KR100733228B1 - Semiconductor device and method for fabricating the same - Google Patents

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KR100733228B1 KR1020060006967A KR20060006967A KR100733228B1 KR 100733228 B1 KR100733228 B1 KR 100733228B1 KR 1020060006967 A KR1020060006967 A KR 1020060006967A KR 20060006967 A KR20060006967 A KR 20060006967A KR 100733228 B1 KR100733228 B1 KR 100733228B1
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이상돈
정성웅
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주식회사 하이닉스반도체
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Abstract

A semiconductor device and its manufacturing method are provided to reduce the leakage current of a bit line and to improve refresh characteristics of the device by acquiring a nonuniform thickness from a gate insulating layer using an additional oxide layer formed at a sidewall of a recess channel region. A semiconductor device includes a semiconductor substrate(110) with an isolation layer(120) for defining an active region, a recess channel region, a gate insulating layer and a gate electrode. The recess channel region is formed within the active region. The recess channel region includes a vertical channel region and a horizontal channel region. The gate insulating layer(160) is formed on the active region including the recess channel region. The thickness of the gate insulating layer is different corresponding to the vertical channel region, the horizontal channel region and the active region. The gate electrode(197) is formed on the gate insulating layer in the recess channel region.

Description

반도체 소자 및 그의 제조 방법{SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}Semiconductor device and manufacturing method therefor {SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}

도 1은 종래 기술에 따른 반도체 소자의 레이아웃.1 is a layout of a semiconductor device according to the prior art.

도 2a 내지 2g는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조 공정을 도시한 단면도들.2A to 2G are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to the prior art.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 레이아웃.3 is a layout of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 단면도들.4 is a cross-sectional view of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 5a 내지 5h는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도들.5A through 5H are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 리세스 채널 영역 측벽에 산화막을 추가로 형성하여 활성 영역의 길이 방향에서 리세스 채널 영역의 수직 채널 영역과 수평 채널 영역 및 활성 영역 상부에서 게이트 절연막의 두께를 각각 다르게 형성하도록 반도체 소자를 설계함으로써, 비트 라인 접합 영역의 도핑 농도를 낮게 유지하여 비트 라인 누설 전류를 감소시키고 소자의 리프레쉬 특성을 개선할 수 있는 반도체 소자 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device. In particular, an oxide film is further formed on sidewalls of a recess channel region, thereby forming a gate insulating layer on the vertical channel region, the horizontal channel region, and the upper region of the recess channel region in the longitudinal direction of the active region. The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, which can reduce the bit line leakage current and improve the refresh characteristics of the device by designing the semiconductor device so as to form different thicknesses of the semiconductor device.

일반적으로, 셀 트랜지스터의 채널 길이가 감소할수록 셀 트랜지스터의 문턱 전압을 맞추기 위하여 셀 채널의 이온 농도를 증가시키고, 이로 인하여 S/D 영역의 전계가 증가되어 누설 전류가 증가함으로 DRAM의 리프레쉬 특성은 나빠진다. 따라서, 셀 트랜지스터의 채널 길이를 늘이기 위하여 다음과 같은 반도체 소자의 구조가 제안되었다.In general, as the channel length of the cell transistor decreases, the ion concentration of the cell channel is increased to meet the threshold voltage of the cell transistor, and as a result, the electric field of the S / D region is increased to increase the leakage current. Falls out. Therefore, the following semiconductor device structure has been proposed in order to increase the channel length of the cell transistor.

도 1은 종래 기술에 따른 활성 영역(1), 리세스 게이트 영역(3) 및 게이트 영역(5)을 도시한 반도체 소자의 레이아웃이다.1 is a layout of a semiconductor device showing an active region 1, a recess gate region 3 and a gate region 5 according to the prior art.

도 1을 참조하면, 리세스 게이트 영역(3)의 선 폭은 게이트 영역(5)의 선 폭보다 2D만큼 좁은 것으로 도시되어 있고, 게이트 영역들(5) 사이의 폭은 F로 도시되어 있다.Referring to FIG. 1, the line width of the recess gate region 3 is shown as 2D narrower than the line width of the gate region 5, and the width between the gate regions 5 is shown as F.

도 2a 내지 2g는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도들로서, 도 2a(i) 내지 2g(i)는 도 1의 I-I'을 따른 단면도들이고, 도 2a(ii) 내지 2g(ii)는 도 1의 II-II'을 따른 단면도들이다.2A to 2G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the prior art, and FIGS. 2A to 2G are cross-sectional views taken along line II ′ of FIG. 1, and FIGS. 2A to 2G. (ii) is sectional drawing along II-II 'of FIG.

도 2a를 참조하면, 패드 산화막(13)과 패드 질화막(15)을 구비한 반도체 기판(10)에 소자 분리막(20)을 형성한다.Referring to FIG. 2A, the device isolation layer 20 is formed on the semiconductor substrate 10 including the pad oxide layer 13 and the pad nitride layer 15.

도 2b를 참조하면, 패드 질화막(15)을 제거한 후, 전체 표면에 이온을 주입하여 반도체 기판(10)에 웰 및 채널 이온 주입 영역(미도시)을 형성한다. 다음으로, 전체 표면 상부에 평탄화된 폴리실리콘층(25)을 형성한다.Referring to FIG. 2B, after the pad nitride layer 15 is removed, ions are implanted into the entire surface to form wells and channel ion implantation regions (not shown) in the semiconductor substrate 10. Next, a planarized polysilicon layer 25 is formed over the entire surface.

도 2c를 참조하면, 리세스 게이트 마스크(미도시)를 식각 마스크로 폴리실리 콘층(25)과 패드 산화막(13)을 식각하여 도 1의 리세스 게이트 영역(3)을 정의하는 폴리실리콘층 패턴(25a)과 패드 산화막 패턴(13a)을 형성한다.Referring to FIG. 2C, the polysilicon layer pattern defining the recess gate region 3 of FIG. 1 by etching the polysilicon layer 25 and the pad oxide layer 13 using a recess gate mask (not shown) as an etch mask. 25a and the pad oxide film pattern 13a are formed.

