KR100798775B1 - Method for fabricating semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 벌브형 리세스 트랜지스터를 나타낸 도면.1 shows a bulb type recess transistor;
도 2a 및 도 2b는 벌브형 리세스 트랜지스터에서 게이트 절연막 상부 표면에 게이트 폴리실리콘막이 없는 부분을 나타낸 단면도 및 전자현미경 사진.2A and 2B are cross-sectional views and electron micrographs showing portions of a bulb type recess transistor without a gate polysilicon film on an upper surface of the gate insulating film.
도 3a 내지 도 3j는 본 발명의 일실시예에 따른 벌브형 리세스 트랜지스터의 제조 방법을 나타낸 도면.3A to 3J illustrate a method of manufacturing a bulb type recess transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4a 및 도 4b는 도 3i~3j의 공정 환경을 시간별로 나타낸 타이밍도.4A and 4B are timing diagrams showing the process environment of FIGS. 3I to 3J in time.
도 5a 및 도 5b는 각각 도 4a 및 도 4b의 공정 환경에 제조된 벌브형 리세스 트랜지스터의 전자현미경 사진.5A and 5B are electron micrographs of bulb-type recess transistors fabricated in the process environment of FIGS. 4A and 4B, respectively.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
101 : 반도체 기판 107 : 게이트 절연막101
108 : 제1 게이트 전도막 109 : 제2 게이트 전도막108: first gate conductive film 109: second gate conductive film
110 : 보이드110: void
본 발명은 반도체 제조 기술에 관한 것으로 특히, 반도체 소자 제조 공정 중, 벌브형 리세스 트랜지스터의 형성 공정에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor manufacturing technology, and more particularly to a process of forming a bulb type recess transistor in a semiconductor device manufacturing process.
반도체 메모리 소자의 집적도가 증가함에 따라 기존의 2차원적인 트랜지스터 구조로는 여러가지 측면, 예를 들어 전류 구동능력(current drivability)과 데이터 저장시간(data retention time) 측면에서 한계에 다다르고 있다. 특히 저전력(low power) 소자의 경우, 기존 2차원적인 트랜지스터 구조로는 요구되는 데이터 저장 시간을 만족시킬 수 없다. As the degree of integration of semiconductor memory devices increases, the conventional two-dimensional transistor structure is approaching various aspects, for example, in terms of current drivability and data retention time. In particular, in the case of a low power device, the existing two-dimensional transistor structure cannot satisfy the required data storage time.
한편, 대표적인 반도체 메모리 소자인 디램(DRAM) 소자는 집적도가 증가함에 따라 sub-100nm 이하 디자인 룰(design rule)을 갖는 메모리 트랜지스터(memory array transistor)의 제조 기술을 요구받고 있다. sub-100nm 이하의 트랜지스터의 경우, 단채널 효과(short channel effect) 등의 문제로 인해, 매우 낮은 문턱전압(threshold voltage; Vth) 특성을 보이며, 이에 따라, 데이터 저장시간(유사 의미로 리프레쉬 타임(refresh time)을 들수 있다)이 점점 감소한다. 최근 이러한 문제를 해결할 수 있는 리세스 트랜지스터(recessed channel array transistor; RCAT) 소자가 개발되었는데, 이는 기존 플래너(planar) 트랜지스터와는 달리, 매우 긴 채널 길이(channel length)를 가지기 때문에 매우 긴 데이터 저장시간 특성을 보이는 장점이 있다.Meanwhile, a DRAM device, which is a representative semiconductor memory device, is required to manufacture a memory array transistor having a design rule of sub-100 nm or less as the degree of integration increases. Transistors of sub-100 nm or less show very low threshold voltage (Vth) characteristics due to problems such as short channel effects, and thus, data storage time (similarly, refresh time ( refresh time). Recently, a recessed channel array transistor (RCAT) device has been developed to solve this problem. Unlike conventional planar transistors, a recessed channel array transistor (RCAT) device has a very long channel length because of a very long data storage time. It has the merit of showing characteristics.
