KR20080063894A - Gate electrode formation method of semiconductor device - Google Patents
Gate electrode formation method of semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- KR20080063894A KR20080063894A KR1020070000421A KR20070000421A KR20080063894A KR 20080063894 A KR20080063894 A KR 20080063894A KR 1020070000421 A KR1020070000421 A KR 1020070000421A KR 20070000421 A KR20070000421 A KR 20070000421A KR 20080063894 A KR20080063894 A KR 20080063894A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- film
- layer
- hard mask
- barrier
- conductive
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 60
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 40
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 11
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 121
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 12
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N tungsten disilicide Chemical compound [Si]#[W]#[Si] WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021342 tungsten silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009279 wet oxidation reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/01—Manufacture or treatment
- H10D64/025—Manufacture or treatment forming recessed gates, e.g. by using local oxidation
- H10D64/027—Manufacture or treatment forming recessed gates, e.g. by using local oxidation by etching at gate locations
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
- H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
- H01L21/32139—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer using masks
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/10—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
- H10D62/17—Semiconductor regions connected to electrodes not carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. channel regions
- H10D62/213—Channel regions of field-effect devices
- H10D62/221—Channel regions of field-effect devices of FETs
- H10D62/235—Channel regions of field-effect devices of FETs of IGFETs
- H10D62/292—Non-planar channels of IGFETs
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/20—Electrodes characterised by their shapes, relative sizes or dispositions
- H10D64/27—Electrodes not carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. gates
- H10D64/311—Gate electrodes for field-effect devices
- H10D64/411—Gate electrodes for field-effect devices for FETs
- H10D64/511—Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs
- H10D64/512—Disposition of the gate electrodes, e.g. buried gates
- H10D64/513—Disposition of the gate electrodes, e.g. buried gates within recesses in the substrate, e.g. trench gates, groove gates or buried gates
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
본 발명은 텅스텐을 이용한 게이트 전극 패턴 형성시 하드 마스크 형성 후 감광막 스트립시 텅스텐막에 미세한 홀이 형성되는 문제에 기인한 하부 구조물의 손상을 방지할 수 있는 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은 반도체 기판 상에 게이트 절연막, 제 1 도전막, 제 2 도전막, 하드 마스크막 및 배리어막을 순차적으로 형성하는 단계와, 게이트 패턴용 마스크를 이용하여 상기 배리어막을 패터닝하는 단계와, 상기 패터닝된 배리어막을 이용하여 상기 하드 마스크막 및 상기 제 2 도전막을 식각하는 단계와, 상기 배리어막을 제거하는 단계와, 상기 하드 마스크막 및 상기 제 2 도전막의 측면에 캡핑막을 형성하는 단계와, 상기 하드 마스크막을 식각 마스크로 하여 상기 제 1 도전막을 식각하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법을 제공한다. The present invention provides a method for forming a gate electrode of a semiconductor device capable of preventing damage to the underlying structure due to the problem that a fine hole is formed in the tungsten film when the photosensitive film strip after forming the hard mask when forming the gate electrode pattern using tungsten. To this end, the present invention comprises the steps of sequentially forming a gate insulating film, a first conductive film, a second conductive film, a hard mask film and a barrier film on a semiconductor substrate, and patterning the barrier film using a mask for a gate pattern Etching the hard mask layer and the second conductive layer using the patterned barrier layer, removing the barrier layer, and forming a capping layer on side surfaces of the hard mask layer and the second conductive layer. And etching the first conductive layer using the hard mask layer as an etching mask. A method of forming a gate electrode of a semiconductor device is provided.
