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KR100780642B1 - Method for fabricating the same of semiconductor device with dual poly gate - Google Patents

Method for fabricating the same of semiconductor device with dual poly gate Download PDF

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KR100780642B1
KR100780642B1 KR1020060019692A KR20060019692A KR100780642B1 KR 100780642 B1 KR100780642 B1 KR 100780642B1 KR 1020060019692 A KR1020060019692 A KR 1020060019692A KR 20060019692 A KR20060019692 A KR 20060019692A KR 100780642 B1 KR100780642 B1 KR 100780642B1
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KR
South Korea
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forming
electrode
barrier layer
layer
polysilicon electrode
Prior art date
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Inventor
성민규
임관용
조흥재
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주식회사 하이닉스반도체
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Publication date
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    • GPHYSICS
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Abstract

본 발명은 보론 아웃 디퓨전 현상을 방지하면서, 낮은 비저항을 갖는 게이트전극을 형성하기 위한듀얼 폴리 게이트를 갖는 반도체 소자 및 그의 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 반도체 기판 상부에 게이트절연막을 형성하는 단계, 상기 게이트절연막 상에 제1 P형 폴리실리콘전극을 형성하는 단계, 상기 제1 P형 폴리실리콘전극 상에 제1배리어층을 형성하는 단계, 상기 제1배리어층 상에 제2 P형 폴리실리콘전극을 형성하는 단계, 상기 제2 P형 폴리실리콘전극 상에 제2배리어층을 형성하는 단계, 상기 제2배리어층 상에 금속전극을 형성하는 단계, 소정 열공정을 통해 상기 제1배리어층과 상기 제2 P형 폴리실리콘전극의 반응을 유도하여 확산배리어 및 저항증가 억제 역할을 하는 제3배리어층을 형성하는 단계를 포함하고, 또한 NMOS와 PMOS가 정의된 반도체 기판 상에 각각 NMOS에는 N형 폴리실리콘전극, PMOS에는 제1 P형 폴리실리콘전극을 형성하는 단계, 상기 각각의 폴리실리콘전극 상에 제1배리어층 형성하는 단계, 상기 PMOS의 제1배리어층 상에 제2 P형 폴리실리콘전극을 형성하는 단계, 상기 제2 P형 폴리실리콘전극을 포함한 전면에 제2배리어층을 형성하는 단계, 상기 제2배리어층 상에 금속전극을 형성하는 단계, 소정 열공정을 통해 상기 제1배리어층과 상기 제2 P형 폴리실리콘전극의 반응을 유도하여 확산배리어 및 저항증가 억제 역할을 하는 제3배리어층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기한 본 발명은 듀얼 폴리 게이트에서 보론 아웃 디퓨전 현상을 해소하고, 낮은 전극을 갖는 게이트전극의 형성으로 고속 소자 특성을 향상시켜 소자 특성 및 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a semiconductor device having a dual poly gate for forming a gate electrode having a low specific resistance while preventing boron out diffusion, and a method of manufacturing the same. The present invention provides a method for forming a gate insulating film on a semiconductor substrate. Forming a first P-type polysilicon electrode on the gate insulating film, forming a first barrier layer on the first P-type polysilicon electrode, and forming a second P-type poly on the first barrier layer Forming a silicon electrode, forming a second barrier layer on the second P-type polysilicon electrode, forming a metal electrode on the second barrier layer, and forming the first electrode layer through a predetermined thermal process And inducing a reaction of the second P-type polysilicon electrode to form a third barrier layer which serves to suppress diffusion barrier and increase resistance, and further, NMOS and PMOS are positively defined. Forming an N-type polysilicon electrode on an NMOS, a first P-type polysilicon electrode on a PMOS, a first barrier layer on each of the polysilicon electrodes, and a first layer of the PMOS Forming a second P-type polysilicon electrode on the barrier layer, forming a second barrier layer on the entire surface including the second P-type polysilicon electrode, and forming a metal electrode on the second barrier layer And inducing a reaction between the first barrier layer and the second P-type polysilicon electrode through a predetermined thermal process to form a third barrier layer which serves to suppress diffusion barrier and increase resistance. In the dual poly gate, the boron out diffusion phenomenon is eliminated, and the high-speed device characteristics are improved by forming a gate electrode having a low electrode, thereby improving device characteristics and reliability.

듀얼 폴리 게이트, 보론아웃디퓨전, 폴리공핍, 열공정 Dual Poly Gate, Boron Out Diffusion, Poly Depletion, Thermal Process

Description

듀얼 폴리 게이트를 갖는 반도체 소자의 제조방법{METHOD FOR FABRICATING THE SAME OF SEMICONDUCTOR DEVICE WITH DUAL POLY GATE}Method of manufacturing a semiconductor device having a dual poly gate {METHOD FOR FABRICATING THE SAME OF SEMICONDUCTOR DEVICE WITH DUAL POLY GATE}

도 1은 일반적인 듀얼 폴리 게이트를 설명하기 위한 단면도,1 is a cross-sectional view illustrating a general dual poly gate;

도 2는 듀얼 폴리 게이트의 인버젼 캐패시턴스를 비교한 그래프,2 is a graph comparing inversion capacitances of dual poly gates;

도 3과 4는 종래 기술에 따른 듀얼 폴리 게이트를 갖는 반도체 소자를 비교하기 위한 단면도와 그래프,3 and 4 are a cross-sectional view and a graph for comparing a semiconductor device having a dual poly gate according to the prior art,

도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 듀얼 폴리 게이트를 갖는 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도,5A to 5F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device having a dual poly gate according to a first embodiment of the present invention;

도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 듀얼 폴리 게이트를 갖는 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도.6A to 6F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device having a dual poly gate according to a second preferred embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

51 : 반도체 기판 52 : 게이트절연막51 semiconductor substrate 52 gate insulating film

53 : 폴리실리콘전극 54 : 텅스텐실리사이드53 polysilicon electrode 54 tungsten silicide

55 : 티타늄 55a : 티타늄실리사이드55: titanium 55a: titanium silicide

56 : 제2 P형 폴리실리콘전극 57 : 마스크패턴56: second P-type polysilicon electrode 57: mask pattern

58 : 텅스텐질화막 59 : 텅스텐58: tungsten nitride film 59: tungsten

본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 듀얼 폴리 게이트를 갖는 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing a semiconductor device having a dual poly gate.

반도체 소자의 고집적화에 따라 실리콘 웨이퍼(Silicon Wafer)를 이용한 CMOS소자 공정시 게이트간의 간격(Pitch;피치)이 감소하게 되었다. 종래 CMOS소자는 NMOS와 PMOS소자의 각 게이트전극으로 n형 불순물이 도핑된 폴리실리콘막을 사용하였다. 이때, NMOS소자는 서피스 채널(Surface Channel)특성을 갖는데 반해 PMOS소자는 베리드 채널(Buried Channel)특성을 갖는다. 그러나, PMOS소자의 베리드 채널특성으로 인해 게이트 전극의 폭(반치폭)이 100nm이하로 좁아질 경우 단채널효과(Short Channel Effect)가 나타나는 문제점이 있다.As the semiconductor devices are highly integrated, the pitch between gates is reduced in the process of processing a CMOS device using a silicon wafer. In the conventional CMOS device, a polysilicon film doped with n-type impurities is used as each gate electrode of the NMOS and PMOS devices. In this case, the NMOS device has a surface channel characteristic, whereas the PMOS device has a buried channel characteristic. However, when the width (half width) of the gate electrode is narrowed to 100 nm or less due to the buried channel characteristic of the PMOS device, there is a problem in that a short channel effect appears.