도 2d를 참조하면, 도 1의 리세스 게이트 영역(3)의 반도체 기판(10)을 소정 두께 식각하여 제 1 리세스(35)를 형성한다. 이때, 제 1 리세스(35) 형성 시 폴리실리콘층 패턴(25a)도 함께 제거된다. 또한, 소자 분리막(20)에 인접한 반도체 기판(10)은 식각 속도가 상대적으로 늦어 실리콘 혼(horn)이 형성된다.Referring to FIG. 2D, the semiconductor substrate 10 of the recess gate region 3 of FIG. 1 is etched by a predetermined thickness to form the first recess 35. At this time, when the first recess 35 is formed, the polysilicon layer pattern 25a is also removed. In addition, since the etching rate of the semiconductor substrate 10 adjacent to the isolation layer 20 is relatively slow, a silicon horn is formed.

도 2e를 참조하면, 제 1 리세스(35)와 패드 산화막 패턴(13a)의 측벽에 CVD 산화막의 스페이서(40)를 형성한 후, 이를 식각 마스크로 제 1 리세스(35) 하부에 노출된 반도체 기판(10)을 소정 두께를 식각하여 제 2 리세스(50)를 형성한다.Referring to FIG. 2E, the spacer 40 of the CVD oxide layer is formed on the sidewalls of the first recess 35 and the pad oxide pattern 13a, and then exposed to the lower portion of the first recess 35 using an etching mask. The second substrate 50 is formed by etching the semiconductor substrate 10 by a predetermined thickness.

도 2f를 참조하면, 스페이서(40)와 패드 산화막 패턴(13a)을 제거한 후, 노출된 반도체 기판(10) 상부에 게이트 절연막(60)을 형성한다. 다음으로, 제 2 리세스(50)를 매립하는 평탄화된 게이트 도전층(65)을 형성하고, 그 상부에 하드 마스크층(90)을 형성한다. 여기서, 게이트 도전층(65)은 하부 게이트 도전층(70)과 상부 게이트 도전층(80)의 적층구조로 형성한다.Referring to FIG. 2F, after removing the spacer 40 and the pad oxide layer pattern 13a, a gate insulating layer 60 is formed on the exposed semiconductor substrate 10. Next, a planarized gate conductive layer 65 filling the second recess 50 is formed, and a hard mask layer 90 is formed thereon. Here, the gate conductive layer 65 is formed in a stacked structure of the lower gate conductive layer 70 and the upper gate conductive layer 80.

도 2g를 참조하면, 게이트 마스크(미도시)를 식각 마스크로 하드 마스크층(90)과 게이트 도전층(65)을 패터닝하여 게이트(99)를 형성한다. 여기서, 후속 공정에서 형성되는 저장 전극 접합 영역(5) 하부의 게이트 채널(L1+L2+L3)은 수직 채널 영역(L1, L3)과 수평 채널 영역(L2)으로 이루어진다.Referring to FIG. 2G, the gate 99 is formed by patterning the hard mask layer 90 and the gate conductive layer 65 using a gate mask (not shown) as an etch mask. Here, the gate channel L1 + L2 + L3 under the storage electrode junction region 5 formed in a subsequent process includes the vertical channel regions L1 and L3 and the horizontal channel region L2.

이후의 공정은 일반적 트랜지스터 제조 공정을 수행하여 반도체 소자를 완성한다.Subsequent processes perform a general transistor manufacturing process to complete a semiconductor device.

그러나 상술한 반도체 소자의 제조 방법은 제 1 리세스(35)의 측벽에 스페이서(40) 형성 시 제 1 리세스(35)의 상부 코너에서 반도체 기판(10)을 노출한다. 이 경우, 후속 리세스 채널 영역 형성을 위한 식각 공정 시 노출된 반도체 기판(10)이 식각되어 셀 트랜지스터 불량을 유발한다. 또한, 리세스 채널 영역과 활성 영역 상부에서 게이트 절연막의 두께가 동일하여 문턱 전압을 위하여 비트 라인 접합 영역에 높은 이온을 주입해야 한다. 그러나, 이러한 높은 농도의 이온 주입은 비트 라인 접합 영역에서 전계를 증가시켜 비트 라인 누설 전류의 증가를 유발한다. 그리고, 높은 농도의 비트 라인 접합 영역은 저장 전극 접합 영역의 이온 주입 농도를 증가시켜, 소자의 리프레쉬(Refresh) 특성을 향상시키는데 제약이 있다.However, the above-described method of manufacturing a semiconductor device exposes the semiconductor substrate 10 at the upper corner of the first recess 35 when the spacer 40 is formed on the sidewall of the first recess 35. In this case, the exposed semiconductor substrate 10 is etched during an etching process for forming a subsequent recess channel region to cause cell transistor failure. In addition, since the thickness of the gate insulating layer is the same in the recess channel region and the active region, high ions must be implanted into the bit line junction region for the threshold voltage. However, this high concentration of ion implantation increases the electric field in the bit line junction region, causing an increase in bit line leakage current. In addition, the high concentration of the bit line junction region is limited in increasing the ion implantation concentration of the storage electrode junction region, thereby improving the refresh characteristics of the device.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 특히 리세스 채널 영역 측벽에 산화막을 추가로 형성하여 활성 영역의 길이 방향에서 리세스 채널 영역의 수직 채널 영역과 수직 채널 영역 및 활성 영역 상부에서 게이트 절연막의 두께를 각각 다르게 형성하도록 반도체 소자를 설계함으로써, 비트 라인 접합 영역의 도핑 농도를 낮게 유지하여 비트 라인 누설 전류를 감소시키고 소자의 리프레쉬 특성을 개선할 수 있는 반도체 소자 및 그의 제조 방법을 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and in particular, an oxide film is further formed on the sidewalls of the recess channel region so that the gate is formed on the vertical channel region, the vertical channel region, and the upper portion of the active region in the longitudinal direction of the active region. By designing a semiconductor device to form a different thickness of the insulating film, to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device that can reduce the bit line leakage current and improve the refresh characteristics of the device by maintaining a low doping concentration of the bit line junction region have.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 것으로서, 본 발명에 따른 반도체 소자는,
활성 영역을 정의하는 소자 분리막을 구비하는 반도체 기판과, 활성 영역 내에 형성되며, 수직 채널 영역과 수평 채널 영역을 포함하는 리세스 채널 영역과, 리세스 채널 영역을 포함하는 활성 영역 상부에 형성되되, 수직 채널 영역, 수평 채널 영역 및 활성 영역 상부에 각각 다른 두께로 형성되는 게이트 절연막과, 리세스 채널 영역을 매립하고 게이트 영역의 게이트 절연막 상부에 형성되는 게이트 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
The present invention is to achieve the above object, the semiconductor device according to the present invention,
A semiconductor substrate having a device isolation layer defining an active region, a recess channel region formed in the active region, the recess channel region including a vertical channel region and a horizontal channel region, and an upper region of the active region including a recess channel region, And a gate insulating layer formed on the vertical channel region, the horizontal channel region, and the active region, respectively, and having a different thickness, and a gate electrode filling the recess channel region and formed on the gate insulating layer of the gate region.

