. 1, a field oxide film 102 is selectively formed in the semiconductor substrate 101 to define an active region and an isolation region. Source and drain regions 103 and 104 are formed in the active region with a predetermined interval therebetween, and a transistor channel is formed therebetween. A gate electrode including a diffusion barrier material layer 106 and a metal layer 107 is formed on the transistor channel through the gate insulating layer 105, and an etch stop pattern cap layer 108 is formed on the gate electrode. Is formed. The metal layer 107 may be preferably formed of copper. Since copper (Gu) has a higher melting point than aluminum (A1) generally used as a metal electrode material, the temperature conditions of subsequent processes may be further relaxed. In addition, copper has a much lower resistance value than aluminum, and thus has an advantage of increasing signal transmission speed. On the other hand, since copper has a higher diffusion coefficient to silicon than aluminum, a diffusion preventing material layer capable of preventing diffusion of copper between the substrate made of silicon is required. The diffusion barrier material layer 106 for copper may use a material such as titanium nitride (TiN).

게이트 전극상에 형성되어 있는 식각 방지 패턴 캡층(108)은 게이트 전극과 동일한 패턴을 가지는 것으로서, 게이트 전극을 패터닝하기 위한 식각 공정시 식각 방지 마스크 패턴 역할을 한다. 즉, 식각 방지 패턴 캡층은 게이트 전극을 구성하는 물질에 대한 식각 차별성이 큰 물질로 이루어지게 된다. 구리로 이루어진 게이트 전극에 있어서, 식각 방지 패턴 캡층(108)으로는 실리콘 나이트라이드(Si3N4)층을 사용할 수 있다.The etch stop pattern cap layer 108 formed on the gate electrode has the same pattern as the gate electrode, and serves as an etch stop mask pattern during an etching process for patterning the gate electrode. That is, the etch stop pattern cap layer is made of a material having a high etch differentiation with respect to the material constituting the gate electrode. In the gate electrode made of copper, a silicon nitride (Si 3 N 4 ) layer may be used as the etch stop pattern cap layer 108.

게이트 전극의 측벽에는 스페이서(109)가 형성되어 있으며, 상기 소오스 및 드레인 영역(103,104)은 LDD 구조를 가지고 있다.Spacers 109 are formed on sidewalls of the gate electrode, and the source and drain regions 103 and 104 have an LDD structure.

이상은 트랜지스터의 구조를 설명한 것이나, 상기 게이트 전극의 구조는 단지 트랜지스터에만 적용되는 것이 아니라, 반도체 장치에서 다른 소자의 전극도 제1도에 도시된 게이트와 같은 구조를 갖도록 할 수 있다.Although the structure of the transistor has been described above, the structure of the gate electrode is not only applied to the transistor, but an electrode of another element in the semiconductor device may have the same structure as the gate shown in FIG.

그러면, 여기서 제2a도 내지 제2f도를 참조하여, 본 발명에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 일실시예를 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 2A through 2F.

먼저, 제2a도를 참조하면, 실리콘과 같은 반도체 기판(101)의 상부에 LOCOS법을 통하여 필드 산화막(102)을 선택적으로 형성하여, 액티브 영역과 소자 분리 영역을 한정한다.First, referring to FIG. 2A, the field oxide film 102 is selectively formed on the semiconductor substrate 101 such as silicon through the LOCOS method to define the active region and the device isolation region.

이어서, 상기 반도체 기판(101)을 열처리하여 게이트 절연막(105)로서 산화막을 형성한다. 그런 다음, 진공내에서 스퍼터링(sputtering)법 또는 CVD법을 통하여, 확산 방지 물질층(106A)으로서 티타늄 나이드라이드(TiN)를 도포하고, 금속층(107A)으로서 구리(Gu)를 도포한다. 구리층의 상부에는 식각 방지 물질층(108A)으로서 실리콘 나이트라이드(Si3N4)를 도포한다. 여기서 실리콘 나이트라이드를 도포하는 공정 역시 진공상태의 반응로에서 진행되도록 한다. 따라서, 구리층은 공정이 진행되는 동안 대기중에 노출되지 않게되며, 그 결과 구리층이 대기에 의하여 산화되는 것을 방지하게 된다.Subsequently, the semiconductor substrate 101 is heat treated to form an oxide film as the gate insulating film 105. Then, titanium nitride (TiN) is applied as the diffusion barrier material layer 106A, and copper (Gu) is applied as the metal layer 107A, by sputtering or CVD in a vacuum. On top of the copper layer, silicon nitride (Si 3 N 4 ) is applied as the etch stop layer 108A. Here, the silicon nitride coating process is also carried out in a vacuum reactor. Thus, the copper layer is not exposed to the atmosphere during the process, thereby preventing the copper layer from being oxidized by the atmosphere.

