KR100493065B1 - Semiconductor device having trench gate type transistor and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device having trench gate type transistor and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR100493065B1
KR100493065B1 KR10-2003-0064202A KR20030064202A KR100493065B1 KR 100493065 B1 KR100493065 B1 KR 100493065B1 KR 20030064202 A KR20030064202 A KR 20030064202A KR 100493065 B1 KR100493065 B1 KR 100493065B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gate
semiconductor substrate
trench
etching
layer
Prior art date
Application number
KR10-2003-0064202A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20040104290A (en
Inventor
김용진
지경구
강창진
김형섭
김명철
정태린
정성훈
김지영
Original Assignee
삼성전자주식회사
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 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to US10/858,727 priority Critical patent/US7183600B2/en
Publication of KR20040104290A publication Critical patent/KR20040104290A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100493065B1 publication Critical patent/KR100493065B1/en
Priority to US11/624,905 priority patent/US7709346B2/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/34DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the transistor being at least partially in a trench in the substrate
    • 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
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components
    • H01L21/762Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
    • H01L21/76224Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using trench refilling with dielectric materials
    • 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
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • H01L21/8232Field-effect technology
    • H01L21/8234MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
    • H01L21/823412MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type with a particular manufacturing method of the channel structures, e.g. channel implants, halo or pocket implants, or channel materials
    • 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
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • H01L21/8232Field-effect technology
    • H01L21/8234MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
    • H01L21/823437MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type with a particular manufacturing method of the gate conductors, e.g. particular materials, shapes
    • 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
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • H01L21/8232Field-effect technology
    • H01L21/8234MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
    • H01L21/823481MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type isolation region manufacturing related aspects, e.g. to avoid interaction of isolation region with adjacent structure
    • 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
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42356Disposition, e.g. buried gate electrode
    • H01L29/4236Disposition, e.g. buried gate electrode within a trench, e.g. trench gate electrode, groove gate electrode
    • 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
    • H01L29/66568Lateral single gate silicon transistors
    • H01L29/66613Lateral single gate silicon transistors with a gate recessing step, e.g. using local oxidation
    • H01L29/66621Lateral single gate silicon transistors with a gate recessing step, e.g. using local oxidation using etching to form a recess at the gate location
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/01Manufacture or treatment
    • H10B12/02Manufacture or treatment for one transistor one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/05Making the transistor
    • H10B12/053Making the transistor the transistor being at least partially in a trench in the substrate

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)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Element Separation (AREA)

Abstract

트렌치 게이트형 트랜지스터를 형성하기 위하여 반도체 기판에 게이트 트렌치를 먼저 형성한 후 소자분리 트렌치를 형성함으로써, 활성 영역 연장 방향에 따라 게이트 트렌치의 저면 부근에서 증가된 길이를 가지는 리세스 채널이 형성됨과 동시에 활성 영역 연장 방향에 직교하는 방향에 따른 단면에서는 소자분리막과 게이트 절연막과의 사이에 실리콘 영역이 남아 있지 않음으로서 불필요한 채널이 형성되지 않는 반도체 소자 및 그 제조 방법에 관하여 개시한다. 본 발명에 따른 반도체 소자는 활성 영역에 상기 활성 영역 연장 방향과 직교하는 제1 방향에 따라 상호 대향하고 있는 제1 양측 내벽과 상기 활성 영역이 연장되는 제2 방향에 따라 상호 대향하고 있는 제2 양측 내벽을 가지는 복수의 게이트 트렌치가 형성되어 있다. 게이트 트렌치의 입구로부터 저면까지 연장되는 제1 양측 내벽의 전체 길이에서 소자 분리막이 게이트 절연막과 직접 접하고 있다. 게이트 트렌치의 제2 양측 내벽 및 저면에 따라 상기 게이트 절연막 주위에 복수의 채널 영역이 위치된다. In order to form a trench gate type transistor, a gate trench is first formed in a semiconductor substrate, and then a device isolation trench is formed, thereby forming a recess channel having an increased length near the bottom of the gate trench along the direction of extending the active region. Disclosed are a semiconductor device and a method of manufacturing the same, in which a silicon region does not remain between the device isolation film and the gate insulating film in a cross section along a direction perpendicular to the region extending direction, so that unnecessary channels are not formed. The semiconductor device according to the present invention has a first both inner side wall facing each other in an active region in a first direction orthogonal to the extending direction of the active region and a second both side facing each other in a second direction in which the active region extends. A plurality of gate trenches having inner walls are formed. The device isolation film is in direct contact with the gate insulating film at the entire length of the first inner side walls extending from the inlet to the bottom of the gate trench. A plurality of channel regions are positioned around the gate insulating layer along the second inner sidewalls and the bottom surfaces of the gate trenches.

Description

트렌치 게이트형 트랜지스터를 구비하는 반도체 소자 및 그 제조 방법 {Semiconductor device having trench gate type transistor and manufacturing method thereof} Semiconductor device having a trench gate transistor and a method for manufacturing the same

본 발명은 반도체 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 트렌치 게이트형 트랜지스터를 구비하는 반도체 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor device having a trench gate transistor and a method for manufacturing the same.

DRAM 등과 같은 반도체 메모리 소자가 고집적화됨에 따라 메모리 셀이 점차 미세화되고 있다. 그에 따라, 미세화된 메모리 셀에서 소정의 셀 커패시턴스를 확보하고, 셀 트랜지스터 특성을 향상시키기 위한 노력이 다양하게 시도되었다. 메모리 셀이 미세화됨에 따라 보다 작은 사이즈의 셀 트랜지스터가 요구되고 있다. 이와 같은 미세화에 대응하여 특성 면에 있어서 문제가 없는 셀 트랜지스터를 구현하기 위하여 확산층에서의 불순물 농도를 제어하는 방법이 많이 시도되었다. 그러나, 채널의 길이가 감소함에 따라 소자 제조 공정중에 다양한 열처리 공정들을 거치면서 트랜지스터의 확산층 깊이를 제어하는 것이 어렵고, 유효 채널 길이가 줄어들고 문턱 전압(threshold voltage)이 감소함으로써 단채널 효과(short channel effect)가 현저하게 발생되어 셀 트랜지스터의 동작에 심각한 문제가 야기된다. As semiconductor memory devices such as DRAMs are highly integrated, memory cells are becoming more and more miniaturized. Accordingly, various efforts have been made to secure a predetermined cell capacitance in the miniaturized memory cell and to improve cell transistor characteristics. As memory cells become smaller, cell transistors of smaller sizes are required. In response to such miniaturization, many attempts have been made to control the impurity concentration in the diffusion layer in order to implement a cell transistor having no problem in terms of characteristics. However, as the length of the channel decreases, it is difficult to control the depth of the diffusion layer of the transistor through various heat treatment processes during the device fabrication process, and the short channel effect due to the reduction of the effective channel length and the decrease of the threshold voltage. ) Is remarkably generated, causing serious problems in the operation of the cell transistors.

이와 같은 문제를 해결하기 위한 방법으로서, 기판 표면에 트렌치를 형성하고, 상기 트렌치 내에 트랜지스터의 게이트 전극을 형성하는 트렌치 게이트형 트랜지스터가 제안되었다. 트렌치 게이트형 트랜지스터는 게이트 전극을 트렌치 내에 형성함으로써 소스와 드레인간의 거리를 길게 하여 유효 채널 길이를 증가시킬 수 있으므로 단채널 효과를 줄일 수 있다. As a method for solving such a problem, a trench gate type transistor has been proposed in which a trench is formed on a substrate surface and a gate electrode of a transistor is formed in the trench. In the trench gate type transistor, the gate electrode is formed in the trench to increase the effective channel length by increasing the distance between the source and the drain, thereby reducing the short channel effect.

종래 기술에서는 트렌치 게이트형 트랜지스터 제조하기 위하여 먼저 반도체 기판에 활성 영역을 한정하기 위한 소자 분리 영역을 형성하고, 그 후 상기 반도 기판의 활성 영역에 게이트 전극을 형성하기 위한 트렌치를 형성한다. (미합중국 특허 제6,476,444호 및 미합중국 특허 제6,498,062호 참조) In the prior art, an isolation region for defining an active region is first formed in a semiconductor substrate for fabricating a trench gate type transistor, and then a trench for forming a gate electrode is formed in the active region of the semiconductor substrate. (See US Pat. No. 6,476,444 and US Pat. No. 6,498,062.)

그러나, 종래 기술에서와 같이 소자 분리 영역을 먼저 형성한 후 게이트 전극 형성용 트렌치를 형성하는 경우, 상기 소자 분리 영역과 게이트 전극과의 거리가 짧을 때 이들 사이에서 원하지 않는 짧은 채널이 형성되는 문제가 있다. However, when forming the device isolation region first and then forming the gate electrode forming trench as in the prior art, there is a problem in that unwanted short channels are formed between the device isolation region and the gate electrode when the distance is short. have.

도 1을 참조하여 보다 상세히 설명하면, 실리콘으로 이루어지는 반도체 기판(10)에 소자 분리 영역(12)을 STI(shallow trench isolation) 공정에 의하여 형성할 때 활성 영역(14)과 접하는 상기 소자 분리 영역(12)의 측벽(12a)에는 경사 식각에 의한 경사면이 남아 있게 된다. 이 상태에서 다시 게이트 전극(20)을 형성하기 위한 트렌치(16)(이하, "게이트 트렌치(16)"라 함)를 형성할 때 상기 게이트 트렌치(16)의 측벽에 경사 식각에 의한 경사면이 또 형성된다. 따라서, 상기 소자 분리 영역(12)과 게이트 전극(20)과의 거리가 도 1에 도시한 바와 같이 충분히 가까운 경우에는 트랜지스터의 완성 후에 상기 반도체 기판(10) 내에서 상기 소자 분리 영역(12)과 상기 게이트 전극(20)과의 사이에는 상기 경사면(12a, 16a)에 의하여 좁은 실리콘 영역(18)이 잔류하게 된다. 상기 실리콘 영역(18)에 의하여 상기 소자 분리 영역(12)과 게이트 전극(20)과의 사이에는 원하지 않는 채널이 형성되고, 그 결과 셀 트랜지스터에서 충분한 문턱 전압을 확보할 수 없게 된다. Referring to FIG. 1, the device isolation region 12 in contact with the active region 14 when the device isolation region 12 is formed by a shallow trench isolation (STI) process in the semiconductor substrate 10 made of silicon ( On the side wall 12a of 12), the inclined surface due to the inclined etching remains. In this state, when the trench 16 for forming the gate electrode 20 (hereinafter, referred to as the “gate trench 16”) is formed, the inclined surface due to the inclined etching is formed on the sidewall of the gate trench 16. Is formed. Therefore, when the distance between the device isolation region 12 and the gate electrode 20 is sufficiently close as shown in FIG. 1, after the completion of the transistor, the device isolation region 12 is separated from the device isolation region 12 in the semiconductor substrate 10. A narrow silicon region 18 remains between the gate electrode 20 by the inclined surfaces 12a and 16a. The silicon region 18 forms an unwanted channel between the device isolation region 12 and the gate electrode 20, and as a result, a sufficient threshold voltage cannot be secured in the cell transistor.

상기와 같은 문제를 극복하기 위한 대안으로서 게이트 트렌치를 형성하기 위한 식각 공정시 트렌치 프로파일의 경사 방향을 제어하는 방법, 또는 습식 식각을 이용하는 방법을 고려해볼 수 있으나, 이들 경우 소자 분리 영역과 게이트 전극 사이에 실리콘 영역이 잔류하는 문제가 완전히 해결되지 않아 원하지 않는 짧은 채널이 항상 존재하고 있을 뿐 만 아니라 결과적으로 얻어지는 트랜지스터의 신뢰성에 있어서도 악영향을 미치게 된다. As an alternative to overcome the above problem, a method of controlling the inclination direction of the trench profile during the etching process for forming the gate trench or using wet etching may be considered, but in this case, between the device isolation region and the gate electrode The problem that the silicon region remains in the solution is not completely solved, so that not only the unwanted short channel is always present, but also adversely affects the reliability of the resulting transistor.

