Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

KR100607817B1 - Method of manufacturing a semiconductor device - Google Patents

Method of manufacturing a semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
KR100607817B1
KR100607817B1 KR1020020079206A KR20020079206A KR100607817B1 KR 100607817 B1 KR100607817 B1 KR 100607817B1 KR 1020020079206 A KR1020020079206 A KR 1020020079206A KR 20020079206 A KR20020079206 A KR 20020079206A KR 100607817 B1 KR100607817 B1 KR 100607817B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
forming
film
source
junction
Prior art date
Application number
KR1020020079206A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20040051303A (en
Inventor
류상욱
한승희
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 KR1020020079206A priority Critical patent/KR100607817B1/en
Publication of KR20040051303A publication Critical patent/KR20040051303A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100607817B1 publication Critical patent/KR100607817B1/en

Links

Images

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
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 반도체 기판의 소정 영역에 접합부가 형성되면, 접합부에 실리사이드층을 형성하거나 금속 배선 공정을 진행하기 전에 SEG(Selective Epitaxial Growth) 공정이나 SAES(Surface Area Enhanced Silicon) 공정으로 접합부를 성장시켜 접합부의 면적을 증가시킴으로써, 접합부와 콘택 플러그 간의 정렬 마진을 보다 더 확보하고 접촉 저항이 증가하는 것을 방지하여 공정의 신뢰성 및 소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 제조 방법이 개시된다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, wherein when a junction is formed in a predetermined region of a semiconductor substrate, a selective epitaxial growth (SEG) process or a surface area enhanced (SAES) process is performed before a silicide layer is formed on the junction or a metal wiring process is performed. By increasing the area of the junction by growing the junction by the silicon process, the semiconductor device can improve the reliability of the process and the electrical characteristics of the device by securing more alignment margin between the junction and the contact plug and preventing contact resistance from increasing. A method of producing is disclosed.

접합부, 접합면적, SEG, SAES, 볼더리스 콘택Joint, Joint Area, SEG, SAES, Boulderless Contact

Description

반도체 소자의 제조 방법{Method of manufacturing a semiconductor device} Method of manufacturing a semiconductor device             

도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명 하기 위한 소자의 단면도들이다. 1A to 1E are cross-sectional views of devices for describing a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도들이다. 2A through 2E are cross-sectional views of devices for describing a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with another embodiment of the present invention.

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

101, 201 : 반도체 기판 102, 202 : 소자 분리막101, 201: semiconductor substrate 102, 202: device isolation film

103, 203 : 게이트 산화막 104, 204 : 게이트103 and 203 gate oxide films 104 and 204 gate

105, 205 : 절연막 스페이서 106, 206 : 소오스/드레인105, 205: insulating film spacer 106, 206: source / drain

107, 207 : 실리콘 성장층 108, 208 : 실리사이드층107 and 207 silicon growth layer 108 and 208 silicide layer

109, 209 : 질화막 110, 210 : 층간 절연막109, 209: nitride film 110, 210: interlayer insulating film

111, 211 : 콘택 플러그 112, 212 : 접촉면111, 211: contact plug 112, 212: contact surface

본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 접합부와 콘택 플러그 간의 접촉 면적을 증가시키기 위한 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device for increasing the contact area between the junction and the contact plug.

반도체 소자의 성능 및 집적도를 향상시키기 위하여 수많은 연구가 진행되고 있다. 이러한 연구 결과로 게이트의 선폭을 축소하거나 구리를 이용하여 금속 배선을 형성하는 기술이 개발되고 있으며, 소오스/드레인/게이트와 금속 배선을 연결 통로인 콘택홀의 경우에는 볼더리스(Borderless) 콘택 기술을 이용하여 소자의 성능 및 집적도를 향상시키고 있다. Numerous studies have been conducted to improve the performance and the degree of integration of semiconductor devices. As a result of this research, a technology for reducing the line width of the gate or forming metal wiring using copper is being developed. In the case of a contact hole connecting a source / drain / gate and the metal wiring, a borderless contact technology is used. This improves the performance and integration of the device.

그러나, 소자가 점점 더 고집적화 될수록 볼더리스 콘택 기술을 적용하는 데에도 한계가 있다. 예를 들면, 디자인 룰이 0.13um인 경우에서의 콘택홀의 임계 치수(Critical Dimension; CD)는 0.16um 정도에 불과하며, 리소그라피 측면에서 OPC(Optical Proxymity Correction) 등의 작업을 적용하더라도 0.1um 이하가 되는 부분이 발생하게 되어 콘택 플러그와 접합부의 접촉 면적을 예측하기 어려워진다. However, as devices become more and more highly integrated, there is a limit to the application of Boulderless contact technology. For example, when the design rule is 0.13 um, the critical dimension (CD) of the contact hole is only about 0.16 um. In this case, the contact area between the contact plug and the joint becomes difficult to predict.

