문맥 (context)
반도체 디바이스의 제조 방법에 있어서, 배선의 형성 방법으로서 일반적으로 다마신(Damascene) 프로세스가 알려져 있다.
다마신 프로세스에서, 예를 들면, 기판 상의 절연막에 게이트 전극용 트렌치를 형성하고, 게이트 전극용 트렌치를 채우도록 도전성 재료를 증착시킨 다음, 이 트렌치의 외부로부터 CMP(화학 기계 연마) 처리를 행하고, 게이트 전극용 트렌치 내에 도전성 재료를 남겨 배선을 형성한다.
그런데 반도체 디바이스의 기본적인 소자인 MOSFET(금속-산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터； 이하 "MOS 트랜지스터"로 칭함)는, 반도체 디바이스의 소형화 및 고집적화를 진행시킴에 따라 더욱 미세화되고 있다. 그러므로 스케일링(scaling)에 따라 게이트 길이와 게이트 절연막도 감소된다.
게이트 절연막으로서 사용되는 SiON 절연막은, 32nm 이후의 세대로는 누설(leakage)이 커져 버려, SiON 절연막을 게이트 절연막으로서 사용하는 것은 어렵다.
그래서, 게이트 절연막 재료로서, 물리적 막 두께를 두껍게 할 수 있는 고유전율막(이른바 High－k막)을 사용하는 방법이 검토되어 있다.
일반적으로, High－k막은 내열성이 약하기 때문에, 고온 처리가 필요한 소스-드레인 영역의 확산 열처리의 다음에, 게이트 절연막을 형성할 필요가 있다.
상기의 공정을 가능하게 하는 방법으로서 상기의 다마신 프로세스를 사용하여, MOS 트랜지스터의 게이트 전극을 형성하는 다마신 게이트 프로세스가 일반적으로 사용된다.
일본 특개2005-303256호 공보에는, 상기의 다마신 게이트 프로세스를 사용하여, 연장 영역이 형성된 소스-드레인 영역을 가지는 MOS 트랜지스터를 형성하는 방법이 개시되어 있다.
이 방법에서는, 예를 들면, 반도체 기판의 활성 영역 상에 더미 게이트 절연막과 더미 게이트 전극을 형성하고, 더미 게이트 절연막의 양 측부에 있어서의 기판 상에 질화 실리콘으로 이루어지는 오프셋 스페이서를 형성하고, 더미 게이트 전극과 오프셋 스페이서를 마스크로 사용하여 반도체 기판에 이온 주입하여, 연장 영역을 형성한다.
다음에, 오프셋 스페이서의 양 측부에 있어서의 기판 상에 측벽 스페이서를 형성하고, 더미 게이트 전극, 오프셋 스페이서 및 측벽 스페이서를 마스크로 사용하여 반도체 기판에 이온 주입하여, 소스-드레인 영역을 형성한다.
이상과 같이 하여, 연장 영역이 형성된 소스-드레인 영역을 형성할 수 있다.
다음에, 더미 게이트 전극을 피복하여 전체 면에 층간 절연막을 형성하고, 더미 게이트 전극의 표면이 노출되기까지 상부 표면으로부터 연마하고, 에칭 처리에 의해 더미 게이트 전극 및 더미 게이트 절연막을 제거하여, 게이트 전극 트렌치를 형성한다.
다음에, 게이트 전극용 트렌치의 저부에 게이트 절연막을 형성한 다음, 게이트 전극용 트렌치를 채우도록 게이트 절연막 위에 게이트 전극을 형성한다.
이상과 같이 하여, 다마신 게이트 프로세스를 사용하여 MOS 트랜지스터를 형성할 수 있다.
게이트 전극용 트렌치를 형성할 때, 더미 게이트 절연막은, 기판에 손상을 주지 않기 위해 습식 에칭에 의해 양호하게 제거된다. 그러므로 일본 특개2005-303256호 공보에는, 습식 에칭으로 오프셋 스페이서가 제거되지 않도록 하기 위해, 오프셋 스페이서를 질화 실리콘으로 구성하고 있다.
그러나 상기의 습식 에칭으로 오프셋 스페이서의 제거는 방지할 수 있지만, 질화 실리콘은 산화 실리콘보다 유전율이 높으므로 게이트 전극과 소스-드레인 간의 기생 용량이 커져 버린다. 이에 의해 MOS 트랜지스터의 특성의 열화를 일으키게 된다.
지시문 (instruction)
주어진 원문을 읽고 필요한 정보를 파악하여, 원문에 근거해 질문에 답하라.
질문 (question)
다마신 게이트 프로세스에서 게이트 전극 트렌치를 형성할 때 더미 게이트 절연막을 습식 에칭으로 제거하는 목적은 무엇인가?
추론 과정 (compact_reasoning)
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1과제 해석
task_interpretation더미 게이트 절연막을 습식 에칭으로 제거할 때의 기능적 목적을 파악해야 한다.
- 게이트 전극용 트렌치를 형성할 때, 더미 게이트 절연막은, 기판에 손상을 주지 않기 위해 습식 에칭에 의해 양호하게 제거된다.
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2정보 추출
information_extraction습식 에칭을 사용하는 이유와 그에 따른 효과를 추출한다.
- 더미 게이트 절연막은, 기판에 손상을 주지 않기 위해 습식 에칭에 의해 양호하게 제거된다.
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3근거 선택
evidence_selection기판 손상 방지라는 목적을 직접적으로 명시한 구절을 선택한다.
- 기판에 손상을 주지 않기 위해 습식 에칭에 의해 양호하게 제거된다.
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4논리 통합
logical_integration습식 에칭 방식이 기판에 미치는 영향과 그 목적을 연결한다.
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5결론 도출
conclusion_formulation습식 에칭을 통해 더미 게이트 절연막을 제거함으로써 기판에 손상을 주지 않는 것이 목적임을 도출한다.
- 기판에 손상을 주지 않기 위해
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6답변 생성
answer_generation질문에 대해 기판 손상 방지를 핵심으로 답변을 작성한다.
- 기판에 손상을 주지 않기 위해
최종 답변 (final_answer)
더미 게이트 절연막을 습식 에칭으로 제거하는 목적은 기판에 손상을 주지 않기 위해서이다.
핵심 해석 (core_interpretation)
다마신 게이트 프로세스에서 게이트 전극 트렌치를 형성할 때, 더미 게이트 절연막을 습식 에칭으로 제거하는 것은 기판에 손상을 주지 않기 위함이다.