이어서, 제2b도에 도시된 바와 같이, 실리콘 나이트라이드로 구성되는 식각 방지 물질층(108A)상에 게이트 전극을 한정하는 포토레지스트 마스크 패턴(110)이 형성하고, 이를 이용하여 그 하부에 형성되어 있는 식각 방지 물질층(108A)을 선택적으로 식각하여, 식각 방지 패턴 캡층(108)을 형성한다. 식각 방지 패턴 캡층(108)의 형성이 완료되면, 상기 포토 레지스트 마스크 패턴(110)을 제거(strip)하도록 한다.Subsequently, as shown in FIG. 2B, a photoresist mask pattern 110 defining a gate electrode is formed on the etch stop material layer 108A made of silicon nitride, and is formed thereunder. The etch stop layer 108A is selectively etched to form an etch stop pattern cap layer 108. When formation of the etch stop pattern cap layer 108 is completed, the photoresist mask pattern 110 may be stripped.

그런 다음, 제2c도에 나타낸 바와 같이, 상기 식각 방지 패턴 캡층(108)을 식각 방지 마스크로 사용하면서, 그 하부에 형성되어 있는 구리층 및 티타늄 나이트라이드층을 RIE(reactive ion etching)법등을 이용하여 순차적이면서도 선택적으로 식각하도록 한다. 그런 다음, LDD구조의 소오스 및 드레인 영역을 형성하기 위하여, 패터닝된 확산 방지 물질층(106), 금속층(107) 및 식각 방지 패턴 캡층(108)을 이온 주입 방지 마스크로 사용하면서, 이온을 주입한다. 이어서, 제2d도에 나타낸 바와 같이, 상기 결과물의 전면상에 실리콘 나이트라이드와 같이 게이트 전극을 보호할 수 있는 스페이셔 물질층(109A)을 도포한 후, 이를 엣치백하여 제2e도에서와 같이 게이트 전극의 측벽상에 스페이서(109)를 형성한다.Then, as shown in FIG. 2C, while using the etch stop pattern cap layer 108 as an etch stop mask, the copper layer and the titanium nitride layer formed thereunder using a reactive ion etching (RIE) method or the like. To be sequential and selective. Then, to form the source and drain regions of the LDD structure, ions are implanted using the patterned diffusion barrier material layer 106, the metal layer 107, and the etch stop pattern cap layer 108 as an ion implantation prevention mask. . Subsequently, as shown in FIG. 2d, a layer of spacer material 109A capable of protecting the gate electrode, such as silicon nitride, is applied on the entire surface of the resultant, and then etched back, as shown in FIG. 2e. The spacer 109 is formed on the sidewall of the gate electrode.

스페이서(109)의 형성이 완료되면, 상기 패터닝된 확산 방지 물질층(106), 금속층(107), 식각 방지 패턴캡층(108) 및 스페이서(109)를 이온 주입 방지 마스크로 사용하면서 소오스/드레인 형성을 위하여 이온을 주입하는 2차 이온 주입 공정을 수행한 후, 열처리를 실시하여 소오스/드레인 영역을 활성화시킴으로써, LDD구조의 소오스 및 드레인 영역이 형성되도록 한다.When the formation of the spacer 109 is completed, source / drain formation is performed using the patterned diffusion barrier material layer 106, the metal layer 107, the etch stop pattern cap layer 108, and the spacer 109 as an ion implantation prevention mask. After performing a secondary ion implantation process of implanting ions for the purpose, heat treatment is performed to activate the source / drain regions, thereby forming source and drain regions of the LDD structure.