이로 인해, 좁은 게이트 채널 길이를 갖는 CMOS소자 공정시 PMOS소자의 게이트전극을 P형 불순물이 도핑된 폴리실리콘막으로 형성하여 PMOS소자를 서피스채널 특성을 갖도록 하는 이중 게이트(Dual Gate) 구조가 제안되었다. 이러한, 이중 게이트 구조는 단채널효과를 줄이는 효과가 있다.Accordingly, a dual gate structure has been proposed in which a gate electrode of a PMOS device is formed of a polysilicon layer doped with P-type impurities in a CMOS device process having a narrow gate channel length, so that the PMOS device has surface channel characteristics. . Such a double gate structure has an effect of reducing the short channel effect.

도 1은 일반적인 듀얼 폴리 게이트를 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a general dual poly gate.

도 1을 참조하면, NMOS와 PMOS가 정의된 반도체 기판(11) 상에 게이트절연막(12)을 형성하고, 게이트절연막(12) 상에 각각 NMOS에는 인(P)이 도핑된 N형 폴리실리콘막(13b), PMOS에는 보론이 도핑된 P형 폴리실리콘막(13a)을 형성하였다. 이어서, 각 폴리실리콘막(13a, 13b) 상에는 메탈전극(WSix, 14)을 형성하였다.Referring to FIG. 1, a gate insulating film 12 is formed on a semiconductor substrate 11 in which NMOS and PMOS are defined, and an N-type polysilicon film doped with phosphorus (P) in each NMOS on the gate insulating film 12. (13b), P-type polysilicon film 13a doped with boron was formed in PMOS. Subsequently, metal electrodes (Xix) 14 were formed on each of the polysilicon films 13a and 13b.

상기와 같은 듀얼 폴리 게이트는 단채널효과를 줄이는 효과가 있지만 채널 영역으로의 보론 침투에 의한 문턱전압 이동 및 변동(Fluctuation)현상이 나타나고, 게이트절연막(12)과 폴리실리콘막(13a, 13b) 계면에서 폴리실리콘 공핍(Poly Depletion)현상에 의한 소자 특성 열화가 나타나는 문제점이 있다.Although the dual poly gate has the effect of reducing the short channel effect, the threshold voltage shift and fluctuation due to boron penetration into the channel region appear, and the interface between the gate insulating layer 12 and the polysilicon layers 13a and 13b is observed. There is a problem in that deterioration of device characteristics due to poly silicon depletion occurs.

채널영역으로의 보론 침투에 의한 현상은 게이트절연막(12)의 표면을 질화(Nitridation)시킴으로써 줄일 수 있으나, 메탈전극 쪽으로 보론이 아웃 디퓨전(Out Diffusion)됨으로써 나타나는 폴리실리콘 공핍현상을 방지할 수 없다.The phenomenon due to boron penetration into the channel region can be reduced by nitriding the surface of the gate insulating film 12, but the polysilicon depletion phenomenon caused by the out diffusion of boron toward the metal electrode cannot be prevented.

도 2는 듀얼 폴리 게이트의 인버젼 캐패시턴스를 비교한 그래프이다.2 is a graph comparing inversion capacitances of dual poly gates.

도 2를 참조하면, NMOS의 N형 폴리실리콘전극과 PMOS의 P형 폴리실리콘전극의 인버젼 캐패시턴스(Inversion Capacitance)를 비교할 수 있다. 그래프를 살펴보면, PMOS의 경우 보론이 메탈전극으로 아웃 디퓨전 됨으로써 폴리실리콘 공핍현상으로 인해 PMOS의 캐패시턴스값이 NMOS의 캐패시턴스값보다 작다. 이는 게이트절연막의 캐패시턴스동등두께(Capacitive Equivalent Thickness;CET)가 증가함을 의미하는데, 게이트간의 간격이 100nm이하의 반도체 소자의 경우 문턱 전압 변화값이 커지게 되어 소자 특성을 저하시키는 문제점이 발생하게 된다.Referring to FIG. 2, an inversion capacitance of an N-type polysilicon electrode of an NMOS and a P-type polysilicon electrode of a PMOS may be compared. Looking at the graph, in the case of PMOS, since the boron is out-diffused to the metal electrode, the capacitance value of the PMOS is smaller than the capacitance value of the NMOS due to the polysilicon depletion phenomenon. This means that the capacitive equivalent thickness (CET) of the gate insulating film is increased. In the case of semiconductor devices having a gate-to-gate spacing of 100 nm or less, the threshold voltage change value becomes large, resulting in deterioration of device characteristics. .

더불어, 반도체 소자의 고속 소자 특성을 확보하기 위해 메탈전극으로 텅스텐실리사이드대신 텅스텐을 사용하고 있다. 그러나, 폴리실리콘전극 상에 메탈전극 으로 텅스텐이 바로 형성될 경우 후속 열공정시 실리콘화합물화(Silicidation)로 인해 부피 팽창이 되어, 스트레스(Stress)반응이 일어나기 때문에 텅스텐과 폴리실리콘전극 사이에 디퓨전 배리어(Diffusion Barrier)막이 형성된다. In addition, tungsten is used instead of tungsten silicide to secure high-speed device characteristics of semiconductor devices. However, when tungsten is directly formed as a metal electrode on the polysilicon electrode, a volume expansion occurs due to siliconization during a subsequent thermal process, and a stress reaction occurs, thereby causing a diffusion barrier between the tungsten and the polysilicon electrode. Diffusion Barrier) film is formed.

도 3과 4는 종래 기술에 따른 듀얼 폴리 게이트를 갖는 반도체 소자를 비교하기 위한 단면도와 그래프이다. 설명의 편의를 돕기 위해 도 3에서는 반도체 소자의 PMOS영역만 도시하였다.3 and 4 are cross-sectional views and graphs for comparing semiconductor devices having dual poly gates according to the prior art. For convenience of description, only the PMOS region of the semiconductor device is illustrated in FIG. 3.

도 3에 도시된 바와 같이, PMOS영역의 반도체 기판(31) 상에 P형 폴리실리콘전극(32)을 형성하고, P형 폴리실리콘전극(32) 상에 게이트전극(33)을 형성한다. 이때, 게이트전극(33)은 메탈전극인 텅스텐과 배리어메탈이 적층된 텅스텐/텅스텐질화막(a), 텅스텐/텅스텐질화막/텅스텐실리사이드(b)와 텅스텐/텅스텐질화막/TiN/Ti(c)로 형성한다.As shown in FIG. 3, the P-type polysilicon electrode 32 is formed on the semiconductor substrate 31 in the PMOS region, and the gate electrode 33 is formed on the P-type polysilicon electrode 32. At this time, the gate electrode 33 is formed of tungsten / tungsten nitride film (a), tungsten / tungsten nitride film / tungsten silicide (b) and tungsten / tungsten nitride film / TiN / Ti (c) on which the metal electrode tungsten and barrier metal are stacked do.

