KR20020002699A - 트랜지스터의 제조 방법 - Google Patents

트랜지스터의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20020002699A
KR20020002699A KR1020000036951A KR20000036951A KR20020002699A KR 20020002699 A KR20020002699 A KR 20020002699A KR 1020000036951 A KR1020000036951 A KR 1020000036951A KR 20000036951 A KR20000036951 A KR 20000036951A KR 20020002699 A KR20020002699 A KR 20020002699A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
gate electrode
tungsten
polycrystalline silicon
manufacturing
Prior art date
Application number
KR1020000036951A
Other languages
English (en)
Inventor
모경구
Original Assignee
박종섭
주식회사 하이닉스반도체
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 박종섭, 주식회사 하이닉스반도체 filed Critical 박종섭
Priority to KR1020000036951A priority Critical patent/KR20020002699A/ko
Publication of KR20020002699A publication Critical patent/KR20020002699A/ko

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/49Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET
    • H01L29/4916Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET the conductor material next to the insulator being a silicon layer, e.g. polysilicon doped with boron, phosphorus or nitrogen
    • H01L29/4925Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET the conductor material next to the insulator being a silicon layer, e.g. polysilicon doped with boron, phosphorus or nitrogen with a multiple layer structure, e.g. several silicon layers with different crystal structure or grain arrangement
    • H01L29/4941Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET the conductor material next to the insulator being a silicon layer, e.g. polysilicon doped with boron, phosphorus or nitrogen with a multiple layer structure, e.g. several silicon layers with different crystal structure or grain arrangement with a barrier layer between the silicon and the metal or metal silicide upper layer, e.g. Silicide/TiN/Polysilicon
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture 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
    • H01L21/18Manufacture 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
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/28008Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
    • H01L21/28017Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
    • H01L21/28026Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor
    • H01L21/28035Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor the final conductor layer next to the insulator being silicon, e.g. polysilicon, with or without impurities
    • H01L21/28044Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor the final conductor layer next to the insulator being silicon, e.g. polysilicon, with or without impurities the conductor comprising at least another non-silicon conductive layer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

본 발명은 다결정 실리콘층, 베리어(Barrier)층인 WN층 및 텅스텐(W)층을 적층한 상태에서 NH3의 어닐(Annealing) 공정을 한 후 게이트 전극을 형성하므로 소자의 수율 및 신뢰성을 향상시키기 위한 트랜지스터의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 트랜지스터의 제조 방법은 다결정 실리콘층, 베리어층인 WN층 및 텅스텐층을 적층한 상태에서 NH3의 어닐 공정을 한 후 게이트 전극을 형성하므로, 상기 NH3의 어닐 공정에 의해 스택 구조의 게이트 전극 형성 방법에서 선택 산화 공정 시 채널 영역의 붕소 이온이 분리 또는 확산되어 발생된 숏 채널 효과를 방지하고, 디뉴데이션 구조의 게이트 전극 형성 방법보다 낮은 온도의 열처리 공정을 사용하므로 핀-홀의 발생을 방지하며, 상기 베리어층인 WN층을 형성한 상태에서 NH3의 어닐 공정을 하므로 NH3의 어닐 공정에 의한 게이트 전극 형성 방법에서 상기 WN층의 불완전한 형성으로 인한 텅스텐 실리사이드의 발생을 방지하여 소자의 수율 및 신뢰성을 향상시키는 특징이 있다.