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또한, 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법은,Moreover, the manufacturing method of the semiconductor element which concerns on this invention is

(a) 패드 절연막을 구비한 반도체 기판 상부에 소자 분리막을 형성하는 단계와, (b) 패드 절연막을 소정 두께 식각한 후, 전체 표면 상부에 하드 마스크층을 형성하는 단계와, (c) 리세스 게이트 마스크로 하드 마스크층 및 반도체 기판을 소정 두께 식각하여 리세스를 형성하는 단계와, (d) 리세스의 측벽에 제 1 산화막을 형성한 후, 리세스 하부의 반도체 기판을 소정 두께 식각하여 수평 채널 영역 및 수직 채널 영역을 포함하는 리세스 채널 영역을 형성하는 단계와, (e) 리세스 채널 영역을 포함하는 노출된 반도체 기판 상부에 게이트 절연막을 형성하되, 수평 채널 영역, 수직 채널 영역 및 반도체 기판 상부에 각각 다른 두께의 게이트 절연막을 형성하는 단계와, (f) 리세스 채널 영역을 매립하는 평탄화된 게이트 도전층을 형성하는 단계와, (g) 게이트 도전층 상부에 게이트 하드 마스크층을 형성하는 단계와, (h) 게이트 마스크를 식각 마스크로 게이트 하드 마스크층 및 게이트 도전층을 패터닝하여 게이트를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.(a) forming an isolation layer over the semiconductor substrate with the pad insulating film, (b) etching the pad insulating film to a predetermined thickness, and then forming a hard mask layer over the entire surface; and (c) the recess. Etching the hard mask layer and the semiconductor substrate using a gate mask to form a recess; (d) forming a first oxide film on the sidewall of the recess, and then etching the semiconductor substrate below the recess by a predetermined thickness to form a recess. Forming a recess channel region comprising a channel region and a vertical channel region, and (e) forming a gate insulating film over the exposed semiconductor substrate including the recess channel region, the horizontal channel region, the vertical channel region and the semiconductor Forming a gate insulating film having a different thickness on the substrate, (f) forming a planarized gate conductive layer filling the recess channel region, and (g) a gate diagram. Characterized in that it comprises the step and, (h) the step of using the gate mask as an etch mask for patterning the gate hard mask layer and the gate conductive layer to form a gate forming the gate hard mask layer on the upper layer.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 소자 분리막(120)에 의해 정의되는 활 성 영역(101), 리세스 게이트 영역(103) 및 게이트 영역(105)을 도시한 반도체 소자의 레이아웃이다.3 is a layout of a semiconductor device illustrating an active region 101, a recess gate region 103, and a gate region 105 defined by an isolation layer 120, according to an exemplary embodiment.

도 3을 참조하면, 리세스 게이트 영역(103)의 선 폭은 게이트 영역(105)의 선 폭보다 2D만큼 좁은 것으로 도시되어 있고, 게이트 영역들(105) 사이의 폭은 F로 도시되어 있다.Referring to FIG. 3, the line width of the recess gate region 103 is shown to be 2D narrower than the line width of the gate region 105, and the width between the gate regions 105 is shown as F.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 단면도이며, 도 4(i)는 도 3의 I-I'을 따른 단면도이고, 도 4(ii)는 도 3의 II-II'을 따른 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to an exemplary embodiment of the inventive concept, FIG. 4 (i) is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 3, and FIG. 4 (ii) is a cross-sectional view taken along line II-II ′ of FIG. It is a cross section.

도 4를 참조하면, 도 3의 활성 영역(101)을 정의하는 소자 분리막(120)은 반도체 기판(110) 내에 형성되고, 도 3의 리세스 게이트 영역(103)을 정의하는 마스크에 의해 리세스 채널 영역(155)은 형성된다. 이때, 도 3의 활성 영역(101)의 길이 방향에서 리세스 채널 영역(155)은 수직 채널 영역과 수평 채널 영역으로 나눌 수 있다. 또한, 추가적 산화막은 리세스 채널 영역(155)의 수직 채널 영역에만 형성되어 리세스 채널 영역(155)의 상부 측벽에서 반도체 기판(110)의 노출을 방지한다.Referring to FIG. 4, the isolation layer 120 defining the active region 101 of FIG. 3 is formed in the semiconductor substrate 110 and recessed by a mask defining the recess gate region 103 of FIG. 3. Channel region 155 is formed. In this case, the recess channel region 155 may be divided into a vertical channel region and a horizontal channel region in the longitudinal direction of the active region 101 of FIG. 3. Further, an additional oxide film is formed only in the vertical channel region of the recess channel region 155 to prevent the exposure of the semiconductor substrate 110 on the upper sidewall of the recess channel region 155.

그리고, 게이트 절연막(160)은 리세스 채널 영역(155)을 포함한 활성 영역 상부에 형성된다. 이때, 게이트 절연막(160)은 리세스 채널 영역(155)의 수평 채널 영역, 그의 수직 채널 영역 및 활성 영역 상부에 각각 다른 두께로 형성된다. 여기서, 리세스 채널 영역(155)의 수직 채널 영역에 형성된 게이트 절연막(160)의 두께는 도 3의 활성 영역(101) 상부에 형성된 게이트 절연막(160)의 두께보다 동일하거나 큰 것이 바람직하다. 한편, 리세스 채널 영역(155)의 수직 채널 영역에 형성된 게이트 절연막(160)의 두께는 도 3의 활성 영역(103) 상부에 형성된 게이트 절연막(160)의 두께보다 작을 수도 있다. 이때, 리세스 채널 영역(155)의 수평 채널 영역, 그의 수직 채널 영역 및 도 3의 활성 영역(101) 상부의 게이트 절연막(160)의 두께를 달리 형성함으로써 비트 라인 접합 영역(200)의 이온 주입 농도를 낮출 수 있어 비트 라인 접합 특성의 개선하고 소자의 리프레쉬 특성을 향상시킬 수 있다.The gate insulating layer 160 is formed on the active region including the recess channel region 155. In this case, the gate insulating layer 160 is formed to have a different thickness on the horizontal channel region, the vertical channel region and the active region of the recess channel region 155. Here, the thickness of the gate insulating layer 160 formed in the vertical channel region of the recess channel region 155 may be equal to or larger than the thickness of the gate insulating layer 160 formed on the active region 101 of FIG. 3. Meanwhile, the thickness of the gate insulating layer 160 formed in the vertical channel region of the recess channel region 155 may be smaller than the thickness of the gate insulating layer 160 formed on the active region 103 of FIG. 3. In this case, ion implantation of the bit line junction region 200 may be performed by differently forming the thickness of the horizontal channel region of the recess channel region 155, the vertical channel region thereof, and the gate insulating layer 160 on the active region 101 of FIG. 3. The concentration can be lowered to improve bit line junction characteristics and to improve device refresh characteristics.

또한, 게이트(199)는 도 3의 게이트 영역(105)의 게이트 절연막(160) 상부에 형성된다. 여기서, 게이트(199)는 게이트 전극(197)과 하드 마스크층 패턴(195)의 적층구조이며, 게이트 전극(197)은 게이트 하부 전극(175)과 게이트 상부 전극(185)의 적층구조인 것이 바람직하다.In addition, the gate 199 is formed on the gate insulating layer 160 of the gate region 105 of FIG. 3. Here, the gate 199 is a stacked structure of the gate electrode 197 and the hard mask layer pattern 195, and the gate electrode 197 is a stacked structure of the gate lower electrode 175 and the gate upper electrode 185. Do.

도 5a 내지 5g는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도들로서, 도 5a(i) 내지 5g(i)는 도 3의 I-I'을 따른 단면도들이고, 도 5a(ii) 내지 5g(ii)는 도 3의 II-II'을 따른 단면도들이다.5A to 5G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention. FIGS. 5A to 5G are cross-sectional views taken along line II ′ of FIG. 3, and FIG. ii) to 5g (ii) are cross-sectional views along II-II 'of FIG.

도 5a를 참조하면, 반도체 기판(110) 상부에 패드 산화막(113)과 패드 질화막(115)을 형성한 후, 패드 질화막(115) 상부에 감광막(미도시)을 형성한다. 다음으로, 소자 분리 마스크로 감광막을 노광 및 현상하여 소자 분리 영역을 정의하는 감광막 패턴(미도시)을 형성한다. 이후, 감광막 패턴을 식각 마스크로 패드 질화막(115), 패드 산화막(113) 및 소정 두께의 반도체 기판(110)을 순차적으로 식각하여 도 3의 활성 영역(103)을 정의하는 트렌치(미도시)를 형성한 후, 감광막 패턴을 제거한다. 그 다음, 트렌치를 매립하는 소자 분리용 산화막(미도시)을 형성한 후, 패드 질화막(115)을 노출할 때까지 소자 분리용 산화막을 평탄화 식각하여 소자 분리막(120)을 형성한다. 여기서, 소자 분리용 산화막과 트렌치의 계면에 열 산화막(미 도시), 라이너 질화막(미도시) 및 라이너 산화막(미도시)의 적층구조를 형성하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 5A, after the pad oxide layer 113 and the pad nitride layer 115 are formed on the semiconductor substrate 110, a photoresist layer (not shown) is formed on the pad nitride layer 115. Next, a photoresist film is exposed and developed with an element isolation mask to form a photoresist pattern (not shown) defining an element isolation region. Thereafter, a trench (not shown) defining the active region 103 of FIG. 3 is sequentially etched by sequentially etching the pad nitride layer 115, the pad oxide layer 113, and the semiconductor substrate 110 having a predetermined thickness using the photoresist pattern as an etching mask. After formation, the photosensitive film pattern is removed. Next, after forming an isolation layer (not shown) filling the trench, the isolation layer 120 is formed by planarizing etching of the isolation layer until the pad nitride layer 115 is exposed. Here, it is preferable to form a laminated structure of a thermal oxide film (not shown), a liner nitride film (not shown), and a liner oxide film (not shown) at an interface between the oxide film for isolation and the trench.

도 5b를 참조하면, 소자 분리막(120)을 습식 식각 방법으로 소정 두께 식각하여 그 높이를 낮춘 후, 남은 패드 질화막(115)과 패드 산화막(113)을 습식 식각 방법으로 제거하여 반도체 기판(110)을 노출한다. 다음으로, 노출된 반도체 기판(110) 상부에 제 1 산화막(123)을 형성한 후, 전체 표면 상부에 감광막(미도시)을 도포한다. 이후, 셀 영역을 노출하는 마스크로 감광막을 노광 및 현상하여 감광막 패턴(미도시)을 형성한 후, 감광막 패턴을 이온 주입 마스크로 이온을 주입하여 반도체 기판(110)에 웰 및 채널 이온 주입 영역(미도시)을 형성한다. 그 다음, 감광막 패턴을 제거한다. 이후, 전체 표면 상부에 평탄화된 하드 마스크층(125)을 형성한다. 여기서, 패드 질화막(115)과 패드 산화막(113)에 대한 제거 공정은 습식 식각 방법으로 수행된다. 또한, 하드 마스크층(125)은 폴리실리콘층, 비정질 탄소막, CVD 산화막, SiON막 및 이들의 조합으로 이루어진 일군으로부터 선택된 어느 하나로 형성하는 것을 바람직하다. 그리고, 하드 마스크층(125)과 패드 산화막(113)의 계면에 버퍼 산화막을 추가할 수 있다. Referring to FIG. 5B, the device isolation layer 120 is etched by a predetermined thickness by a wet etching method to lower its height, and then the remaining pad nitride film 115 and the pad oxide layer 113 are removed by a wet etching method to remove the semiconductor substrate 110. To expose. Next, after forming the first oxide film 123 on the exposed semiconductor substrate 110, a photosensitive film (not shown) is applied over the entire surface. Thereafter, the photoresist layer is exposed and developed using a mask that exposes the cell region to form a photoresist pattern (not shown). Then, the photoresist pattern is implanted with an ion implantation mask to implant the well and channel ion implantation regions ( Not shown). Then, the photoresist pattern is removed. Thereafter, the planarized hard mask layer 125 is formed on the entire surface. Here, the removal process for the pad nitride film 115 and the pad oxide film 113 is performed by a wet etching method. The hard mask layer 125 may be formed of any one selected from the group consisting of a polysilicon layer, an amorphous carbon film, a CVD oxide film, a SiON film, and a combination thereof. A buffer oxide film may be added at the interface between the hard mask layer 125 and the pad oxide film 113.