본 발명의 목적은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 트렌치 게이트형 트랜지스터에서 반도체 기판 내에 리세스되어 있는 게이트 전극 주위에 원하지 않는 채널이 형성되는 것을 근본적으로 방지할 수 있는 반도체 소자를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the prior art, and in a trench gate type transistor, a semiconductor device capable of fundamentally preventing unwanted channels from being formed around a gate electrode recessed in a semiconductor substrate. To provide.

본 발명의 다른 목적은 트렌치 게이트형 트랜지스터에서 반도체 기판 내에 리세스되어 있는 게이트 전극 주위에 원하지 않는 채널이 형성되는 것을 근본적으로 방지할 수 있는 구조를 형성하기 위한 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device for forming a structure in which a trench gate transistor can fundamentally prevent the formation of unwanted channels around a gate electrode recessed in a semiconductor substrate.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 반도체 소자는 반도체 기판의 셀 어레이 영역에 위치된 활성 영역에 상기 활성 영역 연장 방향과 직교하는 제1 방향에 따라 상호 대향하고 있는 제1 양측 내벽과 상기 활성 영역이 연장되는 제2 방향에 따라 상호 대향하고 있는 제2 양측 내벽을 가지는 복수의 게이트 트렌치가 형성되어 있다. 상기 게이트 트렌치의 내벽에 각각 게이트 절연막이 형성되어 있다. 상기 게이트 절연막 위에는 게이트 전극이 형성되어 있으며, 상기 게이트 전극은 상기 게이트 트렌치를 채우는 게이트 저부와 상기 반도체 기판 위에서 상기 활성 영역과 교차하여 제1 방향으로 연장되어 있는 게이트 상부를 포함한다. 상기 게이트 트렌치의 입구로부터 저면까지 연장되는 제1 양측 내벽의 전체 길이에서 소자 분리막이 상기 게이트 절연막과 직접 접하고 있다. 상기 게이트 전극의 양측의 반도체 기판 내에 복수의 소스/드레인이 형성되어 있다. 상기 반도체 기판 내에서 상기 게이트 트렌치의 제2 양측 내벽 및 저면에 따라 상기 게이트 절연막 주위에 복수의 채널 영역이 위치된다. In order to achieve the above object, the semiconductor device according to the present invention includes the first both inner sidewalls of the active region positioned in the cell array region of the semiconductor substrate and face each other in a first direction perpendicular to the extending direction of the active region. A plurality of gate trenches having second inner sidewalls facing each other along the second direction in which the region extends is formed. Gate insulating films are formed on inner walls of the gate trenches, respectively. A gate electrode is formed on the gate insulating layer, and the gate electrode includes a gate bottom filling the gate trench and a gate upper portion extending in a first direction on the semiconductor substrate to cross the active region. The device isolation layer is in direct contact with the gate insulating layer at the entire length of the first inner side walls extending from the inlet to the bottom of the gate trench. A plurality of sources / drains are formed in the semiconductor substrates on both sides of the gate electrode. A plurality of channel regions are positioned around the gate insulating layer along the second inner sidewalls and the bottom surfaces of the gate trenches in the semiconductor substrate.

상기 게이트 전극의 게이트 저부는 상기 제1 방향에 따라 연장되는 길이 방향에서 상기 소자분리막에 의하여 한정되는 폭을 가진다. 상기 게이트 전극의 게이트 저부는 상기 제1 방향에 따른 단면에서 볼 때 그 저면에서 가장 큰 폭을 가진다. A gate bottom of the gate electrode has a width defined by the device isolation layer in a length direction extending in the first direction. The gate bottom of the gate electrode has the largest width at its bottom when viewed in a cross section along the first direction.

상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법에서는 반도체 기판에 제1 방향으로 연장되는 복수의 게이트 트렌치를 형성한다. 상기 복수의 게이트 트렌치 내부를 소정 물질로 채워 희생막을 형성한다. 상기 반도체 기판에 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 연장되는 복수의 활성 영역을 한정하는 소자분리 트렌치를 형성한다. 상기 소자분리 트렌치 내에 절연 물질을 채워 상기 활성 영역을 한정하는 소자분리막을 형성한다. 상기 활성 영역에서 상기 게이트 트렌치 내부의 희생막을 완전히 제거하여 게이트 영역을 노출시킨다. 상기 게이트 영역 내에 게이트 절연막을 형성한다. 상기 게이트 절연막 위에 게이트 전극을 형성한다. 상기 게이트 영역은 상기 제1 방향에 따른 단면에서 볼 때 그 저면에서 가장 큰 폭을 가진다. In order to achieve the above another object, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a plurality of gate trenches extending in a first direction are formed in a semiconductor substrate. The sacrificial layer may be formed by filling the gate trenches with a predetermined material. A device isolation trench is formed in the semiconductor substrate to define a plurality of active regions extending in a second direction perpendicular to the first direction. An isolation material is formed in the isolation trench to form an isolation layer defining the active region. The sacrificial layer inside the gate trench is completely removed from the active region to expose the gate region. A gate insulating film is formed in the gate region. A gate electrode is formed on the gate insulating film. The gate region has the largest width at its bottom when viewed in a cross section along the first direction.

바람직하게는, 상기 반도체 기판이 실리콘 기판이면 상기 소정 물질은 실리콘 질화물로 구성된다. 또한 바람직하게는, 상기 희생막은 상기 반도체 기판의 상면을 덮는 평탄화된 상면을 가진다. Preferably, if the semiconductor substrate is a silicon substrate, the predetermined material is composed of silicon nitride. Also preferably, the sacrificial layer has a planarized top surface covering the top surface of the semiconductor substrate.

상기 소자분리 트렌치는 상기 게이트 트렌치보다 더 깊은 깊이를 가지도록 형성된다. 상기 소자분리 트렌치를 형성하기 위하여, 먼저 상기 희생막 위에 상기 활성 영역을 덮는 마스크 패턴을 형성한다. 그 후, 상기 마스크 패턴을 식각 마스크로 하여 이방성 식각 방법에 의하여 상기 희생막 및 반도체 기판을 식각한다. 이 때, 상기 희생막과 반도체 기판과의 식각 선택비가 1:3 ∼ 3:1의 범위 내인 식각 선택비를 제공하는 제1 식각 가스를 사용하여 단일 식각 공정에 의하여 상기 희생막 및 반도체 기판을 식각한다. The isolation trench is formed to have a deeper depth than the gate trench. In order to form the device isolation trench, first, a mask pattern covering the active region is formed on the sacrificial layer. Thereafter, the sacrificial film and the semiconductor substrate are etched by the anisotropic etching method using the mask pattern as an etching mask. In this case, the sacrificial film and the semiconductor substrate are etched by a single etching process using a first etching gas that provides an etching selectivity having an etching selectivity between the sacrificial film and the semiconductor substrate in a range of 1: 3 to 3: 1. do.

상기 반도체 기판은 실리콘 기판이고, 상기 희생막은 실리콘 질화막으로 이루어진 경우, 상기 제1 식각 가스로서 CF4 및 CHF3의 혼합 가스를 사용할 수 있다. 상기 제1 식각 가스에 Cl2 및 HBr 중에서 선택되는 적어도 하나의 가스를 더 추가할 수 있다.When the semiconductor substrate is a silicon substrate and the sacrificial layer is formed of a silicon nitride layer, a mixed gas of CF 4 and CHF 3 may be used as the first etching gas. At least one gas selected from Cl 2 and HBr may be further added to the first etching gas.

본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 반도체 기판은 실리콘 기판인 경우 상기 희생막은 SiGe로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 희생막을 형성하기 위하여, 먼저 상기 반도체 기판 위에 상기 게이트 트렌치를 채우기에 충분한 두께로 SiGe층을 형성한다. 그 후, 습식 식각 방법에 의하여 상기 SiGe층 중 상기 반도체 기판의 상면을 덮는 부분을 제거하여 상기 게이트 트렌치를 채우는 상기 희생막을 형성하는 동시에 상기 반도체 기판의 상면을 노출시킨다. In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, when the semiconductor substrate is a silicon substrate, the sacrificial layer may be made of SiGe. In this case, in order to form the sacrificial film, a SiGe layer is first formed on the semiconductor substrate to a thickness sufficient to fill the gate trench. Thereafter, a portion of the SiGe layer covering the upper surface of the semiconductor substrate is removed by a wet etching method to form the sacrificial layer filling the gate trench and to expose the upper surface of the semiconductor substrate.

상기 SiGe층 중 상기 반도체 기판의 상면을 덮는 부분을 제거하기 위하여 바람직하게는 NH4OH/H2O2/H2O, HF/HNO3/H2O, HF/H2O2/H2O, 및 HF/H2O2/CH3COOH로 이루어지는 군에서 선택되는 식각액을 사용한다. 상기 희생막은 상기 반도체 기판의 상면으로부터 소정 깊이 만큼 리세스된 상면을 가지도록 형성될 수 있다.In order to remove a portion of the SiGe layer covering the upper surface of the semiconductor substrate, NH 4 OH / H 2 O 2 / H 2 O, HF / HNO 3 / H 2 O, HF / H 2 O 2 / H 2 An etchant selected from the group consisting of O, and HF / H 2 O 2 / CH 3 COOH is used. The sacrificial layer may be formed to have an upper surface recessed by a predetermined depth from an upper surface of the semiconductor substrate.

또한, 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법에서는 상기 반도체 기판 위에 형성된 제1 마스크 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 게이트 트렌치를 형성한 후, 상기 게이트 트렌치 및 상기 제1 마스크 패턴 위에 SiGe층을 형성할 수도 있다. 이 경우, 상기 SiGe층 중 상기 반도체 기판의 상면을 덮는 부분을 제거하기 위하여 먼저 상기 제1 마스크 패턴의 상면이 노출될 때까지 CMP(chemical mechanical polishing) 공정에 의하여 상기 SiGe층을 연마하고, 이어서 필요에 따라 상기 게이트 트렌치 내에만 상기 희생막이 남도록 NH4OH/H2O2/H2O, HF/HNO3/H2O, HF/H2O2/H2O, 및 HF/H2O2/CH3COOH로 이루어지는 군에서 선택되는 식각액을 사용하여 상기 연마된 SiGe층의 일부를 제거한다.In addition, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after forming the gate trench using the first mask pattern formed on the semiconductor substrate as an etching mask, a SiGe layer is formed on the gate trench and the first mask pattern. It may be. In this case, in order to remove a portion of the SiGe layer covering the upper surface of the semiconductor substrate, first, the SiGe layer is polished by a chemical mechanical polishing (CMP) process until the upper surface of the first mask pattern is exposed, and then the necessary So that the sacrificial layer remains only in the gate trench according to NH 4 OH / H 2 O 2 / H 2 O, HF / HNO 3 / H 2 O, HF / H 2 O 2 / H 2 O, and HF / H 2 O A part of the polished SiGe layer is removed using an etchant selected from the group consisting of 2 / CH 3 COOH.

또한, 상기 소자분리 트렌치를 형성하기 위하여 상기 반도체 기판의 상면 및 희생막 위에 상기 활성 영역을 덮는 제2 마스크 패턴을 형성하고, 상기 제2 마스크 패턴을 식각 마스크로 하여 건식 식각 방법에 의하여 상기 희생막 및 반도체 기판을 식각한다. 여기서, SiGe로 이루어지는 상기 희생막과, 상기 반도체 기판을 식각하는 데 있어서 식각 가스로서 Cl2 및 HBr를 포함하는 혼합 가스를 사용한다. 상기 혼합 가스는 H2 가스를 더 포함할 수 있다.Further, in order to form the device isolation trench, a second mask pattern covering the active region is formed on the top surface and the sacrificial layer of the semiconductor substrate, and the sacrificial layer is formed by a dry etching method using the second mask pattern as an etching mask. And etching the semiconductor substrate. Here, in the etching of the sacrificial film made of SiGe and the semiconductor substrate, a mixed gas containing Cl 2 and HBr is used as an etching gas. The mixed gas may further include H 2 gas.