상기 게이트전극(33)들을 비교하기 위해 도4를 참조하기로 한다.Reference will be made to FIG. 4 to compare the gate electrodes 33.

도 4를 참조하면, 각 게이트전극(33)들의 게이트저항(a), 게이트산화막신뢰성(b)과 폴리공핍율(c)을 비교한다.Referring to FIG. 4, gate resistances (a), gate oxide film reliability (b), and poly depletion rate (c) of each gate electrode 33 are compared.

먼저, 게이트저항(a)의 측면에서 살펴보면 배리어메탈로 텅스텐질화막/텅스텐실리사이드와 텅스텐질화막/TiN/Ti을 사용했을 때가 텅스텐질화막을 사용했을때에 비하여 우수한 특성을 보인다. 이는, 텅스텐질화막/텅스텐실리사이드와 텅스텐질화막/TiN/Ti는 폴리실리콘전극 상부에 추가로 삽입한 배리어메탈이 상부 텅스텐질화막내부의 질소가 열공정시 분해하여 형성할 수 있는 Si-N절연막의 형성을 억제하기 때문이다.First, in terms of the gate resistance (a), the use of tungsten nitride film / tungsten silicide and tungsten nitride film / TiN / Ti as the barrier metal shows better characteristics than that of the tungsten nitride film. This suppresses the formation of a Si-N insulating film in which the tungsten nitride film / tungsten silicide and tungsten nitride film / TiN / Ti are additionally inserted into the upper part of the polysilicon electrode and the barrier metal inserted in the upper tungsten nitride film can be formed by decomposition of nitrogen during the thermal process. Because.

게이트산화막신뢰성(Gate Oxide Integrity;GOI)(b)의 측면에서 살펴보면 텅스텐질화막/TiN/Ti가 가장 안좋은 특성을 텅스텐질화막/텅스텐실리사이드가 가장 좋은 특성을 보인다. 이는, 폴리실리콘전극 상부의 텅스텐실리사이드가 게이트전극 상부의 하드마스크질화막이 인가하는 스트레스를 완화시키기 때문이다.In terms of Gate Oxide Integrity (GOI) (b), tungsten nitride film / TiN / Ti is the worst and tungsten nitride film / tungsten silicide is the best. This is because the tungsten silicide on the polysilicon electrode relieves the stress applied by the hard mask nitride film on the gate electrode.

폴리공핍율(c)의 측면에서 살펴보면 텅스텐질화막/텅스텐실리사이드에서 가장 많이 보론 아웃 디퓨전(Boron Out Diffusion)되어 폴리공핍율이 가장 높다.In terms of poly depletion rate (c), the highest polydepletion rate is due to the highest boron out diffusion in the tungsten nitride film / tungsten silicide.

위와 같이, 폴리공핍율을 제외한 측면에서는 게이트전극으로 텅스텐/텅스텐질화막/텅스텐실리사이드/폴리실리콘전극을 사용하는 것이 게이트저항 및 게이트산화막신뢰성 측면에서 가장 유리하다. 그러나, 듀얼 폴리 게이트를 갖는 반도체 소자의 경우 P형 폴리실리콘전극에서 열화된 폴리공핍(Poly Silicon Depletion)현상이 발생하여 소자 특성 열화가 나타나는 문제점이 있다.As described above, the use of tungsten / tungsten nitride film / tungsten silicide / polysilicon electrode as the gate electrode is most advantageous in terms of gate resistance and gate oxide film reliability. However, in the case of a semiconductor device having dual poly gates, deteriorated poly silicon depletion occurs in the P-type polysilicon electrode, resulting in deterioration of device characteristics.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 보론 아웃 디퓨전 현상을 방지하면서, 낮은 비저항을 갖는 게이트전극을 형성하기 위한듀얼 폴리 게이트를 갖는 반도체 소자 및 그의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, and provides a semiconductor device having a dual poly gate for forming a gate electrode having a low specific resistance while preventing boron out diffusion, and a method of manufacturing the same. There is a purpose.

본 발명은 반도체 기판 상부에 게이트절연막을 형성하는 단계, 상기 게이트절연막 상에 제1 P형 폴리실리콘전극을 형성하는 단계, 상기 제1 P형 폴리실리콘전극 상에 제1배리어층을 형성하는 단계, 상기 제1배리어층 상에 제2 P형 폴리실리콘전극을 형성하는 단계, 상기 제2 P형 폴리실리콘전극 상에 제2배리어층을 형성하는 단계, 상기 제2배리어층 상에 금속전극을 형성하는 단계, 소정 열공정을 통해 상기 제1배리어층과 상기 제2 P형 폴리실리콘전극의 반응을 유도하여 확산배리어 및 저항증가 억제 역할을 하는 제3배리어층을 형성하는 단계를 포함하고, 또한 NMOS와 PMOS가 정의된 반도체 기판 상에 각각 NMOS에는 N형 폴리실리콘전극, PMOS에는 제1 P형 폴리실리콘전극을 형성하는 단계, 상기 각각의 폴리실리콘전극 상에 제1배리어층 형성하는 단계, 상기 PMOS의 제1배리어층 상에 제2 P형 폴리실리콘전극을 형성하는 단계, 상기 제2 P형 폴리실리콘전극을 포함한 전면에 제2배리어층을 형성하는 단계, 상기 제2배리어층 상에 금속전극을 형성하는 단계, 소정 열공정을 통해 상기 제1배리어층과 상기 제2 P형 폴리실리콘전극의 반응을 유도하여 확산배리어 및 저항증가 억제 역할을 하는 제3배리어층을 형성하는 단계를 포함한다.The present invention provides a method of forming a gate insulating film on a semiconductor substrate, forming a first P-type polysilicon electrode on the gate insulating film, and forming a first barrier layer on the first P-type polysilicon electrode. Forming a second P-type polysilicon electrode on the first barrier layer, forming a second barrier layer on the second P-type polysilicon electrode, and forming a metal electrode on the second barrier layer And inducing a reaction between the first barrier layer and the second P-type polysilicon electrode through a predetermined thermal process to form a third barrier layer that serves to suppress diffusion barrier and increase resistance. Forming an N-type polysilicon electrode in an NMOS and a first P-type polysilicon electrode in a PMOS on a semiconductor substrate on which a PMOS is defined, and forming a first barrier layer on each polysilicon electrode, wherein the PMOS Forming a second P-type polysilicon electrode on the first barrier layer of the second semiconductor layer; forming a second barrier layer on the entire surface including the second P-type polysilicon electrode; and forming a metal electrode on the second barrier layer. And forming a third barrier layer that serves to suppress diffusion and resistance increase by inducing a reaction between the first barrier layer and the second P-type polysilicon electrode through a predetermined thermal process.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. do.

