[go: up one dir, main page]

KR20050053249A - Method for forming a transistor in a semiconductor device - Google Patents

Method for forming a transistor in a semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
KR20050053249A
KR20050053249A KR1020030086889A KR20030086889A KR20050053249A KR 20050053249 A KR20050053249 A KR 20050053249A KR 1020030086889 A KR1020030086889 A KR 1020030086889A KR 20030086889 A KR20030086889 A KR 20030086889A KR 20050053249 A KR20050053249 A KR 20050053249A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gate
film
forming
pattern
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
KR1020030086889A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
류두열
Original Assignee
매그나칩 반도체 유한회사
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 매그나칩 반도체 유한회사 filed Critical 매그나칩 반도체 유한회사
Priority to KR1020030086889A priority Critical patent/KR20050053249A/en
Publication of KR20050053249A publication Critical patent/KR20050053249A/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/01Manufacture or treatment
    • H10D30/021Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET]

Landscapes

  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

반도체 장치의 트랜지스터 형성 방법이 개시된다. 기판 상에 질화 산화막 패턴, 게이트 산화막 패턴 및 게이트 폴리 실리콘막 패턴으로 이루어지는 게이트 구조물을 형성하고, 산질화막을 연속적으로 형성한다. 이어서, 기판에 예비 소스/드레인 전극을 형성한 후, 상기 게이트 구조물의 양측벽에 스페이서를 형성하고, 다시 이온 주입을 실시하여 상기 예비 소스/드레인 전극을 엘디디 구조의 소스/드레인 전극으로 형성한다. 그리고, 기판 상에 실리사이드막, 실리콘 산화막을 형성한 후, 상기 게이트 폴리 실리콘막 패턴의 표면이 노출될 때가지 상기 실리콘 산화막을 연마한다. 이어서, 상기 게이트 전극의 질화 산화막 패턴을 노출시킨 후, 상기 제거된 결과물에 고 유전율을 갖는 절연막, 게이트 장벽 금속막 및 게이트 금속막으로 이루어진 게이트 전극을 형성한다.Disclosed is a method of forming a transistor of a semiconductor device. A gate structure consisting of a nitride oxide film pattern, a gate oxide film pattern, and a gate polysilicon film pattern is formed on the substrate, and an oxynitride film is continuously formed. Subsequently, after forming the preliminary source / drain electrodes on the substrate, spacers are formed on both sidewalls of the gate structure, and ion implantation is performed again to form the preliminary source / drain electrodes as source / drain electrodes having an LED structure. . After the silicide film and the silicon oxide film are formed on the substrate, the silicon oxide film is polished until the surface of the gate polysilicon film pattern is exposed. Subsequently, after exposing the nitride oxide pattern of the gate electrode, a gate electrode including an insulating film having a high dielectric constant, a gate barrier metal film, and a gate metal film is formed on the removed resultant.

Description

반도체 장치의 트랜지스터 형성 방법{method for forming a transistor in a semiconductor device}Method for forming a transistor in a semiconductor device

본 발명은 반도체 장치의 트랜지스터 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for forming a transistor in a semiconductor device.

최근, 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 그 기능 면에 있어서, 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이러한 요구에 부응하여, 반도체 장치의 집적도, 신뢰성 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 제조 기술이 발전되어 왔다. 그리고, 자유롭게 정보를 입출력할 수 있는 범용적인 메모리 장치로서는 DRAM(Dynamic Random Access Memory)이 널리 알려져 있다.In recent years, with the rapid spread of information media such as computers, semiconductor devices are also rapidly developing. In terms of its function, the semiconductor device is required to operate at a high speed and to have a large storage capacity. In response to these demands, manufacturing techniques have been developed to improve the degree of integration, reliability, response speed, and the like of semiconductor devices. As a general-purpose memory device that can freely input and output information, DRAM (Dynamic Random Access Memory) is widely known.

이와 같이, 반도체 장치가 고집적화 됨에 트랜지스터의 게이트 전극의 선폭 및 불순물 영역, 즉 소스/드레인 전극의 영역도 감소되고 있다. 따라서, 최근의 반도체 장치는 얕은 접합 즉, 엘디디 구조를 갖는 소스/드레인 전극의 형성이 요구되고 있다.As described above, since the semiconductor device is highly integrated, the line width and impurity region of the gate electrode of the transistor, that is, the region of the source / drain electrode, are also reduced. Therefore, recent semiconductor devices require the formation of a shallow junction, that is, a source / drain electrode having an LED structure.

도 1a 내지 도 1d는 종래의 반도체 장치의 트랜지스터 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method of forming a transistor of a conventional semiconductor device.