또한, SiGe로 이루어지는 상기 희생막을 제거하여 게이트 영역을 노출시키는 단계에서는 NH4OH/H2O2/H2O, HF/HNO3/H2O, HF/H2O2/H2O, 및 HF/H2O2/CH3COOH로 이루어지는 군에서 선택되는 식각액을 사용하는 습식 식각 공정을 이용한다.In the step of exposing the gate region by removing the sacrificial film made of SiGe, NH 4 OH / H 2 O 2 / H 2 O, HF / HNO 3 / H 2 O, HF / H 2 O 2 / H 2 O, And a wet etching process using an etchant selected from the group consisting of HF / H 2 O 2 / CH 3 COOH.

본 발명에 의하면, 트렌치 게이트형 트랜지스터를 형성하기 위하여 반도체 기판에 게이트 트렌치를 먼저 형성한 후 소자분리 트렌치를 형성한다. 본 발명에 따른 반도체 소자는 트렌치 게이트형 트랜지스터에서 활성 영역 연장 방향에 따라 게이트 트렌치의 저면 부근에서 증가된 길이를 가지는 리세스 채널이 정상적으로 형성될 수 있다. 반면, 활성 영역 연장 방향에 직교하는 방향에 따른 단면에서는 소자분리막과 게이트 절연막과의 사이에 실리콘 영역이 남아 있지 않으며, 따라서 게이트 트렌치 주변에서 정상적인 채널 외에 다른 불필요한 채널이 형성될 염려가 없다. According to the present invention, in order to form a trench gate transistor, a gate trench is first formed in a semiconductor substrate, followed by an isolation trench. In the semiconductor device according to the present invention, a recess channel having an increased length near the bottom surface of the gate trench in the trench gate transistor may be normally formed in the extending direction of the active region. On the other hand, in the cross section along the direction orthogonal to the extending direction of the active region, no silicon region remains between the device isolation layer and the gate insulating layer, and thus, there is no fear of forming unnecessary channels other than the normal channel around the gate trench.

다음에, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Next, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 소자의 구성을 설명하기 위한 도면들이다. 보다 구체적으로, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 소자의 셀 어레이 영역중 일부 구성을 나타낸 레이아웃이고, 도 3a는 도 2의 IIIa - IIIa'선 단면도이고, 도 3b는 도 2의 IIIb - IIIb'선 단면도이다. 2, 3A, and 3B are diagrams for describing a configuration of a semiconductor device according to a preferred embodiment of the present invention. More specifically, FIG. 2 is a layout illustrating some components of a cell array region of a semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present invention, FIG. 3A is a cross-sectional view taken along line IIIa-IIIa 'of FIG. 2, and FIG. 3B is IIIb of FIG. 2. Section IIIb '

도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 소자는 반도체 기판(100)상에 스트레이트 형태(straight type)로 x 방향으로 연장되어 있는 복수의 활성 영역(112)을 포함한다. 상기 활성 영역(112)은 상기 반도체 기판(100)에 형성된 소자분리막(118)에 의하여 그 영역이 한정된다. 상기 활성 영역(112)의 연장 방향과 직교하는 y 방향에 따라 복수의 게이트 전극(150)이 연장되어 있다. 2, 3A, and 3B, the semiconductor device according to the present invention includes a plurality of active regions 112 extending in the x direction in a straight type on the semiconductor substrate 100. The active region 112 is defined by an isolation layer 118 formed on the semiconductor substrate 100. The plurality of gate electrodes 150 extend in the y direction perpendicular to the extending direction of the active region 112.

상기 게이트 전극(150)은 게이트 트렌치(120) 내에 채워진 상태로 반도체 기판(100) 내부로 리세스되어 있는 게이트 저부(150a)와, 상기 반도체 기판(100)의 위에서 상기 활성 영역(112)과 교차하여 y 방향으로 연장되어 있는 게이트 상부(150b)를 포함한다. 도 3b에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 게이트 전극(150)의 게이트 저부(150a)는 y 방향에 따라 연장되는 길이 방향에서 상기 소자분리막(118)에 의하여 그 폭이 한정된다. 또한, 상기 게이트 저부(150a)는 y 방향에 따른 단면에서 볼 때 그 저면에서 가장 큰 폭(Wg)을 가진다. The gate electrode 150 intersects the gate bottom 150a recessed into the semiconductor substrate 100 with the gate trench 120 filled therein, and intersects with the active region 112 on the semiconductor substrate 100. It includes a gate top 150b extending in the y direction. As can be seen in FIG. 3B, the width of the gate bottom 150a of the gate electrode 150 is defined by the device isolation layer 118 in a length direction extending along the y direction. In addition, the gate bottom 150a has the largest width Wg at its bottom when viewed in a cross section along the y direction.

상기 게이트 트렌치(120)는 상기 활성 영역(112)의 연장 방향에 직교하는 방향, 즉 y 방향에 따라 상호 대향하고 있는 제1 양측 내벽(120a)과 상기 활성 영역(112)의 연장 방향, 즉 x 방향에 따라 상호 대향하고 있는 제2 양측 내벽(120b)을 가진다. The gate trench 120 extends in a direction orthogonal to an extension direction of the active region 112, that is, in an extension direction of the first inner side wall 120a and the active region 112 that face each other along a y direction. It has the 2nd both inner side wall 120b which mutually opposes along a direction.

상기 반도체 기판(100)과 상기 게이트 전극(150) 사이에는 게이트 절연막(130)이 형성되어 있다. 상기 게이트 트렌치(120) 내에서 상기 게이트 절연막(130)은 상기 반도체 기판(100)의 상면, 즉 상기 게이트 트렌치(120)의 입구로부터 상기 게이트 트렌치(120)의 저면까지 연장되는 제1 양측 내벽(120a)의 전체 길이에 걸쳐서 상기 소자분리막(118)과 접하고 있다. A gate insulating layer 130 is formed between the semiconductor substrate 100 and the gate electrode 150. In the gate trench 120, the gate insulating layer 130 may extend from an upper surface of the semiconductor substrate 100, that is, from an inlet of the gate trench 120 to a bottom surface of the gate trench 120. The device isolation layer 118 is in contact with the entire length of 120a).

도 3a에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 게이트 전극(150)의 양측에는 상기 게이트 트렌치(120)의 제2 양측 내벽(120b) 근방에서 상기 반도체 기판(100) 내에 복수의 소스/드레인(180)이 형성되어 있다. 따라서, 상기 게이트 트렌치(120)의 제2 양측 내벽(120b) 및 게이트 트렌치(120)의 저면 부근에서 화살표(A) 방향에 따라 복수의 채널 영역이 형성된다. 그러나, 도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 절연막(130)은 상기 제1 양측 내벽(120a)에서는 상기 게이트 절연막(130)이 상기 게이트 트렌치(120)의 입구로부터 상기 게이트 트렌치(120)의 저면까지 그 전체 길이에 걸쳐서 상기 소자분리막(118)과 접하고 있으므로, 상기 소자분리막(118)과 상기 게이트 절연막(130)과의 사이에 불필요한 채널이 형성될 염려가 없다. As can be seen in FIG. 3A, a plurality of sources / drains 180 are disposed in the semiconductor substrate 100 on both sides of the gate electrode 150 near the second inner sidewalls 120b of the gate trench 120. Formed. Accordingly, a plurality of channel regions are formed along the direction of the arrow A near the second inner side walls 120b of the gate trench 120 and the bottom of the gate trench 120. However, as shown in FIG. 3B, the gate insulating layer 130 has a bottom surface of the gate trench 120 from the inlet of the gate trench 120 in the first inner side wall 120a of the gate insulating layer 130. Since it is in contact with the device isolation layer 118 over its entire length, there is no fear that unnecessary channels are formed between the device isolation layer 118 and the gate insulating layer 130.

도 4a 및 도 4b 내지 도 13a 및 도 13b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 그 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다. 여기서, 도 4a, 도 5a, ..., 도 13a는 각각 도 2의 IIIa - IIIa'선 단면에 대응되는 도면이고, 도 4b, 도 5b, ..., 도 13b는 각각 도 2의 IIIb - IIIb'선 단면에 대응되는 도면이다. 4A and 4B to 13A and 13B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with a first embodiment of the present invention in the order of their processes. 4A, 5A, 13A, and 13A are views corresponding to the section IIIa-IIIa 'of FIG. 2, respectively, and FIGS. 4B, 5B, 13B, and 13B respectively show IIIB- of FIG. It is a figure corresponding to a IIIb 'line cross section.

먼저 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 실리콘 기판으로 구성되는 반도체 기판(100)을 식각 마스크(도시 생략)를 이용하여 식각함으로써 소정 깊이를 가지고 y 방향(도 2 참조)으로 연장되는 복수의 게이트 트렌치(102)를 형성한다. 상기 게이트 트렌치(102)는 y 방향에 따라 길게 연장되는 그루브(groove) 형태로 형성된다. 도 4b에서 점선으로 표시된 영역은 상기 게이트 트렌치(102) 내부를 나타낸다. 상기 게이트 트렌치(102) 형성을 위한 식각 공정시 사용될 수 있는 식각 마스크로서 포토레지스트 패턴 또는 실리콘 질화막과 같은 하드마스크 패턴을 사용할 수 있다. 이 때 사용된 식각 마스크를 제거한 후 필요에 따라 O2 및 CF4 가스 등을 이용한 건식 식각 방법으로 상기 반도체 기판(100)을 더 식각하여 상기 게이트 트렌치(102)의 프로파일을 둥글게 할 수 있다.First, referring to FIGS. 4A and 4B, a plurality of gate trenches having a predetermined depth and extending in the y direction (see FIG. 2) are etched by etching a semiconductor substrate 100 formed of a silicon substrate using an etching mask (not shown). 102 is formed. The gate trench 102 is formed in the shape of a groove extending in the y direction. In FIG. 4B, the area indicated by the dotted line represents the inside of the gate trench 102. A hard mask pattern such as a photoresist pattern or a silicon nitride layer may be used as an etching mask that may be used in an etching process for forming the gate trench 102. In this case, after removing the etching mask used, the semiconductor substrate 100 may be further etched by a dry etching method using O 2 , CF 4 gas, or the like, to round the profile of the gate trench 102.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 상기 게이트 트렌치(102) 형성을 위한 식각시의 반도체 기판(100)의 손상을 치유하기 위하여 열산화법으로 상기 반도체 기판(100)의 표면을 산화시킨다. 그 후, 상기 게이트 트렌치(102)가 형성된 반도체 기판(100)상에 소정 물질을 증착하여, 상기 게이트 트렌치(102)를 완전히 채우는 동시에 상기 반도체 기판(100)의 상면을 소정 두께로 덮는 제1 희생막(104)을 형성한다. 상기 제1 희생막(104)은 예를 들면 실리콘 질화막으로 이루어질 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 상기 제1 희생막(104) 재료로서 실리콘 질화막에 한정되는 것은 아니며, 후속의 소자분리막 형성 후 소정의 식각 가스 또는 식각액을 사용하여 상기 제1 희생막(104)을 제거할 때 상기 소자분리막을 구성하는 산화막에 대하여 우수한 식각 선택비로 제거 가능한 막이면 어느 것이라도 사용 가능하다. 상기 제1 희생막(104)은 후속의 포토리소그래피 공정을 위하여 평탄한 상면을 가지도록 형성하는 것이 유리하다. Referring to FIGS. 5A and 5B, the surface of the semiconductor substrate 100 is oxidized by thermal oxidation in order to cure damage to the semiconductor substrate 100 during etching for forming the gate trench 102. Thereafter, a first material is deposited on the semiconductor substrate 100 on which the gate trench 102 is formed to completely fill the gate trench 102 and to cover the top surface of the semiconductor substrate 100 to a predetermined thickness. The film 104 is formed. The first sacrificial layer 104 may be formed of, for example, a silicon nitride layer. However, the present invention is not limited to the silicon nitride film as the material of the first sacrificial film 104, and when the first sacrificial film 104 is removed using a predetermined etching gas or an etchant after the formation of a subsequent device isolation film. Any film can be used as long as it can be removed with an excellent etching selectivity with respect to the oxide film constituting the device isolation film. The first sacrificial layer 104 is advantageously formed to have a flat top surface for subsequent photolithography processes.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 상기 반도체 기판(100)에 활성 영역(112)을 정의하기 위하여, 먼저 포토리소그래피 공정을 이용하여 상기 제1 희생막(104) 위에 활성 영역(112)을 덮는 마스크 패턴(106)을 형성한다. 상기 마스크 패턴(106)으로서 예를 들면 포토레지스트 패턴 또는 실리콘 산화막과 같은 하드마스크 패턴을 사용할 수 있다. 6A and 6B, in order to define the active region 112 in the semiconductor substrate 100, first, a mask covering the active region 112 on the first sacrificial layer 104 using a photolithography process. Pattern 106 is formed. As the mask pattern 106, for example, a hard mask pattern such as a photoresist pattern or a silicon oxide film may be used.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 상기 마스크 패턴(106)을 식각 마스크로 하여 이방성 식각 방법에 의하여 상기 제1 희생막(104) 및 반도체 기판(100)을 식각하여 상기 반도체 기판(100)에 소자분리 트렌치(110)를 형성한다. 상기 소자분리 트렌치(110)에 의하여 도 2에서 x 방향으로 연장되는 복수의 활성 영역(112)이 한정된다. 상기 소자분리 트렌치(110)는 상기 게이트 트렌치(102)보다 더 깊은 깊이를 가지도록 형성된다. 7A and 7B, the first sacrificial layer 104 and the semiconductor substrate 100 are etched by the anisotropic etching method using the mask pattern 106 as an etching mask, and the device is formed on the semiconductor substrate 100. The isolation trench 110 is formed. A plurality of active regions 112 extending in the x direction in FIG. 2 are defined by the device isolation trench 110. The isolation trench 110 is formed to have a deeper depth than the gate trench 102.