실시예Example 1 One

도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 듀얼 폴리 게이트를 갖는 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.5A to 5F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device having a dual poly gate according to a first embodiment of the present invention.

도 5a에 도시된 바와 같이, NMOS와 PMOS가 정의된 반도체 기판(51) 상에 게이트절연막(52)을 형성한다. 여기서, 반도체 기판(51)은 도시되지는 않았지만 소자분리막과 웰(well)을 포함한다. As shown in FIG. 5A, a gate insulating film 52 is formed on a semiconductor substrate 51 in which NMOS and PMOS are defined. Although not illustrated, the semiconductor substrate 51 may include an isolation layer and a well.

이어서, 게이트절연막(52) 상에 폴리실리콘전극(53)을 형성한다. 여기서, 폴리실리콘전극(53)은 도핑되지 않은(Un-doped) 폴리실리콘전극(53) 또는 N형 도핑된 폴리실리콘전극(53)일 수 있다.Subsequently, a polysilicon electrode 53 is formed on the gate insulating film 52. The polysilicon electrode 53 may be an undoped polysilicon electrode 53 or an N-type doped polysilicon electrode 53.

이어서, 폴리실리콘전극(53) 상에 제1감광막패턴(54)을 형성하여 PMOS의 폴리실리콘전극(53a)을 오픈시킨다.Subsequently, the first photoresist film pattern 54 is formed on the polysilicon electrode 53 to open the polysilicon electrode 53a of the PMOS.

이어서, 제1감광막패턴(54)을 이온주입 마스크로 PMOS의 폴리실리콘전극(53a)에 P형 불순물을 도핑하여 제1 P형 폴리실리콘전극(53a)을 형성한다. 여기서, P형 불순물은 보론(boron)을 사용할 수 있다.Subsequently, the first P-type polysilicon electrode 53a is formed by doping the P-type impurity to the polysilicon electrode 53a of the PMOS using the first photoresist pattern 54 as an ion implantation mask. Here, boron may be used as the P-type impurity.

이어서, 제1감광막패턴(54)을 제거한다. 제1감광막패턴(54)은 건식식각으로 제거하되 바람직하게는 산소플라즈마로 제거할 수 있다.Next, the first photosensitive film pattern 54 is removed. The first photoresist pattern 54 may be removed by dry etching, but preferably by oxygen plasma.

도 5b에 도시된 바와 같이, PMOS의 폴리실리콘전극(53a) 상에 제2감광막패턴(55)을 형성하여 NMOS의 폴리실리콘전극(53b)을 오픈시킨다. As shown in FIG. 5B, the second photoresist film pattern 55 is formed on the polysilicon electrode 53a of the PMOS to open the polysilicon electrode 53b of the NMOS.

이어서, 제2감광막패턴(54)을 이온주입 마스크로 NMOS의 폴리실리콘전극(53b)에 N형 불순물을 도핑하여 N형 폴리실리콘전극(53b)을 형성한다. 여기서, N형 불순물은 인(Phosphorus)을 사용할 수 있다.Next, the N-type polysilicon electrode 53b is formed by doping the N-type impurity on the polysilicon electrode 53b of the NMOS with the second photoresist pattern 54 as an ion implantation mask. Here, phosphorus (Phosphorus) may be used as the N-type impurity.

이어서, 제2감광막패턴(55)을 제거한다. 제2감광막패턴(55)은 건식식각으로 제거하되 바람직하게는 산소플라즈마로 제거할 수 있다.Next, the second photosensitive film pattern 55 is removed. The second photoresist pattern 55 may be removed by dry etching, but preferably by oxygen plasma.

도 5c에 도시된 바와 같이, 폴리실리콘전극(53a, 53b) 상에 텅스텐실리사이드(WSix, 54)와 티타늄(Ti, 55)을 순차로 형성한다. 여기서, 텅스텐실리사이드(54)와 티타늄(55)은 후속 상부에 형성되는 텅스텐의 디퓨전 배리어(Diffusion Barrier)역할을 하기 위한 것으로, 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition;CVD), 물리적기상증착법(Physical Vapor Deposition;PVD) 및 원자층증착법(Atomic Layer Deposition;ALD) 중에서 선택된 어느 하나로 형성할 수 있다. 또한, 텅스텐실리사이드(54)는 50Å∼100Å, 티타늄(55)은 30Å∼60Å의 두께로 형성한다.As shown in FIG. 5C, tungsten silicide (Six, 54) and titanium (Ti, 55) are sequentially formed on the polysilicon electrodes 53a and 53b. Here, the tungsten silicide 54 and the titanium 55 serve to serve as a diffusion barrier of tungsten, which is formed on the upper part, and are chemical vapor deposition (CVD) and physical vapor deposition (Physical Vapor Deposition). PVD) and Atomic Layer Deposition (ALD). The tungsten silicide 54 is formed to have a thickness of 50 kPa to 100 kPa and titanium 55 to 30 kPa to 60 kPa.

이어서, 티타늄(55) 상에 제2 P형 폴리실리콘전극(56)을 형성한다. 여기서, 제2 P형 폴리실리콘전극(56)은 화학기상증착법(SiHCl3 + H2 → Si +3HCl)으로 형성하되, P형 불순물, 바람직하게는 보론(Boron)원소를 포함한 가스를 주입하여 인시튜(In-Situ)로 도핑하여 형성할 수 있다. 제2 P형 폴리실리콘전극(56)은 적어도 50Å이하(10Å∼50Å)로 형성한다.Subsequently, a second P-type polysilicon electrode 56 is formed on the titanium 55. Here, the second P-type polysilicon electrode 56 is formed by chemical vapor deposition (SiHCl 3 + H 2 → Si + 3HCl), but is injected by injecting a gas containing P-type impurities, preferably a boron element. It may be formed by doping with (In-Situ). The second P-type polysilicon electrode 56 is formed at least 50 GPa (10 GPa-50 GPa).

위와 같이, 제2 P형 폴리실리콘전극(56)은 후속 열공정시 내부에 있는 보론이 하부로 디퓨전되어 하부 PMOS의 제1 P형 폴리실리콘전극(53a)에 모자란 보론을 공급해 줄 수가 있게 되어 폴리공핍현상을 억제할 수 있고, 티타늄(55)과 결합하여 티타늄실리사이드(TiSix)를 형성함으로써 저항증가를 억제할 수 있다.As described above, the second P-type polysilicon electrode 56 is capable of supplying boron short to the first P-type polysilicon electrode 53a of the lower PMOS by diffusing boron to the bottom during the subsequent thermal process. The phenomenon can be suppressed, and the increase in resistance can be suppressed by forming titanium silicide (TiSix) in combination with the titanium 55.