도 1a를 참조하면, 기판(11)에 트렌치 소자 분리막(12)을 형성한다. 이에 따라, 기판(11)은 활성 영역과 비활성 영역으로 구분된다. 그리고, 문턱 전압의 조절을 위하여 기판에 불순물을 주입한다. 이어서, 800 내지 900℃의 온도 분위기에서 산소 가스 또는 수소 가스를 사용한 열산화법을 통하여 상기 기판(11) 상에 게이트 산화막(13)을 형성하고, 그 위에 게이트 폴리 실리콘막(14)을 형성한다.Referring to FIG. 1A, the trench isolation layer 12 is formed on the substrate 11. Accordingly, the substrate 11 is divided into an active region and an inactive region. In order to control the threshold voltage, impurities are injected into the substrate. Subsequently, a gate oxide film 13 is formed on the substrate 11 by thermal oxidation using oxygen gas or hydrogen gas in a temperature atmosphere of 800 to 900 ° C., and a gate polysilicon film 14 is formed thereon.

도 1b를 참조하면, 상기 게이트 폴리 실리콘막(14) 및 게이트 산화막(13)을 패터닝한다. 이에 따라, 기판(11) 상에는 게이트 산화막 패턴(13a) 및 게이트 폴리 실리콘막 패턴(14a)으로 이루어지는 게이트 구조물이 형성된다. 이어서, 상기 게이트 구조물을 마스크로 이용한 이온 주입을 실시하여 상기 게이트 구조물과 인접하는 기판(11)에 예비 소스/드레인 전극(15)을 형성한다.Referring to FIG. 1B, the gate polysilicon layer 14 and the gate oxide layer 13 are patterned. As a result, a gate structure including the gate oxide film pattern 13a and the gate polysilicon film pattern 14a is formed on the substrate 11. Subsequently, ion implantation using the gate structure as a mask is performed to form the preliminary source / drain electrodes 15 on the substrate 11 adjacent to the gate structure.

도 1c를 참조하면, 저압 실리콘 산화막(16) 및 실리콘 질화막(17)으로 이루어진 스페이서(20)를 상기 게이트 구조물의 측벽에 형성한다. 즉, 적층 및 전면 식각을 통하여 상기 스페이서(20)를 형성한다. 따라서, 상기 게이트 구조물 및 스페이서(20)를 갖는 게이트 전극을 얻는다. 이어서, 상기 게이트 전극을 마스크로 이용한 이온 주입을 실시하여 상기 예비 소스/드레인 전극(15a, 15b)을 엘디디(LDD) 구조의 소스/드레인 전극(18a, 18b)으로 형성한다.Referring to FIG. 1C, a spacer 20 including a low pressure silicon oxide layer 16 and a silicon nitride layer 17 is formed on sidewalls of the gate structure. That is, the spacer 20 is formed through lamination and front surface etching. Thus, a gate electrode having the gate structure and the spacer 20 is obtained. Subsequently, ion implantation is performed using the gate electrode as a mask to form the preliminary source / drain electrodes 15a and 15b as source / drain electrodes 18a and 18b having an LDD structure.

도 1d를 참조하면, 자기 정렬 실리사이드 공정을 실시하여 상기 게이트 폴리 실리콘막 패턴(14a) 및 소스/드레인 전극(18a, 18b)의 기판(11) 상에 실리사이드막(19)을 형성한다. 따라서, 게이트 전극 및 소스/드레인 전극을 갖고, 실리사이드막이 형성된 트랜지스터가 형성된다.Referring to FIG. 1D, a silicide layer 19 is formed on the substrate 11 of the gate polysilicon layer pattern 14a and the source / drain electrodes 18a and 18b by performing a self-aligned silicide process. Thus, a transistor having a gate electrode and a source / drain electrode and having a silicide film formed thereon is formed.

여기서, 상기 열산화법에 의해 게이트 산화막을 형성할 경우 두께가 매우 얇기 때문에 누설 전류가 크게 발생할 수 있다. 때문에, 소비 전력을 증가시키는 원인으로 작용할 수 있다. 그리고, 게이트 폴리 실리콘막을 사용할 경우에는 트랜지스터의 전극들 내에 이온 감소 지역이 발생할 수 있기 때문에 전기적인 게이트 두께 조절이 용이하지 않다. 또한, 소스/드레인 전극을 형성하기 위해 주입된 이온들이 열처리에 의해 채널 영역으로 침투함으로서 문턱 전압에 영향을 끼칠수도 있다. 아울러, 핫케리어(hot carrier)가 빈번하게 발생하기도 한다.Here, when the gate oxide film is formed by the thermal oxidation method, the leakage current may be large because the thickness is very thin. Therefore, it can act as a cause of increasing power consumption. In the case of using the gate polysilicon film, since the ion reduction region may occur in the electrodes of the transistor, it is not easy to adjust the electric gate thickness. In addition, the ions implanted to form the source / drain electrodes may affect the threshold voltage by penetrating into the channel region by heat treatment. In addition, hot carriers frequently occur.

