KR100967485B1 - Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- KR100967485B1 KR100967485B1 KR1020080023124A KR20080023124A KR100967485B1 KR 100967485 B1 KR100967485 B1 KR 100967485B1 KR 1020080023124 A KR1020080023124 A KR 1020080023124A KR 20080023124 A KR20080023124 A KR 20080023124A KR 100967485 B1 KR100967485 B1 KR 100967485B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- trench
- forming
- insulating layer
- layer
- insulating film
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 77
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 12
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 50
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims abstract description 40
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000007943 implant Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 40
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 14
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 11
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 10
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 5
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001423 beryllium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 1
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/28008—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
- H01L21/28017—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
- H01L21/28026—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor
- H01L21/28114—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor characterised by the sectional shape, e.g. T, inverted-T
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
- H01L21/266—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation using masks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
- H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
- H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
- H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
- H01L29/42372—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out
- H01L29/42376—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out characterised by the length or the sectional shape
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep 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
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66568—Lateral single gate silicon transistors
- H01L29/66575—Lateral single gate silicon transistors where the source and drain or source and drain extensions are self-aligned to the sides of the gate
- H01L29/6659—Lateral single gate silicon transistors where the source and drain or source and drain extensions are self-aligned to the sides of the gate with both lightly doped source and drain extensions and source and drain self-aligned to the sides of the gate, e.g. lightly doped drain [LDD] MOSFET, double diffused drain [DDD] MOSFET
Abstract
실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법은 반도체 기판 위에 제1절연막, 제2절연막, 제3절연막을 형성하는 단계; 상기 제2절연막이 노출되도록 제3절연막에 제1트렌치를 형성하는 단계; 상기 제1절연막이 노출되도록 상기 제1트렌치보다 폭이 좁은 제2트렌치를 상기 제2절연막에 형성하고, 상기 제1트렌치에 의하여 노출된 제2절연막 위와 상기 제1트렌치 측벽에 스페이서를 형성하는 단계; 상기 제2트렌치 밑의 상기 반도체 기판 영역에 임플란트 영역을 형성하고, 상기 스페이서를 제거하는 단계; 상기 반도체 기판이 노출되도록 상기 제2트렌치보다 폭이 넓은 제3트렌치를 상기 제1절연막에 형성하는 단계; 상기 제3트렌치에 게이트산화막을 형성하고, 상기 제2트렌치 및 상기 제1트렌치에 게이트전도체를 형성하는 단계; 및 상기 제2절연막 및 제3절연막을 제거하고, 상기 게이트전도체를 이온주입마스크로 이용하여 상기 반도체 기판에 소스 영역 및 드레인 영역을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment includes forming a first insulating film, a second insulating film, and a third insulating film on a semiconductor substrate; Forming a first trench in a third insulating film to expose the second insulating film; Forming a second trench having a narrower width than the first trench in the second insulating layer to expose the first insulating layer, and forming a spacer on the second insulating layer exposed by the first trench and on the sidewalls of the first trench. ; Forming an implant region in the semiconductor substrate region under the second trench and removing the spacers; Forming a third trench in the first insulating layer that is wider than the second trench so that the semiconductor substrate is exposed; Forming a gate oxide layer on the third trench and forming a gate conductor on the second trench and the first trench; And removing the second insulating layer and the third insulating layer, and forming a source region and a drain region on the semiconductor substrate using the gate conductor as an ion implantation mask.
반도체 소자, 임플란트 영역, 게이트산화막, 게이트전도체, 숏채널 Semiconductor device, implant region, gate oxide, gate conductor, short channel
Description
실시예는 반도체 소자 및 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.The embodiment relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device.
반도체 소자의 고집적화가 진행됨에 따라 성능 구현이 점차 어려워지고 있는데, 가령 모스 트랜지스터의 경우 게이트/소스/드레인 전극 등의 사이즈가 축소되므로 채널 길이 역시 축소된다.As high integration of semiconductor devices proceeds, performance becomes increasingly difficult. For example, in the case of a MOS transistor, the channel length is also reduced because the size of the gate / source / drain electrodes is reduced.