도 5d에 도시된 바와 같이, NMOS의 제2 P형 폴리실리콘전극(56)을 오픈시키는 마스크패턴(57)을 형성하고, 마스크패턴(57)으로 NMOS의 제2 P형 폴리실리콘전극(56)을 식각하여 PMOS의 제2 P형 폴리실리콘전극(56)만 잔류시킨다. As shown in FIG. 5D, a mask pattern 57 for opening the second P-type polysilicon electrode 56 of the NMOS is formed, and the second P-type polysilicon electrode 56 of the NMOS is formed with the mask pattern 57. Is etched to leave only the second P-type polysilicon electrode 56 of the PMOS.

NMOS영역에 제2 P형 폴리실리콘전극(56)을 제거하는 이유는, NMOS영역에 제2 P형 폴리실리콘전극(56)을 형성할 경우 후속 열공정시 하부 NMOS영역의 N형 불순물이 도핑된 폴리실리콘전극(53b)으로 보론이 디퓨전하여 카운터 도핑(Counter Doping)현상이 일어나 플랫 밴드 전압(Flat Band Voltage)이 변할 수 있기 때문이다.The reason for removing the second P-type polysilicon electrode 56 in the NMOS region is that when the second P-type polysilicon electrode 56 is formed in the NMOS region, poly-doped N-type impurity in the lower NMOS region is formed during a subsequent thermal process. This is because boron is diffused to the silicon electrode 53b and a counter doping phenomenon may occur to change the flat band voltage.

도 5e에 도시된 바와 같이, 마스크패턴(57)을 제거한다. 마스크패턴(57)은 건식식각으로 제거하되, 바람직하게는 산소플라즈마로 제거할 수 있다.As shown in FIG. 5E, the mask pattern 57 is removed. The mask pattern 57 may be removed by dry etching, preferably by oxygen plasma.

이어서, NMOS와 PMOS 각각의 최상층 상부에 텅스텐질화막(58)과 텅스텐(59)을 순차로 형성한다. 여기서, 텅스텐질화막(58)은 후속 열공정시 상부 텅스텐(59)과 하부 제2 P형 폴리실리콘전극(56)과의 실리콘화합물화(Silicidation)를 억제하기 위한 디퓨전배리어로 적어도 50Å이상으로 형성한다. Subsequently, tungsten nitride films 58 and tungsten 59 are sequentially formed on the uppermost layers of each of the NMOS and PMOS. Here, the tungsten nitride film 58 is formed as a diffusion barrier for suppressing silicon compounding of the upper tungsten 59 and the lower second P-type polysilicon electrode 56 in a subsequent thermal process to be at least 50 GPa.

도 5f에 도시된 바와 같이, 열공정을 실시하되, PMOS영역의 제2 P형 폴리실리콘전극(56)과 티타늄(55)이 완전히 반응하여 티타늄실리사이드(55a)만 존재할때까지 실시한다. 티타늄실리사이드(55a)가 형성되는 동시에 제2 P형 폴리실리콘전극(56)의 보론들은 하부 또는 상부로 보론 아웃 디퓨전된다.As shown in FIG. 5F, a thermal process is performed, and the second P-type polysilicon electrode 56 and titanium 55 in the PMOS region are completely reacted until only titanium silicide 55a is present. While the titanium silicide 55a is formed, the borons of the second P-type polysilicon electrode 56 are boron out diffused to the bottom or top.

열공정은 600℃를 넘지 않는 온도(100℃∼600℃)로 실시하는데, 이는 텅스텐질화막(58) 내부의 질소가 분해되는 온도, 즉 800℃보다 충분히 낮은 온도로써 티타늄실리사이드(55a)가 형성되는 열공정동안 실리콘화합물화는 일어나지 않는다. The thermal process is performed at a temperature not exceeding 600 ° C. (100 ° C. to 600 ° C.), which is a temperature at which nitrogen in the tungsten nitride film 58 is decomposed, that is, a temperature sufficiently lower than 800 ° C. to form the titanium silicide 55 a. No silicon compounding occurs during the process.

또한, 열공정시 PMOS영역의 제2 P형 폴리실리콘전극(56)과 티타늄(55)이 잔류하지 않고 모두 티타늄실리사이드(55a)로 변하였기 때문에 후속 공정에서 텅스텐질화막(58) 내부의 질소가 분해되더라도 폴리실리콘이 존재하지 않아서 Si-N절연막 형성이 되지 않는다.In addition, since the second P-type polysilicon electrode 56 and the titanium 55 in the PMOS region do not remain in the thermal process, and both are changed to titanium silicide 55a, even if nitrogen inside the tungsten nitride film 58 is decomposed in a subsequent process. Since no polysilicon is present, the Si-N insulating film is not formed.

따라서, 열공정시 제2 P형 폴리실리콘전극(56) 내부에 보론이 상부 및 하부로 디퓨전되어 하부 PMOS의 제1 P형 폴리실리콘전극(53a)의 보론 아웃 디퓨전으로 인한 폴리공핍현상을 억제하면서도 티타늄실리사이드(55a)가 형성되어 저항증가를 억제하기 때문에 소자의 고속동작특성을 가능하게 한다.Therefore, during the thermal process, boron is diffused into the upper and lower portions of the second P-type polysilicon electrode 56 to prevent polydepletion due to the boron-out diffusion of the first P-type polysilicon electrode 53a of the lower PMOS, while preventing titanium. Since the silicide 55a is formed to suppress the increase in resistance, high speed operation characteristics of the device are enabled.

실시예Example 2 2

도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 듀얼 폴리 게이트를 갖는 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.6A to 6E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device having a dual poly gate according to a second exemplary embodiment of the present invention.

도 6a에 도시된 바와 같이, NMOS와 PMOS가 정의된 반도체 기판(61) 상에 게이트절연막(62)을 형성한다. 여기서, 반도체 기판(61)은 도시되지는 않았지만 소자분리막과 웰(well)을 포함한다. As shown in FIG. 6A, a gate insulating film 62 is formed on a semiconductor substrate 61 in which NMOS and PMOS are defined. Although not illustrated, the semiconductor substrate 61 may include an isolation layer and a well.

이어서, 게이트절연막(62) 상에 폴리실리콘전극(63)을 형성한다. 여기서, 폴리실리콘전극(63)은 도핑되지 않은(Un-doped) 폴리실리콘전극(63) 또는 N형 도핑된 폴리실리콘전극(63)일 수 있다.Next, a polysilicon electrode 63 is formed on the gate insulating film 62. Here, the polysilicon electrode 63 may be an undoped polysilicon electrode 63 or an N-type doped polysilicon electrode 63.

이어서, 폴리실리콘전극(63) 상에 제1감광막패턴(64)을 형성하여 PMOS의 폴리실리콘전극(63a)을 오픈시킨다.Subsequently, the first photoresist film pattern 64 is formed on the polysilicon electrode 63 to open the polysilicon electrode 63a of the PMOS.

이어서, 제1감광막패턴(64)을 이온주입 마스크로 PMOS의 폴리실리콘전극(63a)에 P형 불순물을 도핑하여 제1 P형 폴리실리콘전극(63a)을 형성한다. 여기서, P형 불순물은 보론(boron)을 사용할 수 있다.Subsequently, the first P-type polysilicon electrode 63a is formed by doping P-type impurities into the polysilicon electrode 63a of the PMOS using the first photoresist pattern 64 as an ion implantation mask. Here, boron may be used as the P-type impurity.