이와 같이, 종래의 방법을 통하여 트랜지스터를 형성할 경우에는 전술한 결함들로 인하여 반도체 소자의 신뢰도가 저하되는 문제점이 있다. As described above, when the transistor is formed through the conventional method, there is a problem in that the reliability of the semiconductor device is lowered due to the above-described defects.

본 발명의 목적은, 상감 기법을 이용하여 게이트 장벽 금속막 및 게이트 금속막의 적용이 가능한 반도체 장치의 트랜지스터 형성 방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for forming a transistor of a semiconductor device in which a gate barrier metal film and a gate metal film can be applied using an inlay technique.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 트랜지스터 형성 방법은,The transistor forming method of the present invention for achieving the above object,

기판에 트렌치 소자 분리막을 형성하여 활성 영역과 비활성 영역으로 구분하는 단계;Forming a trench isolation layer on the substrate to separate the active region and the inactive region;

상기 활성 영역에 이온을 주입하여 웰을 형성하는 단계;Implanting ions into the active region to form a well;

상기 질화 산화막 패턴, 게이트 산화막 패턴 및 게이트 폴리 실리콘막 패턴으로 이루어지는 게이트 구조물을 형성하는 단계;Forming a gate structure including the nitride oxide pattern, the gate oxide pattern, and the gate polysilicon pattern;

상기 기판 및 게이트 구조물의 표면 상에 산질화막을 연속적으로 형성하는 단계;Continuously forming an oxynitride film on a surface of the substrate and the gate structure;

상기 게이트 구조물을 마스크로 이온 주입을 실시하여 상기 게이트 구조물과 인접하는 기판에 예비 소스/드레인 전극을 형성하는 단계;Ion implanting the gate structure as a mask to form a preliminary source / drain electrode on a substrate adjacent to the gate structure;

상기 게이트 구조물의 양측벽에 스페이서를 형성하는 단계;Forming spacers on both sidewalls of the gate structure;

상기 게이트 구조물 및 스페이서를 마스크로 이온 주입을 실시하여 상기 예비 소스/드레인 전극을 엘디디 구조의 소스/드레인 전극으로 형성하는 단계;Ion implanting the gate structure and the spacer with a mask to form the preliminary source / drain electrodes as source / drain electrodes of an LED structure;

상기 소스/드레인 전극의 기판 상에 실리사이드막을 형성하는 단계;Forming a silicide film on the substrate of the source / drain electrode;

상기 결과물 상에 실리콘 산화막을 형성하는 단계;Forming a silicon oxide film on the resultant product;

상기 게이트 전극의 게이트 폴리 실리콘막 패턴의 표면이 노출될 때가지 상기 실리콘 산화막을 연마하는 단계;Polishing the silicon oxide layer until the surface of the gate polysilicon layer pattern of the gate electrode is exposed;

상기 게이트 전극의 게이트 폴리 실리콘막 패턴 및 게이트 산화막 패턴을 제거하여 상기 게이트 전극의 질화 산화막 패턴을 노출시키는 단계;Removing the gate polysilicon pattern and the gate oxide pattern of the gate electrode to expose the nitride oxide pattern of the gate electrode;

상기 제거된 결과물의 측벽 및 저면에 고 유전율을 갖는 절연막을 연속적으로 형성하는 단계;Continuously forming an insulating film having a high dielectric constant on sidewalls and bottom surfaces of the removed results;

상기 절연막의 표면을 따라 게이트 장벽 금속막을 형성하는 단계; 및 Forming a gate barrier metal film along a surface of the insulating film; And

상기 절연막 및 게이트 장벽 금속막이 형성된 결과물에 게이트 금속막을 충분하게 매립시켜 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함한다.Forming a gate electrode by sufficiently filling the gate metal film in the resultant film formed with the insulating film and the gate barrier metal film.

그리고, 상기 질화 산화막 패턴은 750 내지 900℃의 온도 분위기에서 10 내지15Å의 두께를 갖도록 형성하는 것이 바람직하고, 상기 실리사이드막은 코발트, 질화 티타늄 또는 이들의 혼합물을 사용하여 형성하는 것이 바람직하고, 상기 고 유전율을 갖는 절연막은 하프늄 산화막 또는 탄탈륨 산화막인 것이 바람직하고, 상기 게이트 장벽 금속막은 질화 티타늄막이고, 상기 게이트 금속막은 알루미늄막 또는 구리막인 것이 바람직하다.The oxide nitride film pattern may be formed to have a thickness of 10 to 15 kPa in a temperature atmosphere of 750 to 900 ° C., and the silicide film may be formed using cobalt, titanium nitride, or a mixture thereof. The dielectric film having a dielectric constant is preferably a hafnium oxide film or a tantalum oxide film, the gate barrier metal film is a titanium nitride film, and the gate metal film is an aluminum film or a copper film.