이로 인해 동일 셀 내에서의 콘택 저항이 영역에 따라 국부적으로 차이를 보일 수 있으며, 소자의 동작에 치명적인 결함이 발생될 수 있다.As a result, contact resistances in the same cell may be locally different according to regions, and fatal defects may occur in the operation of the device.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 반도체 기판의 소정 영역에 접합부가 형성되면, 접합부에 실리사이드층을 형성하거나 금속 배선 공정을 진행하기 전에 SEG(Selective Epitaxial Growth) 공정이나 SAES(Surface Area Enhanced Silicon) 공정으로 접합부를 성장시켜 접합부의 면적을 증가시킴으로써, 접합부와 콘택 플러그 간의 정렬 마진을 보다 더 확보하고 접촉 저항이 증가하는 것을 방지하여 공정의 신뢰성 및 소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
Therefore, when the junction is formed in a predetermined region of the semiconductor substrate in order to solve the above problems, the present invention prior to forming a silicide layer on the junction or proceeding the metal wiring process, the surface area enhanced (SEG) process or surface area enhanced (SAES) By increasing the area of the junction by growing the junction by the silicon process, the semiconductor device can improve the reliability of the process and the electrical characteristics of the device by securing more alignment margin between the junction and the contact plug and preventing contact resistance from increasing. Its purpose is to provide a process for the preparation.

본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법은 소자분리막에 의하여 소자분리 영역 및 및 활성영역으로 분리되는 반도체 기판상에 게이트를 형성하고 상기 게이트 양측 활성영역의 반도체 기판내에 소오스 및 드레인을 형성하는 단계와, 상기 게이트와 상기 소오스 및 드레인 상에 실리콘을 성장시켜 실리콘 성장층을 형성하는 단계와, 상기 실리콘 상장층을 실리사이드화하여 살리사이드층을 형성하는 단계와, 전면에 층간 절연막을 형성하는 단계와, 상기 층간 절연막에 상기 살리사이드층을 노출하는 콘택홀을 형성하는 단계와, 상기 콘택홀에 콘택 플러그를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 실리콘 성장층은 SiH4, Si2H6 및 Si2Cl2H2 중 선택된 어느 하나를 소오스 가스로 사용하고 HCl 또는 Cl2를 반응 가스로 사용하는 SEG 공정을 형성할 수 있다. 이때, SEG 공정은 700 내지 800℃의 온도와, 20 내지 100Torr의 압력에서 20 내지 200sccm의 소오스 가스와 50 내지 100sccm의 반응 가스를 공급하면서 실시할 수 있다.
In the method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, a gate is formed on a semiconductor substrate which is separated into an isolation region and an active region by an isolation layer, and a source and a drain are formed in the semiconductor substrate of both active regions of the gate. Forming a silicon growth layer by growing silicon on the gate, the source and the drain, silicating the silicon upper layer to form a salicide layer, and forming an interlayer insulating film on the entire surface And forming a contact hole exposing the salicide layer in the interlayer insulating film, and forming a contact plug in the contact hole.
In the above, the silicon growth layer may form a SEG process using any one selected from SiH 4 , Si 2 H 6 and Si 2 Cl 2 H 2 as the source gas and using HCl or Cl 2 as the reaction gas. In this case, the SEG process may be performed while supplying a source gas of 20 to 200 sccm and a reaction gas of 50 to 100 sccm at a temperature of 700 to 800 ° C. and a pressure of 20 to 100 Torr.

삭제delete

한편, 실리콘 성장층은 SiH4, Si2H6 및 Si2Cl2H 2 중 선택된 어느 하나를 소오 스 가스로 사용하는 SAES 공정으로 형성할 수도 있다. 이때, SAES 공정은 450 내지 550℃의 온도와, 20 내지 100Torr의 압력에서 100 내지 800sccm의 소오스 가스를 공급하면서 실시할 수 있다. Meanwhile, the silicon growth layer may be formed by a SAES process using any one selected from SiH 4 , Si 2 H 6, and Si 2 Cl 2 H 2 as a source gas. In this case, the SAES process may be performed while supplying a source gas of 100 to 800 sccm at a temperature of 450 to 550 ° C. and a pressure of 20 to 100 Torr.

실리사이드층을 형성한 후 층간 절연막을 형성하기 전에, 접합부를 포함한 전체 상부에 산화막을 형성한 후 질화막, 질산화막 및 탄화막 중 선택된 어느 하나의 막을 순차적으로 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. After forming the silicide layer and before forming the interlayer insulating film, the method may further include sequentially forming an oxide film over the entire portion including the junction and subsequently forming any one of a nitride film, a nitride oxide film, and a carbide film.