한편, 제2a도 및 제2f도를 참조하여 설명된 제조 방법과는 달리, 상기 포토레지스트 마스크 패턴(110)을 식각 방지 패턴 캡층(108)의 형성이 완료된 직후에 제거하지 않고, 금속층 및 확산 방지 물질층을 패터닝하기 위한 식각 공정에서, 상기 식각 방지 패턴 캡층(108)과 함께, 마스크 패턴으로 사용하도록 한 후, 제거하도록 할 있다. 이러한 경우에는 포토레지스트 마스크 패턴 및 식각 방지 패턴 캡층(108)이 모두 마스크로서 작용하기 때문에, 게이트 전극의 손상될 우려가 감소하게 된다.On the other hand, unlike the manufacturing method described with reference to FIGS. 2A and 2F, the photoresist mask pattern 110 is not removed immediately after the formation of the etch stop pattern cap layer 108, and the metal layer and diffusion prevention In the etching process for patterning the material layer, it may be used together with the etch stop pattern cap layer 108 to be used as a mask pattern and then removed. In this case, since both the photoresist mask pattern and the etch stop pattern cap layer 108 serve as masks, the risk of damaging the gate electrode is reduced.

이상에서 설명된 제조 방법에서, 게이트 전극을 형성하는 방법은 트랜지스터에 국한되지 아니하고 반도체장치의 다른 종류의 소자에서 요구되는 전극을 형성하는 방법으로도 사용할 수 있다.In the above-described manufacturing method, the method of forming the gate electrode is not limited to the transistor, but can also be used as a method of forming the electrode required in other kinds of elements of the semiconductor device.

상술한 바와 같이, 본 발명은 고속 동작 및 고집적화에 유리한 TiN/Cu의 이중 구조를 가진 게이트 전극을 보다 안정화시키기 위하여, 게이트 전극상에 실리콘 나이트라이드와 같은 물질로 구성되는 식각 방지 패턴 캡층이 형성한 것으로서, 구리가 제조 공정중에 대기중에 노출되는 것을 방지함으로써 구리의 산화가 방지하고, 결과적으로 소자의 신뢰도를 증가되는 잇점이 있다.As described above, in order to stabilize the gate electrode having a dual structure of TiN / Cu, which is advantageous for high-speed operation and high integration, the present invention provides an anti-etching pattern cap layer formed of a material such as silicon nitride on the gate electrode. As an advantage, preventing copper from being exposed to the atmosphere during the manufacturing process has the advantage of preventing the oxidation of copper and consequently increasing the reliability of the device.

이상 본 발명을 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 국한되지 아니하고, 당업자가 가진 통상적인 지식의 범위내에서 그 변형이나 개량이 가능하다.As mentioned above, although this invention was demonstrated to an Example, this invention is not limited to the said Example, The deformation | transformation and improvement are possible within the range of the common knowledge which a person skilled in the art has.

Claims (12)