Description

트랜지스터의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING TRANSISTOR}
본 발명은 트랜지스터 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 다결정 실리콘층, 베리어(Barrier)층인 WN층 및 텅스텐(W)층을 적층한 상태에서 NH3의 어닐(Annealing) 공정을 한 후 게이트 전극을 형성하여 소자의 수율 및 신뢰성을 향상시키는 트랜지스터 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 트랜지스터의 제조 방법 중 스택(Stack) 구조의 게이트 전극 형성 방법을 나타낸 공정 단면도이고, 도 2a와 도 2b는 선택 산화 공정에 따른 문턱 전압을 나타낸 도면이다.
종래의 트랜지스터의 제조 방법 중 스택 구조의 게이트 전극 형성 방법은 도 1a에서와 같이, 반도체 기판(11)상에 열산화 공정으로 게이트 산화막(12)을 성장시킨 다음, 상기 게이트 산화막(12)상에 다결정 실리콘층(13), 베리어층인 WN층(14) 및 텅스텐층(15)을 순차적으로 형성한다.
도 1b에서와 같이, 상기 텅스텐층(15)상에 하드 마스크(Hard mask)층(16)과 감광막(17)을 순차적으로 형성하고, 상기 감광막(17)을 게이트 전극이 형성될 부위에서만 남도록 선택적으로 노광 및 현상한다.
도 1c에서와 같이, 상기 선택적으로 노광 및 현상된 감광막(17)을 마스크로 상기 하드 마스크층(16), 텅스텐층(15), WN층(14) 및 다결정 실리콘층(13)을 선택 식각하여 게이트 전극(18)을 형성한 후, 상기 감광막(17)을 제거한다.
그리고, 상기 게이트 전극(18)을 선택 산화한다.
이때, 상기 선택 산화 공정으로 도 2a와 도 2b에서와 같이, 문턱 전압을 증가시킨다.
여기서, 상기 선택 산화 공정은 상기 게이트 전극(18) 형성 시 상기 게이트 산화막(12)과 다결정 실리콘층(13)의 계면에 발생되는 데미지(Damage)를 완화시키기 위한 공정으로써 상기 텅스텐층(15)을 산화시키지 않고 상기 다결정 실리콘층(13)을 산화시킨다.
도 3a 내지 도 3c는 종래의 트랜지스터의 제조 방법 중 디뉴데이션(Denudation) 구조의 게이트 전극 형성 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
종래의 트랜지스터의 제조 방법 중 디뉴데이션 구조의 게이트 전극 형성 방법은 도 3a에서와 같이, 반도체 기판(11)상에 열산화 공정으로 게이트 산화막(12)을 성장시킨 다음, 상기 게이트 산화막(12)상에 다결정 실리콘층(13)과 WN층(14)을 순차적으로 형성한다.
여기서, 상기 WN층(14)을 스택구조의 게이트 전극의 WN층의 두께보다 두껍게 형성한다.
도 3b에서와 같이, 전면을 800 ∼ 1000℃ 온도에서 4 ∼ 6분 동안 어닐(Anneal) 공정을 하여 상기 다결정 실리콘층(13)과 WN층(14)의 적층 구조가 다결정 실리콘층(13), WN층(14) 및 텅스텐(W)층(15)의 적층 구조로 변화시킨다.
그리고, 상기 텅스텐층(15)상에 하드 마스크층(16)과 감광막(17)을 순차적으로 형성하고, 상기 감광막(17)을 게이트 전극이 형성될 부위에서만 남도록 선택적으로 노광 및 현상한다.
도 3c에서와 같이, 상기 선택적으로 노광 및 현상된 감광막(17)을 마스크로 상기 하드 마스크층(16), 텅스텐층(15), WN층(14) 및 다결정 실리콘층(13)을 선택 식각하여 게이트 전극(18)을 형성한 후, 상기 감광막(17)을 제거한다.
도 4a 내지 도 4c는 종래의 트랜지스터의 제조 방법 중 NH3의 어닐 공정에 의한 게이트 전극 형성 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
종래의 트랜지스터의 제조 방법 중 NH3의 어닐 공정에 의한 게이트 전극 형성 방법은 도 4a에서와 같이, 반도체 기판(11)상에 열산화 공정으로 게이트 산화막(12)을 성장시킨 다음, 상기 게이트 산화막(12)상에 다결정 실리콘층(13)과 텅스텐층(15)을 순차적으로 형성한다.
도 4b에서와 같이, 전면을 700 ∼ 900℃ 온도의 NH3분위기에서 20 ∼ 40초 동안 어닐 공정을 하여 상기 다결정 실리콘층(13)과 W층(15)의 적층 구조가 다결정 실리콘층(13), 베리어층인 WN층(14) 및 텅스텐층(15)의 적층 구조로 변화시킨다.
그리고, 상기 텅스텐층(15)상에 하드 마스크층(16)과 감광막(17)을 순차적으로 형성하고, 상기 감광막(17)을 게이트 전극이 형성될 부위에서만 남도록 선택적으로 노광 및 현상한다.
여기서, 상기 WN층(14)이 도 5에서와 같이 불완전하게 형성하여 텅스텐 실리사이드(Silicide)가 발생(A)된다.