일반적으로, 반도체 소자는 LDD(lightly doped drain) 구조를 가지는데, LDD 구조는 게이트 전극의 양 측벽에 스페이서(spacer)가 형성되고, LDD 영역이 소스/드레인 영역과 일부 겹치도록 형성됨으로써 이루어진다.In general, a semiconductor device has a lightly doped drain (LDD) structure, in which a spacer is formed on both sidewalls of a gate electrode, and the LDD region is formed to partially overlap the source / drain region.
이때, 게이트 전극 양측에, 스페이서와 전극 사이의 스트레스를 완화하고 접착성을 높이기 위한 사이드월(sidewall)이 형성되고, 이후 증착, 식각, 세정 등의 공정을 통하여 스페이서가 형성된다.At this time, sidewalls are formed on both sides of the gate electrode to relieve stress between the spacer and the electrode and to increase adhesiveness, and then spacers are formed through a process such as deposition, etching, and cleaning.
이와 같은 반도체 소자는 마스크 공정을 포함하여 수많은 부가 공정을 필요로 하므로 공정 오차가 발생될 확률이 크며, 숏채널(short channel)을 형성하는데 많은 어려움이 따른다.Since such semiconductor devices require a number of additional processes including a mask process, there is a high probability that a process error occurs and a lot of difficulty in forming a short channel.
가령, 다수의 PMOS 트랜지스터, NMOS 트랜지스터 등 다양한 소자가 집적된 경우, n형 LDD 패턴의 형성, n형 이온주입, 클리닝, p형 LDD 패턴의 형성, p형 이온주입, 클리닝 등과 같이 공정이 반복적으로 처리되어야 한다.For example, when various devices such as a plurality of PMOS transistors and NMOS transistors are integrated, the process is repeatedly performed such as formation of an n-type LDD pattern, n-type ion implantation, cleaning, formation of a p-type LDD pattern, p-type ion implantation, and cleaning. Should be dealt with.
또한, LDD 영역을 형성하기 위한 이온 주입 과정에서 기판 및 반도체층에 결함이 발생되는 점, 이온 주입 장비가 고가인 점, 장비의 구성이 복잡하고 운용이 힘든 점, 관리자가 독가스 및 고전압에 노출될 수 있는 점 등의 문제점이 있다.In addition, defects are generated in the substrate and semiconductor layers during the ion implantation process to form the LDD region, the ion implantation equipment is expensive, the configuration of the equipment is complicated and difficult to operate, and the manager is exposed to poison gas and high voltage. There is a problem such as that.
또한, n형 LDD 영역이 형성되고 클리닝 공정이 진행되는 경우, 폴리실리콘층의 산화막이 일부 손실되며, 따라서 p형 이온이 주입되기 전에 산화 공정이 처리되어야 한다.In addition, when the n-type LDD region is formed and the cleaning process is performed, part of the oxide film of the polysilicon layer is lost, and therefore the oxidation process must be processed before the p-type ion is implanted.
이처럼, 일반적인 반도체 소자는 복잡한 공정을 요구하며, 공정 효율이 많이 떨어지고, 생산 시간과 비용이 많이 소요되는 단점이 있다.As such, a general semiconductor device requires a complicated process, a lot of process efficiency is reduced, and production time and cost are high.
실시예는 단순한 공정을 통하여 숏채널을 용이하게 구현할 수 있고, 공정 중에 반도체층에 발생될 수 있는 결함을 최소화할 수 있는 반도체 소자 및 반도체 소자의 제조 방법을 제공한다.The embodiment provides a semiconductor device and a method of manufacturing the semiconductor device that can easily implement a short channel through a simple process and can minimize defects that may occur in the semiconductor layer during the process.