반도체 기판 ; 소정 절연막을 개재하여 상기 반도체 기판의 상부에 순차적으로 형성되어 있는 확산 방지 물질층 및 금속층으로 이루어진 전극 ; 상기 전극상에 형성되어 있는 식각 방지 패턴 캡층을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.Semiconductor substrate; An electrode made of a diffusion preventing material layer and a metal layer sequentially formed on the semiconductor substrate through a predetermined insulating film; And an etch stop pattern cap layer formed on said electrode. 제1항에 있어서, 상기 반도체 기판내에 트랜지스터 채널 형성을 위하여 일정 간격을 두고 떨어져 형성되어 있는 소오스 및 드레인 영역을 더 구비하여, 상기 절연막은 트랜지스터의 게이트 절연막이고, 상기 전극은 트랜지스터의 게이트 전극인 것을 특징으로 하는 반도체 장치.The semiconductor device of claim 1, further comprising source and drain regions spaced apart from each other to form a transistor channel in the semiconductor substrate, wherein the insulating film is a gate insulating film of a transistor, and the electrode is a gate electrode of a transistor. A semiconductor device characterized by the above-mentioned. 제2항에 있어서, 상기 게이트 전극의 측벽상에 형성되어 있는 식각 방지 스페이서를 더 구비하며, 상기 소오스 및 드레인 영역은 LDD구조인 것을 특징으로 하는 반도체 장치.The semiconductor device of claim 2, further comprising an etch stop spacer formed on a sidewall of the gate electrode, wherein the source and drain regions have an LDD structure. 제3항에 있어서, 상기 식각 방지 스페이서는 실리콘 나이트라이드(Si3N4)로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.The semiconductor device of claim 3, wherein the etch stop spacer is formed of silicon nitride (Si 3 N 4 ). 제1항에 있어서, 상기 식각 방지 패턴 캡층은 실리콘 나이트라이드(Si3N4)로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.The semiconductor device of claim 1, wherein the etch stop pattern cap layer is formed of silicon nitride (Si 3 N 4 ). 제1항에 있어서, 상기 확산 방지 물질층은 티타늄 나이트라이드(TiN)로 구성되고, 상기 금속층은 구리(Cu)로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.The semiconductor device of claim 1, wherein the diffusion barrier material layer is made of titanium nitride (TiN), and the metal layer is made of copper (Cu). 반도체 기판상에 게이트 절연막을 형성하는 공정 ; 상기 게이트 절연막상에 확산 방지 물질층 및 금속층을 순차적으로 형성하는 공정 ; 상기 금속층의 상부에 식각 방지 물질층을 형성하는 공정 ; 상기 식각 방지 물질층의 상부에 게이트 전극을 한정하는 마스크 패턴을 형성하는 공정 ; 상기 마스크 패턴을 이용하여 상기 식각 방지 물질층을 선택적으로 식각함으로써, 식각 방지 패턴 캡층을 형성하는 공정 ; 상기 마스크 패턴을 제거하는 공정 ; 및 상기 식각 방지 패턴 캡층을 식각 방지 마스크로 사용하면서, 상기 금속층 및 상기 확산 방지 물질층을 순차적이면서도 선택적으로 식각하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.Forming a gate insulating film on the semiconductor substrate; Sequentially forming a diffusion barrier material layer and a metal layer on the gate insulating film; Forming an etch stop material layer on top of the metal layer; Forming a mask pattern defining a gate electrode on the etch stop layer; Selectively etching the etch stop layer using the mask pattern to form an etch stop pattern cap layer; Removing the mask pattern; And sequentially etching the metal layer and the diffusion barrier material layer sequentially and selectively while using the etch stop pattern cap layer as an etch stop mask. 제7항에 있어서, 상기 식각 방지 물질층을 형성하는 공정은 실리콘 나이트라이드(Si3N4)를 도포하는 공정인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.The method of claim 7, wherein the forming of the etch stop layer is applying a silicon nitride (Si 3 N 4 ). 제7항에 있어서, 상기 확산 방지 물질층을 형성하는 공정은 티타늄 나이트 라이드를 도포하는 공정이고, 상기 금속층을 형성하는 공정은 구리를 도포하는 공정인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.8. The method of claim 7, wherein the forming of the diffusion barrier material layer is a process of applying titanium nitride, and the forming of the metal layer is a process of coating copper. 제7항에 있어서, 상기 패터닝된 확산 방지 물질층, 금속층 및 식각 방지 패턴 캡층을 이온 주입 방지 마스크로 사용하면서, LDD구조의 소오스 및 드레인 형성을 위하여 이온을 주입하는 1차 이온 주입 공정 ; 상기 결과물의 전면상에 스페이서 물질층을 형성하는 공정 ; 상기 스페이서 물질층을 엣치 백합으로써 상기 패터닝된 확산 방지 물질층, 금속층 및 식각 방지 패턴 캡층의 측벽상에 스페이서를 형성하는 공정 ; 및 상기 패터닝된 확산 방지 물질층, 금속층, 식각 방지 패턴 캡층 및 스페이서를 이온 주입 방지 마스크로 사용하면서, 소오스 및 드레인 형성을 위하여 이온을 주입하는 2차 이온 주입 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.The method of claim 7, further comprising: a primary ion implantation process of implanting ions to form a source and a drain of an LDD structure while using the patterned diffusion barrier material layer, the metal layer, and the etch stop pattern cap layer as an ion implantation prevention mask; Forming a spacer material layer on the entire surface of the resultant product; Forming a spacer on sidewalls of the patterned diffusion barrier material layer, the metal layer, and the etch stop pattern cap layer by etching the spacer material layer into an etch lily; And a secondary ion implantation process using the patterned diffusion barrier material layer, the metal layer, the etch stop pattern cap layer, and the spacer as an ion implantation prevention mask, and implanting ions to form a source and a drain. Method of manufacturing the device. 제10항에 있어서, 상기 스페이서 물질층을 형성하는 공정은 실리콘 나이트라이드(Si3N4)를 도포하는 공정인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.The method of claim 10, wherein the forming of the spacer material layer is applying a silicon nitride (Si 3 N 4 ). 반도체 기판상에 절연막을 형성하는 공정 ; 상기 절연막의 상부에 TiN층 및 구리(Cu)층을 순차적으로 형성하는 공정 ; 상기 구리층의 상부에 Si3N4층을 형성하는 공정 ; 상기 Si3N4층상에 전극을 한정하는 마스크 패턴을 형성하는 공정 ; 상기 마스크 패턴을 사용하여 상기 Si3N4층을 선택적으로 식각하는 공정 ; 상기 마스크 패턴 및 상기 패터닝된 Si3N4층을 식각 방지 마스크로 사용하면서, 상기 구리층 및 상기 TiN층을 순차적이면서도 선택적으로 식각하는 공정 ; 및 상기 마스크 패턴을 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.Forming an insulating film on the semiconductor substrate; Sequentially forming a TiN layer and a copper (Cu) layer on the insulating film; Forming a Si 3 N 4 layer on top of the copper layer; Forming a mask pattern defining an electrode on the Si 3 N 4 layer; Selectively etching the Si 3 N 4 layer using the mask pattern; A step of, using the mask pattern and the patterned Si 3 N 4 layer by preventing an etch mask, sequentially, yet selectively etching the copper layer and the TiN layer; And removing the mask pattern.
KR1019940000963A 1994-01-19 1994-01-19 Semiconductor device and its manufacture KR970010018B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019940000963A KR970010018B1 (en) 1994-01-19 1994-01-19 Semiconductor device and its manufacture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019940000963A KR970010018B1 (en) 1994-01-19 1994-01-19 Semiconductor device and its manufacture

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR950024329A KR950024329A (en) 1995-08-21
KR970010018B1 true KR970010018B1 (en) 1997-06-20

Family

ID=19375938

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019940000963A KR970010018B1 (en) 1994-01-19 1994-01-19 Semiconductor device and its manufacture

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR970010018B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
KR950024329A (en) 1995-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5595919A (en) Method of making self-aligned halo process for reducing junction capacitance
US6087208A (en) Method for increasing gate capacitance by using both high and low dielectric gate material
US5827747A (en) Method for forming LDD CMOS using double spacers and large-tilt-angle ion implantation
US5918129A (en) Method of channel doping using diffusion from implanted polysilicon
US5082794A (en) Method of fabricating mos transistors using selective polysilicon deposition
US6261915B1 (en) Process of making polysilicon resistor
US6043157A (en) Semiconductor device having dual gate electrode material and process of fabrication thereof
US4637124A (en) Process for fabricating semiconductor integrated circuit device
US4895520A (en) Method of fabricating a submicron silicon gate MOSFETg21 which has a self-aligned threshold implant
US5686324A (en) Process for forming LDD CMOS using large-tilt-angle ion implantation
US4984042A (en) MOS transistors using selective polysilicon deposition
US5726081A (en) Method of fabricating metal contact of ultra-large-scale integration metal-oxide semiconductor field effect transistor with silicon-on-insulator structure
US4075754A (en) Self aligned gate for di-CMOS
US6020231A (en) Method for forming LDD CMOS
US6008100A (en) Metal-oxide semiconductor field effect transistor device fabrication process
EP0516338B1 (en) Self aligned polysilicon gate contact
US5527725A (en) Method for fabricating a metal oxide semiconductor field effect transistor
KR970010018B1 (en) Semiconductor device and its manufacture
US5759900A (en) Method for manufacturing MOSFET
KR100466397B1 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JPH05218417A (en) Integrated circuit transistor structure and manufacture thereof
KR0151066B1 (en) Method of fabricating semiconductor device using titanium nitride at gate electrode
US6214674B1 (en) Method of fabricating high voltage device suitable for low voltage device
KR100221608B1 (en) Manufacturing method of mos transistors and the structures thereof
KR100192473B1 (en) Cmos device fabricating method

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
G160 Decision to publish patent application
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20060928

Year of fee payment: 10

LAPS Lapse due to unpaid annual fee