최근에는 이러한 리세스 트랜지스터 보다 좀더 우수한 데이터 저장시간 및 전류 특성을 얻기 위해, 리세스 채널(recessed channel)의 길이를 좀더 늘리는 방법이 고안될 필요성이 제시되어 왔다.Recently, in order to obtain better data storage time and current characteristics than the recess transistor, a method of increasing the length of a recessed channel has been proposed.
이에 부응하여 제조된 것이 리세스 트랜지스터의 리세스 영역 하부에 볼(ball) 형태로 추가 식각하여, 벌브(bulb)형 리세스 트랜지스터(recessed channel array transistor; BRCAT)이다. 이를 뒷받침 하는 도면으로써, 도 1은 이와 같은 벌브형 리세스 트랜지스터를 나타낸 도면이다. In response thereto, a bulb-type recessed transistor array (BRCAT) is further etched by a ball shape under the recess region of the recess transistor. As a diagram supporting this, FIG. 1 is a view showing such a bulb type recess transistor.
그러나, 이와 같은 벌브형 리세스 트랜지스터의 경우, 게이트 폴리실리콘막(13) 형성 시, 리세스 영역 폭 대비 볼 크기(ball size)가 더 크기 때문에 볼 내부에 게이트 폴리실리콘막(13)이 다 채워지지 않아 볼 내부의 가운데에 보이드(14, void)가 형성되고 있다. 또한, 보이드(14)와 함께 게이트 폴리실리콘막(13) 내에 공공(15, vacancy)도 생성된다. However, in the case of the bulb type recess transistor, when the
이때, 후속 고온 열처리 공정 - 이때의 열처리 공정은 후속 레이어(layer)의 경화 공정이나, 이온주입 후의 열처리 공정과 같은 열처리 공정에 해당함. - 에 의해 게이트 폴리실리콘막(13)이 재결정화되면서 보이드(14)가 게이트 절연막(12)쪽으로 움직여 게이트 절연막(12) 상부 표면에 게이트 폴리실리콘막(13)이 없는 부분이 관찰되고 있다. 이를 뒷받침 하는 도면으로써, 도 2a 및 도 2b는 벌브형 리세스 트랜지스터에서 게이트 절연막(12) 상부 표면에 게이트 폴리실리콘막(13)이 없는 부분을 나타낸 단면도 및 전자현미경 사진이다.At this time, the subsequent high temperature heat treatment process-the heat treatment process at this time corresponds to a heat treatment process, such as a curing process of a subsequent layer (layer), or a heat treatment process after ion implantation. Re-crystallization of the
이와 같은 게이트 절연막(12) 상부 표면에 게이트 폴리실리콘막(13)이 없는 부분(16)은 채널 캐패시턴스(channel capacitance)를 감소시켜 드레인(동작) 전 류(drain current)를 감소시킬 뿐만 아니라, 문턱 전압을 제어할 수 없게 만드는 요인으로 작용한다.The
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 벌브형 리세스 트랜지스터 제조시 형성된 보이드가 이동하는 것을 방지하는 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 것을 제1 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, and a first object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device which prevents movement of voids formed during manufacturing of a bulb type recess transistor.
그리고, 벌브형 리세스 트랜지스터의 동작 전류의 감소 및 문턱 전압 제어의 어려움의 문제점을 해결하는 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 것을 제2 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device that solves the problems of reducing the operating current and difficulty of controlling the threshold voltage of a bulb type recess transistor.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 반도체 기판을 식각하여 넥 패턴과 벌브 패턴으로 이루어진 벌브형 리세스 패턴을 형성하는 단계, 상기 벌브형 리세스 패턴을 포함한 상기 반도체 기판 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계 및 상기 게이트 절연막 상에 형성되고 상기 벌브형 리세스 패턴을 매립하며, 1차 증착과 공정온도를 유지한 상태에서 공정가스 중 소스가스 공급중단 및 2차 증착을 순서대로 진행하여 불연속 계면을 갖는 게이트 전도막을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, forming a bulb-shaped recess pattern consisting of a neck pattern and a bulb pattern by etching the semiconductor substrate, on the semiconductor substrate including the bulb-type recess pattern Forming a gate insulating film, and filling the bulb-type recess pattern formed on the gate insulating film, and stopping supply of source gas in the process gas and performing secondary deposition in a state of maintaining the first deposition and the process temperature; To provide a method for manufacturing a semiconductor device comprising the step of forming a gate conductive film having a discontinuous interface.