실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법은 반도체 기판 위에 제1절연막, 제2절연막, 제3절연막을 형성하는 단계; 상기 제2절연막이 노출되도록 제3절연막에 제1트렌치를 형성하는 단계; 상기 제1절연막이 노출되도록 상기 제1트렌치보다 폭이 좁은 제2트렌치를 상기 제2절연막에 형성하고, 상기 제1트렌치에 의하여 노출된 제2절연막 위와 상기 제1트렌치 측벽에 스페이서를 형성하는 단계; 상기 제2트렌치 밑의 상기 반도체 기판 영역에 임플란트 영역을 형성하고, 상기 스페이서를 제거하는 단계; 상기 반도체 기판이 노출되도록 상기 제2트렌치보다 폭이 넓은 제3트렌치를 상기 제1절연막에 형성하는 단계; 상기 제3트렌치에 게이트산화막을 형성하고, 상기 제2트렌치 및 상기 제1트렌치에 게이트전도체를 형성하는 단계; 및 상기 제2절연막 및 제3절연막을 제거하고, 상기 게이트전도체를 이온주입마스크로 이용하여 상기 반도체 기판에 소스 영역 및 드레인 영역을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment includes forming a first insulating film, a second insulating film, and a third insulating film on a semiconductor substrate; Forming a first trench in a third insulating film to expose the second insulating film; Forming a second trench having a narrower width than the first trench in the second insulating layer to expose the first insulating layer, and forming a spacer on the second insulating layer exposed by the first trench and on the sidewalls of the first trench. ; Forming an implant region in the semiconductor substrate region under the second trench and removing the spacers; Forming a third trench in the first insulating layer that is wider than the second trench so that the semiconductor substrate is exposed; Forming a gate oxide layer on the third trench and forming a gate conductor on the second trench and the first trench; And removing the second insulating layer and the third insulating layer, and forming a source region and a drain region on the semiconductor substrate using the gate conductor as an ion implantation mask.
실시예에 따른 반도체 소자는 반도체 기판 위의 일부 영역에 형성된 게이트 산화막; 상기 게이트 산화막이 형성되지 않은 상기 반도체 기판의 나머지 영역에 형성된 제1절연막; 상기 게이트 산화막 위에 형성된 제1 게이트전도체 및 상기 제1 게이트전도체 위에 형성되고 상기 제1 게이트전도체보다 폭이 넓은 제2 게이트전도체를 포함하는 게이트전도체; 상기 제1 게이트전도체 밑의 상기 반도체 기판 영역에 형성된 임플란트 영역; 상기 제1 게이트전도체 외부의 상기 반도체 기판 영역에 형성된 소스 영역 및 드레인 영역을 포함한다.In an embodiment, a semiconductor device may include a gate oxide film formed on a portion of a semiconductor substrate; A first insulating film formed on the remaining region of the semiconductor substrate on which the gate oxide film is not formed; A gate conductor including a first gate conductor formed on the gate oxide layer and a second gate conductor formed on the first gate conductor and wider than the first gate conductor; An implant region formed in the semiconductor substrate region below the first gate conductor; A source region and a drain region formed in the semiconductor substrate region outside the first gate conductor.
실시예에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.According to the embodiment, the following effects are obtained.
첫째, 단순한 공정을 통하여 숏채널을 용이하게 구현할 수 있으며, 숏채널의 폭을 정교하게 조정할 수 있는 효과가 있다.First, the short channel can be easily implemented through a simple process, and the width of the short channel can be finely adjusted.
둘째, 공정 중에 반도체층에 발생될 수 있는 결함을 최소화할 수 있다.Second, defects that may occur in the semiconductor layer during the process may be minimized.
셋째, 이온 주입 장치와 같은 부가적인 장비를 운용할 필요가 없으므로 작업이 용이해지고, 작업 관리자가 독가스 및 고전압에 노출되는 등의 위험을 예방할 수 있다.Third, it is not necessary to operate additional equipment, such as an ion implantation device, the operation is easy, and the task manager can prevent the risk of exposure to poison gas and high voltage.
넷째, 반도체 소자의 제조 공정을 대폭 감소시킬 수 있으므로, 공정 효율이 증대되고, 생산 시간과 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.Fourth, since the manufacturing process of the semiconductor device can be significantly reduced, the process efficiency is increased, the production time and cost can be reduced.
