KR101038308B1 - Method for manufacturing transistor in semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 데이타 유지 시간(data retention time)을 증가시킬 수 있는 반도체 소자의 트랜지스터 제조방법에 관한 것이다. 이 방법은, 액티브 영역을 한정하는 소자분리막이 구비된 기판을 제공하는 단계; 상기 기판의 액티브 영역의 일부분을 식각하여 홈을 형성하는 단계; 상기 홈을 포함한 기판 상에 제 1 게이트용 도전막을 형성하는 단계; 결과물에 불순물 이온주입 공정을 수행하여 상기 홈의 양측 기판에 소스 및 드레인 영역을 형성하는 단계; 상기 소스 및 드레인 영역이 형성된 기판 결과물 상에 제 2 게이트용 도전막 및 하드마스크막을 차례로 형성하는 단계; 및 상기 하드마스크막, 제 2 게이트용 도전막 및 제 1 게이트용 도전막을 선택적으로 식각하여, 상기 홈의 상부에 게이트를 형성하는 단계;를 포함한다.The present invention relates to a method for manufacturing a transistor of a semiconductor device capable of increasing data retention time. The method includes providing a substrate having a device isolation film defining an active region; Etching a portion of the active region of the substrate to form a groove; Forming a first gate conductive film on the substrate including the groove; Performing impurity ion implantation on the resultant to form source and drain regions on both substrates of the groove; Sequentially forming a second gate conductive film and a hard mask film on the substrate resultant having the source and drain regions formed thereon; And selectively etching the hard mask layer, the second gate conductive layer, and the first gate conductive layer to form a gate over the groove.
Description
도 1은 종래기술에 따른 반도체 소자의 트랜지스터 제조방법을 설명하기 위한 단면도.1 is a cross-sectional view for explaining a transistor manufacturing method of a semiconductor device according to the prior art.
도 2는 종래의 게이트가 홈과 오정렬된 상태를 나타내는 단면도.2 is a cross-sectional view illustrating a state in which a conventional gate is misaligned with a groove.
도 3 및 도 4는 종래의 게이트가 홈과 오정렬됨에 따라 소스 및 드레인 영역이 비대칭적으로 분포된 상태를 나타내는 도면.3 and 4 are diagrams illustrating a state in which source and drain regions are asymmetrically distributed as a conventional gate is misaligned with a groove.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 반도체 소자의 트랜지스터 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.5A to 5C are cross-sectional views of processes for explaining a method of manufacturing a transistor of a semiconductor device according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 트랜지스터의 게이트가 오정렬된 상태를 나타내는 단면도.6 is a cross-sectional view illustrating a misaligned gate of a transistor according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
30: 실리콘 기판 31: 소자분리막30: silicon substrate 31: device isolation film
32: 홈 33: 게이트 산화막32: groove 33: gate oxide film
34: 제 1 게이트용 도전막 35: 소스 및 드레인 영역 34: conductive film for first gate 35: source and drain regions
34a: 식각후 잔류된 제 1 게이트용 도전막 36: 제 2 게이트용 도전막34a: conductive film for first gate remaining after etching 36: conductive film for second gate
36a: 식각후 잔류된 제 2 게이트용 도전막 37: 하드마스크막 36a: conductive film for second gate remaining after etching 37: hard mask film
37a: 식각후 잔류된 하드마스크막 38: 게이트37a: hard mask remaining after etching 38: gate
39: 스페이서39: spacer
본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이고, 특히, 데이타 유지 시간을 증가시킬 수 있는 반도체 소자의 트랜지스터 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a transistor of a semiconductor device capable of increasing data retention time.
최근, 소자의 디자인 룰이 100㎚ 이하로 감소됨에 따라, 그에 대응하는 셀 트랜지스터의 채널 길이도 매우 감소되고 있는 실정이다. 그 결과, 특정한 소자에서 요구하는 셀 트랜지스터의 Vt 타겟을 구현함에 있어서, 기존의 평면(planar) 트랜지스터 구조로는 그 한계에 부딪히고 있다. 이에 따라, 트랜지스터를 소위 리세스 채널 구조로 형성하는 방법이 제안되었다.Recently, as the design rule of the device is reduced to 100 nm or less, the channel length of the corresponding cell transistor is also greatly reduced. As a result, in implementing the Vt target of the cell transistor required by a specific device, the conventional planar transistor structure is facing its limitations. Accordingly, a method of forming the transistor in a so-called recess channel structure has been proposed.
이러한 리세스 채널 구조를 갖는 트랜지스터는, 게이트가 형성될 영역에 해당하는 기판의 액티브 영역 부위를 선택적으로 식각하여 리세스시킴으로써, 채널 길이가 확보되도록 하는 것이다.In the transistor having the recess channel structure, the channel length is secured by selectively etching and recessing an active region of the substrate corresponding to the region where the gate is to be formed.
도 1은 종래기술에 따른 반도체 소자의 트랜지스터 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다. 먼저, 액티브 영역 및 필드 영역이 정의되고, 필드 영역에 소자분리막(11)이 구비된 실리콘 기판(10)을 제공한다. 이어서, 기판(10)의 게이트 형성영역에 해당하는 부분을 선택적으로 식각하여 리세스시킴으로써, 홈(리세스 채널 구조)(12)을 형성한다. 그런 후, 홈(12)을 포함한 기판(10) 상에 게이트 산화막( 도시안됨), 제 1 게이트용 도전막(도시안됨), 제 2 게이트용 도전막(도시안됨) 및 하드마스크막(도시안됨)을 차례로 형성한다. 제 1 게이트용 도전막은 다결정실리콘으로 이루어지고, 제 2 게이트용 도전막은 텅스텐 실리사이드로 이루어진다.1 is a cross-sectional view illustrating a transistor manufacturing method of a semiconductor device according to the prior art. First, an active region and a field region are defined, and the
다음, 이 막들을 선택적으로 식각하여, 홈(12) 상부에 게이트(17)를 형성한다. 이때, 도 1에서 미설명한 도면부호 13, 14, 15 및 16은 식각후 잔류된 게이트 산화막, 제 1 게이트용 도전막, 제 2 게이트용 도전막 및 하드마스크막을 각각 나타낸다. 이어서, 게이트(17) 양측의 기판에 저농도 불순물 이온주입을 통해 LDD 영역(도시안됨)을 형성한다. 그 후에, 게이트(17)의 양측벽에 스페이서(18)를 형성하고, 스페이서(18)를 포함한 게이트(17)의 양측에 고농도 불순물 이온주입을 통해 소스 및 드레인 영역(19)을 형성한다. Next, the films are selectively etched to form a
도 2, 도 3 및 도 4는 종래기술에 따른 문제점을 설명하기 위한 도면으로서, 도 2는 종래의 게이트가 홈과 오정렬된 상태를 나타내는 단면도이고, 도 3 및 도 4는 종래의 게이트가 홈과 오정렬됨에 따라 소스 및 드레인 영역이 비대칭적으로 분포된 상태를 나타내는 도면이다. 종래기술에 따른 반도체 소자의 트랜지스터 제조방법에 있어서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 게이트(17)의 형성시에, 게이트(17)가 홈(12)과 오정렬(misalign)될 수도 있다. 이 경우, 소스 및 드레인 영역(19)이 홈(12)을 기준으로 비대칭적으로 형성된다. 즉, 게이트(17)가 홈(12)의 우측 또는 좌측으로 치우치게 정렬됨으로써, 각각 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 소스 및 드레인 영역(19)이 홈(12)을 기준으로 서로 비대칭적으로 형성되므로, 전계가 변화 되어, 셀 트랜지스터 특성의 균일도가 저하된다. 이에 따라, 접합 누설 전류가 증가되어, 데이타 유지 시간이 감소되는 문제가 있었다.2, 3 and 4 are views for explaining a problem according to the prior art, Figure 2 is a cross-sectional view showing a state in which the conventional gate misaligned with the groove, Figure 3 and Figure 4 and the conventional gate is a groove and FIG. 2 shows a state in which source and drain regions are asymmetrically distributed as misalignment. In the transistor manufacturing method of a semiconductor device according to the prior art, as shown in FIG. 2, when the
따라서, 본 발명은 선행기술에 따른 반도체 소자의 트랜지스터 제조방법에 내재되었던 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은, 소스 및 드레인 영역이 홈을 기준으로 비대칭적으로 형성되는 것을 방지함으로써, 전계의 변화 발생을 방지하여, 셀 트랜지스터 특성의 균일도를 향상시키고, 데이타 유지 시간을 증가시킬 수 있는 반도체 소자의 트랜지스터 제조방법을 제공함에 있다.Accordingly, the present invention was created to solve the above problems inherent in the transistor manufacturing method of the semiconductor device according to the prior art, and an object of the present invention is that the source and drain regions are formed asymmetrically with respect to the groove. The present invention provides a method of fabricating a transistor of a semiconductor device that can prevent occurrence of changes in an electric field, improve uniformity of cell transistor characteristics, and increase data retention time.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일면에 따라, 반도체 소자의 게이트 형성방법이 제공되고: 이 방법은, 액티브 영역을 한정하는 소자분리막이 구비된 기판을 제공하는 단계; 상기 기판의 액티브 영역의 일부분을 식각하여 홈을 형성하는 단계; 상기 홈을 포함한 기판 상에 제 1 게이트용 도전막을 형성하는 단계; 결과물에 불순물 이온주입 공정을 수행하여 상기 홈의 양측 기판에 소스 및 드레인 영역을 형성하는 단계; 상기 소스 및 드레인 영역이 형성된 기판 결과물 상에 제 2 게이트용 도전막 및 하드마스크막을 차례로 형성하는 단계; 및 상기 하드마스크막, 제 2 게이트용 도전막 및 제 1 게이트용 도전막을 선택적으로 식각하여, 상기 홈의 상부에 게이트를 형성하는 단계;를 포함한다.In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, there is provided a method of forming a gate of a semiconductor device, the method comprising: providing a substrate having a device isolation film defining an active region; Etching a portion of the active region of the substrate to form a groove; Forming a first gate conductive film on the substrate including the groove; Performing impurity ion implantation on the resultant to form source and drain regions on both substrates of the groove; Sequentially forming a second gate conductive film and a hard mask film on the substrate resultant having the source and drain regions formed thereon; And selectively etching the hard mask layer, the second gate conductive layer, and the first gate conductive layer to form a gate over the groove.
본 발명의 다른 일면에 따라, 상기 제 1 게이트용 도전막은, 다결정 실리콘, TiSix, MoSix 및 CoSix로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나로 이루어진다. According to another aspect of the invention, the first gate conductive film is made of any one selected from the group consisting of polycrystalline silicon, TiSix, MoSix and CoSix.
본 발명의 다른 일면에 따라, 상기 제 1 게이트용 도전막은, 500~1,000 Å의 두께로 형성한다.According to another aspect of the invention, the first gate conductive film is formed to a thickness of 500 to 1,000 GPa.
본 발명의 다른 일면에 따라, 상기 불순물 이온주입 공정은, P 및 As로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나를 이온주입 소스로 이용하여 수행한다.According to another aspect of the present invention, the impurity ion implantation process is performed using any one selected from the group consisting of P and As as an ion implantation source.
본 발명의 또 다른 일면에 따라, 상기 불순물 이온주입 공정은, 이온주입 에너지를 10 ~ 100 KeV로 하고, 이온주입 도우즈량을 1E11~2E13 atoms/㎠로 하여 수행한다.According to another aspect of the present invention, the impurity ion implantation step is performed with an ion implantation energy of 10 to 100 KeV and an ion implantation dose of 1E11 to 2E13 atoms / cm 2.
(실시예)(Example)
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상술하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 반도체 소자의 트랜지스터 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.5A through 5C are cross-sectional views illustrating processes of manufacturing a transistor of a semiconductor device according to the present invention.
도 5a에 도시한 바와 같이, 액티브 영역 및 필드 영역이 정의되고, 필드 영역에 소자분리막(31)이 구비된 실리콘 기판(30)을 제공한다. 이어서, 액티브 영역에 해당하는 기판(30)의 일부분을 식각하여 리세스시킴으로써, 홈(32)을 형성한다. 그런다음, 홈(32)을 포함한 기판(30) 상에 게이트 산화막(33) 및 제 1 게이트용 도전막(34)을 차례로 증착한다. 제 1 게이트용 도전막(34)은, 다결정 실리콘, TiSix, MoSix 및 CoSix로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나를 이용하여 500~1,000 Å의 두께로 증착한다.As shown in FIG. 5A, a
그리고 나서, 결과물에 고농도의 불순물 이온주입 공정을 수행하여 홈(32)의 양측 기판에 소스 및 드레인 영역(35)을 형성한다. 이때, 소스 및 드레인 영역(35) 형성을 위한 고농도의 불순물 이온주입 공정은, P 및 As로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나를 이온주입 소스로 이용하고, 이온주입 에너지를 10 ~ 100 KeV로 하며, 이온주입 도우즈량을 1E11~2E13 atoms/㎠로 하여 수행한다. 상기 소스 및 드레인 영역(35)은 후속으로 형성되는 게이트 보다 먼저 형성되므로, 게이트가 홈(32)과 오정렬되더라도, 소스 및 드레인 영역(35)이 홈(32)을 기준으로 비대칭적으로 형성될 염려가 없다.Then, a high concentration of impurity ion implantation is performed on the resultant to form source and
도 5b에 도시한 바와 같이, 소스 및 드레인 영역이 형성된 기판 결과물 상에 제 2 게이트용 도전막(36) 및 하드마스크막(37)을 차례로 형성한다. 제 2 게이트용 도전막(36)은 텅스텐 실리사이드로 이루어진다.As shown in FIG. 5B, the second gate
도 5c에 도시한 바와 같이, 하드마스크막(37), 제 2 게이트용 도전막(36) 및 제 1 게이트용 도전막(34)을 선택적으로 식각하여, 홈(32)의 상부에 게이트(38)를 형성한다. 이때, 도 5c에서 미설명한 도면부호 34a, 36a 및 37a는 각각 식각후 잔류된 다결정실리콘막, 텅스텐 실리사이드막 및 하드마스크막을 나타낸다. 이어서, 게이트(38)의 양측벽에 스페이서(39)를 형성한다. 스페이서(39)는 200~500 Å 정도의 두께를 갖는다.As shown in FIG. 5C, the
도 6은 본 발명에 따른 트랜지스터의 게이트가 오정렬된 상태를 나타내는 단면도이다. 전술한 바와 같이, 본 발명에서는 게이트(38)를 형성하기 전에, 소스 및 드레인 영역(35)을 형성하므로, 게이트(38) 형성시에, 게이트(38)가 홈(32)과 오정렬되더라도, 소스 및 드레인 영역(35)이 홈(32)을 기준으로 비대칭적으로 형성 될 염려가 없다. 또한, 종래기술에서는, 스페이서를 형성한 후에 소스 및 드레인 영역을 형성하지만, 본 발명에서는, 게이트(38) 및 스페이서(39)를 형성하기 전에 소스 및 드레인 영역(35)을 형성하기 때문에, 종래의 방법에 비해 높은 이온주입 에너지로 소스 및 드레인 영역(35)을 형성할 수 있다. 이에 따라, 소스 및 드레인 영역(35)의 접합을 종래보다 완만하게 형성할 수 있으므로, 전계를 감소시킬 수 있다. 따라서, 접합 누설 전류를 감소시켜, 데이타 유지 시간을 증가시킬 수 있다.6 is a cross-sectional view illustrating a misaligned gate of a transistor according to the present invention. As described above, in the present invention, since the source and drain
본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니고 이하의 특허청구의 범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.While the invention has been shown and described with respect to certain preferred embodiments thereof, the invention is not so limited and it is intended that the invention be limited without departing from the spirit or the scope of the invention as defined by the following claims. It will be readily apparent to one of ordinary skill in the art that various modifications and variations can be made.
이상에서와 같이, 본 발명은 게이트를 형성하기 전에 소스 및 드레인 영역을 형성함으로써, 게이트가 홈과 오정렬되더라도, 소스 및 드레인 영역이 홈을 기준으로 비대칭적으로 형성되는 것을 막을 수 있다. 이에 따라, 전계의 변화 발생을 방지할 수 있으므로, 셀 트랜지스터 특성의 균일도를 향상시킬 수 있다. 또한, 소스 및 드레인 영역 형성 시에, 이온주입 에너지를 증가시킬 수 있어, 소스 및 드레인 영역의 접합을 종래보다 완만하게 형성할 수 있다. 이에 따라, 전계를 감소시킬 수 있으므로, 접합 누설 전류를 감소시켜, 데이타 유지 시간을 증가시킬 수 있다.As described above, the present invention can prevent the source and drain regions from being asymmetrically formed with respect to the grooves even if the gates are misaligned with the grooves by forming the source and drain regions before forming the gates. As a result, the occurrence of changes in the electric field can be prevented, so that the uniformity of the cell transistor characteristics can be improved. In addition, when the source and drain regions are formed, ion implantation energy can be increased, so that the junction of the source and drain regions can be formed more smoothly than before. As a result, the electric field can be reduced, so that the junction leakage current can be reduced, thereby increasing the data holding time.
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JP2004241397A (en) | 2003-01-23 | 2004-08-26 | Dainippon Printing Co Ltd | Thin film transistor and its manufacturing process |
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2004
- 2004-12-28 KR KR1020040113631A patent/KR101038308B1/en not_active IP Right Cessation
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JP2004241397A (en) | 2003-01-23 | 2004-08-26 | Dainippon Printing Co Ltd | Thin film transistor and its manufacturing process |
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