KR100275114B1 - Semiconductor device having low bit line capacitance and method for forming the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 낮은 접합 커패시턴스를 갖는 반도체소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 SOI(Silicon On Insulator) 기판을 사용한 반도체소자에서 비트라인(Bit Line)의 접합 커패시턴스(Junction Capacitance)를 감소시키기 위한 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
도 1은 실리콘 기판(Si-Substrate)상에 구현된 종래의 DRAM 셀 구조를 나타내는 단면도로서, 도면에 도시된 바와 같이, 종래의 DRAM은 소자분리절연막(2)이 형성된 실리콘 기판(1) 상에 게이트(3) 및 소스/드레인 접합(9)으로 이루어진 모스트랜지스터가 형성되고, 소스(또는 드레인) 접합에 비트라인(4)이 콘택되며, 그 상부로 드레인(또는 소스) 접합에는 스토리지노드(6), 유전막(7) 및 플레이트노드(8)로 이루어지는 커패시터가 형성된다. 그리고, 게이트(3), 비트라인(4) 및 커패시터를 각각 절연시키기 위하여 층간절연막(5)을 갖는다.1 is a cross-sectional view illustrating a conventional DRAM cell structure implemented on a silicon substrate (Si-Substrate). As shown in the drawing, the conventional DRAM is formed on a
이와 같은 구조에서, 비트라인 커패시턴스는 주로 비트라인 콘택 접합 커패시턴스(Bit Line Contact Junction Capacitance), 비트라인(4)과 게이트(워드라인)(3)사이의 커패시턴스, 그리고 비트라인(4)과 플레이트노드(8)사이의 커패시턴스로 구성되게 되는데, 비트라인 커패시턴스에서 비트라인 콘택 접합 커패시턴스가 가장 큰 비중을 차지하고 있다.In such a structure, the bit line capacitance is mainly the bit line contact junction capacitance, the capacitance between the
한편, 소자의 동작 속도는 비트라인(4)의 저항 및 커패시턴스에 의해 크게 좌우되는데, 비트라인(4)의 저항을 낮추기 위해서는 비트라인을 폴리실리콘에서 폴리사이드(polycide)로 변화시켜 사용하는 등 여러 방법이 시도되고 있다.On the other hand, the operation speed of the device is largely dependent on the resistance and capacitance of the
그러나, 일반적인 실리콘 기판(1)에 만든 DRAM셀의 비트라인(4) 커패시턴스를 감소시키는 것이 어렵다.However, it is difficult to reduce the capacitance of the
본 발명은 비트라인의 접합 커패시턴스를 크게 감소시켜 비트라인의 전기 전도도를 향상시킨 반도체소자 및 그 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method of manufacturing the same, which greatly reduce the junction capacitance of the bit line to improve the electrical conductivity of the bit line.
도 1은 실리콘 기판 상에 구현된 종래의 DRAM 셀 구조를 나타내는 단면도.1 is a cross-sectional view showing a conventional DRAM cell structure implemented on a silicon substrate.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일실시예에 따른 DRAM 제조 공정.2A-2C illustrate a DRAM manufacturing process in accordance with one embodiment of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
101 : 제1실리콘층 102 : 매몰 산화막101: first silicon layer 102: buried oxide film
103 : 제2실리콘층 104 : 소자분리절연막103: second silicon layer 104: device isolation insulating film
105 : 게이트전극 106 : 소스/드레인 접합105: gate electrode 106: source / drain junction
107 : 층간절연막 108 : 고농도 불순물 도핑 영역107: interlayer insulating film 108: high concentration impurity doping region
109 : 비트라인109 bitline
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 지지 기판 역할을 하는 제1실리콘층, 매몰 산화막 및 활성영역을 제공하는 제2실리콘층을 갖는 SOI 기판; 상기 제2실리콘층 상에 형성된 게이트; 상기 게이트 양단의 상기 제2실리콘층에 형성되며 그 중 어느 하나가 비트라인 콘택접합으로서 역할하는 소스/드레인; 상기 비트라인 콘택접합에 연결된 비트라인; 상기 비트라인 콘택 접합 및 상기 매몰 산화막 사이의 상기 제2실리콘층에 형성되며, 그 상부가 상기 비트라인 콘택접합과 맞닿고 그 하부가 상기 매몰산화막과 맞닿는 고농도 불순물 도핑영역을 포함하는 반도체소자를 제공한다.The present invention for achieving the above object is an SOI substrate having a first silicon layer serving as a support substrate, a buried oxide film and a second silicon layer providing an active region; A gate formed on the second silicon layer; A source / drain formed on the second silicon layer across the gate, any one of which serves as a bit line contact junction; A bit line coupled to the bit line contact junction; A semiconductor device is formed on the second silicon layer between the bit line contact junction and the buried oxide layer, the semiconductor device including a high concentration impurity doping region in which an upper portion thereof contacts the bit line contact junction and a lower portion thereof contacts the investment oxide layer. do.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 지지 기판 역할을 하는 제1실리콘층, 매몰 산화막 및 활성영역을 제공하는 제2실리콘층으로 이루어진 SOI 기판을 준비하는 단계; 상기 제2실리콘층 상에 게이트전극을 형성하고 상기 게이트전극을 마스크로하여 상기 제2실리콘층 내에 불순물을 이온주입함으로써, 상기 매몰 산화막과 떨어진 소스/드레인 접합을 형성하는 단계; 전체 구조 상부에 층간절연막을 형성하고 상기 층간절연막을 선택적으로 식각하여 상기 소스 또는 드레인 중 비트라인 콘택 접합을 노출시키는 단계; 고농도 불순물을 전면 이온주입하여 상기 노출된 비트라인 콘택 접합 아래에, 그 상부가 상기 비트라인 콘택 접합과 맞닿으며 그 하부가 상기 매몰산화막과 맞닿는 고농도 불순물 도핑 영역을 형성하는 단계; 및 상기 비트라인 콘택 접합과 연결되는 비트라인을 형성하는 단계를 포함하는 반도체소자 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention for achieving the above object comprises the steps of preparing a SOI substrate consisting of a first silicon layer serving as a support substrate, a buried oxide film and a second silicon layer providing an active region; Forming a gate electrode on the second silicon layer and implanting impurities into the second silicon layer using the gate electrode as a mask to form a source / drain junction separated from the buried oxide film; Forming an interlayer dielectric layer over the entire structure and selectively etching the interlayer dielectric layer to expose a bit line contact junction of the source or drain; Implanting a high concentration impurity into the entire surface to form a high concentration impurity doped region under the exposed bit line contact junction, the upper part of which is in contact with the bit line contact junction and the lower part of which is in contact with the investment oxide film; And forming a bit line connected to the bit line contact junction.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. Shall be.