Description
도 1은 종래기술에 따른 반도체 소자의 게이트 전극 형성시 텅스텐막 표면에 발생된 핀홀(pin hole)을 도시한 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진.1 is a SEM (Scanning Electron Microscope) photograph showing the pin hole (pin hole) generated on the surface of the tungsten film when forming the gate electrode of the semiconductor device according to the prior art.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법을 설명하기 위하여 도시한 공정 단면도. 2A to 2G are cross-sectional views illustrating a method of forming a gate electrode of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
10 : 기판 20 : 소자 분리막10
30 : 게이트 트렌치 40 : 게이트 절연막30 gate trench 40 gate insulating film
50 : 제 1 도전막 60 : 제 2 도전막50: first conductive film 60: second conductive film
70 : 하드 마스크막 80, 90 : 배리어막70:
100 : 감광막 마스크 패턴 110 : 캡핑막100 photosensitive
120 : 게이트 전극 패턴120: gate electrode pattern
본 발명은 반도체 제조 기술에 관한 것으로, 특히 텅스텐을 이용한 반도체 소자의 게이트 전극의 형성 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor manufacturing technology, and more particularly to a method for forming a gate electrode of a semiconductor device using tungsten.
일반적으로, 모스(MOS, Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터의 게이트 전극은 폴리실리콘막을 이용하여 형성하여 왔다. 이러한 폴리실리콘 게이트 전극은 그 형성공정이 안정하다는 장점이 있다. 그러나, 반도체 소자의 고집적화에 따라 게이트 전극을 비롯한 각종 패턴이 미세화되고 있으며, 최근에는 0.15㎛ 선폭 이하까지 미세화가 진행되고 있다. 이에 따라, 통상적인 게이트 전극 형성시 사용되어 온 도프트 폴리실리콘(doped polysilicon)은 그 자체의 높은 비저항 특성으로 인하여 지연 시간이 길어, 고속동작을 요구하는 소자에 적용하기가 어려운 문제점이 있었다.In general, a gate electrode of a metal oxide semiconductor (MOS) transistor has been formed using a polysilicon film. Such a polysilicon gate electrode has an advantage that the forming process is stable. However, with the higher integration of semiconductor devices, various patterns including gate electrodes have been miniaturized, and in recent years, miniaturization has been progressed to 0.15 µm or less. Accordingly, the doped polysilicon used in the conventional gate electrode formation has a long delay time due to its high resistivity, which makes it difficult to apply to devices requiring high-speed operation.
이러한 문제점은 반도체 소자의 고집적화에 따라 더욱 심각한 문제로 대두되고 있으며, 이를 개선하기 위하여 최근에는 텅스텐(W)과 같은 고융점 금속을 폴리실리콘 상에 적층시켜 게이트 전극으로 사용하는 기술에 대한 많은 연구 및 개발이 진행되고 있다. 즉, 게이트 절연막 상에 폴리 실리콘막 및 텅스텐막 그리고 게이트 하드 마스크막이 형성된 게이트 전극을 사용하고 있다. 여기서, 텅스텐막의 식각을 위해 먼저 게이트 하드 마스크막을 식각 한 다음 그 하부의 텅스텐막을 식각하게 된다. 이때, 게이트 하드 마스크막 식각 후 식각시 사용하였던 감광막을 O2 분위기 에서 제거한다. This problem has become a more serious problem due to the high integration of semiconductor devices, and in order to improve this problem, many studies on the technology of using a high melting point metal such as tungsten (W) as a gate electrode by laminating it on polysilicon and Development is in progress. That is, a gate electrode in which a polysilicon film, a tungsten film, and a gate hard mask film are formed on the gate insulating film is used. In this case, the gate hard mask layer is etched first to etch the tungsten layer and then the tungsten layer underneath is etched. In this case, after the gate hard mask layer is etched, the photoresist used during the etching is removed in an O 2 atmosphere.
하지만 이러한 하드 마스크막의 식각 후 노출된 텅스텐은 후속 고온과 다량의 O2 분위기에서 그레인(grain)과 그레인 사이의 경계가 쉽게 산화를 일으키게 된다. 이때, 후속으로 진행되는 BOE(Buffered Oxide Etchant)를 이용한 세정공정에 의해 산화막이 식각되는데, 이러한 세정공정시에는 산화막과 함께 텅스텐막이 일부 식각되어 도 1에 도시된 바와 같이 텅스텐막에 미세한 핀홀(pin hole)이 형성된다(도 1의 A 참조). However, the exposed tungsten after etching of the hard mask layer easily oxidizes the boundary between grains and grains in a subsequent high temperature and a large amount of O 2 atmosphere. At this time, the oxide film is etched by a subsequent cleaning process using BOE (Buffered Oxide Etchant). In this cleaning process, the tungsten film is partially etched together with the oxide film, so that a fine pinhole is formed in the tungsten film as shown in FIG. 1. holes) are formed (see A of FIG. 1).