이어서, 제1감광막패턴(64)을 제거한다. 제1감광막패턴(64)은 건식식각으로 제거하되 바람직하게는 산소플라즈마로 제거할 수 있다.Next, the first photosensitive film pattern 64 is removed. The first photoresist pattern 64 may be removed by dry etching, but preferably by oxygen plasma.

도 6b에 도시된 바와 같이, PMOS의 제1 P형 폴리실리콘전극(63a) 상에 제2감광막패턴(65)을 형성하여 NMOS의 폴리실리콘전극(63b)을 오픈시킨다. As shown in FIG. 6B, the second photoresist film pattern 65 is formed on the first P-type polysilicon electrode 63a of the PMOS to open the polysilicon electrode 63b of the NMOS.

이어서, 제2감광막패턴(64)을 이온주입 마스크로 NMOS의 폴리실리콘전극(63b)에 N형 불순물을 도핑하여 N형 폴리실리콘전극(63b)을 형성한다. 여기서, N형 불순물은 인(Phosphorus)을 사용할 수 있다.Subsequently, the N-type polysilicon electrode 63b is formed by doping the N-type impurity to the polysilicon electrode 63b of the NMOS with the second photoresist pattern 64 as an ion implantation mask. Here, phosphorus (Phosphorus) may be used as the N-type impurity.

이어서, 제2감광막패턴(65)을 제거한다. 제2감광막패턴(65)은 건식식각으로 제거하되 바람직하게는 산소플라즈마로 제거할 수 있다.Subsequently, the second photosensitive film pattern 65 is removed. The second photoresist pattern 65 may be removed by dry etching, but preferably by oxygen plasma.

도 6c에 도시된 바와 같이, 폴리실리콘전극(63a, 63b) 상에 텅스텐실리사이드(WSix, 64)와 티타늄(Ti, 65)을 순차로 형성한다. 여기서, 텅스텐실리사이드(64)와 티타늄(65)은 후속 상부에 형성되는 텅스텐의 디퓨전 배리어(Diffusion Barrier)역할을 하기 위한 것으로, 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition;CVD), 물리적기상증착법(Physical Vapor Deposition;PVD) 및 원자층증착법(Atomic Layer Deposition;ALD) 중에서 선택된 어느 하나로 형성할 수 있다. 또한, 텅스텐실리사이드(64)는 50Å∼100Å, 티타늄(65)은 30Å∼60Å의 두께로 형성한다.As shown in FIG. 6C, tungsten silicide (Six, 64) and titanium (Ti, 65) are sequentially formed on the polysilicon electrodes 63a and 63b. Here, the tungsten silicide 64 and the titanium 65 serve as a diffusion barrier of tungsten, which is formed on the upper part, and are chemical vapor deposition (CVD) and physical vapor deposition (Physical Vapor Deposition). PVD) and Atomic Layer Deposition (ALD). Further, tungsten silicide 64 is formed to have a thickness of 50 kPa to 100 kPa and titanium 65 to 30 kPa to 60 kPa.

이어서, 티타늄(65) 상에 언도프드 폴리실리콘(Undoped Polisilicon, 66)을 형성한다. 언도프드 폴리실리콘(66)은 화학기상증착법(SiHCl3 + H2 → Si + 3HCl)으로 형성하되, 도 5c와 같이 인시튜로 보론원소가 포함된 가스를 주입하지 않고, 언도프드 폴리실리콘(66)을 형성한다. 언도프드 폴리실리콘(66)은 적어도 50Å이하(10Å∼50Å)로 형성한다.Subsequently, an undoped polysilicon 66 is formed on the titanium 65. The undoped polysilicon 66 is formed by chemical vapor deposition (SiHCl 3 + H 2 → Si + 3HCl), but without injecting a gas containing boron element in situ as shown in FIG. 5C, and undoped polysilicon 66 ). The undoped polysilicon 66 is formed at least 50 kPa or less (10 kPa to 50 kPa).

도 6d에 도시된 바와 같이, PMOS의 언도프트 폴리실리콘(66)을 오픈시키는 마스크패턴(67)을 형성하고, 마스크패턴(67)을 이온주입 마스크로 PMOS의 언도프드 폴리실리콘(66)에 P형 불순물, 바람직하게는 보론(Boron)을 이온주입하여 PMOS영역에만 제2 P형 폴리실리콘전극(66a)을 형성한다. As shown in FIG. 6D, a mask pattern 67 is formed to open the undoped polysilicon 66 of the PMOS, and the mask pattern 67 is formed into P on the undoped polysilicon 66 of the PMOS using an ion implantation mask. A second impurity polysilicon electrode 66a is formed only in the PMOS region by ion implantation of a type impurity, preferably boron.

PMOS영역에만 제2 P형 폴리실리콘전극(66a)을 형성하는 이유는, NMOS영역에 P형 폴리실리콘을 형성할 경우 후속 열공정시 하부 NMOS영역의 N형 불순물이 도핑된 폴리실리콘전극(63b)으로 보론이 디퓨전하여 카운터 도핑(Counter Doping)현상이 일어나 플랫 밴드 전압(Flat Band Voltage)이 변할 수 있기 때문이다.The reason why the second P-type polysilicon electrode 66a is formed only in the PMOS region is that when the P-type polysilicon is formed in the NMOS region, the polysilicon electrode 63b doped with the N-type impurity in the lower NMOS region during the subsequent thermal process is performed. This is because boron diffuses to cause counter doping, causing a change in the flat band voltage.

도 6e에 도시된 바와 같이, 마스크패턴(67)을 제거한다. 마스크패턴(67)은 건식식각으로 제거하되, 바람직하게는 산소플라즈마로 제거할 수 있다.As shown in FIG. 6E, the mask pattern 67 is removed. The mask pattern 67 may be removed by dry etching, preferably by oxygen plasma.

이어서, 폴리실리콘전극(66, 66a) 상부에 텅스텐질화막(68)과 텅스텐(69)을 순차로 형성한다. 여기서, 텅스텐질화막(68)은 후속 열공정시 상부 텅스텐(69)과 하부 폴리실리콘(66, 66a)과의 실리콘화합물화(Silicidation)를 억제하기 위한 디퓨전배리어역할을 하기 위한 것으로, 적어도 50Å이상으로 형성한다. Next, the tungsten nitride film 68 and the tungsten 69 are sequentially formed on the polysilicon electrodes 66 and 66a. In this case, the tungsten nitride film 68 serves as a diffusion barrier to suppress siliconization of the upper tungsten 69 and the lower polysilicon 66, 66a in a subsequent thermal process, and is formed at least 50 GPa. do.

