KR101060696B1 - Manufacturing Method of Semiconductor Device and Semiconductor Device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고집적 반도체 장치 내 비활성 영역에서 패턴이 무너지는 현상을 방지하고 공정 마진을 확보할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 반도체 장치의 제조 방법은 반도체 기판에 활성 영역과 비활성 영역을 정의하는 단계, 비활성 영역 내 플러그 영역에 질화막을 형성하는 단계, 및 게이트 전극이 형성될 리세스를 활성 영역 및 비활성 영역에 형성하는 단계를 포함한다.The present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device capable of preventing a pattern from collapsing in an inactive region of a highly integrated semiconductor device and securing a process margin. A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes defining an active region and an inactive region in a semiconductor substrate, forming a nitride film in a plug region in an inactive region, and forming a recess in which a gate electrode is to be formed in the active region and the inactive region. Forming a step.
반도체, 핀 트랜지스터, 리세스 게이트 Semiconductors, Pin Transistors, Recess Gates
Description
본 발명은 고집적 반도체 장치의 제조방법에 관한 것으로, 특히 고집적 반도체 기억 장치 내 안정적으로 동작하는 단위셀을 제조하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a highly integrated semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a unit cell that operates stably in a highly integrated semiconductor memory device.
일반적으로, 반도체는 전기전도도에 따른 물질의 분류 가운데 하나로 도체와 부도체의 중간영역에 속하는 물질로서, 순수한 상태에서는 부도체와 비슷하지만 불순물의 첨가나 기타 조작에 의해 전기전도도가 늘어나는 성질을 가진다. 이러한 반도체는 불순물을 첨가하고 도체를 연결하여 트랜지스터 등의 반도체 소자를 생성하는 데 사용되며, 반도체 소자를 사용하여 만들어진 여러 가지 기능을 가지는 장치를 반도체 장치라 한다. 이러한 반도체 장치의 대표적인 예로는 반도체 기억 장치를 들 수 있다.In general, a semiconductor is one of a class of materials according to electrical conductivity, and is a material belonging to an intermediate region between conductors and non-conductors. In a pure state, a semiconductor is similar to non-conductor, but the electrical conductivity is increased by the addition of impurities or other operations. Such a semiconductor is used to create a semiconductor device such as a transistor by adding impurities and connecting conductors. A device having various functions made using the semiconductor device is called a semiconductor device. A representative example of such a semiconductor device is a semiconductor memory device.
반도체 기억 장치는 캐패시터 및 트랜지스터로 구성된 단위셀을 다수 포함하고 있으며, 이중 캐패시터는 데이터를 임시 저장하기 위해 사용되고 트랜지스터는 환경에 따라 전기전도도가 변화하는 반도체의 성질을 이용하여 제어 신호(워드 라인)에 대응하여 비트 라인과 캐패시터간 데이터를 전달하기 위해 사용된다. 트랜지 스터는 게이트(gate), 소스(source), 및 드레인(drain)의 세 영역으로 구성되어 있으며, 게이트로 입력되는 제어 신호에 따라 소스와 드레인 간 전하의 이동이 일어난다. 소스와 드레인 간 전하의 이동은 채널(channel) 영역을 통해 이루어지는데 바로 이 채널이 반도체의 성질을 이용한 것이다.The semiconductor memory device includes a plurality of unit cells composed of a capacitor and a transistor, and a double capacitor is used to temporarily store data, and a transistor is used to control signals (word lines) by using a property of a semiconductor whose electrical conductivity varies depending on the environment. Correspondingly used to transfer data between the bit line and the capacitor. The transistor is composed of three regions: a gate, a source, and a drain, and charge transfer between the source and the drain occurs according to a control signal input to the gate. The transfer of charge between the source and drain occurs through the channel region, which uses the nature of the semiconductor.