첨부된 도면을 참조하여 실시예에 따른 반도체 소자 및 반도체 소자의 제조 방법에 대하여 설명한다.A semiconductor device and a method of manufacturing the semiconductor device according to the embodiment will be described with reference to the accompanying drawings.
우선, 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법에 의하여 완성된 반도체 소자의 형태가 도 8에 도시되어 있다.First, the shape of a semiconductor device completed by the method of manufacturing a semiconductor device according to the embodiment is shown in FIG.
도 8에 의하면, 실시예에 따른 반도체 소자는 반도체 기판(100), 상기 반도 체 기판(100) 위의 일부 영역에 형성된 게이트 산화막(170), 상기 상기 게이트 산화막(170)이 형성되지 않은 상기 반도체 기판(100)의 나머지 영역에 형성된 제1절연막(110), 상기 게이트 산화막(170) 위에 형성된 게이트전도체(180), 상기 게이트전도체(180) 밑의 상기 반도체 기판(100) 영역에 형성된 임플란트 영역(160), 상기 임플란트 영역(160) 양측으로 각각 형성된 소스 영역(192) 및 드레인 영역(194)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 8, the semiconductor device according to the embodiment may include a
또한, 상기 게이트전도체(180)는 상기 게이트산화막(170) 중앙부에 형성된 제1 게이트전도체(182) 및 상기 제1 게이트전도체(182) 위에 형성되고 상기 제1 게이트전도체(182)보다 폭이 넓은 제2 게이트전도체(184)를 포함한다.In addition, the
따라서, 상기 게이트전도체(180)는 "T"자 형태를 이룬다.Thus, the
또한, 상기 임플란트 영역(160)은 상기 제1 게이트전도체(182) 밑의 상기 반도체 기판(100) 영역에 형성되고, 상기 소스 영역(192) 및 상기 드레인 영역(194)은 상기 제1 게이트전도체(182) 외부의 상기 반도체 기판(100) 영역에 형성된다.In addition, the
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 실시예에 따른 제1트렌치(135)가 형성된 후의 반도체 소자의 형태를 예시한 측단면도이다.FIG. 1 is a side cross-sectional view illustrating a shape of a semiconductor device after a
처음으로, 반도체 기판(100), 예를 들어 단결정 실리콘 기판 위에 제1절연막(110), 제2절연막(120), 제3절연막(130)을 순차적으로 적층한다.First, the first
이때, 상기 제1절연막(110)은 산화막으로 형성되고, 상기 제2절연막(120)은 질화막으로 형성되며, 상기 제3절연막(130)은 상기 제1절연막(110)과 상이한 식각 선택비를 가지는 산화막으로 형성된다.In this case, the first
가령, 상기 제1절연막(110)과 제3절연막(130)은 서로 상이한 식각 선택비를 가지는 BSG(Boro-Silicate Glass) 또는 PSG(Phosphos-Silicate Glass)와 같은 산화막으로 형성될 수 있다.For example, the
이어서, 상기 제3절연막(130) 위에 포토 레지스트층을 형성하고, 포토 리소그래피 공정을 통하여 제1트렌치(135) 영역이 개구된 포토 레지스트 패턴(140)을 형성한다.Subsequently, a photoresist layer is formed on the third
상기 포토 레지스트 패턴(140)이 형성되면, 이를 식각 마스크로 이용하여 식각 공정을 수행함으로써 상기 제3절연막(130)에 제1트렌치(135)를 형성한다.When the
가령, 상기 제1트렌치(135)는 건식 식각 공정을 통하여 형성될 수 있다.For example, the
따라서, 상기 제1트렌치(135)에 의하여 상기 제2절연막(120)의 일부가 노출된다. 이후, 상기 포토 레지스트 패턴(140)은 제거된다.Therefore, a portion of the second
도 2는 실시예에 따른 스페이서층(150)이 형성된 후의 반도체 소자의 형태를 예시한 측단면도이다.2 is a side cross-sectional view illustrating the shape of a semiconductor device after the
상기 제1트렌치(135)가 형성되면, 상기 제1트렌치(135) 내부면과 상기 제3절연막(130)의 상면을 따라 스페이서층(150)을 형성한다.When the