상기 소자분리 트렌치(110)가 형성됨에 따라 상기 반도체 기판(100)상에는 활성 영역(112)에만 상기 제1 희생막(104)이 남아있게 된다. 그리고, 도 7b에 도시한 바와 같이, 상기 소자분리 트렌치(110) 내벽중 일부, 즉 도 2의 배치에서 y 방향에 따른 단면에서 볼 때 상기 소자분리 트렌치(110)의 측벽을 구성하는 내벽에서는 활성 영역(112)에서 상기 게이트 트렌치(102)의 내부를 채우고 있는 상기 제1 희생막(104)이 노출된다. 반면, 도 7a에 도시한 바와 같이, 도 2의 배치에서 x 방향에 따른 단면에서 볼 때 상기 소자분리 트렌치(110)의 측벽을 구성하는 내벽에서는 상기 게이트 트렌치(102)의 내부를 채우고 있는 상기 제1 희생막(104)이 노출되지 않는다. As the isolation trench 110 is formed, the first sacrificial layer 104 remains on the active region 112 only on the semiconductor substrate 100. As shown in FIG. 7B, some of the inner walls of the isolation trench 110, that is, the inner wall constituting the sidewall of the isolation trench 110 when viewed in a cross section along the y direction in the arrangement of FIG. 2, are active. In the region 112, the first sacrificial layer 104 filling the inside of the gate trench 102 is exposed. On the other hand, as shown in Figure 7a, in the inner wall constituting the side wall of the isolation trench 110 in the cross section along the x direction in the arrangement of Figure 2 the first filling the inside of the gate trench (102) 1 The sacrificial film 104 is not exposed.

상기 제1 희생막(104) 및 반도체 기판(100)을 식각하는 데 있어서 상기 제1 희생막(104)과 반도체 기판(100)과의 식각 선택비 차이가 매우 작은 제1 식각 가스를 사용하여 단일 식각 공정에 의하여 상기 제1 희생막(104) 및 반도체 기판(100)을 동시에 제거한다. 바람직하게는, 상기 제1 식각 가스로서 상기 제1 희생막(104)과 반도체 기판(100)과의 식각 선택비가 1:3 ∼ 3:1의 범위 내인 식각 선택비를 제공하는 것을 사용한다. 예를 들면, 상기 반도체 기판(100)이 실리콘으로 이루어지고 상기 제1 희생막(104)이 실리콘 질화물로 이루어진 경우, 상기 제1 식각 가스로서 CF4 및 CHF3의 혼합 가스를 사용할 수 있다. 필요에 따라 상기 제1 식각 가스에 Cl2 및 HBr 중에서 선택되는 적어도 하나의 가스를 더 추가하여 사용할 수 있다.In etching the first sacrificial layer 104 and the semiconductor substrate 100, a single etching gas may be formed by using a first etching gas having a very small difference in etching selectivity between the first sacrificial layer 104 and the semiconductor substrate 100. The first sacrificial layer 104 and the semiconductor substrate 100 are simultaneously removed by an etching process. Preferably, as the first etching gas, an etching selectivity having an etching selectivity between the first sacrificial layer 104 and the semiconductor substrate 100 is in a range of 1: 3 to 3: 1. For example, when the semiconductor substrate 100 is made of silicon and the first sacrificial layer 104 is made of silicon nitride, a mixed gas of CF 4 and CHF 3 may be used as the first etching gas. If necessary, at least one gas selected from Cl 2 and HBr may be further added to the first etching gas.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 상기 마스크 패턴(106)을 제거한다. 그 후, 필요에 따라 상기 소자분리 트렌치(110)의 저면 부근에서 라운딩된 코너를 가지도록 상기 소자분리 트렌치(110) 내에서 상기 반도체 기판(100)의 노출된 부분을 더 식각할 수 있다. 이 때, 예를 들면 Cl2 및 HBr의 혼합 가스로 이루어지는 제2 식각 가스를 사용한다.8A and 8B, the mask pattern 106 is removed. Thereafter, the exposed portion of the semiconductor substrate 100 may be further etched in the device isolation trench 110 to have a rounded corner near the bottom surface of the device isolation trench 110 as necessary. At this time, for example, a second etching gas composed of a mixed gas of Cl 2 and HBr is used.

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 상기 소자분리 트렌치(110) 내에 절연 물질을 채우고 CMP(chemical mechanical polishing) 방법에 의하여 평탄화하여 상기 활성 영역(112)을 한정하는 소자분리막(118)을 형성한다. 상기 소자분리막(118)을 구성하는 절연 물질은 산화막으로 구성된다. 상기 소자분리막(118)을 형성하는 데 있어서 상기 소자분리 트렌치(110)의 내벽 부근에 실리콘 질화막으로 이루어지는 라이너(도시 생략)를 형성할 수도 있다. Referring to FIGS. 9A and 9B, an isolation material 118 may be formed by filling an insulating material in the isolation trench 110 and planarization by chemical mechanical polishing (CMP) to define the active region 112. The insulating material constituting the device isolation film 118 is composed of an oxide film. In forming the device isolation film 118, a liner (not shown) made of a silicon nitride film may be formed near the inner wall of the device isolation trench 110.

도 10a 및 도 10b를 참조하면, 상기 활성 영역(112)에서 상기 게이트 트렌치(102) 내부의 제1 희생막(104)을 완전히 제거하여 상기 활성 영역(112) 내에 존재하는 상기 게이트 트렌치(102)에 의해 한정되는 게이트 영역(122)을 노출시킨다. 상기 제1 희생막(104)을 제거하기 위하여 예를 들면 인산을 이용한 습식 식각 방법을 이용할 수 있다. 10A and 10B, the first sacrificial layer 104 inside the gate trench 102 is completely removed from the active region 112, and thus the gate trench 102 existing in the active region 112 is removed. Expose the gate region 122 defined by. In order to remove the first sacrificial layer 104, for example, a wet etching method using phosphoric acid may be used.

상기 소자분리막(118)을 통하여 노출되어 게이트 영역(122)을 구성하는 상기 게이트 트렌치(102)는 도 1의 y 방향 단면에서 볼 때 도 10b에 도시한 바와 같이 그 저면에서 가장 큰 폭(Wt)을 가진다. The gate trench 102, which is exposed through the isolation layer 118 and constitutes the gate region 122, has the largest width Wt at its bottom surface as shown in FIG. 10B when viewed in the y-direction section of FIG. 1. Has

도 11a 및 도 11b를 참조하면, 습식 식각 방법에 의하여 상기 소자분리막(118)을 그 상부로부터 일부 제거하여 상기 소자분리막(118)을 통하여 노출되는 반도체 기판(100)의 상면과 상기 소자분리막(118)과의 단차를 맞춘다. 11A and 11B, the device isolation layer 118 is partially removed from the upper portion of the device isolation layer 118 by a wet etching method to expose the upper surface of the semiconductor substrate 100 exposed through the device isolation layer 118 and the device isolation layer 118. We match step with).

도 12a 및 도 12b를 참조하면, 상기 활성 영역(112)에서 게이트 영역(122)을 구성하는 게이트 트렌치(102) 내벽에 게이트 절연막(130)을 형성하고, 그 위에 게이트 전극 형성을 위한 도전층(140)을 형성한다. 상기 도전층(140)은 예를 들면 도전성 폴리실리콘막, 또는 도전성 폴리실리콘막과 금속 실리사이드막이 차례로 적층된 이중막으로 구성될 수 있다. 12A and 12B, a gate insulating layer 130 is formed on an inner wall of the gate trench 102 constituting the gate region 122 in the active region 112, and a conductive layer for forming a gate electrode thereon is formed thereon. 140). The conductive layer 140 may be formed of, for example, a conductive polysilicon film or a double film in which a conductive polysilicon film and a metal silicide film are sequentially stacked.

상기 도전층(140) 위에 실리콘 질화막으로 이루어지는 절연막(142)을 형성하고, 상기 절연막 위에 상기 게이트 영역(122)을 덮는 포토레지스트 패턴(144)을 형성한다. 상기 절연막(142)은 게이트 전극 패터닝시 하드마스크로 사용되는 동시에 게이트 전극을 보호하기 위한 캡핑층 역할을 하게 된다. An insulating layer 142 formed of a silicon nitride layer is formed on the conductive layer 140, and a photoresist pattern 144 covering the gate region 122 is formed on the insulating layer. The insulating layer 142 is used as a hard mask when patterning the gate electrode and serves as a capping layer for protecting the gate electrode.

도 13a 및 도 13b를 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(144)을 식각 마스크로 하여 상기 절연막(142)을 식각하여 절연막 패턴(142a)을 형성한 후, 상기 절연막 패턴(142a)을 식각 마스크로 하여 상기 도전층(140)을 식각하여 게이트 전극(150)을 형성한다. 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 게이트 전극(150)은 게이트 트렌치(102) 내에 채워진 상태로 반도체 기판(100) 내부로 리세스되어 있는 게이트 저부(150a)와, 상기 반도체 기판(100)의 위에서 상기 활성 영역(112)과 교차하여 y 방향으로 연장되어 있는 게이트 상부(150b)를 포함한다. 또한, 상기 게이트 전극(150)의 게이트 저부(150a)는 y 방향에 따라 연장되는 길이 방향에서 상기 소자분리막(118)에 의하여 그 폭이 한정되며, y 방향에 따른 단면에서 볼 때 그 저면에서 가장 큰 폭(Wg)을 가진다. 13A and 13B, the insulation layer 142 is etched using the photoresist pattern 144 as an etch mask to form an insulation layer pattern 142a, and then the insulation layer pattern 142a is an etch mask. The conductive layer 140 is etched to form the gate electrode 150. As described with reference to FIGS. 3A and 3B, the gate electrode 150 may include a gate bottom 150a recessed into the semiconductor substrate 100 while being filled in the gate trench 102, and the semiconductor substrate ( A gate top 150b extending in the y direction from the top of the substrate 100 and crossing the active region 112. In addition, the width of the gate bottom portion 150a of the gate electrode 150 is defined by the device isolation layer 118 in a length direction extending in the y direction, and the width of the gate bottom 150a of the gate electrode 150 is lowest at the bottom surface when viewed in a cross section along the y direction. It has a large width Wg.

그 후, 반도체 기판(100)에 소스/드레인(180)을 형성하기 위한 이온 주입 공정과, 상기 게이트 전극(150) 측벽에 스페이서(160)를 형성하기 위한 절연막 증착 및 에치백 공정을 거쳐 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같은 구조를 완성한다. Thereafter, an ion implantation process for forming the source / drain 180 on the semiconductor substrate 100 and an insulation film deposition and etch back process for forming the spacer 160 on the sidewall of the gate electrode 150 are performed. And a structure as shown in FIG. 3B.

도 14a 및 도 14b 내지 도 21a 및 도 21b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 그 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다. 여기서, 도 14a, 도 15a, ..., 도 21a는 각각 도 2의 IIIa - IIIa'선 단면에 대응되는 도면이고, 도 14b, 도 15b, ..., 도 21b는 각각 도 2의 IIIb - IIIb'선 단면에 대응되는 도면이다. 제2 실시예를 설명하는 데 있어서, 제1 실시예에서의 구성 요소에 대응하는 구성 요소는 제1 실시예에서와 동일한 참조 부호로 표시하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 14A and 14B to 21A and 21B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with a second embodiment of the present invention in the order of their processes. Here, FIGS. 14A, 15A, ..., and 21A are views corresponding to the section IIIa-IIIa 'of FIG. 2, respectively, and FIGS. 14B, 15B, ..., 21B are IIIB- of FIG. 2, respectively. It is a figure corresponding to a IIIb 'line cross section. In describing the second embodiment, components corresponding to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.

제2 실시예는 제1 실시예에서와 마찬가지로 반도체 기판에 게이트 트렌치를 먼저 형성한 후 소자분리를 위한 소자분리 트렌치를 형성하는 기본 기술적 사상은 동일하나, 상기 제1 희생막(104)과 상기 반도체 기판(100)과의 사이의 식각율 차이로 인하여 야기될 수도 있는 소자분리 트렌치 저면에서의 표면 요철 발생 가능성을 완전히 배제시킬 수 있는 방법에 관한 것이다. 이에 대하여 아래에 상세히 설명한다. The second embodiment has the same basic technical idea as forming the isolation trench for device isolation after first forming a gate trench in the semiconductor substrate as in the first embodiment, but the first sacrificial layer 104 and the semiconductor are the same. The present invention relates to a method for completely eliminating the possibility of occurrence of surface irregularities on the bottom of the isolation trench, which may be caused by the difference in etching rate between the substrate 100 and the substrate 100. This will be described in detail below.

도 14a 및 도 14b를 참조하면, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명한 바와 같은 방법으로 반도체 기판(100)에 복수의 게이트 트렌치(102)를 형성한 후, 상기 반도체 기판(100) 위에 제2 희생막(204)을 상기 게이트 트렌치(102)를 채우기에 충분한 두께로 형성한다. 상기 제2 희생막(204)의 구성 재료로서 그 건식 식각 특성은 상기 반도체 기판(100)을 구성하는 실리콘(Si)과 동일하고 그 습식 식각 특성은 상기 반도체 기판(100)을 구성하는 Si에 대하여 선택적으로 제거될 수 있도록 Si에 대하여 우수한 식각 선택비를 제공할 수 있는 재료를 사용한다. 바람직하게는, 상기 제2 희생막(204)은 SiGe로 구성된다. SiGe막은 Br 및 Cl을 함유하는 식각 가스를 사용하는 건식 식각 공정에서 Si막과의 식각율 차이가 20% 이하이며 (JVST A 9(3), p768(1991) 참조), Br 및 Cl을 함유하는 식각 가스에 H2와 같은 가스를 첨가함으로써 SiGe막과 Si막의 건식 식각율을 동일한 수준까지 제어할 수 있다.14A and 14B, after the plurality of gate trenches 102 are formed in the semiconductor substrate 100 in the same manner as described with reference to FIGS. 4A and 4B, a second sacrificial layer is formed on the semiconductor substrate 100. The film 204 is formed to a thickness sufficient to fill the gate trench 102. The dry etching characteristic of the second sacrificial layer 204 is the same as that of silicon (Si) constituting the semiconductor substrate 100, and the wet etching characteristic thereof is different from that of Si constituting the semiconductor substrate 100. Materials are used that can provide good etch selectivity for Si to be selectively removed. Preferably, the second sacrificial layer 204 is made of SiGe. The SiGe film has an etching rate difference of 20% or less from the Si film in a dry etching process using an etching gas containing Br and Cl (see JVST A 9 (3), p768 (1991)), and contains Br and Cl. By adding a gas such as H 2 to the etching gas, the dry etching rates of the SiGe film and the Si film can be controlled to the same level.

도 15a 및 도 15b를 참조하면, 상기 게이트 트렌치(102) 내부에만 상기 제2 희생막(204)이 남도록 상기 제2 희생막(204) 중 상기 반도체 기판(100) 상면을 덮는 부분을 습식 식각 공정에 의하여 제거하여 상기 반도체 기판(100)의 상면을 노출시킨다. 상기 습식 식각 공정에서는 상기 반도체 기판(100)에 대하여 상기 제2 희생막(204)을 선택적으로 제거할 수 있도록 Si에 대하여 SiGe 식각 선택비가 우수한 제1 식각액을 사용한다. 상기 제1 식각액으로서 예를 들면 NH4OH/H2O2/H2O, HF/HNO3/H2O, HF/H2O2/H2O, 또는 HF/H2O2/CH3COOH와 같은 식각액을 사용할 수 있다. 상기 제2 희생막(204) 중 상기 반도체 기판(100) 상면 위에 있는 부분을 습식 식각 공정에 의하여 제거할 때, 도 15a에 도시되어 있는 바와 같이, 오버에치(over-etch)에 의하여 상기 게이트 트렌치(102) 내에 남아 있는 상기 제2 희생막(204)의 상면이 상기 반도체 기판(100)의 상면으로부터 소정 깊이 만큼 리세스될 수 있다.Referring to FIGS. 15A and 15B, a wet etching process may be performed on a portion of the second sacrificial layer 204 covering the upper surface of the semiconductor substrate 100 such that the second sacrificial layer 204 remains only in the gate trench 102. The upper surface of the semiconductor substrate 100 is exposed by removing the semiconductor layer 100. In the wet etching process, a first etchant having excellent SiGe etching selectivity with respect to Si may be used to selectively remove the second sacrificial layer 204 with respect to the semiconductor substrate 100. As the first etchant, for example, NH 4 OH / H 2 O 2 / H 2 O, HF / HNO 3 / H 2 O, HF / H 2 O 2 / H 2 O, or HF / H 2 O 2 / CH An etchant such as 3 COOH can be used. When the portion of the second sacrificial layer 204 on the upper surface of the semiconductor substrate 100 is removed by a wet etching process, as shown in FIG. 15A, the gate is formed by over-etching as shown in FIG. 15A. An upper surface of the second sacrificial layer 204 remaining in the trench 102 may be recessed by a predetermined depth from the upper surface of the semiconductor substrate 100.

도 16a 및 도 16b를 참조하면, 상기 반도체 기판(100)의 상면 및 상기 제2 희생막(204)의 상면 위에 패드 산화막(212) 및 실리콘 질화막(214)을 차례로 형성한 후, 상기 실리콘 질화막(214) 위에 상기 반도체 기판(100)의 활성 영역(112) (도 2 참조)을 덮는 포토레지스트 패턴(216)을 형성한다. 16A and 16B, after the pad oxide film 212 and the silicon nitride film 214 are sequentially formed on the top surface of the semiconductor substrate 100 and the top surface of the second sacrificial layer 204, the silicon nitride film ( A photoresist pattern 216 is formed on the 214 to cover the active region 112 (see FIG. 2) of the semiconductor substrate 100.

도 17a 및 도 17b를 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(216)을 식각 마스크로 하여 이방성 식각 방법에 의하여 상기 실리콘 질화막(214)을 식각하여 마스크 패턴(214a)을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴(216)은 애싱(ashing) 및 스트립(strip) 공정에 의하여 제거한다. 17A and 17B, the silicon nitride film 214 is etched by an anisotropic etching method using the photoresist pattern 216 as an etching mask to form a mask pattern 214a, and the photoresist pattern 216. ) Is removed by an ashing and strip process.

도 18a 및 도 18b를 참조하면, 상기 마스크 패턴(214a)을 식각 마스크로 하여 상기 패드 산화막(212)을 제거한 후, 그 결과 노출되는 상기 반도체 기판(100) 및 상기 제2 희생막(204)을 건식 식각 방법에 의하여 식각하여 상기 반도체 기판(10)에 소자분리 트렌치(220)를 형성한다. 여기서, 상기 건식 식각시 상기 반도체 기판(100)의 소자분리 영역에 형성된 게이트 트렌치(102) 내에 채워져 있던 제2 희생막(204) 및 그 주위에 있는 반도체 기판(100)이 대략 동일한 식각율로 제거될 수 있도록 상기 제2 희생막(204)과 상기 반도체 기판(100)과의 식각 선택비 차이가 거의 없는 조건으로 건식 식각을 행한다. 바람직하게는, 상기 건식 식각시 식각 가스로서 Cl2 및 HBr의 혼합 가스를 사용하며, 필요에 따라 H2 가스를 첨가하여 사용한다. 이와 같이 상기 제2 희생막(204)과 상기 반도체 기판(100)의 식각율 차이가 거의 없는 조건의 건식 식각 공정에 의하여 상기 소자분리 트렌치(220)를 형성함으로써, 상기 제2 희생막(204)과 상기 반도체 기판(100)과의 식각 선택비 차이로 인하여 야기될 수 있는 상기 소자분리 트렌치(220) 저면에서의 표면 요철 발생 가능성을 완전히 배제할 수 있다.18A and 18B, after the pad oxide layer 212 is removed using the mask pattern 214a as an etch mask, the semiconductor substrate 100 and the second sacrificial layer 204 are subsequently exposed. The device isolation trench 220 is formed in the semiconductor substrate 10 by etching by a dry etching method. Here, during the dry etching, the second sacrificial layer 204 filled in the gate trench 102 formed in the device isolation region of the semiconductor substrate 100 and the semiconductor substrate 100 around the substrate are removed at the same etching rate. Dry etching may be performed under such a condition that there is little difference in etching selectivity between the second sacrificial layer 204 and the semiconductor substrate 100. Preferably, a mixed gas of Cl 2 and HBr is used as the etching gas in the dry etching, and H 2 gas is added and used as necessary. As such, the device isolation trench 220 is formed by a dry etching process in which the etching rate of the second sacrificial layer 204 and the semiconductor substrate 100 has little difference between the second sacrificial layer 204 and the second sacrificial layer 204. And the possibility of surface irregularities occurring on the bottom surface of the isolation trench 220, which may be caused by the difference in the etching selectivity between the semiconductor substrate 100 and the semiconductor substrate 100, may be completely excluded.