또한, 콘택홀을 형성한 후 콘택 플러그를 형성하기 전에, 콘택홀을 통해 노출되는 소자 분리막을 CF 계열의 가스를 이용한 건식 식각이나, HF 계열의 불소 함유 식각제를 이용한 습식 식각이나, NH4OH 또는 HCl과 같이 산화막 식각제를 이용한 습식 식각 공정으로 소정의 깊이까지 제거하여 실리사이드층의 측면을 노출시키는 단계를 더 포함할 수 있다. In addition, after forming the contact hole and before forming the contact plug, the device isolation layer exposed through the contact hole may be dry-etched using CF-based gas, wet-etched using HF-based fluorine-containing etchant, or NH 4 OH. Alternatively, the method may further include exposing a side surface of the silicide layer by removing a predetermined depth by a wet etching process using an oxide etchant such as HCl.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 한편, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be embodied in various different forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art. It is provided for complete information. In the drawings, like reference numerals refer to like elements.

도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도들이다.1A to 1E are cross-sectional views of devices for describing a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 1a를 참조하면, 소자 분리 영역에 소자 분리막(102)이 형성된 반도체 기판 상에 반도체 소자를 형성하기 위한 여러 요소를 형성한다. 예로써, 트랜지스터를 형성할 경우에는 통상의 공정으로 게이트 산화막(103), 게이트(104), 절연막 스페이서(105), 소오스/드레인(106)을 형성한다. 이렇게 트랜지스터를 형성할 경우에는 게이트(104)와 소오스/드레인(106)이 후속 공정에서 형성될 콘택 플러그와 접촉할 접합부가 된다. 이하, 게이트(104)와 소오스/드레인(106)을 접합부라 하기로 한다. Referring to FIG. 1A, various elements for forming a semiconductor device are formed on a semiconductor substrate on which an isolation layer 102 is formed in an isolation region. For example, when forming a transistor, the gate oxide film 103, the gate 104, the insulating film spacer 105, and the source / drain 106 are formed in a conventional process. In the case of forming the transistor in this way, the gate 104 and the source / drain 106 become a junction to be in contact with the contact plug to be formed in a subsequent process. Hereinafter, the gate 104 and the source / drain 106 will be referred to as a junction.

도 1b를 참조하면, SEG(Selective Epitaxial Growth) 공정으로 실리콘을 100 내지 1000Å 정도 성장시켜 게이트(104) 및 소오스/드레인(106) 상부에 실리콘 성장층(107)을 형성한다. 상기에서, SEG 공정은 SiH4, Si2H6 및 Si2Cl2H2 중 선택된 어느 하나를 소오스 가스로 사용하여 HCl 또는 Cl2를 반응 가스로 사용하여 실시한다. 구체적으로 설명하면, SEG 공정은 700 내지 800℃의 온도와, 20 내지 100Torr의 압력에서 20 내지 200sccm의 소오스 가스와 50 내지 100sccm의 반응 가스를 공급하면서 실시하여 실리콘 성장층(107)을 형성한다. 상기와 같이, 접합부(104 및 106) 상에 실리콘 성장층(107)을 형성함으로써 후속 공정에서 형성될 콘택 플러그와의 접촉 면적이 증가된다.Referring to FIG. 1B, the silicon growth layer 107 is formed on the gate 104 and the source / drain 106 by growing silicon by about 100 to 1000 microseconds by a selective epitaxial growth (SEG) process. In the above, the SEG process is performed using any one selected from SiH 4 , Si 2 H 6 and Si 2 Cl 2 H 2 as the source gas, using HCl or Cl 2 as the reaction gas. Specifically, the SEG process is performed while supplying a source gas of 20 to 200 sccm and a reactant gas of 50 to 100 sccm at a temperature of 700 to 800 ° C. and a pressure of 20 to 100 Torr to form the silicon growth layer 107. As described above, by forming the silicon growth layer 107 on the junctions 104 and 106, the contact area with the contact plug to be formed in a subsequent process is increased.