한편, 다른 실시 예에 따르면, 패드 질화막(115)을 습식 식각 방법으로 제거한 후 전체 표면 상부에 이온을 주입하여 반도체 기판(110)에 웰 및 채널 이온 주입 영역(미도시)을 형성한다. 다음으로, 패드 산화막(113)을 습식 식각 방법으로 제거하여 반도체 기판(110)을 노출시킨 후, 노출된 반도체 기판(110)에 제 1 산화막(123)을 형성할 수 있다. 그리고, 제 1 산화막(123)과 하드 마스크층(125) 사이 에 버퍼 산화막(미도시)을 더 형성할 수 있다.Meanwhile, according to another exemplary embodiment, after the pad nitride layer 115 is removed by a wet etching method, wells and channel ion implantation regions (not shown) are formed in the semiconductor substrate 110 by implanting ions over the entire surface. Next, the pad oxide layer 113 may be removed by a wet etching method to expose the semiconductor substrate 110, and then the first oxide layer 123 may be formed on the exposed semiconductor substrate 110. A buffer oxide film (not shown) may be further formed between the first oxide film 123 and the hard mask layer 125.

더욱이 또 다른 실시 예에 따르면, 패드 질화막(115)을 습식 식각 방법으로 제거한 후 전체 표면 상부에 이온을 주입하여 반도체 기판(110)에 웰 및 채널 이온 주입 영역(미도시)을 형성한다. 다음으로, 패드 산화막(113) 상부에 희생 산화막(미도시)을 형성한 후, 전체 표면 상부에 하드 마스크층(125)을 형성할 수도 있다. Furthermore, after the pad nitride layer 115 is removed by a wet etching method, ions are implanted over the entire surface to form wells and channel ion implantation regions (not shown) in the semiconductor substrate 110. Next, after the sacrificial oxide film (not shown) is formed on the pad oxide film 113, the hard mask layer 125 may be formed on the entire surface.

도 5c 및 5d를 참조하면, 하드 마스크층(125) 상부에 감광막(미도시)을 형성한 후, 리세스 게이트 마스크(미도시)를 노광 마스크로 감광막을 노광 및 현상하여 도 3의 리세스 게이트 영역(103)을 정의하는 감광막 패턴(미도시)을 형성한다. 다음으로, 감광막 패턴을 식각 마스크로 노출된 하드 마스크층(125)과 제 1 산화막(123)을 식각하여 리세스 게이트 영역(103)의 반도체 기판(110)을 노출한 후, 노출된 반도체 기판(110)을 소정 두께 식각하여 제 1 리세스(135)를 형성한다. 이후, 전체 표면을 세정한 후, 제 1 리세스(135)의 표면과 남은 상기 제 1 산화막(123) 상부에 제 2 산화막(133)을 형성한다. 그 다음, 전체 표면 상부에 하드 마스크 폴리실리콘층(137)을 형성한다. 여기서, 제 1 리세스(135) 형성을 위한 식각 공정 시 감광막 패턴과 남은 하드 마스크층(125)은 동시에 제거되는 것이 바람직하다. 또한, 하드 마스크 폴리실리콘층(137)은 이온 주입을 하지 않은 것이 바람직하다. 그리고, 제 2 산화막(133)은 열 산화막, 증착된 산화막 및 이들의 조합으로 이루어진 일군으로부터 선택된 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다.5C and 5D, after the photoresist film (not shown) is formed on the hard mask layer 125, the recess gate of FIG. 3 is exposed and developed by using a recess gate mask (not shown) as an exposure mask. A photoresist pattern (not shown) defining the region 103 is formed. Next, the semiconductor substrate 110 of the recess gate region 103 is exposed by etching the hard mask layer 125 and the first oxide layer 123 in which the photoresist pattern is exposed as an etching mask, and then the exposed semiconductor substrate ( The first recess 135 is formed by etching 110 by a predetermined thickness. Thereafter, after the entire surface is cleaned, a second oxide film 133 is formed on the surface of the first recess 135 and on the remaining first oxide film 123. Next, a hard mask polysilicon layer 137 is formed over the entire surface. Here, during the etching process for forming the first recess 135, the photoresist pattern and the remaining hard mask layer 125 may be removed at the same time. In addition, it is preferable that the hard mask polysilicon layer 137 is not ion implanted. The second oxide film 133 is preferably formed of any one selected from the group consisting of a thermal oxide film, a deposited oxide film, and a combination thereof.

도 5e를 참조하면, 하드 마스크 폴리실리콘층(137)을 건식 식각 방법으로 식각하여 제 1 리세스(135)의 측벽에 스페이서(145)를 형성한다. 다음으로, 노출된 제 2 산화막(133)을 건식 식각 방법으로 제거하여 제 1 리세스(135) 하부의 반도체 기판(110)을 노출한다.Referring to FIG. 5E, the hard mask polysilicon layer 137 is etched by a dry etching method to form spacers 145 on sidewalls of the first recess 135. Next, the exposed second oxide layer 133 is removed by a dry etching method to expose the semiconductor substrate 110 under the first recess 135.

도 5f를 참조하면, 리세스(135) 하부에 노출된 반도체 기판(110)을 소정 두께 등방성 식각하여 활성 영역의 길이 방향에서 타원형 또는 원형의 제 2 리세스(150)를 형성한다. 여기서, 제 2 리세스(150) 형성을 위한 식각 공정 시 스페이서(145)가 동시에 제거되는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 5F, the semiconductor substrate 110 exposed under the recess 135 is isotropically etched by a predetermined thickness to form a second recess 150 having an elliptical or circular shape in the longitudinal direction of the active region. Here, the spacer 145 may be removed at the same time during the etching process for forming the second recess 150.

도 5g를 참조하면, 전체 표면에 세정 공정을 진행한 후, 제 2 리세스(150)의 하부에 노출된 반도체 기판(110)을 포함하는 남은 제 2 산화막(133)과 제 1 산화막(123)의 표면에 절연막(153)을 포함한 게이트 절연막(160)을 형성한다. 다음으로, 제 1 리세스(135)와 제 2 리세스(150)로 정의된 리세스 채널 영역(155)을 매립하는 평탄화된 하부 게이트 도전층(170)을 형성한 후, 하부 게이트 도전층(170) 상부에 상부 게이트 도전층(180) 및 게이트 하드 마스크층(190)을 형성한다. 여기서, 남은 제 2 산화막(133)과 제 1 산화막(123)은 게이트 절연막(160)의 일부로 사용됨으로써 게이트 절연막(160)은 제 2 리세스(150)의 하부, 제 2 리세스(150)의 측벽 및 활성 영역의 상부에서 각각 다른 두께로 형성된다. 한편, 게이트 절연막(160)은 산화막, 질화산화막, Al2O3막 및 이들의 조합으로 이루어진 일군으로부터 선택된 어느 하나로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 하부 게이트 도전층(170)은 폴리실리콘층, SiGe층 및 이들의 조합으로 이루어진 일군으로부터 선택된 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하며, 상부 게이트 도전층(180)은 티타늄 질화막, 텅스텐층 및 이들의 조합으로 이루어진 일군으로부터 선택된 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 5G, after the cleaning process is performed on the entire surface, the remaining second oxide film 133 and the first oxide film 123 including the semiconductor substrate 110 exposed under the second recess 150 are disposed. On the surface of the gate insulating film 160 including the insulating film 153 is formed. Next, after forming the planarized lower gate conductive layer 170 filling the recess channel region 155 defined by the first recess 135 and the second recess 150, the lower gate conductive layer ( The upper gate conductive layer 180 and the gate hard mask layer 190 are formed on the upper portion 170. Here, the remaining second oxide film 133 and the first oxide film 123 are used as a part of the gate insulating film 160, so that the gate insulating film 160 is formed under the second recess 150 and the second recess 150. They are formed at different thicknesses on the sidewalls and on top of the active area, respectively. On the other hand, the gate insulating film 160 is preferably formed of any one selected from the group consisting of oxide film, nitride oxide film, Al 2 O 3 film and combinations thereof. The lower gate conductive layer 170 may be formed of any one selected from the group consisting of a polysilicon layer, a SiGe layer, and a combination thereof. The upper gate conductive layer 180 may include a titanium nitride film, a tungsten layer, and a combination thereof. It is preferable to form any one selected from the group consisting of.

도 5h를 참조하면, 게이트 하드 마스크층(190) 상부에 감광막(미도시)을 도포한 후, 게이트 마스크(미도시)로 감광막을 노광 및 현상하여 도 3의 게이트 영역(105)을 정의하는 감광막 패턴(미도시)을 형성한다. 다음으로, 감광막 패턴을 식각 마스크로 게이트 하드 마스크층(190), 상부 게이트 도전층(180) 및 하부 게이트 도전층(170)을 식각하여 게이트 하드 마스크층 패턴(195), 상부 게이트 전극(185) 및 하부 게이트 전극(175)의 적층구조로 이루어진 게이트(199)를 형성한다. 이후, 감광막 패턴을 제거한 후, 게이트(199)를 이온 주입 마스크로 이온 주입하여 게이트들(199) 사이의 반도체 기판(110)에 LDD 영역(미도시)을 형성한다. 여기서, 하부 게이트 도전층(170)은 폴리실리콘층, SiGe층 및 이들의 조합으로 이루어진 일군으로부터 선택된 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하며, 상부 게이트 도전층(180)은 티타늄 질화막, 텅스텐 질화막, 텅스텐 폴리사이드층, 티타늄 폴리사이드층, 티타늄층, 텅스텐층 및 이들의 조합으로 이루어진 일군으로부터 선택된 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 5H, a photoresist film (not shown) is coated on the gate hard mask layer 190, and then the photoresist film is exposed and developed with a gate mask (not shown) to define the gate region 105 of FIG. 3. A pattern (not shown) is formed. Next, the gate hard mask layer 190, the upper gate conductive layer 180, and the lower gate conductive layer 170 are etched using the photoresist pattern as an etch mask to form the gate hard mask layer pattern 195 and the upper gate electrode 185. And a gate 199 formed of a stacked structure of the lower gate electrode 175. After removing the photoresist pattern, the gate 199 is ion implanted with an ion implantation mask to form an LDD region (not shown) in the semiconductor substrate 110 between the gates 199. The lower gate conductive layer 170 may be formed of any one selected from the group consisting of a polysilicon layer, a SiGe layer, and a combination thereof, and the upper gate conductive layer 180 may include a titanium nitride film, a tungsten nitride film, and a tungsten polyside. It is preferable to form one selected from the group consisting of a layer, a titanium polyside layer, a titanium layer, a tungsten layer and a combination thereof.

이후의 공정은 게이트 측벽 절연막 형성, S/D 영역 형성, 콘택 플러그 형성, 비트 라인 콘택 및 비트 라인 형성, 캐패시터 콘택 및 캐패시터 형성, 금속 배선 콘택 및 금속 배선 형성과 같은 일반적 트랜지스터 제조 공정을 수행하여 반도체 소자를 완성한다.Subsequent processes perform semiconductor transistor manufacturing processes such as gate sidewall insulating film formation, S / D region formation, contact plug formation, bit line contacts and bit line formation, capacitor contact and capacitor formation, metal wiring contacts and metal wiring formation. Complete the device.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 소자 및 그의 제조 방법은 리세스 채널 영역 측벽에 산화막을 추가로 형성하여, 리세스 채널 영역의 상부 측벽에서 반도체 기판의 노출을 방지하는 효과가 있다.As described above, the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention further form an oxide film on the sidewalls of the recess channel region, thereby preventing exposure of the semiconductor substrate on the upper sidewalls of the recess channel region.

또한, 활성 영역의 길이 방향에서 리세스 채널 영역의 수직 채널 영역과 그의 수평 채널 영역 및 활성 영역 상부에서 게이트 절연막의 두께를 각각 다르게 형성하여, 비트 라인 접합 영역의 이온주입 농도를 낮출 수 있고, 비트 라인 접합 영역의 전계가 감소한다. 따라서, 비트 라인 접합 영역의 누설 전류를 감소시킬 수 있다.Further, by varying the thickness of the gate insulating layer in the vertical channel region of the recess channel region, the horizontal channel region and the upper portion of the active region in the longitudinal direction of the active region, the ion implantation concentration of the bit line junction region can be lowered, The electric field in the line junction area is reduced. Thus, leakage current in the bit line junction region can be reduced.

그리고, 낮은 비트 라인 접합 영역의 이온 주입 농도 때문에 저장 전극 접합 영역의 이온 주입 농도를 낮출 수 있다. 따라서, 소자의 리프레쉬(Refresh) 특성을 개선할 수 있는 장점이 있다.In addition, the ion implantation concentration of the storage electrode junction region can be lowered due to the ion implantation concentration of the low bit line junction region. Therefore, there is an advantage in that the refresh characteristics of the device can be improved.

아울러 본 발명의 바람직한 실시 예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.In addition, the preferred embodiment of the present invention for the purpose of illustration, those skilled in the art will be able to various modifications, changes, substitutions and additions through the spirit and scope of the appended claims, such modifications and changes are the following claims It should be seen as belonging to a range.

Claims (21)

활성 영역을 정의하는 소자 분리막을 구비하는 반도체 기판;A semiconductor substrate having a device isolation film defining an active region; 상기 활성 영역 내에 형성되며, 수직 채널 영역과 수평 채널 영역을 포함하는 리세스 채널 영역;A recess channel region formed in the active region and including a vertical channel region and a horizontal channel region; 상기 리세스 채널 영역을 포함하는 활성 영역 상부에 형성되되, 상기 수직 채널 영역, 상기 수평 채널 영역 및 상기 활성 영역 상부에 각각 다른 두께로 형성되는 게이트 절연막; 및A gate insulating layer formed over the active region including the recess channel region, the gate insulating layer having a different thickness on the vertical channel region, the horizontal channel region, and the active region; And 상기 리세스 채널 영역을 매립하고 게이트 영역의 상기 게이트 절연막 상부에 형성되는 게이트 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자.And a gate electrode filling the recess channel region and formed on the gate insulating layer of the gate region. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수직 채널 영역에서 상기 게이트 절연막의 두께는 상기 활성 영역 상부에서 상기 게이트 절연막의 두께보다 동일하거나 큰 것을 특징으로 하는 반도체 소자.And a thickness of the gate insulating layer in the vertical channel region is equal to or larger than a thickness of the gate insulating layer on the active region. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수직 채널 영역에서 상기 게이트 절연막의 두께는 상기 활성 영역 상부에서 상기 게이트 절연막의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 반도체 소자.And a thickness of the gate insulating layer in the vertical channel region is smaller than a thickness of the gate insulating layer above the active region. (a) 패드 절연막을 구비한 반도체 기판 상부에 소자 분리막을 형성하는 단계;(a) forming an isolation layer on the semiconductor substrate having a pad insulating film; (b) 상기 패드 절연막을 소정 두께 식각한 후, 전체 표면 상부에 하드 마스크층을 형성하는 단계;(b) etching the pad insulating film to a predetermined thickness, and then forming a hard mask layer over the entire surface; (c) 리세스 게이트 마스크로 상기 하드 마스크층 및 상기 반도체 기판을 소정 두께 식각하여 리세스를 형성하는 단계;(c) etching the hard mask layer and the semiconductor substrate by a recess gate mask to form a recess; (d) 상기 리세스의 측벽에 제 1 산화막을 형성한 후, 상기 리세스 하부의 반도체 기판을 소정 두께 식각하여 수평 채널 영역 및 수직 채널 영역을 포함한 리세스 채널 영역을 형성하는 단계;forming a recess channel region including a horizontal channel region and a vertical channel region by forming a first oxide layer on a sidewall of the recess and then etching a semiconductor substrate below the recess by a predetermined thickness; (e) 상기 리세스 채널 영역을 포함하는 노출된 반도체 기판 상부에 게이트 절연막을 형성하되, 상기 수평 채널 영역, 상기 수직 채널 영역 및 상기 반도체 기판 상부에 각각 다른 두께의 게이트 절연막을 형성하는 단계;(e) forming a gate insulating layer on the exposed semiconductor substrate including the recess channel region, and forming a gate insulating layer having a different thickness on the horizontal channel region, the vertical channel region, and the semiconductor substrate; (f) 상기 리세스 채널 영역을 매립하는 평탄화된 게이트 도전층을 형성하는 단계;(f) forming a planarized gate conductive layer filling the recess channel region; (g) 상기 게이트 도전층 상부에 게이트 하드 마스크층을 형성하는 단계; 및(g) forming a gate hard mask layer on the gate conductive layer; And (h) 게이트 마스크를 식각 마스크로 상기 게이트 하드 마스크층 및 상기 게이트 도전층을 패터닝하여 게이트를 형성하는 단계(h) patterning the gate hard mask layer and the gate conductive layer by using a gate mask as an etch mask to form a gate 를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.Method of manufacturing a semiconductor device comprising a. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 (a) 단계는Step (a) is (a-1) 소자 분리 마스크로 패드 절연막이 구비된 반도체 기판을 소정 두께 식각하여 트렌치를 형성하는 단계; 및(a-1) forming a trench by etching a semiconductor substrate including a pad insulating film as a device isolation mask by a predetermined thickness; And (a-2) 상기 트렌치를 매립하는 소자 분리용 절연막을 형성한 후, 상기 패드 절연막을 노출할 때까지 상기 소자 분리용 절연막을 평탄화 식각하여 소자 분리막을 형성하는 단계(a-2) forming an isolation layer for filling the trench, and then forming an isolation layer by planarizing etching the isolation layer until the pad insulation layer is exposed 를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.Method of manufacturing a semiconductor device comprising a. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 트렌치와 상기 소자 분리용 절연막의 계면에 열 산화막, 라이너 질화막 및 라이너 산화막의 적층구조를 더 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.And forming a stacked structure of a thermal oxide film, a liner nitride film and a liner oxide film at an interface between the trench and the device isolation insulating film. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 (b) 단계는Step (b) is (b-1) 패드 산화막과 패드 질화막의 적층구조로 이루어진 상기 패드 절연막을 식각하여 상기 패드 질화막을 제거하는 단계;(b-1) removing the pad nitride film by etching the pad insulating film having a stacked structure of a pad oxide film and a pad nitride film; (b-2) 전체 표면 상부에 이온 주입하여 상기 반도체 기판에 웰 및 채널 이온 주입 영역을 형성하는 단계; 및(b-2) ion implanting the entire surface to form well and channel ion implantation regions in the semiconductor substrate; And (b-3) 전체 표면 상부에 하드 마스크층을 형성하는 단계(b-3) forming a hard mask layer over the entire surface 를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.Method of manufacturing a semiconductor device comprising a. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 (b-2) 단계는Step (b-2) 상기 패드 산화막을 제거하여 상기 반도체 기판을 노출하는 단계;Removing the pad oxide layer to expose the semiconductor substrate; 상기 노출된 반도체 기판 상부에 제 2 산화막을 형성하는 단계; 및Forming a second oxide layer on the exposed semiconductor substrate; And 전체 표면 상부에 이온 주입하여 상기 반도체 기판에 웰 및 채널 이온 주입 영역을 형성하는 단계Ion implantation over the entire surface to form well and channel ion implantation regions in the semiconductor substrate 를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.Method of manufacturing a semiconductor device comprising a. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 (b-2) 단계는Step (b-2) 전체 표면 상부에 이온 주입하여 상기 반도체 기판에 웰 및 채널 이온 주입 영역을 형성하는 단계;Ion implanting the entire surface to form well and channel ion implantation regions in the semiconductor substrate; 상기 남은 패드 산화막을 제거하여 상기 반도체 기판을 노출하는 단계; 및Removing the remaining pad oxide film to expose the semiconductor substrate; And 상기 노출된 반도체 기판 상부에 제 2 산화막을 형성하는 단계Forming a second oxide layer on the exposed semiconductor substrate 를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.Method of manufacturing a semiconductor device comprising a. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 하드 마스크층은 폴리실리콘막, CVD 산화막, 비정질 탄소막 (amorphous Carbon), SiON 막 및 이들의 조합으로 이루어진 일군으로부터 선택된 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.The hard mask layer may be formed of any one selected from the group consisting of a polysilicon film, a CVD oxide film, an amorphous carbon film, an amorphous carbon film, a SiON film, and a combination thereof. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 하드 마스크층과 반도체 기판의 계면에 버퍼 산화막을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.A buffer oxide film is further formed at an interface between the hard mask layer and the semiconductor substrate. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 (c) 단계는Step (c) is (c-1) 상기 하드 마스크층 상부에 감광막을 형성하는 단계;(c-1) forming a photoresist film on the hard mask layer; (c-2) 리세스 게이트 마스크로 상기 감광막을 노광 및 현상하여 리세스 게이트 영역을 정의하는 감광막 패턴을 형성하는 단계;(c-2) exposing and developing the photoresist with a recess gate mask to form a photoresist pattern defining a recess gate region; (c-3) 상기 감광막 패턴을 식각 마스크로 상기 하드 마스크층을 식각하여 상기 리세스 게이트 영역의 반도체 기판을 노출하는 단계; 및(c-3) etching the hard mask layer using the photoresist pattern as an etch mask to expose a semiconductor substrate in the recess gate region; And (c-4) 상기 노출된 반도체 기판과 소자 분리막을 식각하여 리세스를 형성하되, 상기 감광막 패턴과 상기 남은 하드 마스크층을 동시에 제거하는 단계(c-4) etching the exposed semiconductor substrate and the device isolation layer to form a recess, and simultaneously removing the photoresist pattern and the remaining hard mask layer. 를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.Method of manufacturing a semiconductor device comprising a. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 (c) 단계와 상기 (d) 단계 사이에서, 전체 표면을 세정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.Between the step (c) and the step (d), further comprising the step of cleaning the entire surface. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 (d) 단계는Step (d) (d-1) 상기 리세스를 포함하는 반도체 기판의 표면에 제 1 산화막을 형성하는 단계;(d-1) forming a first oxide film on a surface of the semiconductor substrate including the recess; (d-2) 전체 표면 상부에 하드 마스크 폴리실리콘층을 형성하는 단계;(d-2) forming a hard mask polysilicon layer over the entire surface; (d-3) 상기 하드 마스크 폴리실리콘층을 식각하여 상기 리세스의 측벽에 스페이서를 형성하는 단계;(d-3) etching the hard mask polysilicon layer to form a spacer on a sidewall of the recess; (d-4) 상기 스페이서를 식각 마스크로 노출된 제 1 산화막을 제거하여 상기 리세스 하부의 반도체 기판을 노출하는 단계; 및(d-4) exposing the semiconductor substrate under the recess by removing the first oxide film exposing the spacer with an etch mask; And (d-5) 상기 리세스 하부에 노출된 상기 반도체 기판을 소정 두께 식각하여 상기 활성 영역의 길이 방향에서 리세스 채널 영역을 형성하는 단계(d-5) forming a recess channel region in a length direction of the active region by etching a thickness of the semiconductor substrate exposed under the recess; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.Method of manufacturing a semiconductor device comprising a. 제 14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 (d-3) 단계의 상기 하드 마스크 폴리실리콘층에 대한 식각 공정은 건식 식각 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.The etching process for the hard mask polysilicon layer of step (d-3) is performed by a dry etching method. 제 14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 (d-4) 단계의 상기 제 1 산화막에 대한 제거 공정은 건식 식각 방법으 로 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.The removal process of the first oxide film of step (d-4) is performed by a dry etching method. 제 14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 (d-5) 단계의 상기 반도체 기판에 대한 식각 공정은 등방성 식각 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.The etching process for the semiconductor substrate of step (d-5) is performed by an isotropic etching method. 제 14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 스페이서는 상기 (d-5) 단계의 상기 반도체 기판에 대한 식각 공정 시 동시에 제거되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.The spacer is a method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that during the etching process for the semiconductor substrate in the step (d-5) at the same time removed. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 게이트 절연막은 산화막, 질화산화막, Al2O3막 및 이들의 조합으로 이루어진 일군으로부터 선택된 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.The gate insulating film is a semiconductor device manufacturing method, characterized in that formed by any one selected from the group consisting of oxide film, nitride oxide film, Al 2 O 3 film and combinations thereof. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 (e) 단계에서, 상기 수직 채널 영역에 형성된 게이트 절연막의 두께는 상기 활성 영역 상부에 형성된 게이트 절연막의 두께보다 동일하거나 큰 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.In the step (e), the thickness of the gate insulating film formed in the vertical channel region is the same or larger than the thickness of the gate insulating film formed on the active region. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 (e) 단계에서, 상기 수직 채널 영역에 형성된 게이트 절연막의 두께는 상기 활성 영역 상부에 형성된 게이트 절연막의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.In the step (e), the thickness of the gate insulating film formed in the vertical channel region is smaller than the thickness of the gate insulating film formed on the active region.
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