상기 반도체 기판(100)에서는 상기 소자분리 트렌치(220)에 의하여 도 2에서 x 방향으로 연장되는 복수의 활성 영역(112)이 한정된다. 상기 소자분리 트렌치(220)는 상기 게이트 트렌치(102)보다 더 깊은 깊이를 가지도록 형성된다. In the semiconductor substrate 100, a plurality of active regions 112 extending in the x direction in FIG. 2 are defined by the device isolation trench 220. The isolation trench 220 is formed to have a deeper depth than the gate trench 102.

상기 소자분리 트렌치(220)가 형성됨에 따라 상기 반도체 기판(100)상에는 활성 영역(112)에만 상기 제2 희생막(204)이 남아있게 된다. 그리고, 도 18b에 도시한 바와 같이, 상기 소자분리 트렌치(220) 내벽중 일부, 즉 도 2의 배치에서 y 방향에 따른 단면에서 볼 때 상기 소자분리 트렌치(220)의 측벽을 구성하는 내벽에서는 활성 영역(112)에서 상기 게이트 트렌치(102)의 내부를 채우고 있는 상기 제2 희생막(204)이 노출된다. 반면, 도 18a에 도시한 바와 같이, 도 2의 배치에서 x 방향에 따른 단면에서 볼 때 상기 소자분리 트렌치(220)의 측벽을 구성하는 내벽에서는 상기 게이트 트렌치(102)의 내부를 채우고 있는 상기 제2 희생막(204)이 노출되지 않는다. As the isolation trench 220 is formed, the second sacrificial layer 204 remains only in the active region 112 on the semiconductor substrate 100. As shown in FIG. 18B, a portion of the inner wall of the isolation trench 220, that is, the inner wall constituting the sidewall of the isolation trench 220 when viewed in a cross section along the y direction in the arrangement of FIG. 2 is active. In the region 112, the second sacrificial layer 204 filling the inside of the gate trench 102 is exposed. On the other hand, as shown in FIG. 18A, in the inner wall constituting the sidewall of the device isolation trench 220 when viewed in the cross section along the x direction in the arrangement of FIG. 2, the first filling the inside of the gate trench 102 is formed. The sacrificial layer 204 is not exposed.

도 19a 및 도 19b를 참조하면, 상기 소자분리 트렌치(220) 내에 절연 물질을 채우고 CMP 방법에 의하여 평탄화하여 상기 활성 영역(112)을 한정하는 소자분리막(118)을 형성한다. 이미 설명한 바와 같이, 상기 소자분리막(118)을 구성하는 절연 물질은 산화막으로 구성되며, 상기 소자분리 트렌치(220)의 내벽 부근에 실리콘 질화막으로 이루어지는 라이너(도시 생략)를 형성할 수도 있다. Referring to FIGS. 19A and 19B, an isolation material 118 may be formed in the isolation trench 220 by filling an insulating material and planarization by a CMP method to define the active region 112. As described above, the insulating material constituting the device isolation film 118 is formed of an oxide film, and a liner (not shown) made of a silicon nitride film may be formed near the inner wall of the device isolation trench 220.

도 20a 및 도 20b를 참조하면, 인산을 이용한 습식 식각 공정에 의하여 상기 마스크 패턴(214a)을 완전히 제거하고, 그 결과 노출되는 상기 패드 산화막(204)을 게저하여, 상기 활성 영역(112)에서 상기 반도체 기판(100)의 상면 및 상기 제2 희생막(204)을 노출시킨다. 이 때, 필요에 따라 습식 식각 방법에 의하여 상기 소자분리막(118)을 그 상부로부터 일부 제거하여 상기 소자분리막(118)을 통하여 노출되는 반도체 기판(100)의 상면과 상기 소자분리막(118)과의 단차를 맞춘다. 여기서, 상기 게이트 트렌치(102)는 도 1의 y 방향 단면에서 볼 때 도 20b에 도시한 바와 같이 그 저면에서 가장 큰 폭(Wt)을 가진다. Referring to FIGS. 20A and 20B, the mask pattern 214a is completely removed by a wet etching process using phosphoric acid, and the pad oxide layer 204 exposed as a result is collected to allow the pad oxide layer 204 to be exposed. An upper surface of the semiconductor substrate 100 and the second sacrificial layer 204 are exposed. At this time, if necessary, the device isolation layer 118 is partially removed from the upper portion of the device isolation layer 118 by a wet etching method, and the upper surface of the semiconductor substrate 100 exposed through the device isolation layer 118 and the device isolation layer 118 are separated. Match the steps. Here, the gate trench 102 has the largest width Wt at the bottom thereof as shown in FIG. 20B when viewed in the y-direction cross section of FIG. 1.

도 21a 및 도 21b를 참조하면, 상기 활성 영역(112)에서 상기 게이트 트렌치(102) 내부를 채우고 있는 상기 제2 희생막(204)을 완전히 제거하여 상기 활성 영역(112) 내에 존재하는 상기 게이트 트렌치(102)에 의해 한정되는 게이트 영역(222)을 노출시킨다. 상기 제2 희생막(204)을 제거하기 위하여, 상기 반도체 기판(100)에 대하여 상기 제2 희생막(204)의 식각 선택비가 큰 조건의 습식 식각 방법을 이용한다. 예를 들면, 상기 제2 희생막(204)이 SiGe로 구성된 경우, 상기 반도체 기판(100)을 구성하는 Si에 대하여 SiGe 식각 선택비가 우수한 제2 식각액을 사용한다. 상기 제2 식각액으로서 예를 들면 NH4OH/H2O2/H2O, HF/HNO3/H2O, HF/H2O2/H2O, 또는 HF/H2O2/CH3COOH와 같은 식각액을 사용할 수 있다.21A and 21B, the second sacrificial layer 204 filling the inside of the gate trench 102 is completely removed from the active region 112, and thus the gate trench existing in the active region 112 is removed. The gate region 222 defined by 102 is exposed. In order to remove the second sacrificial layer 204, a wet etching method having a large etching selectivity of the second sacrificial layer 204 with respect to the semiconductor substrate 100 may be used. For example, when the second sacrificial layer 204 is made of SiGe, a second etchant having excellent SiGe etching selectivity with respect to Si constituting the semiconductor substrate 100 is used. As the second etchant, for example, NH 4 OH / H 2 O 2 / H 2 O, HF / HNO 3 / H 2 O, HF / H 2 O 2 / H 2 O, or HF / H 2 O 2 / CH An etchant such as 3 COOH can be used.

그 후, 도 12a 및 도 12b와, 도 13a 및 도 13b를 참조하여 설명한 바와 같은 트랜지스터 제조 공정을 진행하여 소자를 완성한다. Thereafter, the transistor fabrication process as described with reference to FIGS. 12A and 12B and FIGS. 13A and 13B is performed to complete the device.

도 22 내지 도 24는 본 발명의 제3 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 그 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다. 여기서, 도 22 내지 도 24는 각각 도 2의 IIIa - IIIa'선 단면에 대응되는 도면이다. 제3 실시예를 설명하는 데 있어서, 제1 실시예 및 제2 실시예에서의 구성 요소에 대응하는 구성 요소는 제1 실시예 및 제2 실시예에서와 동일한 참조 부호로 표시하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 22 to 24 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with a third embodiment of the present invention in the order of their processes. 22 to 24 are diagrams corresponding to the section IIIa-IIIa 'of FIG. 2, respectively. In describing the third embodiment, components corresponding to those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals as in the first and second embodiments, and detailed description thereof. Description is omitted.

제3 실시예는 제1 실시예 및 제2 실시예에서와 마찬가지로 반도체 기판에 게이트 트렌치를 먼저 형성한 후 소자분리를 위한 소자분리 트렌치를 형성하는 기본 기술적 사상은 동일하다. 단, 제2 실시예에서 도 15a 및 도 15b를 참조하여 설명한 바와 같이 상기 게이트 트렌치(102) 내부에만 상기 제2 희생막(204)이 남도록 상기 제2 희생막(204) 중 상기 반도체 기판(100) 상면 위에 있는 부분을 제거하기 위하여 습식 식각 공정 만을 이용하지 않고, CMP 공정 및 습식 식각 공정을 이용하는 것을 제외하고 제2 실시예와 대체로 유사하다. 이에 대하여 아래에서 보다 구체적으로 설명한다. In the third embodiment, as in the first and second embodiments, the basic technical idea of forming the gate trench on the semiconductor substrate first and then forming the isolation trench for device isolation is the same. However, as described with reference to FIGS. 15A and 15B in the second exemplary embodiment, the semiconductor substrate 100 of the second sacrificial layer 204 remains so that the second sacrificial layer 204 remains only in the gate trench 102. It is generally similar to the second embodiment except that only the wet etching process is used to remove the portion on the upper surface, and the CMP process and the wet etching process are used. This will be described in more detail below.

도 22를 참조하면, 패드 산화막(302) 및 실리콘 질화막(303)으로 구성되는 마스크 패턴을 이용하여 반도체 기판(100)에 복수의 게이트 트렌치(102)를 형성한다. Referring to FIG. 22, a plurality of gate trenches 102 are formed in the semiconductor substrate 100 using a mask pattern composed of a pad oxide film 302 and a silicon nitride film 303.

도 23을 참조하면, 상기 반도체 기판(100) 위에 상기 패드 산화막(302) 및 실리콘 질화막(303)이 그대로 남아 있는 상태에서 상기 반도체 기판(100) 위에 제2 희생막(204)을 상기 게이트 트렌치(102)를 채우기에 충분한 두께로 형성한다. 상기 제2 희생막(204)의 구성 재료로서는 실시예 2에서 설명한 바와 같이 SiGe를 사용하는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 23, while the pad oxide layer 302 and the silicon nitride layer 303 remain on the semiconductor substrate 100, the second sacrificial layer 204 may be formed on the semiconductor substrate 100 by the gate trench. 102) to a thickness sufficient to fill. As the constituent material of the second sacrificial film 204, it is preferable to use SiGe as described in the second embodiment.

도 24를 참조하면, 상기 실리콘 질화막(303)의 상면이 노출될 때까지 CMP 공정에 의하여 상기 제2 희생막(204)을 연마하여 상기 제2 희생막(204) 중 상기 실리콘 질화막(303)을 덮고 있는 부분을 제거한다. Referring to FIG. 24, the second sacrificial layer 204 is polished by a CMP process until the top surface of the silicon nitride layer 303 is exposed, thereby removing the silicon nitride layer 303 of the second sacrificial layer 204. Remove the covering.

그 후, 상기 반도체 기판(100)에 대하여 상기 제2 희생막(204)을 선택적으로 제거할 수 있도록 Si에 대하여 SiGe 식각 선택비가 우수한 제1 식각액, 즉 NH4OH/H2O2/H2O, HF/HNO3/H2O, HF/H2O2/H2O, 또는 HF/H2O2/CH3COOH와 같은 식각액을 사용하는 습식 식각 공정에 의하여 상기 제2 희생막(204)의 일부를 선택적으로 제거하여 상기 게이트 트렌치(102) 내부에만 상기 제2 희생막(204)을 남겨 둔다. 여기서, 상기 제2 희생막(204)의 습식 식각량을 조절함으로써 상기 게이트 트렌치(102) 내에 남아 있는 상기 제2 희생막(204)의 상면이 상기 반도체 기판(100)의 상면과 동일하거나 또는 약간 낮은 높이로 리세스되도록 할 수 있다.Thereafter, the first etchant having excellent SiGe etching selectivity with respect to Si so as to selectively remove the second sacrificial layer 204 with respect to the semiconductor substrate 100, that is, NH 4 OH / H 2 O 2 / H 2 The second sacrificial layer may be formed by a wet etching process using an etchant such as O, HF / HNO 3 / H 2 O, HF / H 2 O 2 / H 2 O, or HF / H 2 O 2 / CH 3 COOH. A portion of the 204 may be selectively removed to leave the second sacrificial layer 204 only inside the gate trench 102. Here, by adjusting the wet etching amount of the second sacrificial layer 204, the top surface of the second sacrificial layer 204 remaining in the gate trench 102 may be the same as or slightly above the top surface of the semiconductor substrate 100. Can be recessed to a lower height.

그 후, 상기 실리콘 질화막(303) 및 패드 산화막(302)을 제거하고, 도 16a 및 도 16b 내지 도 21a 및 도 21b를 참조하여 설명한 바와 같은 제2 실시예에 따른 공정을 행한다. Thereafter, the silicon nitride film 303 and the pad oxide film 302 are removed, and a process according to the second embodiment as described with reference to FIGS. 16A and 16B to 21A and 21B is performed.

본 발명에 따른 반도체 소자 제조 방법에서는 트렌치 게이트형 트랜지스터를 형성하는 데 있어서 반도체 기판에 게이트 트렌치를 먼저 형성한 후 소자분리를 위한 소자분리 트렌치를 형성한다. 이와 같은 방법에 따라 형성된 본 발명에 따른 반도체 소자의 트렌치 게이트형 트랜지스터에서는 활성 영역 연장 방향에 따라 게이트 트렌치의 저면 부근에서 증가된 길이를 가지는 리세스 채널이 정상적으로 형성될 수 있다. 반면, 활성 영역 연장 방향에 직교하는 방향에 따른 단면에서는 게이트 절연막이 게이트 트렌치의 입구로부터 그 저면까지 전체 길이에 걸쳐서 소자분리막과 접하고 있으므로, 소자분리막과 게이트 절연막과의 사이에 실리콘 영역이 남아 있지 않으며, 따라서 게이트 트렌치 주변에서 정상적인 채널 외에 다른 불필요한 채널이 형성될 염려가 없다. In the method of fabricating a semiconductor device according to the present invention, in forming a trench gate transistor, a gate trench is first formed in a semiconductor substrate, followed by an isolation trench for device isolation. In the trench gate type transistor of the semiconductor device according to the present invention formed by the above method, a recess channel having an increased length near the bottom of the gate trench may be normally formed in the extending direction of the active region. On the other hand, in the cross section along the direction orthogonal to the extending direction of the active region, since the gate insulating film is in contact with the device isolation film over the entire length from the inlet to the bottom of the gate trench, no silicon region remains between the device isolation film and the gate insulating film. Therefore, there is no fear of forming unnecessary channels other than the normal channel around the gate trench.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다. In the above, the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes by those skilled in the art within the spirit and scope of the present invention. This is possible.

도 1은 종래 기술에 따른 반도체 소자의 구조 및 그 제조 방법에서의 문제점을 설명하기 위한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view illustrating a problem of a structure of a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the prior art.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 소자의 셀 어레이 영역중 일부 구성을 나타낸 레이아웃이다. 2 is a layout illustrating some components of a cell array region of a semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3a는 도 2의 IIIa - IIIa'선 단면도이다. 3A is a cross-sectional view taken along the line IIIa-IIIa 'of FIG. 2.

도 3b는 도 2의 IIIb - IIIb'선 단면도이다. 3B is a cross-sectional view taken along the line IIIb-IIIb 'of FIG. 2.

도 4a 및 도 4b 내지 도 13a 및 도 13b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 그 공정 순서에 따라 설명하기 위한 단면도들로서, 도 4a, 도 5a, ..., 도 13a는 각각 도 2의 IIIa - IIIa'선 단면에 대응되는 도면이고, 도 4b, 도 5b, ..., 도 13b는 각각 도 2의 IIIb - IIIb'선 단면에 대응되는 도면이다. 4A and 4B to 13A and 13B are cross-sectional views for describing a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with a first embodiment of the present invention, in accordance with a process sequence thereof. FIGS. 4A, 5A, 13A, and 13A. Are diagrams corresponding to the section IIIa-IIIa 'of FIG. 2, respectively, and FIGS. 4B, 5B, ..., and 13B are diagrams corresponding to the section IIIb-IIIb' of FIG.

도 14a 및 도 14b 내지 도 21a 및 도 21b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 그 공정 순서에 따라 설명하기 위한 단면도들로서, 도 14a, 도 15a, ..., 도 21a는 각각 도 2의 IIIa - IIIa'선 단면에 대응되는 도면이고, 도 14b, 도 15b, ..., 도 21b는 각각 도 2의 IIIb - IIIb'선 단면에 대응되는 도면이다. 14A and 14B to 21A and 21B are cross-sectional views for describing a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with a second embodiment of the present invention, according to a process sequence thereof. FIGS. 14A, 15A, ..., 21A Are diagrams corresponding to the section IIIa-IIIa 'of FIG. 2, respectively, and FIGS. 14B, 15B, ..., 21B are diagrams corresponding to the section IIIb-IIIb' of FIG.

도 22 내지 도 24는 본 발명의 제3 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 그 공정 순서에 따라 설명하기 위한 단면도들이다. 22 to 24 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with a third embodiment of the present invention according to a process sequence thereof.

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

100: 반도체 기판, 102: 게이트 트렌치, 104: 제1 희생막, 106: 마스크 패턴, 110: 소자분리 트렌치, 118: 소자분리막, 120: 게이트 트렌치, 120a: 제1 양측 내벽, 120b: 제2 양측 내벽, 122: 게이트 영역, 130: 게이트 절연막, 140: 도전층, 142: 절연막, 142a: 절연막 패턴, 144: 포토레지스트 패턴, 150: 게이트 전극, 150a: 게이트 저부, 150b: 게이트 상부, 160: 스페이서, 180: 소스/드레인, 204: 제2 희생막, 212: 패드 산화막, 214: 실리콘 질화막, 214a: 마스크 패턴, 216: 포토레지스트 패턴, 220: 소자분리 트렌치, 302: 패드 산화막, 303: 실리콘 질화막. Reference Signs List 100: semiconductor substrate, 102: gate trench, 104: first sacrificial film, 106: mask pattern, 110: device isolation trench, 118: device isolation film, 120: gate trench, 120a: first both inner walls, 120b: second both sides Inner wall, 122: gate region, 130: gate insulating film, 140: conductive layer, 142: insulating film, 142a: insulating film pattern, 144: photoresist pattern, 150: gate electrode, 150a: gate bottom, 150b: gate top, 160: spacer 180: source / drain, 204: second sacrificial film, 212: pad oxide film, 214: silicon nitride film, 214a: mask pattern, 216: photoresist pattern, 220: device isolation trench, 302: pad oxide film, 303: silicon nitride film .

Claims (30)