즉, 상기 스페이서층(150)은 상기 제3절연막(130)의 면과 상기 제1트렌치(135)에 의하여 노출된 상기 제2절연막(120)의 면을 따라 형성되며, 제1트렌치(135)에 대응되는 트렌치 구조를 갖을 수 있다.That is, the
이하, 상기 스페이서층(150)의 적층 시 반영된 트렌치를 "스페이서 트렌치"라 한다.Hereinafter, the trench reflected when the
예를 들어, 상기 스페이서층(150)은 SiN 재질로 형성될 수 있다.For example, the
도 3은 실시예에 따른 스페이서(155) 및 제2트렌치(125)가 형성된 후의 반도체 소자의 형태를 예시한 측단면도이다.3 is a side cross-sectional view illustrating the shape of a semiconductor device after the
이어서, 전면식각 공정을 수행함으로써 상기 스페이서층(150) 및 상기 제2절연막(120)의 일부를 제거하고 상기 제1절연막(110)의 일부를 노출시킨다.Subsequently, a part of the
이때, 상기 제3절연막(130) 위에 형성된 스페이서층(150), 상기 스페이서 트렌치의 저면에 수직하게 대응되는 스페이서층(150) 및 상기 제2절연막(120)이 함께 식각됨으로써, 제2트렌치(125) 및 스페이서(155)가 형성된다.In this case, the
즉, 상기 제2트렌치(125)에 의하여 상기 제1절연막(110) 일부가 노출되며, 상기 제2트렌치(125)는 상기 제1트렌치(135)보다 좁은 폭으로 형성될 수 있다.That is, a portion of the first
따라서, 상기 스페이서(155)는 상기 제1트렌치(135)에 의하여 노출되고 상기 제2트렌치(125)에 형성된 상기 제2절연막(120) 위 그리고 상기 제1트렌치(135) 측벽에 형성될 수 있다.Accordingly, the
또한, 상기 스페이서 트렌치의 모서리 부분이 가지는 식각 특성에 의하여, 상기 스페이서(155)는 모서리가 둥근 형태를 이루게 된다.In addition, due to the etching characteristic of the edge portion of the spacer trench, the
이후, 상기 스페이서(155)와 제3절연막(130)을 이온 주입 마스크로 이용하여, 이온주입공정을 실시한다.Thereafter, an ion implantation process is performed using the
따라서, 상기 스페이서(155) 사이의 상기 반도체 기판(100)을 대상으로 하여 불순물 이온이 주입됨으로써 임플란트 영역(160)이 형성된다.Accordingly, the
상기 임플란트 영역(160)은 포켓(pocket) 임플란트, 채널(channel) 임플란트 중 적어도 하나의 임플란트 공정을 통하여 형성될 수 있으며, 이후 실시예에 따른 반도체 소자의 숏채널 영역을 이루게된다.The
이때, 상기 제1절연막(110)은 이온주입공정의 버퍼막으로 활용될 수 있다.In this case, the
도 4는 실시예에 따른 스페이서(155)가 제거된 후의 반도체 소자의 형태를 예시한 측단면도이다.4 is a side cross-sectional view illustrating the shape of a semiconductor device after the
상기 스페이서(155)는 상기 임플란트 영역(160)의 크기를 정의하고, 이온 주입 마스크로 이용되는 구성부로서, 상기 임플란트 영역(160)이 형성된 후 도 4에 도시된 바와 같이 제거된다.The
상기 스페이서(155)는, 질화막 식각용액, 가령 인산 용액을 이용한 습식식각 공정에 의하여 제거될 수 있으며, 따라서 상기 제3절연막(130)은 제거되지 않고 보존될 수 있다.The
도 5는 실시예에 따른 제3트렌치(115)가 형성된 후의 반도체 소자의 형태를 예시한 측단면도이다.5 is a side cross-sectional view illustrating the shape of a semiconductor device after the
이어서, 산화막 식각용액을 이용한 습식식각공정을 처리함으로써 상기 제1절연막(110)의 일부를 제거한다. 따라서, 상기 제1절연막(110)에 제3트렌치(115)가 형성된다.Subsequently, a part of the first
이때, 전술한 바와 같이, 상기 제1절연막(110)과 제3절연막(130)은 식각 선택비가 상이하므로 상기 제1절연막(110)만을 식각 대상으로 할 수 있으며, 질화막 인 상기 제2절연막(120)은 식각되지 않고 보존된다.In this case, as described above, since the etching selectivity of the first insulating