도 6f에 도시된 바와 같이, 열공정을 실시하되, 폴리실리콘(66, 66a)과 티타늄(65)이 완전히 반응하여 티타늄실리사이드(65a)만 존재할때까지 실시한다. 티타늄실리사이드(65a)가 형성되는 동시에 제2 P형 폴리실리콘전극(66a)의 보론들은 하부 또는 상부로 보론 아웃 디퓨전된다.As shown in FIG. 6F, the thermal process is performed, until the polysilicon 66, 66a and the titanium 65 are completely reacted, so that only the titanium silicide 65a is present. While the titanium silicide 65a is formed, the borons of the second P-type polysilicon electrode 66a are boron out diffused to the bottom or top.

열공정은 600℃를 넘지 않는 온도(100℃∼600℃)로 실시하는데, 이는 텅스텐질화막(68) 내부의 질소가 분해되는 온도, 즉 800℃보다 충분히 낮은 온도로써 티타늄실리사이드(65a)가 형성되는 열공정동안 실리콘화합물화는 일어나지 않는다. The thermal process is performed at a temperature not exceeding 600 ° C. (100 ° C. to 600 ° C.), which is a temperature at which nitrogen in the tungsten nitride film 68 is decomposed, that is, a temperature sufficiently lower than 800 ° C. to form the titanium silicide 65a. No silicon compounding occurs during the process.

또한, 열공정시 폴리실리콘(66, 66a)과 티타늄(65)이 잔류하지 않고 모두 티타늄실리사이드(65a)로 변하였기 때문에 후속 공정에서 텅스텐질화막(68) 내부의 질소가 분해되더라도 폴리실리콘이 존재하지 않아서 Si-N절연막 형성이 되지 않는다.In addition, since the polysilicon 66, 66a and titanium 65 did not remain during the thermal process, and both were changed to titanium silicide 65a, even though nitrogen in the tungsten nitride film 68 was decomposed in the subsequent process, the polysilicon did not exist. Si-N insulating film is not formed.

따라서, 열공정시 제2 P형 폴리실리콘전극(66) 내부에 보론이 상부 및 하부로 디퓨전되어 하부 PMOS의 제1 P형 폴리실리콘전극(63a)의 보론 아웃 디퓨전으로 인한 폴리공핍현상을 억제하면서도 티타늄실리사이드(65a)가 형성되어 저항증가를 억제하기 때문에 소자의 고속동작특성을 가능하게 한다.Therefore, during the thermal process, boron is diffused into the upper and lower portions of the second P-type polysilicon electrode 66 to prevent polydepletion due to the boron out diffusion of the first P-type polysilicon electrode 63a of the lower PMOS, while preventing titanium. The silicide 65a is formed to suppress the increase in resistance, thereby enabling the high-speed operation characteristics of the device.

상기한 본 발명은, 폴리실리콘전극과 메탈전극인 텅스텐 사이에 형성되는 디퓨전배리어층 중간에 P형 폴리실리콘을 형성하여 열공정시 중간에 형성된 P형 폴리실리콘에서 보론이 아웃디퓨전되어 폴리실리콘전극의 폴리공핍현상을 억제하고, 디퓨전배리어층의 티타늄과 중간에 형성된 폴리실리콘이 실리콘화합물화로 티타늄실리사이드를 형성하여 저항증가를 억제할 수 있는 장점이 있다.In the present invention described above, P-type polysilicon is formed in the middle of the diffusion barrier layer formed between the polysilicon electrode and tungsten, which is a metal electrode, and boron is out-diffused from the P-type polysilicon formed in the middle during the thermal process so that the polysilicon of the polysilicon electrode The depletion phenomenon is suppressed, and polysilicon formed between titanium and the diffusion barrier layer forms titanium silicide by silicon compounding, thereby increasing resistance.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, 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.

상술한 본 발명에 의한 듀얼 폴리 게이트를 갖는 반도체 소자 및 그의 제조방법은 듀얼 폴리 게이트에서 보론 아웃 디퓨전 현상을 해소하고, 낮은 전극을 갖는 게이트전극의 형성으로 고속 소자 특성을 향상시켜 소자 특성 및 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.The semiconductor device having a dual poly gate and a method of manufacturing the same according to the present invention eliminate the boron out diffusion phenomenon in the dual poly gate and improve the device characteristics and reliability by improving the high speed device characteristics by forming a gate electrode having a low electrode. It is effective to improve.

Claims (18)

반도체 기판 상부에 게이트절연막을 형성하는 단계;Forming a gate insulating film on the semiconductor substrate; 상기 게이트절연막 상에 제1 P형 폴리실리콘전극을 형성하는 단계;Forming a first P-type polysilicon electrode on the gate insulating film; 상기 제1 P형 폴리실리콘전극 상에 제1배리어층을 형성하는 단계;Forming a first barrier layer on the first P-type polysilicon electrode; 상기 제1배리어층 상에 제2 P형 폴리실리콘전극을 형성하는 단계;Forming a second P-type polysilicon electrode on the first barrier layer; 상기 제2 P형 폴리실리콘전극 상에 제2배리어층을 형성하는 단계;Forming a second barrier layer on the second P-type polysilicon electrode; 상기 제2배리어층 상에 금속전극을 형성하는 단계; 및Forming a metal electrode on the second barrier layer; And 소정 열공정을 통해 상기 제1배리어층과 상기 제2 P형 폴리실리콘전극의 반응을 유도하여 확산배리어 및 저항증가 억제 역할을 하는 제3배리어층을 형성하는 단계Inducing a reaction between the first barrier layer and the second P-type polysilicon electrode through a predetermined thermal process to form a third barrier layer that serves to suppress diffusion barriers and increase resistance; 를 포함하는 반도체 소자의 게이트전극 제조방법.Gate electrode manufacturing method of a semiconductor device comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1배리어층은 실리사이드계 제1층과 금속계 제2층을 적층하여 형성하고, 상기 열공정에 의해 상기 제2층과 상기 제2 P형 폴리실리콘전극이 반응하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 게이트전극 제조방법.The first barrier layer is formed by stacking a silicide-based first layer and a metal-based second layer, and reacting the second layer with the second P-type polysilicon electrode by the thermal process. Gate electrode manufacturing method. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 열공정시 상기 제2층과 상기 제2 P형 폴리실리콘전극이 모두 반응하여 실리사이드를 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 게이트전극 제조방법.And in the thermal process, the second layer and the second P-type polysilicon electrode react with each other to form silicide. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 제1층은 텅스텐실리사이드, 제2층은 티타늄으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 게이트전극 제조방법.Wherein the first layer is formed of tungsten silicide and the second layer is made of titanium. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 열공정은 100℃∼600℃로 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 게이트전극 제조방법.The thermal process is a method for manufacturing a gate electrode of a semiconductor device, characterized in that performed at 100 ℃ to 600 ℃. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1, 제2 P형 폴리실리콘전극은 보론을 주입하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 게이트전극 제조방법.The first and second P-type polysilicon electrodes are formed by injecting boron gate electrode manufacturing method of a semiconductor device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2배리어층은 텅스텐질화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 게이트전극 제조방법.And the second barrier layer is formed of a tungsten nitride film. NMOS 영역과 PMOS 영역이 정의된 반도체기판 상에 게이트절연막을 형성하는 단계;Forming a gate insulating film on a semiconductor substrate having an NMOS region and a PMOS region defined therein; 상기 NMOS 영역에 해당하는 N형 불순물이 도핑된 영역과 상기 PMOS 영역에 해당하는 P형 불순물이 도핑된 영역으로 이루어진 제1폴리실리콘전극을 형성하는 단계;Forming a first polysilicon electrode comprising a region doped with an N-type impurity corresponding to the NMOS region and a region doped with a P-type impurity corresponding to the PMOS region; 상기 제1폴리실리콘전극 상에 제1배리어층을 형성하는 단계;Forming a first barrier layer on the first polysilicon electrode; 상기 제1배리어층 상에 상기 제1폴리실리콘전극의 P형 불순물이 도핑된 영역 상부에만 위치하는 P형 불순물이 도핑된 제2폴리실리콘전극을 형성하는 단계;Forming a second polysilicon electrode doped with a P-type impurity that is located only on an area doped with the P-type impurity of the first polysilicon electrode on the first barrier layer; 상기 제2폴리실리콘전극을 포함한 전면에 제2배리어층을 형성하는 단계;Forming a second barrier layer on the entire surface including the second polysilicon electrode; 상기 제2배리어층 상에 금속전극을 형성하는 단계; 및Forming a metal electrode on the second barrier layer; And 소정 열공정을 통해 상기 제1배리어층과 상기 제2폴리실리콘전극의 반응을 유도하여 확산배리어 및 저항증가 억제 역할을 하는 제3배리어층을 형성하는 단계Inducing a reaction between the first barrier layer and the second polysilicon electrode through a predetermined thermal process to form a third barrier layer that serves to suppress diffusion barriers and increase resistance; 를 포함하는 듀얼 폴리 게이트를 갖는 반도체 소자의 제조방법.Method of manufacturing a semiconductor device having a dual poly gate comprising a. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제1배리어층은 실리사이드계 제1층과 금속계 제2층을 적층하여 형성하고, 상기 열공정에 의해 상기 제2층과 상기 제2폴리실리콘전극이 반응하는 것을 특징으로 하는 듀얼 폴리 게이트를 갖는 반도체 소자의 제조방법.The first barrier layer is formed by stacking a silicide-based first layer and a metal-based second layer, wherein the second layer and the second polysilicon electrode react by the thermal process. Method of manufacturing a semiconductor device. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 열공정시 상기 제2층과 상기 제2 폴리실리콘전극이 모두 반응하여 실리사이드를 형성하는 것을 특징으로 하는 듀얼 폴리 게이트를 갖는 반도체 소자의 제조방법.And in the thermal process, both the second layer and the second polysilicon electrode react to form silicide. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 제1층은 텅스텐실리사이드, 제2층은 티타늄으로 형성하는 것을 특징으로 하는 듀얼 폴리 게이트를 갖는 반도체 소자의 제조방법.Wherein the first layer is formed of tungsten silicide and the second layer is formed of titanium. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 8 to 11, 상기 열공정은 100℃∼600℃로 실시하는 것을 특징으로 하는 듀얼 폴리 게이트를 갖는 반도체 소자의 제조방법.The thermal process is carried out at 100 ℃ to 600 ℃ manufacturing method of a semiconductor device having a dual poly gate. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 PMOS 영역에 해당하는 P형 불순물이 도핑된 영역으로 이루어진 제1폴리실리콘전극과 제2폴리실리콘전극은 보론을 주입하여 형성하는 것을 특징으로 하는 듀얼 폴리 게이트를 갖는 반도체 소자의 제조방법.And a first polysilicon electrode and a second polysilicon electrode formed of a region doped with a P-type impurity corresponding to the PMOS region, wherein the first polysilicon electrode and the second polysilicon electrode are formed by injecting boron. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제2배리어층은 텅스텐질화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 듀얼 폴리 게이트를 갖는 반도체 소자의 제조방법.The second barrier layer is a semiconductor device manufacturing method having a dual poly gate, characterized in that formed by a tungsten nitride film. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 PMOS의 제1배리어층 상에 제2폴리실리콘전극을 형성하는 단계는,Forming a second polysilicon electrode on the first barrier layer of the PMOS, 상기 제1배리어층 상에 P형 불순물이 인시튜로 도핑된 폴리실리콘층을 형성하는 단계;Forming a polysilicon layer doped with P-type impurities in situ on the first barrier layer; 상기 NMOS의 폴리실리콘층을 오픈시키는 마스크패턴을 형성하는 단계;Forming a mask pattern to open the polysilicon layer of the NMOS; 상기 마스크패턴을 식각마스크로 상기 NMOS의 폴리실리콘층을 식각하여 PMOS에만 P형 불순물이 도핑된 폴리실리콘층을 남기는 단계; 및Etching the polysilicon layer of the NMOS using the mask pattern as an etch mask to leave a polysilicon layer doped with P-type impurities only in the PMOS; And 상기 마스크패턴을 제거하는 단계Removing the mask pattern 를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 폴리 게이트를 갖는 반도체 소자의 제조방법.Method of manufacturing a semiconductor device having a dual poly gate, characterized in that it comprises a. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 PMOS의 제1배리어층 상에 제2폴리실리콘전극을 형성하는 단계는,Forming a second polysilicon electrode on the first barrier layer of the PMOS, 상기 제1배리어층 상에 언도프드 폴리실리콘층을 형성하는 단계;Forming an undoped polysilicon layer on the first barrier layer; 상기 PMOS의 언도프드 폴리실리콘층을 오픈시키는 마스크패턴을 형성하는 단계;Forming a mask pattern to open the undoped polysilicon layer of the PMOS; 상기 마스크패턴을 이온주입마스크로 상기 PMOS의 언도프드 폴리실리콘층에 P형 불순물을 이온주입하여 제2폴리실리콘전극을 형성하는 단계; 및Forming a second polysilicon electrode by implanting P-type impurities into the undoped polysilicon layer of the PMOS using the mask pattern as an ion implantation mask; And 상기 마스크패턴을 제거하는 단계Removing the mask pattern 를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 폴리 게이트를 갖는 반도체 소자의 제조방법.Method of manufacturing a semiconductor device having a dual poly gate, characterized in that it comprises a. 제15항 또는 제16항에 있어서,The method according to claim 15 or 16, 상기 제2폴리실리콘전극은 10Å∼50Å으로 형성하는 것을 특징으로 하는 듀얼 폴리 게이트를 갖는 반도체 소자의 제조방법.And the second polysilicon electrode is formed between 10 kV and 50 kV. 제15항 또는 제16항에 있어서,The method according to claim 15 or 16, 상기 P형 불순물은 보론을 사용하는 것을 특징으로 하는 듀얼 폴리 게이트를 갖는 반도체 소자의 제조방법.The P-type impurity is a manufacturing method of a semiconductor device having a dual poly gate, characterized in that using the boron.
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KR20010027393A (en) * 1999-09-13 2001-04-06 윤종용 Reliable bit line structure and method of forming the same
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