통상적인 트랜지스터를 반도체 기판에 만드는 경우 반도체 기판에 게이트를 형성하고 게이트의 양 옆에 불순물을 도핑하여 소스와 드레인을 형성해왔다. 반도체 기억 장치의 데이터 저장용량이 증가하고 집적도는 높아지면서 각각의 단위셀의 크기는 점점 작게 제조되도록 요구되고 있다. 즉, 단위셀에 포함된 캐패시터와 트랜지스터의 디자인 규칙(Design Rule)이 감소하였고, 이에 따라 셀 트랜지스터의 채널 길이도 점점 줄어들면서 통상적인 트랜지스터에 단채널 효과 및 DIBL(Drain Induced Barrier Lower) 효과 등이 발생하여 동작의 신뢰성이 저하되었다. 채널의 길이가 감소하면서 발생한 현상들은 셀 트랜지스터가 정상적인 동작을 수행할 수 있도록 문턱 전압을 유지할 경우 극복이 가능하다. 통상적으로, 트랜지스터의 채널이 짧아질수록 채널이 형성되는 영역에 불순물의 도핑 농도를 증가시켜왔다.When conventional transistors are made in a semiconductor substrate, a gate is formed on the semiconductor substrate and doped with impurities on both sides of the gate to form a source and a drain. As the data storage capacity of the semiconductor memory device increases and the degree of integration increases, the size of each unit cell is required to be made smaller and smaller. That is, the design rules of the capacitors and transistors included in the unit cell have been reduced. As a result, the channel length of the cell transistors has gradually decreased, and thus, short channel effects and drain induced barrier lower (DIBL) effects have been applied to conventional transistors. Occurred, and the reliability of the operation was deteriorated. Phenomena that occur as the channel length decreases can be overcome by maintaining the threshold voltage so that the cell transistor can perform normal operation. Typically, the shorter the channel of the transistor, the higher the doping concentration of impurities in the region where the channel is formed.
하지만, 디자인 규칙이 100nm 이하로 감소하면서 그만큼 채널 영역에 도핑 농도를 더 증가하는 것은 SN접합(Storage Node(SN) junction)에서의 전계를 증가시켜 반도체 기억 장치의 리프레쉬 특성을 저하하는 또 다른 문제를 야기한다. 이를 극복하기 위해 디자인 규칙이 감소하더라도 셀 트랜지스터의 채널 길이를 유지할 수 있도록 채널이 수직 방향으로 길게 확보된 3차원 채널 구조를 가진 셀 트랜지스터를 사용한다. 즉, 수평 방향의 채널 폭이 짧더라도 수직 방향으로 채널 길이를 확보한 만큼 도핑 농도를 감소시킬 수 있어 리프레쉬 특성이 나빠지는 것을 막는다. 이하에서는 3차원 채널 구조를 가진 셀 트랜지스터로서 사용되는 리세스 게이트를 포함하는 트랜지스터의 구조와 제조 공정을 설명한다.However, as the design rule decreases below 100 nm, increasing the doping concentration in the channel region further increases the electric field at the storage node (SN) junction, which deteriorates the refresh characteristics of the semiconductor memory device. Cause. To overcome this problem, a cell transistor having a three-dimensional channel structure having a long channel length in the vertical direction is used to maintain the channel length of the cell transistor even if the design rule is reduced. That is, even if the channel width in the horizontal direction is short, the doping concentration can be reduced by securing the channel length in the vertical direction, thereby preventing the refresh characteristics from deteriorating. Hereinafter, a structure and a manufacturing process of a transistor including a recess gate used as a cell transistor having a three-dimensional channel structure will be described.
도 1a ~ 도 1e는 통상적인 반도체 기억 장치의 트랜지스터 형성 방법을 설명하기 위한 단면도이다.1A to 1E are cross-sectional views for explaining a transistor forming method of a conventional semiconductor memory device.