이와 같이 텅스텐막에 형성된 핀홀은 후속으로 진행되는 텅스텐막 및 폴리 실리콘막의 식각시 하부의 게이트 절연막 및 기판에 손상을 발생시키게 되는 문제를 유발한다. As described above, the pinhole formed in the tungsten film causes a problem of damage to the lower gate insulating film and the substrate during the subsequent etching of the tungsten film and the polysilicon film.
따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 텅스텐막의 핀홀을 유발시킬 수 있는 감광막 제거 공정을 텅스텐막 식각후에 수행하여 텅스텐막의 핀홀에 의한 하부 박막의 손상을 방지할 수 있는 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Therefore, the present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems of the prior art, and can perform the photoresist removal process that can cause the pinholes of the tungsten film after the tungsten film etching to prevent damage to the lower thin film by the pinholes of the tungsten film. An object of the present invention is to provide a method for forming a gate electrode of a semiconductor device.
상기한 목적을 달성하기 위한 일측면에 따른 본 발명은, 반도체 기판 상에 게이트 절연막, 제 1 도전막, 제 2 도전막, 하드 마스크막 및 배리어막을 순차적으로 형성하는 단계와, 게이트 패턴용 마스크를 이용하여 상기 배리어막을 패터닝하는 단계와, 상기 패터닝된 배리어막을 이용하여 상기 하드 마스크막 및 상기 제 2 도전막을 식각하는 단계와, 상기 배리어막을 제거하는 단계와, 상기 하드 마스크막 및 상기 제 2 도전막의 측면에 캡핑막을 형성하는 단계와, 상기 하드 마스크막을 식각 마스크로 하여 상기 제 1 도전막을 식각하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법을 제공한다. According to an aspect of the present invention, a gate insulating film, a first conductive film, a second conductive film, a hard mask film, and a barrier film are sequentially formed on a semiconductor substrate. Patterning the barrier layer using the semiconductor layer, etching the hard mask layer and the second conductive layer using the patterned barrier layer, removing the barrier layer, and removing the barrier layer from the hard mask layer and the second conductive layer. A method of forming a gate electrode of a semiconductor device, the method comprising: forming a capping layer on a side surface, and etching the first conductive layer using the hard mask layer as an etching mask.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 다른 측면에 따른 본 발명은, 반도체 기판 상에 게이트 절연막, 제 1 도전막, 제 2 도전막, 하드 마스크막, 배리어막을 순차적으로 형성하는 단계와, 게이트 패턴용 마스크를 이용하여 상기 배리어막을 패터닝하는 단계와, 상기 패터닝된 배리어막을 이용하여 상기 하드 마스크막 및 상기 제 2 도전막을 식각하는 단계와, 식각된 상기 하드 마스크막 및 상기 제 2 도전막의 측면에 캡핑막을 형성하는 단계와, 상기 배리어막을 제거하는 단계와, 상기 하드 마스크막을 식각 마스크로 하여 상기 제 1 도전막을 식각하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법을 제공한다. In addition, the present invention according to another aspect for achieving the above object is a step of sequentially forming a gate insulating film, a first conductive film, a second conductive film, a hard mask film, a barrier film on a semiconductor substrate, Patterning the barrier layer using a mask, etching the hard mask layer and the second conductive layer using the patterned barrier layer, and capping layers on side surfaces of the etched hard mask layer and the second conductive layer. A method of forming a gate electrode of a semiconductor device, the method comprising: forming, removing the barrier layer, and etching the first conductive layer using the hard mask layer as an etching mask.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이며, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상 에 직접 형성될 수 있거나, 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 도면번호(참조번호)로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. In addition, in the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity, and if a layer is said to be on another layer or substrate it may be formed directly on another layer or substrate or Or a third layer may be interposed therebetween. In addition, parts denoted by the same reference numerals (reference numbers) throughout the specification represent the same components.