본 발명은 게이트 폴리실리콘막 증착시 발생하는 보이드가 게이트 절연막 상부 표면으로 이동하는 것을 방지하기 위한 벌브형 리세스 트랜지스터 제조 방법 이다. The present invention is a method of manufacturing a bulb type recess transistor to prevent the voids generated during deposition of the gate polysilicon film to the upper surface of the gate insulating film.
고온 열처리 공정 시, 벌브형 리세스 트랜지스터의 벌브 패턴의 내부 보이드가 게이트 절연막 상부 표면으로 이동하는 원인은 게이트 폴리실리콘막 내부에 평형상태로 녹아 있는 공공(vacancy)이 보이드를 성장시키거나, 게이트 절연막으로 이동시키기 때문이다.In the high temperature heat treatment process, the cause of the internal voids of the bulb pattern of the bulb-type recess transistor is moved to the upper surface of the gate insulating film. Vacancy dissolved in the equilibrium state in the gate polysilicon film grows, or the gate insulating film Because it moves to.
따라서, 본 발명은 넥 패턴의 입구가 닫힘으로써 발생되는 증착 보이드가 형성되기 전 두께로 첫번째 게이트 폴리실리콘막을 증착한 후, 일시적으로 증착을 중단하므로써 안정된 게이트 폴리실리콘막 표면을 형성 한다. 이후 두번째 게이트 폴리실리콘막을 증착하여 볼을 매립한다. Accordingly, the present invention forms a stable gate polysilicon film surface by temporarily depositing the first gate polysilicon film to a thickness before the deposition voids generated by closing the inlet of the neck pattern are formed, and then temporarily stopping the deposition. The second gate polysilicon film is then deposited to bury the ball.
이때, 일시적인 게이트 폴리실리콘막의 증착 중단 - 폴리실리콘막의 소스가스 공급 중단 - 으로 인해 게이트 폴리실리콘막 표면은 불연속계면이 되고, 중단시 공정 온도를 유지하므로써 게이트 폴리실리콘막을 열처리하여 결정화한다. 이때, 결정화로 인해 공공은 사라지고 이로 인해 볼 내에서 증착 중 발생하는 보이드가 후속 열처리 공정시, 게이트 절연막 상부 표면으로 이동 하는 것에 대한 보호막(barrier) 역할을 한다.At this time, the gate polysilicon film surface becomes a discontinuous interface due to the temporary stop of deposition of the gate polysilicon film-the supply of the source gas of the polysilicon film, and the gate polysilicon film is heat-treated and crystallized by maintaining the process temperature. At this time, the void disappears due to crystallization and thus serves as a barrier for the voids generated during deposition in the ball to move to the upper surface of the gate insulating film during the subsequent heat treatment process.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. .
도 3a 내지 도 3j는 본 발명의 일실시예에 따른 벌브형 리세스 트랜지스터의 제조 방법을 나타낸 도면이다.3A to 3J illustrate a method of manufacturing a bulb type recess transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
우선 도 3a를 참조하면, 소자분리막이 형성된 기판(101)에 하드마스크(102)를 형성한다. 이때, 하드마스크(102)는 벌브형 트랜지스터를 형성하기 위한 넥(neck) 패턴을 형성하기 위한 식각 장벽으로 사용되는 막으로써, 일반적으로 질화된 절연막을 사용한다.First, referring to FIG. 3A, a
다음으로, 도 3b를 참조하면, 하드마스크(102) 상에 감광막 패턴(103)을 형성한다. 이때, 감광막 패턴(103)은 노광 공정 및 식각 공정을 통해, 상기 기판(102)의 리세스 형성 예정영역 상부를 오픈시킨 형태를 갖는다. Next, referring to FIG. 3B, a
다음으로, 도 3c를 참조하면, 감광막 패턴(103)을 식각 장벽으로 하드마스크(102)를 식각한다.Next, referring to FIG. 3C, the
이어서, 감광막 패턴(103)과 식각된 하드마스크(102)를 식각 장벽으로 기판(101)을 식각하여 넥 패턴(104)을 형성한다. 이때, 감광막 패턴(103)을 제거한뒤, 하드마스크(102)만을 식각 장벽으로 사용하여 넥 패턴(104)을 형성할 수 있다.Subsequently, the
그리고, 넥 패턴(104)의 폭은 100~2000Å이고, 깊이는 1000~3000Å인 것이 바람직하다.And it is preferable that the width | variety of the
이어서, 감광막 패턴(103)을 식각 장벽으로 넥 패턴(104)을 형성하였다면, 넥 패턴(104) 형성 후 감광막 패턴(103)을 제거한다.Subsequently, when the
다음으로, 도 3d를 참조하면, 넥 패턴(104)이 형성된 결과물 상에 스페이서용 유전막(105)을 형성한다.Next, referring to FIG. 3D, a
이때, 스페이서용 유전막(105)은 벌브 패턴 형성시, 넥 패턴(104)의 측벽을 보호하기 위한 보호막으로써, 일반적으로 SiO2, Si3N4, SiON 중 어느하나로 형성한다. 그리고, 스페이서용 유전막(105)이 형성되는 두께는 30~150Å인 것이 바람직하다.In this case, the spacer
다음으로, 도 3e를 참조하면, 스페이서용 유전막(105)이 형성된 결과물에 대해 수직 식각(etch) 공정을 수행한다. Next, referring to FIG. 3E, a vertical etch process is performed on the resultant formed
이와 같은 수직 식각 공정은 넥 패턴(104)의 바닦면에 형성된 스페이서용 유전막(105)을 제거하기 위한 공정이다.The vertical etching process is a process for removing the spacer
다음으로, 도 3f를 참조하면, 노출된 넥 패턴(104)의 바닦면 기판(101)에 대해 등방 식각(isotropic etch)한다.Next, referring to FIG. 3F, an isotropic etch is performed on the
이는 벌브형 리세스 트랜지스터를 형성하기 위한 기본적인 공정으로써, 넥 패턴(104) 하부에 벌브 패턴(106)을 형성하기 위한 공정이다.This is a basic process for forming a bulb type recess transistor, and is a process for forming the
이때, 벌브 패턴(106)은 반경이 110~4000Å으로 넥 패턴(104)의 폭 보다 넓어야 한다.At this time, the
다음으로, 도 3g를 참조하면, 벌브 패턴(106)이 형성된 결과물을 습식 세정(wet cleaning)한다.Next, referring to FIG. 3G, wet cleaning of the resultant product of the
이는 기판(101)에 잔류하고 있는 스페이서용 유전막(105)과 하드마스크(102)를 제거하기 위한 공정이다.This is a process for removing the
다음으로, 도 3h를 참조하면, 세정이 완료된 결과물 상에 게이트 절연막(107)을 형성한다.Next, referring to FIG. 3H, the
이때, 게이트 절연막(107)은 SiO2, SiON, Si3N4, Hf silicate(HfSiO) 및 Hf silioxynitride(HfSiON)중 어느하나로 형성할 수 있다.In this case, the
다음으로, 도 3i 내지 도 3k를 참조하면, 게이트 절연막(107)이 형성된 결과물 상에 제1 게이트 전도막(108)을 1차 증착한다.Next, referring to FIGS. 3I to 3K, the first gate
제1 게이트 전도막(108)은 폴리실리콘막으로써, 넥 패턴(104)의 입구가 닫히지 않는 정도로, 즉, 보이드가 형성되지 않는 두께로 형성한다.The first gate
이때의 제1 게이트 전도막(108)의 두께는 넥 패턴(104)의 폭(width)의 1/2보다 작은 것이 바람직하다.In this case, the thickness of the first gate
이후, 일시적 증착 중단 단계를 거치고, 상기 벌브 패턴(106)과 넥 패턴(104)을 매립하는 제2 게이트 전도막(109)을 증착한다.Thereafter, the second gate
여기서, 제2 게이트 전도막(109)도 제1 게이트 전도막(108)과 같이 폴리실리콘막으로써, 제1과 제2로 게이트 전도막(108, 109)을 나눈 이유는 설명의 편의를 위한 것으로써, 1차 게이트 전도막(108)의 증착과 2차 게이트 전도막(109)의 증착에 의해 구분된다.Here, the second gate
일반적인 벌브형 리세스 트랜지스터는 넥 패턴(104)과 벌브 패턴(106)을 형성하고 이들을 완전 매립하는 게이트 전도막을 형성하여 제조한다. 그러나 본 발명에서는 기존의 문제점을 해결하고자 게이트 전도막 형성시 일시적 증착 중단 단계를 거친다.A general bulb type recess transistor is manufactured by forming a
증착 중단 단계에서는 제1 게이트 전도막(108)의 증착 공정과 동일한 공정 온도에서 진행한다. 이에 의해 제1 게이트 전도막(108)은 열처리(annel)되어 결정화된다.In the deposition stop step, the deposition process of the first gate
본 발명은 이를 이용하여 제2 게이트 절연막(109) 형성시 보이드(110)가 발생하여도 제1 게이트 전도막(108)의 결정화로 인해 게이트 절연막(107)으로 이동하는 것을 방지한다. 또한, 일시 증착의 중단 단계로 인해 제1 게이트 전도막(108)과 제2 게이트 전도막(109)은 불연속 계면이 형성된다. 이 불연속 계면도 상기 보이드(110) 게이트 절연막(107)으로 이동하는 것을 방지한다According to the present invention, even when the
여기서, 제1 및 제2 게이트 전도막(108, 109)의 증착공정의 공정 온도는 450~650℃로 비결정(amorphous) 또는 결정(crystalline) 구조로 증착하는 것이 바람직하다. 그리고, 일시적 증착 중단 단계어서도 공정 온도는 450~650℃이다.Here, the process temperature of the deposition process of the first and second gate
그리고, 제1 및 제2 게이트 전도막(108, 109)은 인(PH3) 인시츄 도핑된 폴리실리콘막(in-situ P doped poly silicon)을 사용할 수 있으며, 이때 인의 농도는 1E19/cm3~5E20/cm3인 것이 바람직하다.Then, the first and second gate conductive film (108, 109) is a (PH 3) in-situ doped poly can be used a silicon film (in-situ P doped poly silicon), wherein the phosphorous is 1E19 / cm 3 It is preferable that it is -5E20 / cm <3> .
또는, 제1 및 제2 게이트 전도막(108, 109)은 붕소(B2H6) 인시츄 도핑된 폴리실리콘막(in-situ B doped poly silicon)을 사용할 수 있으며, 이때 붕소의 농도는 1E19/cm3~5E20/cm3인 것이 바람직하다.Alternatively, the first and second gate
그리고, 제1 및 제2 게이트 전도막(108, 109)은 폴리실리콘막 형성 후, 후속 붕소 또는 인 이온주입 공정을 거쳐 p형 폴리실리콘막 또는 n형 폴리실리콘막을 형 성할 수도 있다. 이때, 붕소 또는 인의 이온주입 농도는 인시츄 도핑때와 같은 농도로 한다.The first and second gate
이하 부터는 설명의 편의상 제1 및 제2 게이트 전도막(108, 109)은 인시츄 상태로 형성된 것으로 설명한다.Hereinafter, for convenience of description, the first and second gate
이어서, 일시적 증착 중단 단계는 챔버 내에 소스 가스인 SiH4 가스와 도핑 가스인 PH3 가스 혹은 B2H6 가스의 흐름(flow)을 차단하므로써 이루어진다. 또는, 소스 가스인 SiH4 가스만 흐름을 차단할 수도 있다.Then, the temporary deposition stop step is performed by blocking the flow of the source gas SiH 4 gas and the doping gas PH 3 gas or B 2 H 6 gas in the chamber. Alternatively, only SiH 4 gas, which is the source gas, may block the flow.