따라서, 도 5에 도시된 것과 같이, 상기 제1트렌치(135)와 유사한 폭을 가지고, 상기 제2트렌치(125)보다 넓은 폭을 가지는 상기 제3트렌치(115)가 형성될 수 있다.Accordingly, as illustrated in FIG. 5, the
도 6은 실시예에 따른 게이트전도체(130)가 형성된 후의 반도체 소자의 형태를 예시한 측단면도이다.6 is a side cross-sectional view illustrating the shape of a semiconductor device after the
상기 제3트렌치(115)가 형성되면, 산화(oxidation) 공정을 상기 제3트렌치(115)에 산화막을 형성함으로써 게이트산화막(170)을 형성한다.When the
상기 게이트산화막(170)은 SiO2와 같은 재질로 형성될 수 있다.The
다음으로, 상기 제1트렌치(135) 및 상기 제2트렌치(125)가 매립되도록 하여 상기 제3절연막(130) 위에 폴리실리콘층을 적층하고, 상기 제3절연막(130)을 식각정지막으로 이용하여 상기 제3절연막(130) 위의 폴리실리콘층을 평탄화한다.Next, a polysilicon layer is stacked on the third insulating
상기 평탄화 공정은 CMP(Chemical Mechanical Polishing)와 같은 연마 공정을 통하여 수행될 수 있다.The planarization process may be performed through a polishing process such as chemical mechanical polishing (CMP).
이와 같이, 상기 제3절연막(130) 위의 폴리실리콘층이 평탄화됨으로써 도 6에 도시된 바와 같이, 게이트전도체(180)가 형성된다.As such, the polysilicon layer on the third insulating
상기 제2트렌치(125)에 매립된 폴리실리콘층은 상기 제1트렌치(135)에 매립된 폴리실리콘층보다 좁은 폭을 가지며 상기 제1트렌치(135)에 매립된 폴리실리콘층을 지지하는 기둥 형태를 가진다.The polysilicon layer embedded in the
따라서 상기 게이트전도체(180)는 "T"형태를 이루게 된다.Therefore, the
이하, 상기 제2트렌치(125)에 형성된 폴리실리콘층을 "제1 게이트전도체(182)"라 하고, 상기 제1트렌치(135)에 형성된 폴리실리콘층을 "제2 게이트전도체(184)"라 한다.Hereinafter, the polysilicon layer formed on the
도 7은 실시예에 따른 제2절연막(120) 및 제3절연막(130)이 제거된 후의 반도체 소자의 형태를 예시한 측단면도이다.7 is a side cross-sectional view illustrating the shape of a semiconductor device after the second
상기 게이트전도체(180)가 형성되면, 산화막 제거 용액을 이용한 습식 식각 공정을 수행하여 상기 제3절연막(130)을 제거하고, 질화막 제거 용액을 이용한 습식 식각 공정을 수행하여 상기 제2절연막(120)을 제거한다.When the
가령, 상기 제2절연막(120)은 인산 용액을 통하여 제거될 수 있다.For example, the second insulating
따라서, 산화막으로 형성된 상기 제1절연막(110)은 상기 제2절연막(120)의 식각 정지막으로 이용될 수 있다.Therefore, the first insulating
이와 같은 과정을 통하여, 도 7에 도시된 것처럼, 상기 게이트전도체(180)만이 잔존된다.Through this process, as shown in FIG. 7, only the
도 8은 실시예에 따른 반도체 기판(100)에 소스 영역(192) 및 드레인 영역(194)이 형성된 후의 반도체 소자의 형태를 예시한 측단면도이다.8 is a side cross-sectional view illustrating the shape of a semiconductor device after the
이어서, 상기 게이트전도체(180)를 이온주입마스크로 이용하여, 상기 반도체 기판(100)의 액티브 영역에 P형 불순물, 예를 들어 보론(B) 이온을 3~20 KeV의 이온주입 에너지와, 1×1015~ 5×1015 ions/cm2의 이온주입 농도로 이온주입시킨다.Subsequently, using the
따라서, 상기 소스 영역(192) 및 드레인 영역(194)이 형성된다.Thus, the
참고로, NMOS 트랜지스터의 소스 영역(192) 및 드레인 영역(194)을 형성하는 경우에는 가령 아세나이드(As) 이온을 이온주입시킬 수 있다.For reference, in the case of forming the
이때, 상기 제2 게이트전도체(184) 외부의 영역으로는 이온이 전사됨으로써 상기 소스 영역(192) 및 상기 드레인 영역(194)이 두껍게 형성된다.In this case, the