또한, 질화 산화막을 형성하기 전에 기판 상에 잔존하는 산화막을 제거하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직한데, 약 1 : 1 : 5의 혼합비를 갖는 NH4OH, H2O2 및 H2O의 혼합 용액을 이용한다. 그리고, 불산 계열의 용액을 사용하여 세정을 추가적으로 실시하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to further include the step of removing the oxide film remaining on the substrate before forming the nitride oxide film, a mixture of NH 4 OH, H 2 O 2 and H 2 O having a mixing ratio of about 1: 1: 5 Use a solution. In addition, it is preferable to perform washing further using a hydrofluoric acid solution.

이와 같이, 본 발명에 의하면, 게이트 절연막으로서 고 유전율을 갖는 절연막을 적용하고, 보론 등과 같은 이온의 침투, 핫케리어의 침투 등에 대한 질화 산화막을 적용함으로서 반도체 장치의 신뢰성을 확보할 수 있다. 그리고, 게이트 전극의 구성 요소로서 게이트 장벽 금속막, 게이트 금속막 등과 같이 5Ω/스퀘어 이하의 저항이 낮은 물질을 적용함로서 동작 속도의 향상을 꾀할 수 있다. 또한, 소스/드레인 전극을 형성한 후, 게이트 전극을 형성함으로서 보다 우수한 신뢰성을 확보함과 아울러 스페이서가 형성된 부분으로 실리사이드막이 형성되는 것을 방지할 수 있다.As described above, according to the present invention, reliability of a semiconductor device can be ensured by applying an insulating film having a high dielectric constant as the gate insulating film and applying a nitride oxide film against the penetration of ions such as boron, the penetration of a hot carrier, and the like. As a component of the gate electrode, a material having a low resistance of 5 Ω / square or less, such as a gate barrier metal film, a gate metal film, or the like, can be used to improve the operation speed. Further, by forming the gate electrode after forming the source / drain electrodes, it is possible to secure more excellent reliability and to prevent the silicide film from being formed in the portion where the spacer is formed.

따라서, 본 발명의 방법을 반도체 장치의 제조에 적용할 경우 보다 우수한 신뢰성을 갖는 트랜지스터의 구현이 가능하다. Therefore, when the method of the present invention is applied to the manufacture of a semiconductor device, it is possible to implement a transistor having better reliability.

(실시예)(Example)

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라서 더욱 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치의 트랜지스터 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.2A through 2E are cross-sectional views illustrating a method of forming a transistor in a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하면, 기판(31)에 트렌치 소자 분리막(32)을 형성한다. 이에 따라, 상기 기판(31)은 활성 영역과 비활성 영역으로 구분된다. 이어서, 상기 활성 영역에 이온을 주입시켜 웰을 형성한다. 이때, 상기 웰을 형성하기 위한 이온은 p 타입 또는 n 타입으로서, 임의로 정의할 수 있다. 그리고, 열처리를 수행하여 상기 이온들을 활성화시킨다. 이와 같이, 상기 기판(31)에 웰을 형성함으로서 문턱 전압의 조절이 이루어진다. 그리고, 상기 기판(31) 상에 잔존하는 산화막 등을 1 : 1 : 5의 혼합비를 갖는 NH4OH, H2O2 및 H2O의 혼합 용액을 이용하여 제거하고, 불산 계열의 용액을 사용하여 세정을 실시한다.Referring to FIG. 2A, the trench isolation layer 32 is formed on the substrate 31. Accordingly, the substrate 31 is divided into an active region and an inactive region. Subsequently, ions are implanted into the active region to form wells. In this case, the ions for forming the well may be arbitrarily defined as p type or n type. Then, heat treatment is performed to activate the ions. As such, by forming a well in the substrate 31, the threshold voltage is adjusted. The oxide film remaining on the substrate 31 is removed using a mixed solution of NH 4 OH, H 2 O 2, and H 2 O having a mixing ratio of 1: 1: 1, and a hydrofluoric acid-based solution is used. To wash.