도 1c를 참조하면, 샐리사이드(Self-Aligned Silicide) 공정으로 상기 실리콘 성장층(107)을 실리사이드시키어 상기 접합부(104 및 106) 상에 실리사이드층(108)을 형성한다. 이때, 실리사이드층(108)은 텅스텐을 이용하여 텅스텐 실리사이드층으로 형성하거나, 코발트를 사용하여 코발트 실리사이드층으로 형성할 수 있다.
샐리사이드 공정을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같습니다.
상기 실리콘 성장층(107)을 포함한 전체 구조 상에 금속층(도시하지 않음)을 형성한 후 열처리를 실시한다. 그러면, 실리콘 성장층(107)에 포함된 실리콘 성분과 금속층에 포함된 금속 성분이 실리사이드 반응을 일으켜 실리사이드층(108)이 형성된다. 이때, 소자 분리막(102)이나 절연막 스페이서(105)는 금속층과 반응하지 않기 때문에, 소자 분리막(102)이나 절연막 스페이서(105) 상에는 실리사이드층이 형성되지 않는다. 이후, 반응하지 않은 금속층을 제거하면, 접합부(104 및 106) 상에 실리사이드층(108)만이 잔류된다.
상기의 방법으로 접합부(104 및 106) 상에 실리사이드층(108)을 형성할 수 있다.
Referring to FIG. 1C, the silicon growth layer 107 is silicided through a salicide (Self-Aligned Silicide) process to form a silicide layer 108 on the junctions 104 and 106. In this case, the silicide layer 108 may be formed of a tungsten silicide layer using tungsten or a cobalt silicide layer using cobalt.
The salicide process is described in more detail as follows.
After forming a metal layer (not shown) on the entire structure including the silicon growth layer 107, heat treatment is performed. Then, the silicon component included in the silicon growth layer 107 and the metal component included in the metal layer cause a silicide reaction to form the silicide layer 108. At this time, since the device isolation film 102 or the insulating film spacer 105 does not react with the metal layer, no silicide layer is formed on the device isolation film 102 or the insulating film spacer 105. Subsequently, when the unreacted metal layer is removed, only the silicide layer 108 remains on the junctions 104 and 106.
The silicide layer 108 may be formed on the junctions 104 and 106 by the above method.

도 1d를 참조하면, 볼더리스 콘택(Borderless Contact; BLC)을 형성하기 위하여 전체 상부에 질화막(109)을 형성한 후 층간 절연막(110)을 순차적으로 형성한다. 여기서, 질화막(109)은 100 내지 500Å의 두께로 형성하며, 질화막 대신에 산화막에 대한 식각 선택비가 상이한 질산화막이나 탄화막(SiC)을 형성할 수도 있다. 한편, 질화막(109)과 실리사이드층(108) 간의 계면 특성이 저하되는 것을 방지하기 위하여 질화막(109)을 형성하기 전에 10 내지 200Å의 두께로 산화막(도시되지 않음)을 먼저 형성한다. 이어서, 층간 절연막(110)은 BPSG 또는 PE-TEOS로 형성할 수 있다. Referring to FIG. 1D, in order to form a borderless contact (BLC), the nitride layer 109 is formed over the entire surface, and then the interlayer insulating layer 110 is sequentially formed. Here, the nitride film 109 may be formed to a thickness of 100 to 500 GPa, and instead of the nitride film, a nitride oxide film or a carbide film (SiC) having a different etching selectivity with respect to the oxide film may be formed. On the other hand, an oxide film (not shown) is first formed to a thickness of 10 to 200 kPa before the nitride film 109 is formed in order to prevent the interfacial property between the nitride film 109 and the silicide layer 108 from deteriorating. Subsequently, the interlayer insulating layer 110 may be formed of BPSG or PE-TEOS.

도 1e를 참조하면, 사진 식각 공정으로 상기 층간 절연막(110)과 질화막(109)을 선택 식각하여 상기 실리사이드층(108)을 노출하는 콘택홀을 형성한 후 콘택홀을 전도성 물질로 매립하여 콘택 플러그(111)를 형성한다. 이때, 콘택홀은 접합부(106) 상부의 층간 절연막(110)을 먼저 제거한 후, 인산과 같은 질화물 식각제를 이용한 습식 식각으로 질화막(109)을 제거하는 방법으로 형성한다. Referring to FIG. 1E, a contact hole exposing the silicide layer 108 is formed by selectively etching the interlayer insulating layer 110 and the nitride layer 109 by a photolithography process, and then filling the contact hole with a conductive material to form a contact plug. (111) is formed. In this case, the contact hole is formed by first removing the interlayer insulating layer 110 on the junction portion 106 and then removing the nitride layer 109 by wet etching using a nitride etchant such as phosphoric acid.

이어서, 콘택홀을 통해 실리사이드층(108) 뿐만이 아니라 소자 분리막(102)의 일부가 노출되는 경우에는, 노출된 소자 분리막(102)을 소정의 깊이까지 일부 제거하여 실리사이드층(108)의 측면(112)을 노출시키고, 이를 통해 접촉 면적을 증가시킬 수 있다. 이때, 소자 분리막(102)은 CF 계열의 가스를 이용한 건식 식각이나, HF 계열의 불소(Fluorine) 함유 식각제를 이용한 습식 식각이나, NH4OH 또는 HCl과 같이 산화막 식각제를 이용한 습식 식각 공정으로 제거하며, 10 내지 500Å의 두께만큼 제거한다. Subsequently, when not only the silicide layer 108 but also a portion of the device isolation layer 102 is exposed through the contact hole, the exposed device isolation layer 102 is partially removed to a predetermined depth to thereby remove the side surface 112 of the silicide layer 108. ), Thereby increasing the contact area. In this case, the device isolation layer 102 may be a dry etching method using a CF-based gas, a wet etching method using an HF-based fluorine-containing etchant, or a wet etching process using an oxide etchant such as NH 4 OH or HCl. Removal, by a thickness of 10 to 500 mm 3.

상기와 같이, SEG 공정으로 형성한 실리콘 성장층(도 1b의 107)을 이용하여 면적을 증가시킨 상태에서 접합부(106) 상부에 콘택 플러그(111)를 형성함으로써 정렬 오차에 대한 마진을 확보함과 동시에 접촉 면적이 감소되는 것을 방지하여 접촉 저항이 증가하는 것을 방지할 수 있다. As described above, by using the silicon growth layer formed by the SEG process (107 in Fig. 1b) to form a contact plug 111 on the junction 106 in the state of increasing the area to secure a margin for alignment error and At the same time, the contact area can be prevented from being reduced, thereby increasing the contact resistance.

상기에서는 SEG 공정으로 접합부의 면적을 증가시켰으나 SAES(Surface Area Enhanced Silicon) 공정으로 접합부의 면적을 증가시킬 수도 있다. 이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다. Although the area of the junction is increased by the SEG process, the area of the junction may be increased by the surface area enhanced silicon (SAES) process. Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention will be described.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도들이다. 2A through 2E are cross-sectional views of devices for describing a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with another embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하면, 소자 분리 영역에 소자 분리막(202)이 형성된 반도체 기판 상에 반도체 소자를 형성하기 위한 여러 요소를 형성한다. 예로써, 트랜지스터를 형성할 경우에는 통상의 공정으로 게이트 산화막(203), 게이트(204), 절연막 스페이서(205), 소오스/드레인(206)을 형성한다. 이렇게 트랜지스터를 형성할 경우에는 게이트(204)와 소오스/드레인(206)이 후속 공정에서 형성될 콘택 플러그와 접촉할 접합부가 된다. 이하, 게이트(204)와 소오스/드레인(206)을 접합부라 하기로 한다. Referring to FIG. 2A, various elements for forming a semiconductor device are formed on a semiconductor substrate on which an isolation layer 202 is formed in an isolation region. For example, when forming a transistor, the gate oxide film 203, the gate 204, the insulating film spacer 205, and the source / drain 206 are formed in a normal process. In the case of forming the transistor in this way, the gate 204 and the source / drain 206 become a junction to be in contact with the contact plug to be formed in a subsequent process. Hereinafter, the gate 204 and the source / drain 206 will be referred to as a junction.

도 2b를 참조하면, SAES(Surface Area Enhanced Silicon) 공정으로 실리콘을 30 내지 1000Å 정도 성장시켜 접합부(204 및 206) 상부에 실리콘 성장층(207)을 형성한다. 상기에서, SAES 공정은 SiH4, Si2H6 및 Si2Cl2 H2 중 선택된 어느 하나를 소오스 가스로 사용하여 실시한다. 구체적으로 설명하면, SAES 공정은 450 내지 550℃의 온도와, 20 내지 100Torr의 압력에서 100 내지 800sccm의 소오스 가스를 공급하면서 실시하여 실리콘 성장층(207)을 형성한다. 상기와 같이, 접합부(204 및 206) 상에 실리콘 성장층(207)을 형성함으로써 후속 공정에서 형성될 콘택 플러그와의 접촉 면적이 증가된다.Referring to FIG. 2B, the silicon growth layer 207 is formed on the junctions 204 and 206 by growing about 30 to 1000 microseconds of silicon through a surface area enhanced silicon (SAES) process. In the above, the SAES process is carried out using any one selected from SiH 4 , Si 2 H 6 and Si 2 Cl 2 H 2 as the source gas. Specifically, the SAES process is performed while supplying a source gas of 100 to 800 sccm at a temperature of 450 to 550 ° C. and a pressure of 20 to 100 Torr to form the silicon growth layer 207. As described above, by forming the silicon growth layer 207 on the junctions 204 and 206, the contact area with the contact plug to be formed in a subsequent process is increased.

도 2c를 참조하면, 샐리사이드(Self-Aligned Silicide) 공정으로 상기 실리콘 성장층(207)을 실리사이드화하여 상기 접합부(204 및 206)상에 실리사이드층(208)을 형성한다. 이때, 실리사이드층(208)은 텅스텐을 이용하여 텅스텐 실리사이드층으로 형성하거나, 코발트를 사용하여 코발트 실리사이드층으로 형성할 수 있다.
샐리사이드 공정을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같습니다.
상기 실리콘 성장층(207)을 포함한 전체 구조 상에 금속층(도시하지 않음)을 형성한 후 열처리를 실시한다. 그러면, 실리콘 성장층(207)에 포함된 실리콘 성분과 금속층에 포함된 금속 성분이 실리사이드 반응을 일으켜 실리사이드층(208)이 형성된다. 이때, 소자 분리막(202)이나 절연막 스페이서(205)는 금속층과 반응하지 않기 때문에, 소자 분리막(202)이나 절연막 스페이서(205) 상에는 실리사이드층이 형성되지 않는다. 이후, 반응하지 않은 금속층을 제거하면, 접합부(204 및 206) 상에 실리사이드층(208)만이 잔류된다.
상기의 방법으로 접합부(204 및 206) 상에 실리사이드층(208)을 형성할 수 있다.
Referring to FIG. 2C, a silicide layer 208 is formed on the junctions 204 and 206 by suicide of the silicon growth layer 207 using a salicide (Self-Aligned Silicide) process. In this case, the silicide layer 208 may be formed of a tungsten silicide layer using tungsten or a cobalt silicide layer using cobalt.
The salicide process is described in more detail as follows.
After forming a metal layer (not shown) on the entire structure including the silicon growth layer 207, heat treatment is performed. Then, the silicon component included in the silicon growth layer 207 and the metal component included in the metal layer cause a silicide reaction to form the silicide layer 208. At this time, since the device isolation film 202 or the insulation film spacer 205 does not react with the metal layer, no silicide layer is formed on the device isolation film 202 or the insulation film spacer 205. Subsequently, when the unreacted metal layer is removed, only the silicide layer 208 remains on the junctions 204 and 206.
The silicide layer 208 may be formed on the junctions 204 and 206 by the above method.

도 2d를 참조하면, 도 1d에서 서술한 방법과 동일한 방법으로 볼더리스 콘택(Borderless Contact; BLC)을 형성하기 위하여 전체 상부에 질화막(209)을 형성한 후 층간 절연막(210)을 순차적으로 형성한다. 마찬가지로, 질화막(209)과 실리사이드층(208) 간의 계면 특성이 저하되는 것을 방지하기 위하여 질화막(209)을 형성하기 전에 10 내지 200Å의 두께로 산화막(도시되지 않음)을 먼저 형성한다. Referring to FIG. 2D, in order to form a Boulderless Contact (BLC) in the same manner as described in FIG. 1D, an interlayer insulating film 210 is sequentially formed after the nitride film 209 is formed over the entire surface. . Similarly, an oxide film (not shown) is first formed to a thickness of 10 to 200 kPa before the nitride film 209 is formed in order to prevent the interfacial property between the nitride film 209 and the silicide layer 208 from deteriorating.

도 2e를 참조하면, 도 1e에서 서술한 방법과 동일한 방법으로 콘택홀을 형성한 후 콘택홀을 전도성 물질로 매립하여 콘택 플러그(211)를 형성한다. 마찬가지로, 콘택홀을 통해 실리사이드층(208) 뿐만이 아니라 소자 분리막(202)의 일부가 노출되는 경우에는, 노출된 소자 분리막(202)을 소정의 깊이까지 일부 제거하여 실리사이드층(208)의 측면(212)을 노출시키고, 이를 통해 접촉 면적을 증가시킬 수 있다. 한편, SAES 공정에 의해 실리콘 성장층(도 2b의 207)이 울퉁불퉁하게 형성된 상태에서 실리사이드층(208)을 형성한 후 콘택 플러그(211)를 형성하므로, 실리사이드층(208)와 콘택 플러그(211)간의 접촉 면적도 증가시킬 수 있다. Referring to FIG. 2E, after the contact hole is formed in the same manner as described in FIG. 1E, the contact hole is filled with a conductive material to form the contact plug 211. Similarly, when not only the silicide layer 208 but also the part of the device isolation layer 202 is exposed through the contact hole, the exposed device isolation layer 202 is partially removed to a predetermined depth, so that the side surface 212 of the silicide layer 208 is removed. ), Thereby increasing the contact area. Meanwhile, the silicide layer 208 and the contact plug 211 are formed by forming the silicide layer 208 after the silicon growth layer 207 of FIG. 2B is unevenly formed by the SAES process. The contact area of the liver can also be increased.

상기와 같이, SAES 공정으로 실리콘 성장층(도 2b의 207)을 형성하여 표면적을 증가시킨 상태에서 콘택 플러그(211)를 형성함으로써 정렬 오차에 대한 마진을 확보함과 동시에 접촉 면적이 감소되는 것을 방지하여 접촉 저항이 증가하는 것을 방지할 수 있다. As described above, the silicon growth layer (207 of FIG. 2B) is formed by the SAES process to form the contact plug 211 in the state of increasing the surface area, thereby securing a margin for alignment error and preventing the contact area from being reduced. This can prevent an increase in contact resistance.

상술한 바와 같이, 본 발명은 SEG(Selective Epitaxial Growth) 공정이나 SAES(Surface Area Enhanced Silicon) 공정으로 실리콘을 성장시켜 접합부의 면적을 증가시킴으로써, 접합부와 콘택 플러그 간의 정렬 마진을 보다 더 확보하고 접촉 저항이 증가하는 것을 방지하여 공정의 신뢰성 및 소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다. As described above, the present invention increases the area of the junction by growing silicon in a selective epitaxial growth (SEG) process or a surface area enhanced silicon (SAES) process, thereby further securing alignment margins between the junction and the contact plug and making contact resistance. This increase can be prevented to improve process reliability and device electrical properties.

Claims (7)

소자분리막에 의하여 소자분리 영역 및 및 활성영역으로 분리되는 반도체 기판상에 게이트를 형성하고 상기 게이트 양측 활성영역의 반도체 기판내에 소오스 및 드레인을 형성하는 단계;Forming a gate on a semiconductor substrate separated by an isolation layer and an active region by an isolation layer, and forming a source and a drain in the semiconductor substrate of the active region on both sides of the gate; 상기 게이트와 상기 소오스 및 드레인 상에 실리콘을 성장시켜 실리콘 성장층을 형성하는 단계;Growing silicon on the gate and the source and drain to form a silicon growth layer; 상기 실리콘 상장층을 실리사이드화하여 살리사이드층을 형성하는 단계;Silicidating the silicon top layer to form a salicide layer; 상기 전면에 산화막을 형성하는 단계;Forming an oxide film on the entire surface; 상기 산화막상에 질화막, 질산화막 및 탄화막 중 선택된 어느 하나의 막을 형성하는 단계;Forming a film selected from one of a nitride film, a nitride oxide film, and a carbide film on the oxide film; 상기 전면에 층간 절연막을 형성하는 단계;Forming an interlayer insulating film on the entire surface; 상기 층간 절연막에 상기 살리사이드층과 상기 소오스 및 드레인에 인접한 소자분리막의 일부분을 노출하는 콘택홀을 형성하는 단계; Forming a contact hole in the interlayer insulating layer exposing the salicide layer and a portion of the device isolation layer adjacent to the source and drain; 상기 콘택홀을 통해 노출되는 소자분리막을 소정의 깊이까지 제거하여 상기 실리사이드층의 측면을 노출시키는 단계;Removing the device isolation layer exposed through the contact hole to a predetermined depth to expose a side surface of the silicide layer; 상기 콘택홀에 콘택 플러그를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.And forming a contact plug in the contact hole. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 실리콘 성장층은 SiH4, Si2H6 및 Si2Cl2H2 중 선택된 어느 하나를 소오스 가스로 사용하고 HCl 또는 Cl2를 반응 가스로 사용하는 SEG 공정을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.The silicon growth layer is a semiconductor device characterized in that to form a SEG process using any one selected from SiH 4 , Si 2 H 6 and Si 2 Cl 2 H 2 as a source gas and using HCl or Cl 2 as a reaction gas Method of preparation. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 SEG 공정은 700 내지 800℃의 온도와, 20 내지 100Torr의 압력에서 20 내지 200sccm의 상기 소오스 가스와 50 내지 100sccm의 상기 반응 가스를 공급하면서 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.The SEG process is performed while supplying the source gas of 20 to 200 sccm and the reactant gas of 50 to 100 sccm at a temperature of 700 to 800 ° C. and a pressure of 20 to 100 Torr. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 실리콘 성장층은 SiH4, Si2H6 및 Si2Cl2H2 중 선택된 어느 하나를 소오스 가스로 사용하는 SAES 공정으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.The silicon growth layer is a method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that formed by the SAES process using any one selected from SiH 4 , Si 2 H 6 and Si 2 Cl 2 H 2 as the source gas. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 SAES 공정은 450 내지 550℃의 온도와, 20 내지 100Torr의 압력에서 100 내지 800sccm의 소오스 가스를 공급하면서 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.The SAES process is carried out while supplying a source gas of 100 to 800 sccm at a temperature of 450 to 550 ℃ and a pressure of 20 to 100 Torr. 삭제delete 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 소자분리막 제거 공정으로는 CF 계열의 가스를 이용한 건식 식각 공정이나, HF 계열의 불소 함유 식각제를 이용한 습식 식각 공정이나, NH4OH 또는 HCl과 같이 산화막 식각제를 이용한 습식 식각 공정을 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.The device isolation film removal process may include a dry etching process using a CF-based gas, a wet etching process using an HF-based fluorine-containing etchant, or a wet etching process using an oxide etchant such as NH 4 OH or HCl. The manufacturing method of the semiconductor element characterized by the above-mentioned.
KR1020020079206A 2002-12-12 2002-12-12 Method of manufacturing a semiconductor device KR100607817B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020020079206A KR100607817B1 (en) 2002-12-12 2002-12-12 Method of manufacturing a semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020020079206A KR100607817B1 (en) 2002-12-12 2002-12-12 Method of manufacturing a semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040051303A KR20040051303A (en) 2004-06-18
KR100607817B1 true KR100607817B1 (en) 2006-08-02

Family

ID=37345283

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020020079206A KR100607817B1 (en) 2002-12-12 2002-12-12 Method of manufacturing a semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100607817B1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05291512A (en) * 1992-04-13 1993-11-05 Mitsubishi Electric Corp Manufacture of semiconductor device
KR20000054890A (en) * 1999-02-01 2000-09-05 윤종용 Method for field effect transistor using selective epitaxial growth
JP2000269488A (en) * 1999-03-15 2000-09-29 Toshiba Corp Manufacture of semiconductor device
US6251777B1 (en) * 1999-03-05 2001-06-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Thermal annealing method for forming metal silicide layer
US6432785B1 (en) * 1998-02-19 2002-08-13 Texas Instruments-Acer Incorporated Method for fabricating ultra short channel PMOSFET with buried source/drain junctions and self-aligned silicide

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05291512A (en) * 1992-04-13 1993-11-05 Mitsubishi Electric Corp Manufacture of semiconductor device
US6432785B1 (en) * 1998-02-19 2002-08-13 Texas Instruments-Acer Incorporated Method for fabricating ultra short channel PMOSFET with buried source/drain junctions and self-aligned silicide
KR20000054890A (en) * 1999-02-01 2000-09-05 윤종용 Method for field effect transistor using selective epitaxial growth
US6251777B1 (en) * 1999-03-05 2001-06-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Thermal annealing method for forming metal silicide layer
JP2000269488A (en) * 1999-03-15 2000-09-29 Toshiba Corp Manufacture of semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
KR20040051303A (en) 2004-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20050158986A1 (en) Method of forming contact plug on silicide structure
US9870951B2 (en) Method of fabricating semiconductor structure with self-aligned spacers
KR100395878B1 (en) Method Of Forming A Spacer
KR100806038B1 (en) Method for fabricating contact hole of semiconductor device
CN115084024A (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
TW200525751A (en) Silicide/semiconductor structure and method of fabrication
JP3654285B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2007027348A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
KR100607817B1 (en) Method of manufacturing a semiconductor device
JP2007184420A (en) Manufacturing method of semiconductor device
KR100327422B1 (en) Method of fabricating for semiconductor device
KR100273320B1 (en) Silicide Formation Method of Semiconductor Device_
KR100811258B1 (en) Method of fabricating the semiconductor device having WSix gate structure
JP2009094439A (en) Semiconductor device and method of manufacturing same
JP2005223196A (en) Semiconductor apparatus and its manufacturing method
KR100630769B1 (en) Semiconductor device and method of fabricating the same device
KR100717811B1 (en) Method for forming contact in semiconductor device
KR100403350B1 (en) Method for forming borderless contact hole in a semiconductor device
JP2007294497A (en) Semiconductor device
KR20030042154A (en) Method Of Fabricating Semiconductor Transistor Having Silicide Pattern
KR100451756B1 (en) Method for fabricating semiconductor device the same
KR100587655B1 (en) Method for manufacturing semiconductor device using selective epitaxial growth
KR100400782B1 (en) Method for fabricating of semiconductor device
KR100258062B1 (en) Method for manufacturing mos trasistor
JP2004055610A (en) Method of manufacturing semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130620

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140618

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150617

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160620

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170626

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180618

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190619

Year of fee payment: 14