도 1a를 참조하면, 반도체 기판(102) 상에 패드 산화막(104)을 형성하고, 패드 산화막(104) 상에 패드 질화막(106)을 증착한다. 이때, 패드 산화막(104)은 50~150Å의 두께로 형성하고, 패드 질화막(106)은 500~1500Å 정도의 두께로 증착한다.Referring to FIG. 1A, a
도시하지 않았지만, 활성 영역과 비활성 영역을 정의하기 위해 감광막(미도시)을 패드 질화막(106) 상에 도포하고 활성 영역을 정의하는 ISO 마스크를 이용하여 감광막을 패터닝한다. 이후, 패터닝된 감광막을 사용하여 도 1b에 도시된 바와 같이 패드 산화막(104) 및 패드 질화막(106)을 식각하고, 남아있는 감광막을 제거한다. 이어서 패드 산화막(104) 및 패드 질화막(106)을 마스크로 사용하여 노출된 반도체 기판(102)을 식각하여 트렌치를 형성한다. 트렌치 내부를 격리절연막(108)으로 매립하고, 패드 질화막(106)이 노출될 때까지 화학적 기계적 연마공정(CMP)을 수행하여 평탄화한다. 통상적으로, 이러한 과정들을 STI (shallow Trench Isolation) 공정이라 부른다. Although not shown, a photoresist film (not shown) is applied on the
전술한 STI 공정에서 형성된 트렌치의 깊이는 2500~4000Å 정도로 형성된다. 또한, 트렌치를 매립하는 격리절연막(108)은 스핀 코팅(spin coating) 방식으로 증 착이 가능한 SOD(spin on dielectric)막과 같은 물질을 사용하여 트렌치 내부에 공간이 비어있지 않도록 한다. 또한, 트렌치를 완전히 매립하기 위해서 트렌치의 깊이보다 더 깊은 3000~7000Å 정도로 증착한다. 격리절연막(108)으로 트렌치를 매립한 후 수행하는 화학적 기계적 연마공정(CMP)은 패드 질화막(106)의 두께가 40~60% 정도 남을 때까지 진행한다.The depth of the trench formed in the above-described STI process is formed about 2500 ~ 4000Å. In addition, the
도 1c에 도시된 바와 같이, 패드 산화막(104)과 패드 질화막(106)이 제거되도록 평탄화한 후 이온주입 공정을 수행한다. 이때, 공정 단계 중 자연적으로 발생하는 자연산화막을 제거하고 모트(moat)의 발생을 억제하며 유효 필드산화막 높이(effective field-oxide height, EFH)를 제어하여야 하는데, 이들을 효과적으로 제어하기 위해 불산(HF)을 이용하여 세정한다. 또한, 패드 질화막(106)을 제거하는 경우에는 고온의 인산(H3PO4)을 사용하는 것이 바람직하다. 패드 산화막(104)은 별도의 제거 공정을 수행하지 않고 이온주입 공정 직전에 수행하는 세정 작업만으로도 제거하는 것이 가능하다. 이후, 이온주입 공정에서는 웰(well) 영역의 형성과 채널(channel) 영역에 대응하는 마스크를 사용하여 원하는 영역에만 이온이 주입되도록 한다. As shown in FIG. 1C, the
도 1d를 참조하면, 반도체 기판(102)의 활성 영역과 격리절연막(108)에 핀 게이트 혹은 리세스 게이트 형성을 위한 제 1 및 제 2 리세스(110a, 110b)를 형성한다. 하지만, 반도체 기판(102)과 격리절연막(108)의 식각 선택비가 동일하지 않아 활성 영역에 형성되는 제 1 리세스(110a)보다 격리절연막(108) 내 형성되는 제 2 리세스(110b)가 더 깊고 넓게 형성된다. Referring to FIG. 1D, first and
도시되지 않았지만 제 1 리세스(110a) 및 제 2 리세스(110b)를 포함하는 구조물 상부에 게이트 산화막(미도시)을 형성한다. 특히, 리세스 내부에 게이트 산화막을 형성하기 직전 실시하는 세정 작업에 의해 제 1 리세스(110a)와 제 2 리세스(110b)의 크기 차이는 더 크게 벌어지고 격리절연막(108)의 일부가 제거되기도 한다. 도 1e에 도시된 바와 같이, 제 1 리세스(110a)와 제 2 리세스(110b)에 도전물질(예를 들어, 폴리실리콘)을 매립하여 게이트 하부 전극 및 게이트 상부 전극을 포함하는 게이트 패턴(112)을 형성할 때, 제 1 리세스(110a)에 비하여 더 크게 형성되어버린 제 2 리세스(110b)와 세정 작업 시 제 2 리세스(110b) 사이에 격리절연막(108) 일부가 제거된 현상으로 인해 게이트 패턴(112)이 기울어질 가능성 있다. 또한, 게이트 패턴(112)의 기울어짐이 심할 경우 이웃한 게이트 패턴(112)이 연결되어 버리는 게이트 브릿지(gate bridge) 현상이 나타날 수 있다.Although not shown, a gate oxide layer (not shown) is formed on the structure including the
도 2는 도 1a ~ 도 1e에 도시된 바에 따라 형성된 트랜지스터의 단점을 설명하기 위한 SEM(scanning electron microscope) 사진이다. FIG. 2 is a scanning electron microscope (SEM) photograph for explaining a disadvantage of a transistor formed as shown in FIGS. 1A to 1E.
특히, 도 2의 우측에 확대된 단면도는 격리절연막 상에서 게이트 패턴 사이에 형성되는 자기정렬콘택(Self-Aligned-Contact, SAC; 도 2의 좌측 평면도에 도시된 게이트 패턴 간 옥색 박스 형태)이 불량해지는 현상을 설명한다. 이는, 도 1e에 도시된 바와 같이, 격리절연막(108) 에 형성된 이웃한 제 1 리세스(110b) 사이의 간격이 후속 공정에 의해 좁아지면서 공정 마진이 줄어들었기 때문이다. 이러한, 게이트 패턴과 게이트 패턴 사이에 형성되는 랜딩 콘택 플러그 사이에 자기정렬콘 택(Self-Aligned-Contact, SAC) 불량은 반도체 장치 내 소자들의 동작 성능을 저하하고 동작 신뢰성을 떨어뜨리는 문제가 발생한다.In particular, a cross-sectional view enlarged on the right side of FIG. 2 shows that a self-aligned contact (SAC) formed between the gate patterns on the insulating insulating film becomes poor. Explain the phenomenon. This is because, as shown in FIG. 1E, the process margin is reduced as the interval between adjacent
전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 고집적 반도체 장치 내 비활성 영역에서 패턴이 무너지는 현상을 방지하여 콘택 플러그과 게이트 패턴 사이에 충돌이나 불량을 제거하고 공정 마진을 확보할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법을 제공한다.In order to solve the above-mentioned conventional problems, the present invention provides a semiconductor device capable of preventing a pattern from collapsing in an inactive region of a highly integrated semiconductor device, thereby eliminating collisions or defects between the contact plug and the gate pattern and securing a process margin. It provides a manufacturing method.
본 발명은 반도체 기판에 활성 영역과 비활성 영역을 정의하는 단계, 비활성 영역 내 콘택 플러그 영역에 질화막을 형성하는 단계, 및 게이트 전극이 형성될 리세스를 상기 활성 영역 및 상기 비활성 영역에 형성하는 단계를 포함하는 반도체 장치의 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a method of defining an active region and an inactive region in a semiconductor substrate, forming a nitride film in a contact plug region in an inactive region, and forming a recess in the active region and the inactive region where a gate electrode is to be formed. It provides a manufacturing method of a semiconductor device comprising.
바람직하게는, 상기 반도체 기판에 활성 영역과 비활성 영역을 정의하는 단계는 반도체 기판상에 패드 산화막을 형성하는 단계, 패드 산화막상에 패드 질화막을 형성하는 단계, 활성 영역을 정의하는 ISO 마스크를 사용하여 상기 비활성 영역에 트렌치를 형성하는 단계, 및 트렌치 내 소자분리막을 형성하는 단계를 포함한다.Preferably, defining an active region and an inactive region in the semiconductor substrate comprises forming a pad oxide film on the semiconductor substrate, forming a pad nitride film on the pad oxide film, using an ISO mask defining the active region. Forming a trench in the inactive region, and forming an isolation layer in the trench.
바람직하게는, 상기 활성 영역을 정의하는 ISO 마스크를 사용하여 상기 비활성 영역에 트렌치를 형성하는 단계는 상기 패드 질화막 상에 감광막을 도포하고 ISO 마스크를 사용한 노광 공정을 수행하는 단계, 패터닝된 감광막을 사용하여 상기 패드 질화막 및 상기 패드 산화막을 식각하는 단계, 및 상기 패드 질화막 사이 로 노출된 상기 반도체 기판을 식각하는 단계를 포함한다.Preferably, forming a trench in the inactive region using an ISO mask defining the active region comprises applying a photoresist on the pad nitride layer and performing an exposure process using an ISO mask, using a patterned photoresist Etching the pad nitride layer and the pad oxide layer, and etching the semiconductor substrate exposed between the pad nitride layer.
바람직하게는, 상기 비활성 영역 내 콘택 플러그 영역에 질화막을 형성하는 단계는 상기 활성 영역 및 상기 비활성 영역 상에 산화막을 형성하는 단계, 콘택 플러그 영역에 상기 산화막과 소자분리막을 식각하여 트렌치를 형성하는 단계, 및 상기 트렌치에 질화막을 매립하는 단계를 포함한다.Preferably, forming a nitride film in the contact plug region in the non-active region includes forming an oxide layer on the active region and the non-active region, and etching the oxide layer and the device isolation layer on the contact plug region to form a trench. And embedding a nitride film in the trench.
바람직하게는, 상기 콘택 플러그 영역에 상기 산화막과 소자분리막을 식각하여 트렌치를 형성하는 단계는 상기 산화막 상에 감광막을 도포하고 상기 콘택 플러그 영역을 정의한 마스크를 사용하여 패터닝하는 단계, 패터닝된 감광막을 이용하여 상기 산화막을 식각하는 단계, 및 식각된 산화막을 이용하여 상기 비활성 영역 내 소자분리막을 일정 깊이로 식각하는 단계를 포함한다.Preferably, forming the trench by etching the oxide layer and the device isolation layer in the contact plug region comprises applying a photoresist layer on the oxide layer and patterning the same using a mask defining the contact plug region, using a patterned photoresist layer. Etching the oxide film, and etching the device isolation layer in the inactive region to a predetermined depth by using the etched oxide film.
바람직하게는, 상기 콘택 영역은 비트라인 콘택 플러그 영역인 것을 특징으로 한다.Preferably, the contact region is a bit line contact plug region.
바람직하게는, 상기 트렌치에 질화막을 매립하는 단계는 상기 트렌치를 포함하는 구조물 상부에 질화막을 증착하는 단계, 및 상기 산화막이 드러날 때까지 질화막을 평탄화하는 단계를 포함한다.Preferably, embedding the nitride film in the trench includes depositing a nitride film over the structure including the trench, and planarizing the nitride film until the oxide film is exposed.
바람직하게는, 상기 게이트 전극이 형성될 리세스를 상기 활성 영역 및 상기 비활성 영역에 형성하는 단계는 상기 질화막을 포함하는 구조물 상부에 감광막을 도포하고 상기 리세스를 정의하는 마스크를 사용하여 패터닝하는 단계, 및 패터닝된 감광막에 의해 노출된 영역을 식각하는 단계를 포함한다.Preferably, forming the recess in which the gate electrode is to be formed in the active region and the inactive region comprises applying a photoresist on the structure including the nitride layer and patterning the same using a mask defining the recess. And etching the region exposed by the patterned photoresist.
바람직하게는, 상기 비활성 영역에 형성되는 상기 리세스는 상기 질화막의 양측에 형성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the recess formed in the inactive region is formed on both sides of the nitride film.
본 발명은 리세스 게이트 혹은 핀 게이트 형성을 위한 리세스의 형성 후 진행되는 후속 공정으로 인해 활성 영역과 그외 영역 상에 형성된 리세스의 크기가 변하면서 게이트 패턴의 기울어짐 현상이 일어나는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the gate pattern may not be tilted while the size of the recess formed in the active region and the other region is changed due to a subsequent process performed after the formation of the recess gate or the fin gate formation recess. There is an advantage.
또한, 본 발명은 활성 영역과 그외 영역 상에 형성된 리세스의 크기가 서로 달라지게 됨으로써 리세스 상에 형성된 이웃한 게이트 패턴 사이의 간격이 상이하게 되어 콘택 플러그의 형성시 게이트 패턴과 충돌하고 접촉 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.In addition, according to the present invention, the recesses formed on the active region and the other regions are different from each other, so that the distance between neighboring gate patterns formed on the recesses is different, thereby colliding with the gate pattern when the contact plug is formed and contact failure. This can be prevented from occurring.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 반도체 장치의 제조 방법은 반도체 기억 장치 내 단위셀을 구성하는 셀 트랜지스터에 적용할 수 있으며, 특히 고집적화에 따른 셀 트랜지스터의 크기가 줄어들면서 단채널 효과 등을 방지하기 위해 적용된 리세스 게이트 혹은 핀 게이트를 포함하는 트랜지스터를 형성하는 방법을 예로 들어 설명한다.The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention can be applied to a cell transistor constituting a unit cell in a semiconductor memory device. In particular, a recess gate is applied to prevent short channel effects while reducing the size of the cell transistor due to high integration. Alternatively, a method of forming a transistor including a pin gate will be described as an example.
도 3a ~ 3e는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치 내 트랜지스터 형성 방법을 설명하기 위한 단면도 및 평면도이다. 특히, 도 3a ~ 3e에 도시된 트랜지스터 형성 방법은 리세스 게이트 혹은 핀 게이트의 일부가 활성 영역 외에 형성됨에 있어 발생하는 게이트 패턴과 콘택 플러그의 자기정렬콘택(Self-Aligned-Contact, SAC) 불량을 방지하기 위한 방법이다.3A to 3E are cross-sectional views and plan views illustrating a method of forming a transistor in a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. In particular, the transistor formation method illustrated in FIGS. 3A to 3E eliminates a defect in the gate pattern and the self-aligned contact (SAC) of the contact plug caused by a portion of the recess gate or the fin gate formed outside the active region. This is to prevent it.
도 3a를 참조하면, 반도체 기판(302)에 활성 영역과 비활성 영역을 구분하여 비활성 영역에는 소자분리막(308)을 형성한다. 도시되지 않았지만, 반도체 기판(302) 상에 패드 산화막(미도시) 및 패드 질화막(미도시)을 순차적으로 증착한 뒤 활성 영역을 정의하는 ISO 마스크를 사용하여 비활성 영역 대응하는 영역을 식각하여 트렌치를 형성하고, 트렌치 내에 소자분리막(308)을 형성한다. 이러한 과정을 통상적으로 STI 공정이라 한다. 소자분리막(308)의 형성 후 남아있는 패드 산화막과 패드 질화막이 모두 제거되도록 화학적 기계적 연마공정(CMP)을 수행한다.Referring to FIG. 3A, an
여기서, 전술한 트렌치를 형성하기 위해서는 반도체 기판(302) 상에 감광막(미도시)을 도포하고 ISO 마스크를 사용한 노광 공정을 수행한 후, 패터닝된 감광막을 사용하여 패드 질화막 및 패드 산화막을 식각하고, 이어서 패드 질화막 사이로 노출된 반도체 기판(302)을 식각하는 방법을 사용한다.Here, in order to form the above-mentioned trench, a photoresist (not shown) is coated on the
도 3b의 (i)를 참조하면, 활성 영역과 비활성 영역이 정의된 반도체 기판(302)과 소자분리막(308) 상에 산화막(310)을 형성하고, 플러그 영역에 산화막(310)과 소자분리막(308)을 식각하여 제 1 트렌치(312)를 형성한다. 도시되지 않았지만, 제 1 트렌치(312)를 형성하기 위해서, 산화막(310) 상에 감광막(미도시)을 도포하고 콘택 영역을 정의한 마스크를 사용하여 패터닝한 후, 패터닝된 감광막을 이용하여 산화막(310)을 식각하고, 식각된 산화막(310)에 의해 노출된 비활성 영역 내 소자분리막(308)을 일정 깊이로 식각한다. 도 3b의 (ii)에 도시된 바와 같이, 이 과정에서 사용하는 마스크는 비트라인 콘택(bit line contact) 마스크를 사용할 수 있으며, 소자분리막(308) 상에 비트라인 콘택 영역을 식각하는 것이 바람직하다.Referring to (i) of FIG. 3B, an
이하에서는, 도 3c ~ 도 3e(i)는 도 3b의 (ii)에 도시된 I-I'축을 기준으로 일부를 설명하고, 도 3e(ii)는 도 3b의 (ii)에 도시된 II-II'축을 기준으로 일부를 도시한다.In the following, FIGS. 3C to 3E (i) will be described in part based on the I-I 'axis shown in FIG. 3B (ii), and FIG. 3E (ii) will be II- shown in FIG. 3B (ii). Some are shown with respect to the II 'axis.