셀 어레이 영역에 위치된 활성 영역을 가지는 반도체 기판과, A semiconductor substrate having an active region located in the cell array region, 상기 활성 영역 연장 방향과 직교하는 제1 방향에 따라 상호 대향하고 있는 제1 양측 내벽과 상기 활성 영역이 연장되는 제2 방향에 따라 상호 대향하고 있는 제2 양측 내벽을 가지는 복수의 게이트 트렌치 내벽에 각각 형성된 복수의 게이트 절연막과, A plurality of gate trench inner walls each having a first inner side wall facing each other along a first direction perpendicular to the extending direction of the active region and a second inner side wall facing each other along a second direction in which the active region extends; A plurality of gate insulating films formed; 상기 게이트 절연막 위에서 상기 게이트 트렌치를 채우는 게이트 저부와 상기 반도체 기판 위에서 상기 활성 영역과 교차하여 제1 방향으로 연장되어 있는 게이트 상부를 포함하는 복수의 게이트 전극과, A plurality of gate electrodes including a gate bottom portion filling the gate trench on the gate insulating layer, and a gate upper portion extending in a first direction on the semiconductor substrate to cross the active region; 상기 게이트 트렌치의 입구로부터 저면까지 연장되는 제1 양측 내벽의 전체 길이에서 상기 게이트 절연막과 직접 접하고 있는 소자 분리막과, An isolation layer directly contacting the gate insulating layer at an entire length of the first inner sidewalls extending from the inlet to the bottom of the gate trench; 상기 게이트 전극의 양측에서 상기 반도체 기판 내에 형성되어 있는 복수의 소스/드레인과, A plurality of sources / drains formed in the semiconductor substrate at both sides of the gate electrode; 상기 반도체 기판 내에서 상기 게이트 트렌치의 제2 양측 내벽 및 저면에 따라 상기 게이트 절연막 주위에 위치되어 있는 복수의 채널 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자. And a plurality of channel regions positioned around the gate insulating layer along the second inner sidewalls and the bottom surfaces of the gate trenches in the semiconductor substrate. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 게이트 전극의 게이트 저부는 상기 제1 방향에 따라 연장되는 길이 방향에서 상기 소자분리막에 의하여 한정되는 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자. And a gate bottom portion of the gate electrode has a width defined by the device isolation film in a length direction extending in the first direction. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 게이트 전극의 게이트 저부는 상기 제1 방향에 따른 단면에서 볼 때 그 저면에서 가장 큰 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자. And the gate bottom of the gate electrode has the largest width at its bottom when viewed in a cross section along the first direction. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 셀 어레이 영역은 DRAM 소자를 구성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자. And the cell array region constitutes a DRAM device. 반도체 기판에 제1 방향으로 연장되는 복수의 게이트 트렌치를 형성하는 단계와, Forming a plurality of gate trenches extending in the first direction in the semiconductor substrate, 상기 복수의 게이트 트렌치 내부를 채우는 소정 물질로 이루어지는 희생막을 형성하는 단계와, Forming a sacrificial film made of a predetermined material filling the plurality of gate trenches; 상기 반도체 기판에 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 연장되는 복수의 활성 영역을 한정하는 소자분리 트렌치를 형성하는 단계와, Forming an isolation trench in the semiconductor substrate defining a plurality of active regions extending in a second direction perpendicular to the first direction; 상기 소자분리 트렌치 내에 절연 물질을 채워 상기 활성 영역을 한정하는 소자분리막을 형성하는 단계와, Forming an isolation layer filling the isolation region to define the active region by filling an insulating material in the isolation trench; 상기 활성 영역에서 상기 게이트 트렌치 내부의 희생막을 완전히 제거하여 게이트 영역을 노출시키는 단계와, Completely removing the sacrificial layer inside the gate trench in the active region to expose the gate region; 상기 게이트 영역 내에 게이트 절연막을 형성하는 단계와, Forming a gate insulating film in the gate region; 상기 게이트 절연막 위에 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법. Forming a gate electrode on the gate insulating film. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 반도체 기판은 실리콘 기판이고, 상기 희생막은 실리콘 질화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법. The semiconductor substrate is a silicon substrate, and the sacrificial film is a semiconductor device manufacturing method, characterized in that made of silicon nitride. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 희생막은 상기 반도체 기판의 상면을 덮는 평탄화된 상면을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법. The sacrificial layer has a planarized top surface covering the top surface of the semiconductor substrate. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 소자분리 트렌치는 상기 게이트 트렌치보다 더 깊은 깊이를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법. The device isolation trench may be formed to have a deeper depth than the gate trench. 제7항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 소자분리 트렌치를 형성하는 단계는 Forming the device isolation trench 상기 희생막 위에 상기 활성 영역을 덮는 마스크 패턴을 형성하는 단계와, Forming a mask pattern covering the active region on the sacrificial layer; 상기 마스크 패턴을 식각 마스크로 하여 이방성 식각 방법에 의하여 상기 희생막 및 반도체 기판을 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법. Etching the sacrificial layer and the semiconductor substrate by an anisotropic etching method using the mask pattern as an etching mask. 제9항에 있어서, The method of claim 9, 상기 희생막 및 반도체 기판을 식각하는 단계는 상기 희생막과 반도체 기판과의 식각 선택비가 1:3 ∼ 3:1의 범위 내인 식각 선택비를 제공하는 제1 식각 가스를 사용하는 단일 식각 공정에 의하여 행해지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법. The etching of the sacrificial film and the semiconductor substrate may be performed by a single etching process using a first etching gas that provides an etching selectivity with an etching selectivity between the sacrificial film and the semiconductor substrate in a range of 1: 3 to 3: 1. The manufacturing method of the semiconductor element characterized by the above-mentioned. 제10항에 있어서, The method of claim 10, 상기 반도체 기판은 실리콘 기판이고, 상기 희생막은 실리콘 질화막으로 이루어지고, 상기 제1 식각 가스는 CF4 및 CHF3의 혼합 가스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.The semiconductor substrate is a silicon substrate, the sacrificial film is a silicon nitride film, the first etching gas is a manufacturing method of a semiconductor device, characterized in that made of a mixed gas of CF 4 and CHF 3 . 제11항에 있어서, The method of claim 11, 상기 제1 식각 가스는 Cl2 및 HBr 중에서 선택되는 적어도 하나의 가스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.The first etching gas further comprises at least one gas selected from Cl 2 and HBr. 제9항에 있어서, The method of claim 9, 저면 부근에서 라운딩된 코너를 가지는 상기 소자분리 트렌치를 형성하기 위하여 상기 반도체 기판의 노출된 부분을 제2 식각 가스를 사용하여 식각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법. And etching the exposed portion of the semiconductor substrate using a second etching gas to form the device isolation trench having rounded corners near the bottom surface. 제13항에 있어서, The method of claim 13, 상기 제2 식각 가스는 Cl2 및 HBr의 혼합 가스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.The second etching gas is a manufacturing method of a semiconductor device, characterized in that consisting of a mixed gas of Cl 2 and HBr. 제13항에 있어서, 상기 제2 식각 가스를 사용하여 식각하는 단계는 상기 마스크 패턴을 제거한 후 행해지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법. The method of claim 13, wherein the etching using the second etching gas is performed after removing the mask pattern. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 희생막을 제거하기 위하여 습식 식각 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법. A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that to use a wet etching method to remove the sacrificial film. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 소자분리 트렌치가 형성된 후 상기 소자분리 트렌치 내벽중 일부에서 상기 게이트 트렌치 내부를 채우는 상기 희생막이 노출되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법. And after the device isolation trench is formed, the sacrificial layer filling the gate trench is exposed in a portion of an inner wall of the device isolation trench. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 게이트 영역은 상기 제1 방향에 따른 단면에서 볼 때 그 저면에서 가장 큰 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법. And the gate region has the largest width at the bottom thereof when viewed in a cross section along the first direction. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 반도체 기판은 실리콘 기판이고, 상기 희생막은 SiGe로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법. The semiconductor substrate is a silicon substrate, and the sacrificial film is a manufacturing method of a semiconductor device, characterized in that made of SiGe. 제19항에 있어서, The method of claim 19, 상기 희생막을 형성하는 단계는 Forming the sacrificial layer 상기 반도체 기판 위에 상기 게이트 트렌치를 채우기에 충분한 두께로 SiGe층을 형성하는 단계와, Forming a SiGe layer on the semiconductor substrate to a thickness sufficient to fill the gate trench; 습식 식각 방법에 의하여 상기 SiGe층 중 상기 반도체 기판의 상면을 덮는 부분을 제거하여 상기 게이트 트렌치를 채우는 상기 희생막을 형성하는 동시에 상기 반도체 기판의 상면을 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법. Removing a portion of the SiGe layer covering the top surface of the semiconductor substrate by a wet etching method to form the sacrificial layer filling the gate trench, and simultaneously exposing the top surface of the semiconductor substrate. Manufacturing method. 제20항에 있어서, The method of claim 20, 상기 SiGe층 중 상기 반도체 기판의 상면을 덮는 부분을 제거하는 단계는 NH4OH/H2O2/H2O, HF/HNO3/H2O, HF/H2O2/H2O, 및 HF/H2O2/CH3COOH로 이루어지는 군에서 선택되는 식각액을 사용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.Removing the portion of the SiGe layer covering the upper surface of the semiconductor substrate is NH 4 OH / H 2 O 2 / H 2 O, HF / HNO 3 / H 2 O, HF / H 2 O 2 / H 2 O, And an etching solution selected from the group consisting of HF / H 2 O 2 / CH 3 COOH. 제20항에 있어서, The method of claim 20, 상기 희생막은 상기 반도체 기판의 상면으로부터 소정 깊이 만큼 리세스된 상면을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법. And the sacrificial layer is formed to have an upper surface recessed from the upper surface of the semiconductor substrate by a predetermined depth. 제20항에 있어서, The method of claim 20, 상기 게이트 트렌치를 형성하기 위하여 상기 반도체 기판 위에 형성된 제1 마스크 패턴을 식각 마스크로 이용하고, In order to form the gate trench, a first mask pattern formed on the semiconductor substrate is used as an etching mask. 상기 SiGe층은 상기 게이트 트렌치 및 상기 제1 마스크 패턴 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법. And the SiGe layer is formed on the gate trench and the first mask pattern. 제23항에 있어서, The method of claim 23, 상기 SiGe층 중 상기 반도체 기판의 상면을 덮는 부분을 제거하는 단계는 Removing the portion of the SiGe layer covering the upper surface of the semiconductor substrate is 상기 제1 마스크 패턴의 상면이 노출될 때까지 CMP(chemical mechanical polishing) 공정에 의하여 상기 SiGe층을 연마하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법. Polishing the SiGe layer by a chemical mechanical polishing (CMP) process until the top surface of the first mask pattern is exposed. 제24항에 있어서, The method of claim 24, 상기 게이트 트렌치 내에만 상기 희생막이 남도록NH4OH/H2O2/H2O, HF/HNO3/H2O, HF/H2O2/H2O, 및 HF/H2O2/CH3COOH로 이루어지는 군에서 선택되는 식각액을 사용하여 상기 연마된 SiGe층의 일부를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.NH 4 OH / H 2 O 2 / H 2 O, HF / HNO 3 / H 2 O, HF / H 2 O 2 / H 2 O, and HF / H 2 O 2 / so that the sacrificial layer remains only in the gate trench. And removing a part of the polished SiGe layer using an etchant selected from the group consisting of CH 3 COOH. 제19항에 있어서, The method of claim 19, 상기 소자분리 트렌치를 형성하는 단계는 Forming the device isolation trench 상기 반도체 기판의 상면 및 희생막 위에 상기 활성 영역을 덮는 제2 마스크 패턴을 형성하는 단계와, Forming a second mask pattern covering the active region on the top surface and the sacrificial layer of the semiconductor substrate; 상기 제2 마스크 패턴을 식각 마스크로 하여 건식 식각 방법에 의하여 상기 희생막 및 반도체 기판을 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법. And etching the sacrificial layer and the semiconductor substrate by a dry etching method using the second mask pattern as an etching mask. 제26항에 있어서, The method of claim 26, 상기 희생막 및 반도체 기판을 식각하는 단계에서는 식각 가스로서 Cl2 및 HBr를 포함하는 혼합 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.And etching the sacrificial layer and the semiconductor substrate using a mixed gas including Cl 2 and HBr as an etching gas. 제27항에 있어서, The method of claim 27, 상기 혼합 가스는 H2 가스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.The mixed gas further comprises a H 2 gas manufacturing method of a semiconductor device. 제29항에 있어서, The method of claim 29, 상기 제2 마스크 패턴은 실리콘 질화막을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법. The second mask pattern includes a silicon nitride film. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 희생막을 제거하여 게이트 영역을 노출시키는 단계는 NH4OH/H2O2/H2O, HF/HNO3/H2O, HF/H2O2/H2O, 및 HF/H2O2/CH3COOH로 이루어지는 군에서 선택되는 식각액을 사용하는 습식 식각 공정에 의하여 행해지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.Removing the sacrificial layer to expose the gate region may include NH 4 OH / H 2 O 2 / H 2 O, HF / HNO 3 / H 2 O, HF / H 2 O 2 / H 2 O, and HF / H 2 A method for manufacturing a semiconductor device, characterized by a wet etching process using an etchant selected from the group consisting of O 2 / CH 3 COOH.
KR10-2003-0064202A 2003-06-03 2003-09-16 Semiconductor device having trench gate type transistor and manufacturing method thereof KR100493065B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/858,727 US7183600B2 (en) 2003-06-03 2004-06-02 Semiconductor device with trench gate type transistor and method of manufacturing the same
US11/624,905 US7709346B2 (en) 2003-06-03 2007-01-19 Semiconductor device with trench gate type transistor and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20030035608 2003-06-03
KR1020030035608 2003-06-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040104290A KR20040104290A (en) 2004-12-10
KR100493065B1 true KR100493065B1 (en) 2005-06-02

Family

ID=37379976

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-0064202A KR100493065B1 (en) 2003-06-03 2003-09-16 Semiconductor device having trench gate type transistor and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100493065B1 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100732755B1 (en) * 2005-04-04 2007-06-27 주식회사 하이닉스반도체 Method for fabricating recess gate in semiconductor device
KR100744068B1 (en) 2005-04-29 2007-07-30 주식회사 하이닉스반도체 Method for fabricating transistor of semiconductor device
KR100714314B1 (en) * 2005-06-30 2007-05-02 주식회사 하이닉스반도체 Method for manufacturing semiconductor device
US7531409B2 (en) 2005-11-01 2009-05-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Fabrication method and structure for providing a recessed channel in a nonvolatile memory device
KR100726359B1 (en) * 2005-11-01 2007-06-11 삼성전자주식회사 Method of forming non-volatile memory device having recessed channel and the device so formed
KR100744654B1 (en) * 2006-02-23 2007-08-01 주식회사 하이닉스반도체 Method for fabricating the same of semiconductor device with recess gate
JP4959990B2 (en) * 2006-03-01 2012-06-27 株式会社東芝 Semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
KR20040104290A (en) 2004-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7709346B2 (en) Semiconductor device with trench gate type transistor and method of manufacturing the same
KR100739653B1 (en) Fin field effect transistor and method for forming the same
KR100618861B1 (en) Semiconductor device having local recess channel transistor and method of fabricating the same
KR100763337B1 (en) Semiconductor device having buried gate line and method of fabricating the same
US7508048B2 (en) Methods of fabricating a semiconductor device having multi-gate insulation layers and semiconductor devices fabricated thereby
JP2007158269A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
US8378395B2 (en) Methods of fabricating field effect transistors having protruded active regions
US7692251B2 (en) Transistor for semiconductor device and method of forming the same
KR100602081B1 (en) Non-volatile memory device having high coupling ratio and method for fabricating the same
JP4610323B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device having recess channel region
KR20070052023A (en) Method for fabricating the same of semiconductor device with recess gate of flask shape
KR100493065B1 (en) Semiconductor device having trench gate type transistor and manufacturing method thereof
JP4600834B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
KR100655289B1 (en) Method of fabricating flash memory
KR20060087875A (en) Semiconductor device with step gate and method for manufacturing the same
JP2003031702A (en) Nonvolatile semiconductor memory device and method for manufacturing the same
KR20010003086A (en) Method for forming floating gates
KR100772717B1 (en) Semiconductor device with asymmetric cell transistor and method for manufacturing the same
KR100671603B1 (en) Method of manufacturing a flash memory device
KR100732269B1 (en) Semiconductor device and method for fabricating the same
KR100629694B1 (en) Method for manufacturing semiconductor device
KR100521451B1 (en) Method for fabricating trench isolation in MOSFET
KR20030045216A (en) Method of manufacturing a trench in semiconductor device
US20070111413A1 (en) Method for fabricating semiconductor device
KR20050083305A (en) Method for manufacturing fin field effect transistor

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130430

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140430

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150430

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160429

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170427

Year of fee payment: 13

LAPS Lapse due to unpaid annual fee