도 4c에서와 같이, 상기 선택적으로 노광 및 현상된 감광막(17)을 마스크로 상기 하드 마스크층(16), 텅스텐층(15), WN층(14) 및 다결정 실리콘층(13)을 선택 식각하여 게이트 전극(18)을 형성한 후, 상기 감광막(17)을 제거한다.
그러나 종래의 트랜지스터 및 그의 제조 방법은 다음과 같은 이유에 의해 소자의 수율 및 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있었다.
첫째, 스택 구조의 게이트 전극 형성 방법은 게이트 전극을 형성한 후 상기 게이트 전극의 다결정 실리콘층과 게이트 산화막과의 계면에 발생된 데미지를 제거하기 위한 선택 산화 공정 시 채널(Channel) 영역의 붕소(B) 이온이 분리 또는 확산되어 숏(Short) 채널 효과가 증가하게 된다.
둘째, 디뉴데이션 구조의 게이트 전극 형성 방법은 고온의 열처리로 핀-홀(Pin-Hole)이 발생하는 등 소자의 특성이 변화된다.
셋째, NH3의 어닐 공정에 의한 게이트 전극 형성 방법은 베리어층인 WN층이 불완전하게 형성하여 텅스텐 실리사이드가 발생된다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 다결정 실리콘층, 베리어층인 WN층 및 텅스텐층을 적층한 상태에서 NH3의 어닐 공정을 한 후 게이트 전극을 형성하므로 소자의 수율 및 신뢰성을 향상시키는 트랜지스터의 제조 방법을제공하는데 그 목적이 있다.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 트랜지스터의 제조 방법 중 스택 구조의 게이트 전극 형성 방법을 나타낸 공정 단면도
도 2a와 도 2b는 선택 산화 공정에 따른 문턱 전압을 나타낸 도면
도 3a 내지 도 3c는 종래의 트랜지스터의 제조 방법 중 디뉴데이션 구조의 게이트 전극 형성 방법을 나타낸 공정 단면도
도 4a 내지 도 4c는 종래의 트랜지스터의 제조 방법 중 NH3의 어닐 공정에 의한 게이트 전극 형성 방법을 나타낸 공정 단면도
도 5는 종래의 트랜지스터의 제조 방법 중 NH3의 어닐 공정에 의한 게이트 전극 형성 방법에 있어서 텅스텐 실리사이드가 발생된 것을 나타낸 사진도
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
31: 반도체 기판 32: 게이트 산화막
33: 다결정 실리콘층 34: WN층
35: 텅스텐층 36: NH3분위기
37: 하드 마스크층 38: 감광막
39: 게이트 전극
본 발명의 트랜지스터의 제조 방법은 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 트랜지스터의 제조 방법의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터의 제조 방법은 도 6a에서와 같이, 반도체 기판(31)상에 열산화 공정으로 게이트 산화막(32)을 성장시킨 다음, 상기 게이트 산화막(32)상에 다결정 실리콘층(33), WN층(34) 및 텅스텐(W)층(35)을 순차적으로 형성한다.
도 6b에서와 같이, 전면을 700 ∼ 900℃ 온도의 NH3분위기(36)에서 20 ∼ 40초 동안 어닐(Anneal) 공정을 한다.
여기서, 상기 텅스텐층(35)을 Ti층, Pt층 및 Ni층 중 하나의 층으로 형성할 수 있다.
도 6c에서와 같이, 상기 텅스텐층(35)상에 하드 마스크층(37)과 감광막(38)을 순차적으로 형성하고, 상기 감광막(38)을 게이트 전극이 형성될 부위에서만 남도록 선택적으로 노광 및 현상한다.
도 6d에서와 같이, 상기 선택적으로 노광 및 현상된 감광막(38)을 마스크로상기 하드 마스크층(37), 텅스텐층(35), WN층(34) 및 다결정 실리콘층(33)을 선택 식각하여 게이트 전극(39)을 형성한 후, 상기 감광막(38)을 제거한다.
그리고, 상기 게이트 전극(39)을 선택 산화한다.
후속 공정에서 상기 게이트 전극(39)을 포함한 전면에 상기 텅스텐층(35)의 산화를 방지하기 위한 20 ∼ 150Å 두께의 질화막을 형성한다.
본 발명의 트랜지스터의 제조 방법은 다결정 실리콘층, 베리어층인 WN층 및 텅스텐층을 적층한 상태에서 NH3의 어닐 공정을 한 후 게이트 전극을 형성하므로 다음과 같은 이유에 의해 소자의 수율 및 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.
첫째, 상기 NH3의 어닐 공정에 의해 스택 구조의 게이트 전극 형성 방법에서 선택 산화 공정 시 채널 영역의 붕소 이온이 분리 또는 확산되어 발생된 숏 채널 효과를 방지한다.
둘째, 디뉴데이션 구조의 게이트 전극 형성 방법보다 낮은 온도의 열처리 공정을 사용하므로 핀-홀의 발생을 방지한다.
셋째, 상기 베리어층인 WN층을 형성한 상태에서 NH3의 어닐 공정을 하므로 NH3의 어닐 공정에 의한 게이트 전극 형성 방법에서 상기 WN층의 불완전한 형성으로 인한 텅스텐 실리사이드의 발생을 방지한다.

Claims (2)

  1. 기판상에 게이트 절연막, 다결정 실리콘층, WN층 및 텅스텐층을 순차적으로 형성하는 단계;
    전면을 NH3분위기에서 어닐 공정을 하는 단계;
    상기 텅스텐층상에 하드 마스크층을 형성하는 단계;
    상기 하드 마스크층, 텅스텐층, WN층 및 다결정 실리콘층을 선택 식각하여 게이트 전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트 전극을 선택 산화하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 트랜지스터의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 어닐 공정을 700 ∼ 900℃ 온도로 20 ∼ 40초 동안 함을 특징으로 하는 트랜지스터의 제조 방법.
KR1020000036951A 2000-06-30 2000-06-30 트랜지스터의 제조 방법 KR20020002699A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020000036951A KR20020002699A (ko) 2000-06-30 2000-06-30 트랜지스터의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020000036951A KR20020002699A (ko) 2000-06-30 2000-06-30 트랜지스터의 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20020002699A true KR20020002699A (ko) 2002-01-10

Family

ID=19675240

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020000036951A KR20020002699A (ko) 2000-06-30 2000-06-30 트랜지스터의 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20020002699A (ko)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60195975A (ja) * 1984-03-19 1985-10-04 Fujitsu Ltd 半導体装置
JPH07235542A (ja) * 1993-12-28 1995-09-05 Toshiba Corp 半導体装置およびその製造方法
US5733816A (en) * 1995-12-13 1998-03-31 Micron Technology, Inc. Method for depositing a tungsten layer on silicon
JP2000068502A (ja) * 1998-08-26 2000-03-03 Nec Corp 半導体装置の製造方法および半導体装置
JP2000156497A (ja) * 1998-11-20 2000-06-06 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
KR100282436B1 (ko) * 1997-12-11 2001-03-02 김영환 반도체 소자의 제조방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60195975A (ja) * 1984-03-19 1985-10-04 Fujitsu Ltd 半導体装置
JPH07235542A (ja) * 1993-12-28 1995-09-05 Toshiba Corp 半導体装置およびその製造方法
US5733816A (en) * 1995-12-13 1998-03-31 Micron Technology, Inc. Method for depositing a tungsten layer on silicon
KR100282436B1 (ko) * 1997-12-11 2001-03-02 김영환 반도체 소자의 제조방법
JP2000068502A (ja) * 1998-08-26 2000-03-03 Nec Corp 半導体装置の製造方法および半導体装置
JP2000156497A (ja) * 1998-11-20 2000-06-06 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW523929B (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
KR100636461B1 (ko) 반도체 소자내 게이트-유도된 드레인 누설을 감소시키는방법
JP4093855B2 (ja) 半導体素子の製造方法
JP2003168741A (ja) デュアルゲート酸化膜の形成方法及びそれを利用した半導体素子の製造方法
TW574746B (en) Method for manufacturing MOSFET with recessed channel
JP2006237425A (ja) 半導体装置の製造方法
KR100615121B1 (ko) 반도체 장치 제조 방법
US6764948B2 (en) Method of manufacturing a semiconductor device and the semiconductor device manufactured by the method
KR100223736B1 (ko) 반도체 소자 제조 방법
KR20020002699A (ko) 트랜지스터의 제조 방법
KR100200184B1 (ko) 반도체 장치의 제조방법
KR100390237B1 (ko) 반도체소자의 제조방법
KR20050009482A (ko) 반도체 소자의 제조방법
JP2005353655A (ja) 半導体装置の製造方法
KR20020013195A (ko) 반도체 장치의 게이트 패턴 형성 방법
KR100905177B1 (ko) 반도체소자의 제조방법
KR100702118B1 (ko) 반도체 소자의 제조방법
JP2005252052A (ja) 半導体装置及びその製造方法
KR101128696B1 (ko) 모스 트랜지스터 제조 방법
JP2513312B2 (ja) Mosトランジスタの製造方法
KR100806136B1 (ko) 금속 게이트전극을 구비한 반도체소자의 제조 방법
KR20020096393A (ko) 모스 트랜지스터의 제조방법
JP2763225B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPS6257228A (ja) 半導体装置の製造方法
KR20030000848A (ko) 반도체장치의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application