도 3c를 참조하면, 트렌치(312)를 포함하는 구조물 상부에 질화막(314)을 증착한다. 이후, 도 3d에 도시된 바와 같이, 산화막(310)이 드러날 때까지 화학적 기계적 연마공정(CMP)을 수행하여 질화막(314)을 평탄화한다. 이러한 과정을 통해 트렌치(312)에 질화막(314)을 매립한다.Referring to FIG. 3C, a
전술한 과정에서, 소자분리막(308)을 식각할 때 소자분리막(308)의 하부까지 식각할 필요는 없으며, 질화막(314)은 주변에 리세스를 형성한 후 소자분리막(308)이 추가적으로 과도하게 식각되거나 리세스에 의해 소자분리막(308)이 무너지는 현상을 방지하기 위한 소정의 두께로 형성된다.In the above-described process, it is not necessary to etch the lower portion of the
도 3e의 (i)를 참조하면, 반도체 기판(302) 상의 활성 영역 및 비활성 영역 모두에 리세스(316)를 형성한다. 구체적으로 설명하면, 질화막(314) 및 산화막(310) 상에 감광막을 도포하고 리세스(316)를 정의하는 마스크를 사용하여 패터닝한 후, 패터닝된 감광막에 의해 노출된 영역을 식각하여 리세스(316)를 형성한다. 특히, 비활성 영역인 소자분리막(308) 상에 형성되는 리세스(316) 사이에 질화막(314)이 위치하고 있어 추후 세정 공정 등에서 소자분리막(308)이 추가적으로 식 각되더라도 리세스(316) 사이 영역이 질화막(314)으로 인해 무너지거나 과도하게 식각되는 것을 막을 수 있다. Referring to FIG. 3E (i), a
참고적으로, 도 3e의 (i)과 직교하는 방향의 단면을 도시한 도 3e의 (ii)를 참조하면, 질화막(314)은 도 3e의 (i)에 도시된 비트라인 콘택(bit line contact, BLC) 영역에만 형성되어 있으며 도 3e의 (ii)에 도시된 저장노드 콘택(storage node contact, SNC) 영역에는 형성되어 있지 않음을 보여준다.For reference, referring to FIG. 3E (ii) showing a cross section in a direction orthogonal to (i) of FIG. 3E, the
도시되지 않았지만, 리세스(316)의 형성 후, 도전 물질인 폴리 실리콘, 텅스텐 등을 증착하여 게이트 전극을 형성한 후 게이트 하드마스크막을 증착한 후 패터닝하여 각 리세스(316)에 위치한 게이트 패턴을 완성한다.Although not shown, after the formation of the
전술한 바와 같이, 본 발명은 소자분리막(308) 영역에 비트라인 콘택이 형성될 부분을 식각한 후 질화막을 형성함으로써, 리세스(316) 형성 후 핀 게이트 혹은 리세스 게이트를 형성하는 후속 공정에서 습식 식각 및 세정 공정 등에 의해 소자분리막(308)에 형성되어 있는 리세스(316)의 크기(critical dimension, CD)가 커지는 막을 수 있다. 따라서, 게이트 패턴의 기울어짐 현상이나 게이트 패턴 간 거리를 일정하게 유지할 수 있어, 후속 공정에서 랜딩 콘택 플러그을 형성할 경우 게이트 패턴과의 충돌을 방지하고 자기정렬콘택(SAC) 불량이 일어나는 것을 막을 수 있다. 이를 통해, 반도체 장치의 제조 공정에 공정 마진을 증가시킬 수 있고, 반도체 장치 내 소자의 신뢰성을 높일 수 있다.As described above, in the subsequent process of forming a fin gate or a recess gate after the
아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 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, a preferred embodiment of the present invention is 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.
도 1a ~ 도 1e는 통상적인 반도체 기억 장치의 트랜지스터 형성 방법을 설명하기 위한 단면도이다.1A to 1E are cross-sectional views for explaining a transistor forming method of a conventional semiconductor memory device.
도 2는 도 1a ~ 도 1e에 도시된 바에 따라 형성된 트랜지스터의 단점을 설명하기 위한 SAM 사진이다.FIG. 2 is a SAM photograph for explaining a disadvantage of a transistor formed as shown in FIGS. 1A to 1E.
도 3a ~ 3e는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치 내 트랜지스터 형성 방법을 설명하기 위한 단면도 및 평면도이다.3A to 3E are cross-sectional views and plan views illustrating a method of forming a transistor in a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
Claims (9)
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