또한, 이온의 일부가 상기 제1 게이트전도체(182) 및 상기 제2 게이트전도체(184) 사이의 공간으로 진입함으로써, 상기 소스 영역(192) 및 상기 드레인 영역(194)의 끝단은 곡선 형태를 이루며 게1 게이트전도체(182) 양측까지 형성될 수 있다.In addition, a portion of the ions enter the space between the
이처럼, 실시예에 의하면 상기 제1 게이트전도체(182)와 상기 제2 게이트전도체(184)의 두께 및 폭을 조절함으로써 상기 소스 영역(192) 및 상기 드레인 영역(194)의 프로파일을 정교하게 제어할 수 있다.As such, according to the exemplary embodiment, the profile of the
예를 들어, 상기 제1트렌치(135), 상기 제2트렌치(125), 상기 스페이서층(150)의 크기를 조절함으로써 상기 제1 게이트전도체(182) 및 상기 제2 게이트전도체(184)의 두께 및 폭을 조절할 수 있다.For example, the thickness of the
또한, 실시예에 따른 반도체 소자의 종류에 따라 상기 게이트전도체(180)의 크기를 조절할 수 있으며, 전술한 대로 상기 소스 영역(192) 및 상기 드레인 영역(194)의 프로파일을 다양하게 형성할 수 있다.In addition, the size of the
또한, 실시예에 의하면, LDD 영역을 따로 형성할 필요 없이 정교한 숏채널 구조를 가지는 소스/드레인 영역을 직접 형성할 수 있으므로, 공정 중에 반도체층에 발생될 수 있는 결함을 최소화할 수 있고, 반도체 소자의 제조 공정을 대폭 감소시킬 수 있게 된다.In addition, according to the embodiment, since the source / drain region having the sophisticated short channel structure can be directly formed without the need for separately forming the LDD region, defects that may occur in the semiconductor layer during the process can be minimized, and the semiconductor device It is possible to significantly reduce the manufacturing process of the.
이후, 후속 열공정을 처리함으로써 도 8에 도시된 것과 같은 실시예에 따른 반도체 소자가 완성된다.Thereafter, the semiconductor device according to the embodiment as shown in FIG. 8 is completed by treating the subsequent thermal process.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications other than those described above are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments of the present invention can be modified and implemented. And differences relating to such modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.
도 1은 실시예에 따른 제1트렌치가 형성된 후의 반도체 소자의 형태를 예시한 측단면도.1 is a side cross-sectional view illustrating the shape of a semiconductor device after a first trench is formed in accordance with an embodiment.
도 2는 실시예에 따른 스페이서층이 형성된 후의 반도체 소자의 형태를 예시한 측단면도.2 is a side cross-sectional view illustrating the shape of a semiconductor device after the spacer layer according to the embodiment is formed.
도 3은 실시예에 따른 스페이서 및 제2트렌치가 형성된 후의 반도체 소자의 형태를 예시한 측단면도.3 is a side cross-sectional view illustrating the shape of a semiconductor device after the spacer and the second trench are formed according to the embodiment;
도 4는 실시예에 따른 스페이서가 제거된 후의 반도체 소자의 형태를 예시한 측단면도.4 is a side cross-sectional view illustrating the shape of a semiconductor device after the spacer according to the embodiment is removed.