실시예Example
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법을 설명하기 위하여 도시한 공정 단면도이다. 2A to 2G are cross-sectional views illustrating a method of forming a gate electrode of a semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present invention.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(10)의 활성 영역을 정의하는 소자 분리막(20)을 형성한다. 소자 분리막은 STI(Shallow Trench Isolation) 공정을 통해 제작한다. 즉, 먼저 반도체 기판(10)상에 트렌치(trench, 미도시)를 형성하고, 트렌치 내부를 HDP(High Density Plasma) 산화막으로 매립하여 소자 분리막(20)을 형성한다. First, as shown in FIG. 2A, an
이어서, 소자 분리막(20)이 형성된 반도체 기판(10)상에 제 1 및 제 2 패드막(31, 32)을 순차적으로 형성한다. 이때, 제 1 패드막(31)으로 폴리 실리콘막을 사용하고, 제 2 패드막(32)으로 산화막, 질화막, 감광막 물질, SiGe막 및 비정질 카본막으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 사용한다. Subsequently, first and
또한, 제 1 패드막(31)으로 하부 반도체 기판(10)을 보호할 수 있는 막을 사용한다. 이때, 제 1 패드막(31)으로 패드 산화막을 사용할 수도 있다. 제 2 패드막(32)은 반도체 기판(10)과의 높은 식각 선택비를 갖는 막을 사용한다. 필요에 따라 제 1 패드막(31)은 형성하지 않을 수도 있다.In addition, a film that can protect the
이어서, 제 2 패드막(32) 상에 유기 ARC막(미도시)과 후속의 제 1 트렌 치(33)를 정의 하는 감광막 패턴(미도시)을 형성한다. Subsequently, a photoresist pattern (not shown) defining an organic ARC film (not shown) and a subsequent
이어서, 상기 감광막 패턴을 이용하여 제 1 및 제 2 패드막(32)을 식각하여 반도체 기판(10)의 일부를 노출한다. 이후, 제 2 패드막(32)을 식각 마스크로 하는 이방성 건식 식각을 통해 노출된 반도체 기판(10)의 일부를 식각하여 제 1 폭을 가지며 수직하게 패인 제 1 트렌치(33)를 형성한다. Subsequently, the first and
이어서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 패드막(31, 32)을 제거한다. 반도체 기판(10)을 덮으면서 제 1 트렌치(33)의 내측벽을 덮는 버퍼막(34)를 형성한다. 이후, 등방성 습식 식각을 통해 제 1 트렌치(33) 하부의 반도체 기판(10)을 제거하여 원형의 단면을 가진 제 2 트렌치(35)를 형성한다. 이때, 등방성 습식 식각액은 SC1을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. Subsequently, as shown in FIG. 2B, the first and
한편, 제 1 및 제 2 트렌치(33, 35)는 본 실시예의 리세스 채널을 형성하기 위한 게이트 트렌치(30)이다. 여기서, 제 1 및 제 2 패드막(31, 32)을 제거하지 않은 상태에서 제 2 트렌치(35)를 형성할 수도 있다. On the other hand, the first and
이어서, 도 2c에 도시된 바와 같이, 게이트 트렌치(30) 형성 후, 잔류하는 버퍼막(34)을 제거한다. 이어서, 전체 구조상에 그 단차를 따라 게이트 절연막(40)을 형성한다. 게이트 절연막(40)은 노출된 반도체 기판(10)의 상부 표면과 게이트 트렌치(30)의 내측면 영역에 게이트 절연막(40)이 형성된다. Subsequently, as shown in FIG. 2C, after the
이때, 게이트 절연막(40)은 800 내지 1100도의 온도에서 산소 가스를 이용한 건식 산화 또는 수증기 분위기를 사용하는 습식 산화, O2 가스와 HCl가스의 혼합 가 스를 사용하는 HCL 산화, O2 가스와 C2H3Cl3 가스의 혼합 가스를 사용하는 산화 등으로 형성한다. At this time, the
이어서, 도 2d에 도시된 바와 같이, 게이트 절연막(40)이 형성된 반도체 기판(10) 상에 게이트 전극용 제 1 도전막(50)을 형성한다. 이때, 제 1 도전막(50)으로 게이트 트렌치(30) 내부를 매립한다. Subsequently, as shown in FIG. 2D, the first
이어서, 게이트 전극용 제 1 도전막(50) 상에 게이트 전극용 제 2 도전막(60)을 형성하고, 제 2 도전막(60) 상에 게이트 하드 마스크막(70)을 형성한다. 이때, 제 1 도전막(50)으로 도프된 폴리 실리콘막을 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 제 2 도전막(60)으로 텅스텐막을 사용하는 것이 바람직하다. 물론 상기 제 2 도전막(60)으로 텅스텐 실리사이드막을 사용할 수도 있다. Next, the second
이어서, 게이트 하드 마스크막(70) 상에 제 1 및 제 2 배리어막(80, 90)을 형성하고, 상기 제 2 배리어막(90) 상에 게이트 전극 형성을 위한 감광막 마스크 패턴(100)을 형성한다. 본 실시예에서는 제 1 배리어막(80)으로 비정질 카본막을 사용한다. 이는 제 1 배리어막(80) 하부의 게이트 하드 마스크막(70)과의 식각 선택비를 무한대로 가져갈 수 있기 때문이다. 이를 통해 게이트 전극 패터닝시 패턴 불량을 해소할 수 있다. Subsequently, first and second barrier layers 80 and 90 are formed on the gate
한편, 제 1 배리어막(80)은 비정질 카본막(a-carbon) 대신 하부 게이트 하드 마스크막(70)과 식각 선택비가 큰 물질을 사용할 수도 있다. 예컨대, 제 2 배리어막(90)으로는 SiON막을 사용한다. 이때, 제 1 배리어막(80)으로 비정질 카본막을 사용하는 경우, 그 상부에 마련된 감광막 마스크 패턴(100)만으로는 충분한 식각 배리어로 작용하지 못하기 때문에 제 2 배리어막을 형성하여 식각 배리어로 사용한다. 또한, 제 2 배리어막(90)은 필요에 따라 생략할 수 있다. Meanwhile, the
이어서, 제 2 배리어막(90) 상에 감광막을 도포한 다음 게이트 마스크를 이용한 노광 및 현상 공정을 실시하여 감광막 마스크 패턴(100)을 형성한다. 상기 감광막 도포 전에 제 2 배리어막(90) 상에 반사 방지막(BARC; 미도시)을 더 형성할 수도 있다. Subsequently, a photoresist film is coated on the
이어서, 도 2e에 도시된 바와 같이, 감광막 마스크 패턴(100)을 식각 마스크로 하는 식각 공정을 통해 제 1 및 제 2 배리어막(80, 90)을 식각한다. 예컨대, 감광막 마스크 패턴 하부의 제 2 배리어막(90)을 먼저 식각한 다음 비정질 카본막으로 이루어진 제 1 배리어막(80)을 식각한다. 이때, 제 1 배리어막(80)은 비정질 카본막으로 제작되어 있기 때문에 O2 가스, N2 가스 및 Ar 가스를 이용하여 제거되는 것이 바람직하다. 그리고, 제 1 배리어막(80)의 제거시 상부의 감광막 마스크 패턴(100)도 함께 제거될 수 있다. Subsequently, as illustrated in FIG. 2E, the first and second barrier layers 80 and 90 are etched through an etching process using the
이어서, 식각된 제 1 배리어막(80)을 식각 마스크로 하는 식각 공정을 통해 게이트 하드 마스크막(70)을 식각한다. 이때, 게이트 하드 마스크막(70)으로 질화막을 사용하는 경우 CF4/Ar 혼합 가스, CHF3/Ar 혼합 가스 등의 식각 가스를 이용하여 게이트 하드 마스크막(70)을 제거하는 것이 바람직하다. Subsequently, the gate
이이서, 식각된 제 1 및 제 2 배리어막(80, 90) 및 게이트 하드 마스크 막(70)을 식각 마스크로 하는 식각 공정을 통해 텅스텐막의 게이트 전극용 제 2 도전막(60)을 제거한다. 이때, 제 2 도전막(60)의 제거는 SF6, NF4, C2F6, CF4 등과 같은 플루오르(fluoride) 계열의 식각 가스를 사용하는 것이 바람직하다. Next, the second
이때, 도시되지는 않았지만, 상기 제 2 도전막(60) 하부의 제 1 도전막(50)의 일부도 함께 제거될 수 있다. In this case, although not shown, a part of the first
이와 같이 본 실시예에서는 제 1 및 제 2 배리어막(80, 90), 게이트 하드 마스크막(70) 그리고, 제 2 도전막(60)을 한꺼번에 식각한다. 즉, 이때, 이들은 단일 챔버 내에서 수행될 수 있다. 물론 서로 다른 챔버에서 수행되거나 국부적으로 다른 챔버를 사용할 수 있다. Thus, in the present embodiment, the first and
이와 같이 본 실시예에서는 게이트 하드 마스크막(70) 상부의 제 1 및 제 2 배리어막(80, 90)을 제거하지 않은 상태에서 제 2 도전막을 제거한다. 이를 통해 제 1 및 제 2 배리어막(80, 90) 제거시 발생할 수 있는 텅스텐막의 핀홀 발생을 방지할 수 있다. As described above, in the present exemplary embodiment, the second conductive layer is removed without removing the first and second barrier layers 80 and 90 on the gate
이어서, 도 2f에 도시된 바와 같이, 게이트 하드 마스크막(70) 상에 잔류하는 제 1 및 제 2 배리어막(80, 90)을 제거한다. 이때, 제 1 배리어막(80)으로 비정질 카본막을 사용하기 때문에 산소 분위기에서 이의 식각을 수행한다. 상기 제 1 배리어막(80)의 식각시 H2SO4/H2O2를 이용한 습식 식각을 실시하는 것이 바람직하다. 물론 제 1 배리어막(80)의 식각은 이에 한정되지않고 산소 가스를 이용한 건식 식각등의 다양한 식각 방법이 사용될 수 있다. Next, as shown in FIG. 2F, the first and
이와 같이 본 실시예에서는 앞선 공정에서 텅스텐막의 제 2 도전막(60)이 미리 식각되어 있기 때문에 노출된 텅스텐막의 표면 그레인 사이에 발생하였던 산화가 발생되지 않게 된다. 이를 통해 종래 기술에서 설명하였던 미세한 홀이 형성되지 않게 된다. 즉, 게이트 하드 마스크막(70) 식각후 제 1 배리어막(80)을 제거하는 감광막 스트립(PR Strip)공정을 스킵(skip)하여 핀홀의 근원을 제거할 수 있다. 이와 같은 핀홀의 제거를 통해 하부 게이트 절연막(40) 및 반도체 기판(10)의 손상을 방지할 수 있고, 이를 통해 반도체 소자의 제작 수율을 향상시킬 수 있다. As described above, in the present embodiment, since the second
이어서, 게이트 하드 마스크막(70) 상부의 제 1 및 제 2 배리어막(80, 90)을 제거한 다음 전체 구조상에 그 단차를 따라 캡핑막(110)을 형성한다. 캡핑막(110)은 식각된 제 2 도전막(60)의 측벽면의 이상 산화를 방지하기 위한 막으로 실리콘 질화막을 사용하는 것이 바람직하다. Subsequently, the first and second barrier layers 80 and 90 on the gate
물론 이에 한정되지 않고, 본 실시예에서는 제 1 및 제 2 배리어막(80, 90)을 제거하지 않은 상태에서 전면에 캡핑막(110)을 형성하고, 게이트 하드 마스크막(70) 상의 상기 캡핑막(110)의 일부와 제 1 및 제 2 배리어막(80, 90)을 제거할 수도 있다. 이를 통해 제 1 및 제 2 배리어막(80, 90)의 제거시 제 2 도전막(60)의 측면이 이상 산화되는 것을 방지할 수 있다. Of course, the present invention is not limited thereto, and in this embodiment, the
이어서, 도 2g에 도시된 바와 같이, 게이트 하드 마스크막(70) 및 제 2 도전막(60)의 측벽면 영역을 제외한 영역의 캡핑막(110)을 제거한다. 이후, 그 측벽면에 캡핑막(110)이 마련된 상기 게이트 하드 마스크막(70)을 식각 마스크로 하는 식각 공정을 통해 제 1 도전막(50)을 식각하여 제 1 및 제 2 도전막(50, 60), 게이트 하드 마스크막(70) 및 캡핑막(110)을 포함하는 게이트 전극 패턴(120)을 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 2G, the
이후, 게이트 전극 패턴(120) 양측 영역에 불순물 이온을 주입하여 소스 및 드레인 전극을 형성할 수 있다. Thereafter, impurity ions may be implanted into both regions of the
지금까지 본 발명은 실시예를 통해 채널의 길이를 증대시킨 리세스형 게이트 전극에 관해 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 텅스텐막과 폴리 실리콘막의 이중막을 포함하는 게이트 전극을 갖는 모든 반도체 소자의 제조공정에 적용할 수 있다. Thus far, the present invention has been described with respect to the recessed gate electrode having an increased length of the channel through the embodiment. However, the present invention is not limited thereto, and the present invention can be applied to the manufacturing process of all semiconductor devices having a gate electrode including a double film of a tungsten film and a polysilicon film.
본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 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 spirit of the present invention has been described in detail in the preferred embodiments, it should be noted that the above-described embodiments are 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.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 텅스텐막의 식각한 후에 비정질 카본막을 제거하는 공정을 수행하여 텅스텐막의 미세한 홀 발생을 방지할 수 있고, 이를 통해 하부 게이트 절연막 및 반도체 기판의 손상을 방지할 수 있다. As described above, according to the present invention, a process of removing the amorphous carbon film after etching the tungsten film may be performed to prevent the occurrence of minute holes in the tungsten film, thereby preventing damage to the lower gate insulating film and the semiconductor substrate. .
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020070000421A KR20080063894A (en) | 2007-01-03 | 2007-01-03 | Gate electrode formation method of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020070000421A KR20080063894A (en) | 2007-01-03 | 2007-01-03 | Gate electrode formation method of semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20080063894A true KR20080063894A (en) | 2008-07-08 |
Family
ID=39815381
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020070000421A KR20080063894A (en) | 2007-01-03 | 2007-01-03 | Gate electrode formation method of semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20080063894A (en) |
-
2007
- 2007-01-03 KR KR1020070000421A patent/KR20080063894A/en not_active Application Discontinuation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100407407C (en) | Method for manufacturing transistors of semiconductor devices | |
KR100951559B1 (en) | Gate electrode formation method of semiconductor device | |
US6884736B2 (en) | Method of forming contact plug on silicide structure | |
US7585727B2 (en) | Method for fabricating semiconductor device having bulb-shaped recess gate | |
US7687341B2 (en) | Method for fabricating semiconductor device | |
KR20050071156A (en) | Method for fabricating gate spacer of semiconductor device | |
JP5174328B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
US20080081448A1 (en) | Method for fabricating semiconductor device | |
KR20080063894A (en) | Gate electrode formation method of semiconductor device | |
KR20050066887A (en) | Gate structure of transistor and manufacturing method therefor | |
KR20030045216A (en) | Method of manufacturing a trench in semiconductor device | |
KR100613373B1 (en) | Manufacturing method of MOS transistor | |
US20060094235A1 (en) | Method for fabricating gate electrode in semiconductor device | |
KR100807497B1 (en) | Method for manufacturing spacer of semiconductor device | |
KR100557224B1 (en) | Manufacturing Method of Semiconductor Device | |
KR20090070965A (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
KR20050106879A (en) | Method for manufacturing gate spacer in semiconductor device | |
KR20030059418A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
JP2005311339A (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
KR20100007208A (en) | Method for fabricating semiconductor device | |
KR20060113265A (en) | Method of manufacturing semiconductor device using recess gate process | |
KR20080001160A (en) | Gate electrode formation method of semiconductor device | |
KR20060135285A (en) | Semiconductor device manufacturing method | |
KR20040074246A (en) | Method for fabricating device isolation film of semiconductor device | |
KR20040061820A (en) | Method for fabricating of semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20070103 |
|
PG1501 | Laying open of application | ||
PC1203 | Withdrawal of no request for examination | ||
WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |