KR100223912B1 - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로, 특히 아날로그 IC의 공정을 개선하여 트랜지스터를 고집적화에 적당하도록 한 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device in which the process of an analog IC is improved to make the transistor suitable for high integration.
이를위한 본 발명의 반도체 소자의 제조방법은 반도체 기판에 상대적으로 좁은 폭을 갖는 제 1 트랜치와 상대적으로 넓은 폭을 갖는 제 2 트랜치를 형성하는 공정과, 상기 제 1, 제 2 트랜치 측면 및 하부에 제 1 절연층을 형성하는 공정과, 상기 제 2 트랜치의 제 1 절연층상에 제 2 절연층을 형성하는 공정과, 상기 제 1, 제 2 트랜치에 다결정 물질을 형성하는 공정과, 상기 제 2 트랜치의 다결정 물질 사이에 복수개의 절연층이 삽입되어 분할되도록 형성하는 공정과, 제 1 트랜치에 이온주입을 통해 소오스/드레인 영역을 형성하는 공정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.A method of manufacturing a semiconductor device of the present invention for this purpose is to form a first trench having a relatively narrow width and a second trench having a relatively wide width in the semiconductor substrate, the first and second trench side and bottom Forming a first insulating layer, forming a second insulating layer on the first insulating layer of the second trench, forming a polycrystalline material in the first and second trenches, and forming the second trench. And forming a plurality of insulating layers between the polycrystalline materials to form a plurality of insulating layers, and forming a source / drain region through ion implantation in the first trench.
Description
본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로, 특히 아날로그 IC의 공정을 개선하여 트랜지스터를 고집적화에 적당하도록 한 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 반도체 소자의 제조방법을 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a manufacturing method of a conventional semiconductor device will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 반도체 소자의 제조방법을 나타낸 공정 단면도이다.1A to 1C are cross-sectional views illustrating a conventional method for manufacturing a semiconductor device.
먼저, 도 1a에 도시한 바와같이 반도체 기판(1)상에 활성영역을 정의한 후, 로코스(Locos) 공정을 이용하여 소자격리 영역으로 이용되는 필드 산화막(2)을 형성한다.First, as shown in FIG. 1A, an active region is defined on a
그리고 상기 필드 산화막(2)을 포함한 전면에 제 1 폴리 실리콘층(3)을 증착하고 패터닝 하여 상기 필드 산화막(2)상에 커패시터의 하부전극(3a)을 형성한다. 이때, 상기 제 1 폴리 실리콘층(3)은 저항역할을 한다.The first polysilicon layer 3 is deposited and patterned on the entire surface including the
이어, 도 1b에 도시한 바와같이 커패시터의 하부전극(3a)을 포함한 기판(1) 전면에 제 1 절연층(4)을 증착한 후, 선택적으로 패터닝 하여 상기 활성영역 및 상기 커패시터의 하부전극(3a)상에 제 1 절연층(4)을 형성한다. 그리고 상기 제 1 절연층(4)을 포함한 기판(1) 전면에 제 2 폴리 실리콘층(5)을 증착한 후, 선택적으로 패터닝하여 게이트 전극(5b) 및 커패시터의 상부전극(5a)을 형성한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 1B, a first insulating layer 4 is deposited on the entire surface of the
이어서, 도 1c에 도시한 바와같이 게이트 전극(5b)을 마스크로 이용하여 저농도 불순물 이온주입을 통해 LDD 영역을 형성하고, 상기 게이트 전극(5b) 및 커패시터의 상부전극(5a)상을 포함한 기판(1) 전면에 제 2 절연층을 형성한 후, 에치백 공정을 이용하여 상기 게이트 전극(5b) 및 커패시터의 하부전극(3a) 그리고 커패시터의 상부전극(5a) 측면에 제 2 절연층 측벽(6)을 형성한다. 그리고 상기 제 2 절연층 측벽(6)을 마스크로 이용하여 고농도 불순물 이온주입을 통해 활성영역에 소오스/드레인 영역을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 1C, the LDD region is formed through low concentration impurity ion implantation using the
그러나 상기와 같은 종래의 반도체 소자의 제조방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.However, the above conventional method of manufacturing a semiconductor device has the following problems.
첫째, 필드 산화막상에 커패시터를 형성하므로 단차가 발생하여 후 공정에 있어 평탄화가 좋지 못하다.First, since a capacitor is formed on the field oxide film, a step is generated, so that planarization is poor in a later process.
둘째, 용량이 큰 커패시터 또는 큰 저항을 구현하기 위해서는 많은 면적을 차지 하므로 집적도가 떨어진다.Second, in order to realize a large capacitor or a large resistor, it takes up a large area and thus the density is low.
셋째, 용량이 작은 트랜지스터에 있어서는 트랜지스터 간의 상호 격리가 불완전 하였다.Third, in the case of small transistors, the mutual isolation between the transistors is incomplete.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 기판에 복수개의 트랜치를 형성하여 트랜지스터를 고집적화에 적당하도록 한 반도체 소자의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which a plurality of trenches are formed on a substrate so that the transistor is suitable for high integration.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 반도체 소자의 제조방법을 나타낸 공정 단면도1A to 1C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a conventional semiconductor device.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일실시예에 따른 제조방법을 나타낸 공정 단면도2a to 2d is a cross-sectional view showing a manufacturing method according to an embodiment of the present invention
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제조방법을 나타낸 공정 단면도3A to 3D are cross-sectional views illustrating a manufacturing method according to another embodiment of the present invention.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
20,30 : 반도체 기판 21a,31a : 제 1 트랜치20,30
21b,31b : 제 2 트랜치 22,32 : 제 1 절연층21b, 31b:
23,33 : 제 2 절연층 24,34 : 제 1 폴리 실리콘층23,33: second
25,35 : 제 3 절연층 36 : 제 2 폴리 실리콘층25,35 Third
상기와 같은 본 발명의 반도체 소자의 제조방법은 반도체 기판에 상대적으로 좁은 폭을 갖는 제 1 트랜치와 상대적으로 넓은 폭을 갖는 제 2 트랜치를 형성하는 공정과, 상기 제 1, 제 2 트랜치 측면 및 하부에 제 1 절연층을 형성하는 공정과, 상기 제 2 트랜치의 제 1 절연층상에 제 2 절연층을 형성하는 공정과, 상기 제 1, 제 2 트랜치에 다결정 물질을 형성하는 공정과, 상기 제 2 트랜치의 다결정 물질 사이에 복수개의 절연층이 삽입되어 분할되도록 형성하는 공정과, 상기 제 1 트랜치에 이온주입을 통해 소오스/드레인 영역을 형성하는 공정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.The method of manufacturing a semiconductor device of the present invention as described above comprises the steps of forming a first trench having a relatively narrow width and a second trench having a relatively wide width in a semiconductor substrate, and forming the first and second trench sides and lower portions. Forming a first insulating layer in the first insulating layer, forming a second insulating layer on the first insulating layer of the second trench, forming a polycrystalline material in the first and second trenches, and the second And forming a plurality of insulating layers between the polycrystalline materials of the trench so as to be divided and forming a source / drain region by implanting ions into the first trench.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 반도체 소자의 제조방법에 대하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일실시예에 따른 제조방법을 나타낸 공정 단면도이고, 도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제조방법을 나타낸 공정 단면도이다.2A to 2D are cross-sectional views illustrating a manufacturing method according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3A to 3D are cross-sectional views illustrating a manufacturing method according to another embodiment of the present invention.
도 2a에 도시한 바와같이 반도체 기판(20)상에 제 1 포토레지스트(PR1)를 증착하고 노광 및 현상공정을 이용하여 패터닝 한후, 상기 패터닝된 제 1 포토레지스트(PR1)를 마스크로 하여 상기 반도체 기판(20)을 소정깊이로 식각하여 상대적으로 좁은 폭을 갖는 제 1 트랜치(21a)와 상대적으로 넓은 폭을 갖는 제 2 트랜치(21b)를 형성한다.As shown in FIG. 2A, the first photoresist PR1 is deposited on the
이어서, 도 2b에 도시한 바와같이 제 1 포토레지스트(PR1)를 제거한 후, 상기 제 1, 제 2 트랜치(21a)(21b)를 포함한 기판(20) 전면에 제 1 절연층, 제 2 절연층(22)(23)을 차례로 형성한다. 그리고 상기 제 2 절연층(23)상에 포토레지스트(도면에 도시하지 않았음)을 증착하고 상기 제 2 트랜치(21b)상에만 남도록 패터닝하여 상기 패터닝된 포토레지스트를 마스크로 이용하여 상기 제 2 절연층(23)을 제거한다.Subsequently, after removing the first photoresist PR1 as shown in FIG. 2B, the first insulating layer and the second insulating layer are formed on the entire surface of the
이때, 상기 제 1 절연층(22)은 산화막으로서 게이트 절연막이며, 60∼150Å이다.At this time, the first
이어 상기 제 1, 제 2 트랜치(21a)(21b)을 포함한 기판(20) 전면에 폴리 실리콘층(24)을 형성하고, 평탄화 한다.Subsequently, a
이어서, 도 2c에 도시한 바와같이 CMP(Chemical Mechanical Polishing:화학 기계적 경연 연마) 공정을 이용하여 상기 폴리 실리콘층(24)을 상기 제 1, 제 2 트랜치(21a)(21b)에 매립되도록 한후, 상기 제 2 트랜치(21b)상에 제 2 포토레지스트(PR2)를 증착하고 노광 및 현상공정을 이용하여 선택적으로 패터닝한다. 그리고 상기 패터닝된 제 2 포토레지스트(PR2)를 마스크로 이용하여 선택적으로 폴리 실리콘층(24)을 제거한다.Subsequently, the
여기서, 상기 제 2 트랜치(21b)의 폴리 실리콘층(24)을 선택적으로 제거하므로 커패시터의 수를 조절할 수 있다.Here, the number of capacitors can be adjusted by selectively removing the
이어, 도 2d에 도시한 바와같이 제 2 포토레지스트(PR2)를 제거하고, 상기 제 2 트랜치(21b)를 포함한 전면에 제 3 절연층(25)을 증착한 후, 에치백 공정을 이용하여 상기 제 2 트랜치(21b)의 폴리 실리콘층(24) 측면에 제 3 절연층(25)을 형성한다. 그리고 상기 제 1 트랜치(21a) 영역에 불순물 이온주입을 통해 상기 제 1 트랜치(21a) 측면에 소오스/드레인 영역을 형성한다. 이때, 상기 제 1 트랜치(21a)는 게이트 역할을 하고, 상기 제 2 트랜치(21b)는 커패시터 및 저항 역할을 한다.Subsequently, as shown in FIG. 2D, the second photoresist PR2 is removed, the third
도 3a에 도시한 바와같이 반도체 기판(30)상에 제 1 포토레지스트(PR1)를 증착하고 노광 및 현상공정을 이용하여 패터닝 한후, 상기 패터닝된 제 1 포토레지스트(PR1)를 마스크로 하여 상기 반도체 기판(30)을 소정깊이로 식각하여 상대적으로 좁은 폭을 갖는 제 1 트랜치(31a)와 상대적으로 넓은 폭을 갖는 제 2 트랜치(31b)를 형성한다.As shown in FIG. 3A, the first photoresist PR1 is deposited on the
이어서, 도 3b에 도시한 바와같이 제 1 포토레지스트(PR1)를 제거한 후, 상기 제 1, 제 2 트랜치(31a)(31b)를 포함한 기판(30) 전면에 제 1 절연층, 제 2 절연층(32)(33)을 차례로 형성한다. 그리고 상기 제 2 절연층(33)상에 포토레지스트(도면에 도시하지 않았음)을 증착하고 상기 제 2 트랜치(31b)상에만 남도록 패터닝하여 상기 패터닝된 포토레지스트를 마스크로 이용하여 상기 제 2 절연층(33)을 제거한 후, 상기 제 1, 제 2 트랜치(31a)(31b)를 포함한 기판(30) 전면에 제 1 폴리 실리콘층(34)을 형성한다.Subsequently, after removing the first photoresist PR1 as shown in FIG. 3B, the first insulating layer and the second insulating layer are formed on the entire surface of the
이어, 도 3c에 도시한 바와같이 에치백 공정을 이용하여 상기 제 1 폴리 실리콘층(34)을 상기 제 1 트랜치(31a)에 매립하고, 제 2 트랜치(31b)의 측면에 형성한다. 그리고 상기 제 2 트랜치(31b)를 포함한 전면에 제 3 절연층(35)을 형성한 후, 에치백 공정을 이용하여 상기 제 2 트랜치(31b)의 제 1 폴리 실리콘층(34) 측면에 제 3 절연층(35)을 형성한다.Next, as illustrated in FIG. 3C, the
이어서, 도 3d에 도시한 바와같이 제 2 트랜치(31b)를 포함한 전면에 제 2 폴리 실리콘층(36)을 증착하고, 에치백 공정을 이용하여 상기 제 3 절연층(35) 측면에 제 2 폴리 실리콘층(36)을 형성한다. 이때, 상기 제 1 트랜치(31a)는 게이트 역할을 하고, 제 2 트랜치(31b)는 커패시터 역할을 한다.Subsequently, a
한편, 상기와 같은 공정을 반복하여 커패시터의 수를 조절할 수 있다.Meanwhile, the number of capacitors may be adjusted by repeating the above process.
그리고 상기 제 1 트랜치(31a) 영역에 불순물 이온주입을 통해 소오스/드레인 영역을 형성한다.A source / drain region is formed in the
이상에서 설명한 바와같이 본 발명의 반도체 소자의 제조방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the semiconductor device of the present invention has the following effects.
첫째, 트랜치를 형성하여 게이트 및 커패시터를 형성하므로 후 공정의 배선공정에 있어서 평탄화가 좋다.First, since trenches are formed to form gates and capacitors, planarization is good in a wiring process of a later process.
둘째, 게이트 영역을 세로로 형성하므로 실제 크기보다 채널 길이가 더 길어져 숏-채널(Short-Channel effect) 효과를 감소 시켜 고집적 회로에 용이하다.Second, since the gate region is formed vertically, the channel length is longer than the actual size, thereby reducing the short-channel effect, which is easy for high integration circuits.
셋째, 커패시터를 상호 직·병렬이 가능하므로 좁은 면적에서도 큰 값 또는 작은 값을 구현하기가 쉽다.Third, since capacitors can be directly and parallel to each other, it is easy to realize large or small values even in a small area.
넷째, 트랜치내의 폴리 실리콘층을 저항으로 사용하므로 불순물을 선택적으로 이온주입하면 저항값을 쉽게 조절할 수 있다.Fourthly, since the polysilicon layer in the trench is used as a resistor, selective ion implantation of impurities can easily adjust the resistance value.
다섯째, 소자 격리영역으로 이용되는 격리막을 위한 공정이 필요없어 공정이 단축된다.Fifth, the process is not necessary because the process for the isolation film used as the device isolation region is not necessary.
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