위와 같이 제1 게이트 전도막(108) 형성→일시적 증착 중단→제2 게이트 전도막(109) 형성은 동일한 챔버내에서 이루어지는 것으로써, 도 3i에서 도3k까지의 벌브형 리세스 트랜지스터의 제조 공정시 온도와 가스 흐름에 대해 설명하면 하기와 같다.As described above, the formation of the first gate
도 4a 및 도 4b는 도 3i~3k의 공정 환경을 시간별로 나타낸 타이밍도이다. 설명의 이해를 돕기 위해 도 3a 내지 도 3k의 도면부호를 인용하여 설명한다.4A and 4B are timing diagrams illustrating the process environment of FIGS. 3I through 3K according to time. For better understanding of the description, reference numerals of FIGS. 3A to 3K will be described.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, T1은 챔버에 도 3h까지 진행된 기판을 넣는 시간을 의미하고, T2는 공정이 시작되어 온도가 목표하는 공정온도까지 상승되는 시간을 의미한다.Referring to FIGS. 4A and 4B, T1 means a time for inserting a substrate advanced to FIG. 3H into a chamber, and T2 means a time when a process is started and a temperature is raised to a target process temperature.
이어서, T3는 퍼지(purge) 가스(N2), 소스 가스 및 도핑 가스가 주입되기기 시작하여 인(PH3) 또는 붕소(B2H6)가 인시츄된 폴리실리콘막이 형성되기 시작되는 시간을 의미한다. 즉 제1 게이트 전도막(108)이 형성되는 시간을 의미한다.Subsequently, T3 starts to inject a purge gas (N 2 ), a source gas and a doping gas to form a polysilicon film in which phosphorus (PH 3 ) or boron (B 2 H 6 ) is infiltrated. Means. That is, the time when the first gate
이어서, T4는 일시적 증착 중단을 의미하는 시간으로써, 이는 폴리실리콘막의 소스 가스(SiH4)와 도핑 가스(PH3 또는 B2H6)를 챔버 내에 공급 차단하여 증착공정을 일시 중단한다. 이는 도 4a에 해당하는 것이고, 도 4b에서는 폴리실리콘막의 소스 가스(SiH4)의 공급만을 차단하여 증착 공정을 일시 중단한다. Subsequently, T4 is a time for temporarily stopping the deposition, which suspends the deposition process by blocking the source gas (SiH4) and the doping gas (PH 3 or B 2 H 6 ) of the polysilicon film into the chamber. This corresponds to FIG. 4A. In FIG. 4B, only the supply of the source gas (SiH 4 ) of the polysilicon film is interrupted to suspend the deposition process.
이어서, T5는 챔버 내에 소스 가스(SiH4)와 도핑 가스(PH3 또는 B2H6)를 주입하여 폴리실리콘막을 형성하는 시간을 의미한다. 즉, 제2 게이트 전도막(109)을 형성하는 시간을 의미한다.Subsequently, T5 refers to a time for forming a polysilicon film by injecting a source gas (SiH4) and a doping gas (PH 3 or B 2 H 6 ) into the chamber. That is, it means the time for forming the second gate
이후, T6는 공정이 끝남을 의미한다.Thereafter, T6 means the process is over.
여기서, T3는 넥 패턴(104)의 입구가 닫혀서 보이드가 형성되는 것을 방지하기 위해 공정 시간이 비교적 짧은 것이고, T4는 T3에 형성된 제1 게이트 전도막(108)이 충분히 열처리 되도록 시간을 유지하는 것이며, T5는 벌브 패턴(106) 및 넥 패턴(104)이 확실하게 매립되기 위해서 비교적 긴 시간 동안 공정이 이루어 지는 것이다.Here, T3 is a relatively short process time to prevent the inlet of the
도 5a 및 도 5b는 각각 도 4a 및 도 4b의 공정 환경에 제조된 벌브형 리세스 트랜지스터의 전자현미경(SEM) 사진이다. 이때, 설명의 이해를 돕기 위해 도 3a 내지 도 3j의 도면부호를 인용하여 설명한다.5A and 5B are electron microscope (SEM) photographs of bulb-type recess transistors fabricated in the process environment of FIGS. 4A and 4B, respectively. At this time, in order to help the understanding of the description will be described with reference to the reference numerals of FIGS. 3A to 3J.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 제2 게이트 전도막(109) 형성시 발생된 보이드가 열처리 공정과 같은 후속 공정을 수행한 후에도 게이트 절연막(107) 표면으로 이동되지 않음을 확인할 수 있다.5A and 5B, it can be seen that voids generated when the second gate
본 발명을 정리해 보면, - 넥 패턴(104)의 입구가 닫히게 되어 - 보이드(110)가 형성되기 전 두께로 첫번째 게이트 전도막(108)을 증착한 후, 일시적으로 증착을 중단하므로써 제1 게이트 전도막(108)을 결정화시킨다. 이후 두번째 게이트 전도막(109)을 증착하여 벌브 패턴(106)과 넥 패턴(104)을 매립한다. 이때, 제1 게이트 전도막(108)과 제2 게이트 전도막(109)이 접촉되는 계면은 불연속 계면이 된다.In summary, the inlet of the
이것들로 인해 제2 게이트 전도막(109) 형성시 보이드(110)가 생성되더라도 불연속 계면을 갖고, 결정화된 제1 게이트 전도막(108)으로 인해 보이드(110)가 게이트 절연막(107)으로 이동하지 못한다.As a result, although the
만약, 보이드(110)가 이동하더라도 이동 범위는 제1 게이트 전도막(108)과 제2 게이트 전도막간의 계면 - 불연속 계면 - 이 제한막이 되므로써, 보이드(110)가 게이트 절연막(107)에 접근하는 것을 방지한다.
종래기술로서 2번 이상의 증착공정을 진행하여 게이트 전도막을 형성하던 방식과 본 발명의 차이점을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 종래기술은 넥 패턴과 벌브 패턴을 형성하고, 벌브 패턴 내에 보이드가 형성되지 않도록 1차 게이트 전도막을 형성한 후, 2차 게이트 전도막을 형성하여 벌브 패턴과 넥 패턴을 매립합니다. 이는 외견상으로 본 발명과 동일한 것으로 판단되나, 종래기술은 제1 게이트 전도막의 형성과 2차 게이트 전도막의 형성 중간에 공정온도를 유지하지 않으며, 이 때문에 1차 게이트 전도막은 결정화되지 못합니다.
그러나, 본 발명은 1차 게이트 전도막의 형성과 2차 게이트 전도막의 형성 중간에 공정온도를 유지하여 1차 게이트 전도막을 결정화시킵니다. 따라서, 1차 게이트 전도막의 결정화로 1차 게이트 전도막과 2차 게이트 전도막 사이에는 불연속 계면이 형성되며, 이로써 후속 생성되는 보이드의 이동을 방지합니다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.Even if the void 110 moves, the movement range is the boundary between the first gate
Referring to the difference between the present invention and the method of forming the gate conductive film by performing two or more deposition processes as the prior art as follows.
First, the prior art forms a neck pattern and a bulb pattern, forms a primary gate conductive film so that voids do not form in the bulb pattern, and then forms a secondary gate conductive film to fill the bulb pattern and the neck pattern. This seems to be the same as the present invention, but the prior art does not maintain the process temperature between the formation of the first gate conductive film and the formation of the secondary gate conductive film, and thus the primary gate conductive film cannot be crystallized.
However, the present invention maintains the process temperature between the formation of the primary gate conductive film and the formation of the secondary gate conductive film to crystallize the primary gate conductive film. Therefore, crystallization of the primary gate conductive film creates a discontinuous interface between the primary gate electrode and the secondary gate conductive film, thereby preventing subsequent movement of voids.
The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.
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이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 벌브형 리세스 트랜지스터 제조시 형 성된 보이드가 게이트 절연막 방향으로 이동하는 것을 방지하여 동작 전류의 감소 및 문턱 전압 제어의 어려움과 같은 문제점을 해결한다.As described above, the present invention prevents the voids formed when manufacturing the bulb type recess transistor from moving toward the gate insulating layer, thereby solving problems such as a reduction in operating current and difficulty in controlling the threshold voltage.
따라서, 반도체 소자의 안정성 및 신뢰성을 확보할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.Therefore, the effect which can ensure the stability and reliability of a semiconductor element can be acquired.
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