이어서, 상기 기판(31) 상에 질화 산화막(33), 게이트 산화막(34) 및 폴리 실리콘막(35)을 순차적으로 형성한다. 여기서, 상기 질화 산화막(33)은 800℃ 정도의 온도 분위기에서 산화 질소 가스를 사용하여 형성시킨다. 아울러, 상기 질화 산화막(33)의 형성이 이루어지면서 상기 게이트 산화막(34)의 형성이 이루어진다.Subsequently, the nitride oxide film 33, the gate oxide film 34, and the polysilicon film 35 are sequentially formed on the substrate 31. Here, the nitride oxide film 33 is formed using nitrogen oxide gas in a temperature atmosphere of about 800 ℃. In addition, while the nitride oxide film 33 is formed, the gate oxide film 34 is formed.

도 2b를 참조하면, 식각에 의한 패터닝을 통하여 상기 질화 산화막(33), 게이트 산화막(34) 및 폴리 실리콘막(35)을 질화 산화막 패턴(33a), 게이트 산화막 패턴(34a) 및 폴리 실리콘막 패턴(35a)으로 형성한다. 따라서, 상기 기판(31) 상에 질화 산화막 패턴(33a), 게이트 산화막 패턴(34a) 및 게이트 폴리 실리콘막 패턴(35a)으로 이루어지는 게이트 구조물이 형성된다. 이어서, 상기 기판(31) 및 게이트 구조물의 표면 상에 산질화막(36)을 연속적으로 형성한다. 그리고, 상기 게이트 구조물을 마스크로 이온 주입을 실시하여 상기 게이트 구조물과 인접하는 기판(31)에 예비 소스/드레인 전극(37a, 37b)을 형성한다.Referring to FIG. 2B, the nitride oxide layer 33, the gate oxide layer 34, and the polysilicon layer 35 may be nitrided, the gate oxide layer pattern 34a, and the polysilicon layer pattern by patterning by etching. It forms as (35a). Accordingly, a gate structure including a nitride oxide pattern 33a, a gate oxide pattern 34a, and a gate polysilicon layer pattern 35a is formed on the substrate 31. Subsequently, an oxynitride film 36 is continuously formed on the surfaces of the substrate 31 and the gate structure. In addition, ion implantation is performed using the gate structure as a mask to form preliminary source / drain electrodes 37a and 37b on the substrate 31 adjacent to the gate structure.

도 2c를 참조하면, 상기 기판(31) 상에 저압 실리콘 산화막을 적층한 후, 전면 식각을 실시한다. 이에 따라, 상기 게이트 구조물의 양측벽에 상기 저압 실리콘 산화막으로 이루어진 스페이서(38)가 형성된다. 그리고, 상기 게이트 구조물 및 스페이서(38)를 마스크로 이온 주입을 실시하여 상기 예비 소스/드레인 전극(37a, 37b)을 엘디디 구조의 소스/드레인 전극(39a, 39b)으로 형성한다. 이어서, 소스/드레인 전극(39a, 39b)의 저항을 낮추기 위하여 상기 소스/드레인 전극(39a, 39b)의 기판(31) 상에 코발트 또는 질화 티타늄 등과 같은 물질을 사용하여 실리사이드막(40)을 형성한다. 즉, 기판(31) 상에 잔존하는 자연 산화막을 제거한 후, 실리사이드막(40)을 형성하기 위한 물질을 증착하고, 600℃ 이하의 온도에서 급속 열처리를 실시하여 상기 물질과 실리콘의 반응을 도모하고, 반응하지 않은 물질은 SC-1 용액을 사용하여 제거한다. 이어서, 650℃ 이상의 고온에서 열처리를 수행함으로서 상기 소스/드레인 전극(39a, 39b)의 기판(31) 상에 실리사이드막(40)이 형성된다.Referring to FIG. 2C, after the low pressure silicon oxide layer is laminated on the substrate 31, the entire surface is etched. Accordingly, spacers 38 formed of the low pressure silicon oxide layer are formed on both sidewalls of the gate structure. The preliminary source / drain electrodes 37a and 37b are formed as the source / drain electrodes 39a and 39b of the LED structure by ion implantation using the gate structure and the spacer 38 as a mask. Subsequently, in order to lower the resistance of the source / drain electrodes 39a and 39b, a silicide layer 40 is formed on the substrate 31 of the source / drain electrodes 39a and 39b using a material such as cobalt or titanium nitride. do. That is, after removing the remaining natural oxide film on the substrate 31, a material for forming the silicide film 40 is deposited, and rapid heat treatment at a temperature of 600 ℃ or less to promote the reaction between the material and silicon , Unreacted material is removed using SC-1 solution. Subsequently, the silicide layer 40 is formed on the substrate 31 of the source / drain electrodes 39a and 39b by performing heat treatment at a high temperature of 650 ° C. or higher.

도 2d를 참조하면, 상기 결과물을 갖는 기판(31) 상에 화학 기상 증착 공정을 통하여 실리콘 산화막(41)을 형성한다. 이어서, 상기 게이트 구조물의 게이트 폴리 실리콘막 패턴(35a)의 표면이 노출될 때가지 상기 실리콘 산화막(41)을 연마한다. 이때, 상기 연마는 화학기계적 연마에 의해 달성된다. 계속해서, 상기 연마에 의해 노출된 게이트 폴리 실리콘막 패턴(35a)을 제거한다. 그리고, 상기 제거에 의해 노출되는 게이트 산화막 패턴(34a)을 제거한다. 이때, 상기 제거는 HF 용액을 이용하여 이루어진다. 이와 같이, 상기 게이트 폴리 실리콘 패턴(35a) 및 게이트 산화막 패턴(34a)을 제거함으로서 상기 게이트 구조물의 질화 산화막 패턴(33a)이 노출된다.Referring to FIG. 2D, a silicon oxide film 41 is formed on the substrate 31 having the result through a chemical vapor deposition process. Subsequently, the silicon oxide layer 41 is polished until the surface of the gate polysilicon layer pattern 35a of the gate structure is exposed. At this time, the polishing is accomplished by chemical mechanical polishing. Subsequently, the gate polysilicon film pattern 35a exposed by the polishing is removed. The gate oxide pattern 34a exposed by the removal is removed. At this time, the removal is performed using HF solution. As such, the nitride oxide pattern 33a of the gate structure is exposed by removing the gate polysilicon pattern 35a and the gate oxide pattern 34a.

도 2e를 참조하면, 상기 제거된 결과물의 측벽 및 저면에 고 유전율을 갖는 절연막(42)을 연속적으로 형성한다. 이때, 상기 절연막(42)은 고 유전율을 갖는 것으로서, 하프늄 산화막 또는 탄탈륨 산화막을 적용한다. 그리고, 상기 절연막(42)을 형성한 후, N2O 가스를 사용하고, 약 750 내지 850℃의 온도 분위기로 열처리를 실시한다. 여기서, 상기 열처리를 수행하여도 질화 산화막 패턴(33a)이 상기 절연막(42)의 아래로 산화막이 형성되는 것을 방지한다. 계속해서, 상기 절연막(42)의 표면을 따라 게이트 장벽 금속막(43)을 형성한다. 이때, 상기 게이트 장벽 금속막(43)은 주로 질화 티타늄을 적용한다. 그리고, 상기 절연막(42) 및 게이트 장벽 금속막(43)이 형성된 결과물에 게이트 금속막(44)을 충분하게 매립시켜 게이트 전극을 형성한다.Referring to FIG. 2E, an insulating film 42 having a high dielectric constant is continuously formed on the sidewalls and the bottom of the removed resultant. In this case, the insulating film 42 has a high dielectric constant, and a hafnium oxide film or a tantalum oxide film is applied. After the insulating film 42 is formed, heat treatment is performed using a N 2 O gas in a temperature atmosphere of about 750 to 850 ° C. Here, even when the heat treatment is performed, an oxide film is prevented from being formed below the insulating film 42 in the nitride oxide film pattern 33a. Subsequently, a gate barrier metal film 43 is formed along the surface of the insulating film 42. In this case, the gate barrier metal layer 43 mainly uses titanium nitride. In addition, the gate metal film 44 is sufficiently embedded in the resultant film formed with the insulating film 42 and the gate barrier metal film 43 to form a gate electrode.

따라서, 게이트 절연막으로서는 고 유전율을 갖는 박막을 적용하고, 게이트 전극 물질로서는 낮은 저항을 갖는 박막을 적용한다. 때문에, 게이트 절연막에서 발생되는 누설 전류를 줄일 수 있다. 특히, 게이트 절연막으로서 탄탈륨 산화막을 적용할 경우 그 두께는 25Å 정도로 두꺼울 수 있으나 유전 상수가 20 내지 26 정도로서 산화막에 비해 5배 이상 높다. 따라서, 누설 전류의 발생을 줄일 수 있는 것이다. 그리고, 질화 산화막을 적용함으로서 후속 공정에서 발생하는 이온의 침투를 방지할 수 있다. 또한, 게이트 전극 물질로서 5Ω/스퀘어 이하의 물질을 상요하기 때문에 문턱 전압 등의 신뢰도를 충분하게 확보할 수 있다. 아울러, 실리사이드막이 스페이서가 있는 부분에 형성되는 것을 저지할 수 있음으로 보다 우수한 신뢰도의 확보가 가능하다.Therefore, a thin film having a high dielectric constant is used as the gate insulating film, and a thin film having a low resistance is used as the gate electrode material. Therefore, leakage current generated in the gate insulating film can be reduced. In particular, when the tantalum oxide film is used as the gate insulating film, the thickness thereof may be about 25 GPa, but the dielectric constant is about 20 to 26, which is five times higher than that of the oxide film. Therefore, the occurrence of leakage current can be reduced. In addition, by applying the nitride oxide film, it is possible to prevent the penetration of ions generated in a subsequent step. In addition, since a material of 5 Ω / square or less is required as the gate electrode material, it is possible to sufficiently secure reliability such as a threshold voltage. In addition, since the silicide film can be prevented from being formed in the portion having the spacer, it is possible to secure superior reliability.

이와 같이, 본 발명에 의하면, 우수한 전기적 특성을 갖는 트랜지스터의 형성이 가능하다. 따라서, 본 발명은 반도체 장치의 신뢰도를 향상시키는 효과가 있다. As described above, according to the present invention, it is possible to form a transistor having excellent electrical characteristics. Therefore, the present invention has the effect of improving the reliability of the semiconductor device.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. I can understand that you can.

도 1a 내지 도 1d는 종래의 반도체 장치의 트랜지스터 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method of forming a transistor of a conventional semiconductor device.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치의 트랜지스터 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.2A through 2E are cross-sectional views illustrating a method of forming a transistor in a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

Claims (5)

기판에 트렌치 소자 분리막을 형성하여 활성 영역과 비활성 영역으로 구분하는 단계;Forming a trench isolation layer on the substrate to separate the active region and the inactive region; 상기 활성 영역에 이온을 주입하여 웰을 형성하는 단계;Implanting ions into the active region to form a well; 상기 질화 산화막 패턴, 게이트 산화막 패턴 및 게이트 폴리 실리콘막 패턴으로 이루어지는 게이트 구조물을 형성하는 단계;Forming a gate structure including the nitride oxide pattern, the gate oxide pattern, and the gate polysilicon pattern; 상기 기판 및 게이트 구조물의 표면 상에 산질화막을 연속적으로 형성하는 단계;Continuously forming an oxynitride film on a surface of the substrate and the gate structure; 상기 게이트 구조물을 마스크로 이온 주입을 실시하여 상기 게이트 구조물과 인접하는 기판에 예비 소스/드레인 전극을 형성하는 단계;Ion implanting the gate structure as a mask to form a preliminary source / drain electrode on a substrate adjacent to the gate structure; 상기 게이트 구조물의 양측벽에 스페이서를 형성하는 단계;Forming spacers on both sidewalls of the gate structure; 상기 게이트 구조물 및 스페이서를 마스크로 이온 주입을 실시하여 상기 예비 소스/드레인 전극을 엘디디 구조의 소스/드레인 전극으로 형성하는 단계;Ion implanting the gate structure and the spacer with a mask to form the preliminary source / drain electrodes as source / drain electrodes of an LED structure; 상기 소스/드레인 전극의 기판 상에 실리사이드막을 형성하는 단계;Forming a silicide film on the substrate of the source / drain electrode; 상기 결과물 상에 실리콘 산화막을 형성하는 단계;Forming a silicon oxide film on the resultant product; 상기 게이트 전극의 게이트 폴리 실리콘막 패턴의 표면이 노출될 때가지 상기 실리콘 산화막을 연마하는 단계;Polishing the silicon oxide layer until the surface of the gate polysilicon layer pattern of the gate electrode is exposed; 상기 게이트 전극의 게이트 폴리 실리콘막 패턴 및 게이트 산화막 패턴을 제거하여 상기 게이트 전극의 질화 산화막 패턴을 노출시키는 단계; Removing the gate polysilicon pattern and the gate oxide pattern of the gate electrode to expose the nitride oxide pattern of the gate electrode; 상기 제거된 결과물의 측벽 및 저면에 고 유전율을 갖는 절연막을 연속적으로 형성하는 단계;Continuously forming an insulating film having a high dielectric constant on sidewalls and bottom surfaces of the removed results; 상기 절연막의 표면을 따라 게이트 장벽 금속막을 형성하는 단계; 및Forming a gate barrier metal film along a surface of the insulating film; And 상기 절연막 및 게이트 장벽 금속막이 형성된 결과물에 게이트 금속막을 충분하게 매립시켜 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 장치의 트랜지스터 형성 방법.Forming a gate electrode by sufficiently filling a gate metal film in a resultant product in which the insulating film and the gate barrier metal film are formed. 제1항에 있어서, 상기 질화 산화막 패턴은 750 내지 900℃의 온도 분위기에서 10 내지15Å의 두께를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트랜지스터 형성 방법.The method of claim 1, wherein the nitride oxide pattern is formed to have a thickness of about 10 to about 15 microseconds in a temperature atmosphere of about 750 to about 900 degrees Celsius. 제1항에 있어서, 상기 실리사이드막은 코발트, 질화 티타늄 또는 이들의 혼합물을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트랜지스터 형성 방법.The method of claim 1, wherein the silicide film is formed using cobalt, titanium nitride, or a mixture thereof. 제1항에 있어서, 상기 고 유전율을 갖는 절연막은 하프늄 산화막 또는 탄탈륨 산화막인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트랜지스터 형성 방법.The method of claim 1, wherein the insulating film having a high dielectric constant is a hafnium oxide film or a tantalum oxide film. 제1항에 있어서, 상기 게이트 장벽 금속막은 질화 티타늄막이고, 상기 게이트 금속막은 알루미늄막 또는 구리막인 것을 특징으로 하는 트랜지스터 형성 방법.The method of claim 1, wherein the gate barrier metal film is a titanium nitride film, and the gate metal film is an aluminum film or a copper film.
KR1020030086889A 2003-12-02 2003-12-02 Method for forming a transistor in a semiconductor device Ceased KR20050053249A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030086889A KR20050053249A (en) 2003-12-02 2003-12-02 Method for forming a transistor in a semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030086889A KR20050053249A (en) 2003-12-02 2003-12-02 Method for forming a transistor in a semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20050053249A true KR20050053249A (en) 2005-06-08

Family

ID=37248985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030086889A Ceased KR20050053249A (en) 2003-12-02 2003-12-02 Method for forming a transistor in a semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20050053249A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100944937B1 (en) * 2008-03-27 2010-03-03 한양대학교 산학협력단 Manufacturing method of semiconductor device
KR20120067712A (en) * 2010-12-16 2012-06-26 삼성전자주식회사 Method of manufacturing a semiconductor device
US9385120B2 (en) 2014-06-05 2016-07-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor device and method of fabricating the same
CN115213764A (en) * 2022-07-04 2022-10-21 江苏东海半导体股份有限公司 Preparation method of metal oxide semiconductor field effect transistor

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100944937B1 (en) * 2008-03-27 2010-03-03 한양대학교 산학협력단 Manufacturing method of semiconductor device
KR20120067712A (en) * 2010-12-16 2012-06-26 삼성전자주식회사 Method of manufacturing a semiconductor device
US9385120B2 (en) 2014-06-05 2016-07-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor device and method of fabricating the same
CN115213764A (en) * 2022-07-04 2022-10-21 江苏东海半导体股份有限公司 Preparation method of metal oxide semiconductor field effect transistor
CN115213764B (en) * 2022-07-04 2024-05-14 江苏东海半导体股份有限公司 A method for preparing a metal oxide semiconductor field effect transistor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100440263B1 (en) Transistor in a semiconductor device and a method of manufacturing the same
KR100547227B1 (en) New DRAM Access Transistors
JP3851752B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
CN100463113C (en) Method for manufacturing semiconductor device with recessed gate structure
JP2008047714A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP4093855B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JPWO2004017418A1 (en) Semiconductor integrated circuit device and manufacturing method thereof
KR20050053249A (en) Method for forming a transistor in a semiconductor device
JP2005514765A (en) Nitride offset spacers that reduce recesses in the silicon layer by using a polysilicon reoxidation layer as an etch stop layer
KR20020045260A (en) Method of forming a gate electrode in a semiconductor device
KR20030089082A (en) Method for fabricating semiconductor device
KR100945648B1 (en) Transistor of semiconductor device and manufacturing method thereof
KR100452632B1 (en) Method of manufacturing a transistor in a semiconductor device
KR100355868B1 (en) manufacturing method of semiconductor device
TWI278920B (en) Method of manufacturing a semiconductor device
KR100940440B1 (en) Manufacturing Method of Semiconductor Device
KR100618709B1 (en) Gate Forming Method of Semiconductor Device
KR100609035B1 (en) Method of manufacturing MOS transistor gate of semiconductor device
KR100806136B1 (en) Method of manufacturing semiconductor device with metal gate electrode
KR20030048214A (en) Method for fabricating semiconductor device having dual metal gate electrode
KR20070046351A (en) How to Form a Nonvolatile Memory Device
KR20050052027A (en) Semiconductor device having a recessed gate electrode and fabrication method thereof
KR100412141B1 (en) Method for forming gate electrode in semiconductor device
KR100548524B1 (en) Transistor manufacturing method of semiconductor device
KR100546059B1 (en) Semiconductor manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20031202

N231 Notification of change of applicant
PN2301 Change of applicant

Patent event date: 20041006

Comment text: Notification of Change of Applicant

Patent event code: PN23011R01D

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20081202

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20031202

Comment text: Patent Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20101123

Patent event code: PE09021S01D

E601 Decision to refuse application
PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20110225

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20101123

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I