도 2b는 본 발명의 특징적인 구조를 나타내는 DRAM의 일부 단면도로서, 도 2b를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 DRAM은 지지 기판 역할을 하는 제1실리콘층(101), 매몰 산화막(102) 및 활성영역을 제공하는 제2실리콘층(103)으로 이루어진 SOI 기판 상에 소자가 형성된다. 제2실리콘층(103)의 활성 영역내에는 매몰산화막(102)과 떨어져 형성된 트랜지스터의 소스/드레인 접합(106)이 형성되며, 비트라인(109)이 콘택되는 소스(또는 드레인) 접합(106)과 매몰산화막(102) 사이에는 비트라인의 접합 커패시턴스를 감소시키기 위한 고농도 불순물 도핑영역(108)이 선택적으로 형성되어 있다. 이 고농도 불순물 도핑영역(108)은 비트라인의 접합 커패시턴스를 감소시키게 되는데, 이는 접합 영역(Junction Area)이 매몰산화막(102)과 만나는 아래 부분은 접합 커패시턴스에서 제외되므로 접촉면적이 줄어드는 효과를 가져오기 때문이다. 그리고, 상기 소스/드레인 접합과 상기 고농도 불순물 도핑영역은 동일한 도전형의 N 또는 P형 불순물 갖는다. 미설명 도면부호는 이후의 제조 공정에서 설명될 것이다.FIG. 2B is a partial cross-sectional view of a DRAM showing a characteristic structure of the present invention. Referring to FIG. 2B, a DRAM according to an embodiment of the present invention may include a
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일실시예에 따른 DRAM 제조 공정도로서, 도 2a를 참조하면, 먼저 지지 기판 역할을 하는 제1실리콘층(101), 매몰 산화막(102), 및 활성영역을 제공하는 제2실리콘층(103)으로 이루어진 SOI 기판 상에 소자분리절연막(104)을 형성하는데, 소자분리절연막(104)은 매몰산화막(102)과 닿지 않도록 형성한다. 이어서, 게이트전극(워드라인)(105)을 형성하고 소스/드레인 접합(106)을 형성한다. 이때 소스/드레인 접합(106) 역시 매몰 산화막(102)과 닿지 않도록 한다.2A to 2C are diagrams illustrating a DRAM manufacturing process according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2A, first, a
이어서, 도 2b를 참조하면, 게이트전극(105)과 이후에 형성될 비트라인을 격리시키기 위해서 층간절연막(107)을 형성하고, 비트라인 콘택홀을 형성한 다음 마스크 없이 높은 도즈(Dose)와 높은 에너지(Energy)의 고농도 불순물 이온을 주입하여 기형성된 비트라인 콘택홀 하부의 소스(또는 드레인) 접합(106) 아래에 그리고 매몰산화막(102)과 만나도록 불순물 도핑 영역(108)을 형성한다. 그리고, 비트라인(109)을 콘택시킨다.Subsequently, referring to FIG. 2B, an
이로써, 비트라인의 접합 커패시턴스는 감소되는데, 이는 접합 영역(Junction Area)이 매몰산화막과 만나는 아래 부분은 접합 커패시턴스에서 제외되므로 접촉면적이 줄어드는 효과를 가져오기 때문이다.As a result, the junction capacitance of the bit line is reduced because the lower portion where the junction area meets the buried oxide film is excluded from the junction capacitance, resulting in an effect of reducing the contact area.
이어서, 도 2c는 다시 층간절연막(110)을 형성하고, 스토리지노드(111), 유전막(112), 및 플레이트노드(113)로 구성된 셀 커패시터(capacitor)를 형성한 상태를 나타낸다.Next, FIG. 2C illustrates a state in which an
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
본 발명은 비트라인 콘택 접합(소스 또는 드레인) 아래에 매몰산화막과 맞닿는 고농도 불순물 도핑영역을 더 포함하여, 종래의 비트라인 접합 커패시턴스보다 낮은 비트라인 접합 커패시턴스를 얻을 수 있으므로 소자의 동작 속도를 증가시키는 이점이 있다.The present invention further includes a highly doped impurity doped region under the bit line contact junction (source or drain), which contacts the buried oxide layer, so that a bit line junction capacitance lower than that of the conventional bit line junction capacitance can be obtained, thereby increasing the operation speed of the device. There is an advantage.
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