도 5는 실시예에 따른 제3트렌치가 형성된 후의 반도체 소자의 형태를 예시한 측단면도.FIG. 5 is a side cross-sectional view illustrating a shape of a semiconductor device after a third trench according to the embodiment is formed. FIG.
도 6은 실시예에 따른 게이트전도체가 형성된 후의 반도체 소자의 형태를 예시한 측단면도.6 is a side cross-sectional view illustrating the shape of a semiconductor device after the gate conductor according to the embodiment is formed.
도 7은 실시예에 따른 제2절연막 및 제3절연막이 제거된 후의 반도체 소자의 형태를 예시한 측단면도.7 is a side cross-sectional view illustrating the shape of a semiconductor device after the second insulating film and the third insulating film are removed according to the embodiment;
도 8은 실시예에 따른 반도체 기판에 소스 영역 및 드레인 영역이 형성된 후의 반도체 소자의 형태를 예시한 측단면도.8 is a side cross-sectional view illustrating the shape of a semiconductor device after source and drain regions are formed in a semiconductor substrate according to the embodiment;
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080023124A KR100967485B1 (en) | 2008-03-13 | 2008-03-13 | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080023124A KR100967485B1 (en) | 2008-03-13 | 2008-03-13 | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20090098000A KR20090098000A (en) | 2009-09-17 |
KR100967485B1 true KR100967485B1 (en) | 2010-07-07 |
Family
ID=41357134
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020080023124A KR100967485B1 (en) | 2008-03-13 | 2008-03-13 | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100967485B1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20030064958A (en) * | 2002-01-29 | 2003-08-06 | 삼성전자주식회사 | Method of forming mos transistor having notched gate |
KR20040004001A (en) * | 2002-07-05 | 2004-01-13 | 삼성전자주식회사 | Method for fabricating MOSFET using self-aligned local ion implantation |
-
2008
- 2008-03-13 KR KR1020080023124A patent/KR100967485B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20030064958A (en) * | 2002-01-29 | 2003-08-06 | 삼성전자주식회사 | Method of forming mos transistor having notched gate |
KR20040004001A (en) * | 2002-07-05 | 2004-01-13 | 삼성전자주식회사 | Method for fabricating MOSFET using self-aligned local ion implantation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20090098000A (en) | 2009-09-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100506055B1 (en) | Method for manufacturing transistor of semiconductor device | |
JP4489467B2 (en) | Method for forming semiconductor device | |
US7045429B2 (en) | Method of manufacturing a semiconductor device | |
KR100731096B1 (en) | A semiconductor device and a method for fabricating the same | |
KR100641993B1 (en) | Method of manufacturing CMOS image sensor having high k insulator | |
US20090096023A1 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
KR100606925B1 (en) | A method for fabricating a fin-FET | |
KR100967485B1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device | |
US20080067616A1 (en) | Semiconductor device | |
US7572687B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of the same | |
KR100809332B1 (en) | Semiconductor integrated circuit device and fabrication method for the same | |
KR20050009482A (en) | Method of manufacturing a semiconductor device | |
KR100399911B1 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
KR100485004B1 (en) | Soi semiconductor device and method for manufacturing the same | |
KR101119739B1 (en) | Method for Forming Transistor of Semiconductor Device | |
KR100672140B1 (en) | Method for fabricating semiconductor device | |
KR20060000483A (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
KR100965214B1 (en) | Method for forming transistor | |
KR100800922B1 (en) | Method of manufacturing transistor in semiconductor device | |
KR100606952B1 (en) | Method for Forming Transistor Of Semi-conductor Device | |
KR100790264B1 (en) | Semiconductor device and method for fabricating the same | |
KR100702833B1 (en) | method for manufacturing high speed transistor | |
KR100905182B1 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
KR100660337B1 (en) | Method for forming transistor of semiconductor device | |
CN111477590A (en) | Grid manufacturing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |