KR101068575B1 - 반도체 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

반도체 장치 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101068575B1
KR101068575B1 KR1020090060560A KR20090060560A KR101068575B1 KR 101068575 B1 KR101068575 B1 KR 101068575B1 KR 1020090060560 A KR1020090060560 A KR 1020090060560A KR 20090060560 A KR20090060560 A KR 20090060560A KR 101068575 B1 KR101068575 B1 KR 101068575B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
film
leakage preventing
gate
substrate
junction region
Prior art date
Application number
KR1020090060560A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110002992A (ko
Inventor
최기범
Original Assignee
주식회사 하이닉스반도체
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 하이닉스반도체 filed Critical 주식회사 하이닉스반도체
Priority to KR1020090060560A priority Critical patent/KR101068575B1/ko
Priority to US12/825,410 priority patent/US8283658B2/en
Publication of KR20110002992A publication Critical patent/KR20110002992A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101068575B1 publication Critical patent/KR101068575B1/ko
Priority to US13/606,718 priority patent/US8525164B2/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/10Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/1025Channel region of field-effect devices
    • H01L29/1029Channel region of field-effect devices of field-effect transistors
    • H01L29/1033Channel region of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate, e.g. characterised by the length, the width, the geometric contour or the doping structure
    • H01L29/1054Channel region of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate, e.g. characterised by the length, the width, the geometric contour or the doping structure with a variation of the composition, e.g. channel with strained layer for increasing the mobility
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep 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
    • H01L29/66234Bipolar junction transistors [BJT]
    • H01L29/66325Bipolar junction transistors [BJT] controlled by field-effect, e.g. insulated gate bipolar transistors [IGBT]
    • H01L29/66333Vertical insulated gate bipolar transistors
    • H01L29/66348Vertical insulated gate bipolar transistors with a recessed gate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep 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
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66568Lateral single gate silicon transistors
    • H01L29/66636Lateral single gate silicon transistors with source or drain recessed by etching or first recessed by etching and then refilled
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/20Organic diodes
    • H10K10/29Diodes comprising organic-inorganic heterojunctions
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/40Organic transistors
    • H10K10/46Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • H10K10/462Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • H10K10/464Lateral top-gate IGFETs comprising only a single gate
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/621Aromatic anhydride or imide compounds, e.g. perylene tetra-carboxylic dianhydride or perylene tetracarboxylic di-imide
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/623Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing five rings, e.g. pentacene

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

본 발명은 접합영역 사이 및 기판과 접합영역 사이에서의 누설전류 발생을 방지할 수 있는 반도체 장치 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위한 본 발명의 반도체 장치는, 기판의 접합영역 예정지역에 형성된 복수의 리세스패턴; 상기 리세스패턴 표면에 형성된 누설방지막과 상기 누설방지막 상에서 나머지 상기 리세스패턴을 매립하는 도전막으로 이루어진 접합영역; 및 상기 기판상에서 적어도 상기 누설방지막 일부와 중첩되는 게이트를 포함하고 있으며, 상술한 본 발명에 따르면, 누설방지막을 구비함으로써, 접합영역 사이 및 기판과 접합영역 사이에서 누설전류가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
누설전류, 유기반도체, 무기반도체, 접합영역

Description

반도체 장치 및 그 제조방법{SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
본 발명은 반도체 장치의 제조 기술에 관한 것으로, 접합영역의 누설전류(leakage current)발생을 방지할 수 있는 반도체 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 집적도가 증가함에 따라 트랜지스터의 채널길이도 동시에 매우 짧아지고 있으며, 채널길이가 감소함에 따라 반도체 장치의 동작특성이 점차 열화되고 있다.
도 1은 종래기술에 따른 반도체 장치의 트랜지스터를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하여 종래기술에 따른 트랜지스터를 살펴보면, 기판(11) 상에 게이트절연막(14), 게이트전극(15) 및 게이트하드마스크막(16)이 적층된 구조의 게이트(17)가 형성되어 있고, 게이트(17) 양측 기판(11)에 접합영역(12)이 형성되어 있다. 통상적으로, 접합영역은 게이트(17)를 형성한 이후에 이온주입을 통해 형성하 기 때문에 게이트(17)가 접합영역(12) 일부와 중첩(overlap)된 구조를 갖는다.
상술한 구조를 갖는 트랜지스터에서 접합영역(12)과 기판(11)은 서로 다른 도전형 예컨대, NMOS의 경우 접합영역(12)과 기판(11)은 각각 N형과 P형을 갖고, 기판(11)보다 접합영역(12)의 불순물 도핑농도가 크다. 이로 인해, 기판(11)과 접합영역(12) 사이에 PN접합(PN Junction)이 형성된다. PN접합에 의해 기판(11)과 접합영역(12) 사이에 공핍영역(Depletion region, 18) 형성되고, 공핍영역(18)의 대부분은 기판(11)과 접합영역(12)의 불순물 도핑농도 차이에 의하여 기판(11)에 형성된다.
하지만, 종래기술은 반도체 장치의 집적도 증가에 의해 트랜지스터의 채널길이가 감소함에 따라 게이트(17)에 동작전압이 인가되지 않은 오프(off)상태에서 기판(11)과 접합영역(18) 사이에 형성된 공핍영역(18) 내부 전계로 인해 접합영역(12) 사이 및 기판(11)과 접합영역(12) 사이에서 누설전류(leakage current)가 급격히 증가하는 문제점이 있다. 공핍영역(18) 내부 전계에 기인한 누설전류는 접합영역(12)의 불순물 도핑농도가 증가할수록, 또한 트랜지스터의 채널길이가 감소할수록 증가한다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 접합영역 사이 및 기판과 접합영역 사이에서의 누설전류 발생을 방지할 수 있는 반도체 장치 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명의 반도체 장치는, 기판의 접합영역 예정지역에 형성된 복수의 리세스패턴; 상기 리세스패턴 표면에 형성된 누설방지막과 상기 누설방지막 상에서 나머지 상기 리세스패턴을 매립하는 도전막으로 이루어진 접합영역; 및 상기 기판상에서 적어도 상기 누설방지막 일부와 중첩되는 게이트를 포함한다. 또한, 상기 게이트는 상기 누설방지막 일부 및 상기 도전막 일부와 중첩될 수도 있다.
상기 누설방지막과 상기 도전막은 동일한 도전형을 가질 수 있다.
상기 누설방지막은 유기반도체를 포함할 수 있고, 상기 유기반도체는 도전형이 N형인 페릴렌디이미드(Perylene Diimide) 유도체 및 도전형이 P형인 펜타센(Pentacene), 프탈로사이아닌(Phthalocyanine)을 포함할 수 있다.
상기 기판 및 상기 도전막은 무기반도체를 포함할 수 있고, 상기 무기반도체는 실리콘을 포함할 수 있다.
상기 도전막은 금속성막을 포함할 수 있고, 상기 금속성막은 금(Au)을 포함 할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 다른 일 측면에 따른 본 발명의 반도체 장치 제조방법은, 접합영역 예정지역의 기판을 식각하여 복수의 리세스패턴을 형성하는 단계; 상기 리세스패턴을 포함하는 구조물 표면을 따라 누설방지막을 형성하는 단계; 상기 누설방지막 상에 나머지 상기 리세스패턴을 매립하도록 도전막을 형성하는 단계; 상기 기판 상부면이 노출되도록 평탄화공정을 실시하여 상기 누설방지막과 상기 도전막이 적층된 접합영역을 형성하는 단계; 및 상기 기판상에 적어도 상기 누설방지막 일부와 접하는 게이트를 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 게이트는 상기 누설방지막 일부 및 상기 도전막 일부와 중첩되도록 형성할 수도 있다.
상기 누설방지막과 상기 도전막은 동일한 도전형을 갖도록 형성할 수 있다.
상기 누설방지막은 유기반도체를 포함할 수 있으며, 상기 유기반도체는 도전형이 N형인 페릴렌디이미드(Perylene Diimide) 유도체 및 도전형이 P형인 펜타센(Pentacene), 프탈로사이아닌(Phthalocyanine)을 포함할 수 있다.
상기 기판 및 상기 도전막은 무기반도체를 포함할 수 있으며, 상기 무기반도체는 실리콘을 포함할 수 있다.
상기 도전막은 금속성막을 포함할 수 있으며, 상기 금속성막은 금(Au)을 포함할 수 있다.
상기 평탄화공정은 화학적기계적연마법을 사용하여 실시할 수 있다.
상술한 과제 해결 수단을 바탕으로 하는 본 발명은 누설방지막을 구비함으로써, 접합영역 사이 및 기판과 접합영역 사이에서 누설전류가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이하 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하기로 한다.
후술할 본 발명은 접합영역 사이 및 기판과 접합영역 사이에서의 누설전류 발생을 방지할 수 있는 반도체 장치 및 그 제조방법을 제공한다. 이를 위해, 본 발명은 유기반도체막으로 이루어진 누설방지막을 기판과 접합영역 사이에 게재하여 이들 사이의 누설전류 발생을 방지하는 것을 기술적 원리로 한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제1실시예에 따른 반도체 장치의 트랜지스터를 도시한 도면으로, 도 2a는 평면도, 도 2b는 도 2a에 도시된 X-X'절취선을 따라 도시한 단면도이다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 트랜지스터는, 기판(101)의 접합영역 예정지역에 형성된 복수의 리세스패턴(109), 리세스패턴(109) 표면에 형성된 누설방지막(102)과 누설방지막(102) 상에서 나머지 리세스패턴(109)을 매립하는 도전막(103)으로 이루어진 접합영역(104) 및 기판(101)상에 서 누설방지막(108) 일부와 중첩(overlap)되는 게이트(108)를 포함한다. 이때, 게이트(108)는 게이트절연막(105), 게이트전극(106) 및 게이트하드마스크막(107)이 순차적으로 적층된 적층구조물일 수 있다.
기판(101)은 무기반도체인 실리콘 기판을 사용할 수 있고, 반도체 장치의 도전특성에 따라 접합영역(104)과 서로 다른(또는, 서로 상보적인) 도전형을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 구체적으로, NMOS의 경우에 기판(101)으로 P형 실리콘기판을 사용하고, PMOS의 경우에는 N형 실리콘 기판을 사용하는 것이 바람직하다.
접합영역(104)을 구성하는 누설방지막(108)은 게이트(108)에 동작전압이 인가되지 않은 상태에서는 절연특성을 갖고, 게이트(108)에 동작전압이 인가된 상태에서는 도전특성을 갖는 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 따라서, 누설방지막(108)은 유기반도체막일 수 있다.
또한, 누설방지막(108)은 반도체 장치의 도전특성에 따라 즉, NMOS의 경우에는 N형 유기반도체막으로 형성하고, PMOS의 경우에는 P형 유기반도체막으로 형성하는 것이 바람직하다. 이때, N형 유기반도체막으로는 페릴렌디이미드(Perylene Diimide) 유도체를 사용할 수 있고, P형 유기반도체막으로는 펜타센(Pentacene), 프탈로사이아닌(Phthalocyanine)등을 사용할 수 있다.
접합영역(104)을 구성하는 도전막(103)은 금속성막 또는 무기반도체막으로 형성할 수 있다. 금속성막으로는 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 루테늄(Ru), 금(Au) 등을 사용할 수 있으며, 상술한 물질들 중에서 유기반도체막과 계면특성이 우수한 금을 사용하는 것이 가장 바람직하다. 그리고, 무기반도체막으로는 실리콘막 예컨대, 폴 리실리콘막을 사용할 수 있다.
여기서, 도전막(103)을 무기반도체막 즉, 폴리실리콘막으로 형성하는 경우에 도전막(103)은 누설방지막(102)과 동일한 도전형을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 따라서, 도전막(103)은 반도체 장치의 도전특성에 따라 즉, NMOS의 경우에는 N형 폴리실리콘막으로 형성하고, PMOS의 경우에는 P형 폴리실리콘막으로 형성하는 것이 바람직하다.
이하, 상술한 구조를 갖는 본 발명의 제1실시예에 따른 반도체 장치의 트랜지스터에서 접합영역(104) 사이 및 기판(101)과 접합영역(104) 사이의 누설전류 발생을 방지할 수 있는 원리에 대하여 구체적으로 설명한다.
통상적으로, 유기반도체막은 무기반도체막과 다르게 도핑된 불순물의 종류에 의하여 도전형이 결정되지 않고, 유기반도체막을 구성하는 분자들의 구조 및 분자구조에 따른 캐리어의 전도특성에 따라 P형 또는 N형으로 구분할 수 있다. 따라서, 유기반도체막으로 이루어진 누설방지막(102)과 기판(101)이 서로 다른 도전형을 가짐으로 인해 PN접합을 형성하더라도 이들이 접하는 경계면에서 PN접합에 의한 공핍영역이 생성되지 않는다. 경우에 따라 이들 사이에 공핍영역이 생성된다 하더라도 유기반도체막은 도전형을 조절하기 위한 불순물을 함유하고 있지 않기 때문에 반도체 장치의 특성 측면에서 무시할 수 있는 수준이다.
그러므로, 트랜지스터의 게이트(108)에 동작전압을 인가하지 않은 상태 즉, 오프(off)상태에서 기판(101)과 접합영역(104) 사이에 공핍영역이 형성되지 않기 때문에 공핍영역 내부 전계에 기인한 접합영역(104) 사이 및 기판(101)과 접합영 역(104) 사이의 누설전류 발생을 방지할 수 있다. 이와 더불어서, 유기반도체막으로 이루어진 누설방지막(102)은 외부에서 에너지(예컨대, 전압 또는 전계)를 인가하지 않은 상태에서는 절연특성을 갖기 때문에 게이트(108)에 동작전압이 인가되지 않은 상태에서는 도전막(103)과 기판(101) 사이를 전기적으로 절연시켜 접합영역(104)으로부터 누설전류가 발생하는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
반대로, 도 2b의 도면부호'A'와 같이 트랜지스터의 게이트(108)에 동작전압을 인가한 상태 즉, 온(on)상태에서는 게이트(108) 아래 기판(101)에 반전층(inversion rayer)이 형성됨과 동시에 게이트(108)와 중첩되는 누설방지막(102)에도 게이트(108)의 동작전압에 의해 게이트(108)와 접하는 누설방지막(102) 표면에 캐리어가 집중되어 반전층과 동일한 도전경로가 형성된다. 앞서, 언급한 바와 같이 유기반도체막은 외부에너지(예컨대, 전계)가 가해지는 상태에서는 도전특성을 갖기 때문에 이와 같은 동작이 가능하다.
여기서, 게이트(108)에 인가된 동작전압에 의하여 누설방지막(102)에 생성되는 도전경로는 게이트(108)와 중첩되는 영역에서만 발생하기 때문에 게이트(108)와 중첩되지 않는 영역의 누설방지막(102)은 여전히 절연특성을 갖게된다. 이로 인해, 트랜지스터 동작간에도 기판(101)과 접합영역(104) 사이에서의 누설전류 발생을 방지할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 유기반도체막으로 이루어진 누설방지막(102)을 구비함으로써, 접합영역(104) 사이 및 기판(101)과 접합영역(104) 사이의 누설전류 발생을 방지할 수 있다.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 제2실시예에 따른 반도체 장치의 트랜지스터를 도시한 도면으로, 도 3a는 평면도, 도 3b는 도 3a에 도시된 X-X'절취선을 따라 도시한 단면도이다. 여기서는, 설명의 편의를 위하여 제1실시예와 동일한 구성요소에 대하여 동일 도면부호를 사용하였으며, 제1실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 트랜지스터는, 기판(101)의 접합영역 예정지역에 형성된 복수의 리세스패턴(109), 리세스패턴(109) 표면에 형성된 누설방지막(102)과 누설방지막(102) 상에서 나머지 리세스패턴(109)을 매립하는 도전막(103)으로 이루어진 접합영역(104) 및 기판(101)상에서 누설방지막(108) 일부 및 도전막(103) 일부와 중첩되는 게이트(108)를 포함한다. 이때, 게이트(108)는 게이트절연막(105), 게이트전극(106) 및 게이트하드마스크막(107)이 순차적으로 적층된 적층구조물일 수 있다.
본 발명의 제2실시예에 따른 반도체 장치의 트랜지스터는 게이트(108)가 접합영역(104)의 누설방지막(102) 일부 및 도전막(103) 일부와 중첩되는 구조를 가짐으로써, 접합영역(104) 사이 및 기판(101)과 접합영역(104) 사이의 누설전류 발생을 방지함과 동시에 본 발명의 제1실시예에 비하여 트랜지스터 동작시 보다 우수한 동작특성을 확보할 수 있다.
구체적으로, 도 3b의 도면부호 'A'와 같이 트랜지스터의 게이트(108)에 동작전압을 인가한 상태 즉, 온(on)상태에서는 게이트(108) 아래 기판(101)에 반전층이 형성됨과 동시에 게이트(108)과 중첩되는 누설방지막(102)에도 게이트(108)의 동작 전압에 의해 캐리어가 집중되어 반전층과 동일한 도전경로가 형성된다. 이때, 도 3b의 도면부호 'B'와 같이 누설방지막(102)을 중심으로 좌측에는 게이트(108)에 인가된 동작전압으로 인해 게이트(108)와 중첩된 도전막(103) 표면으로 집중된 캐리어가 일종의 전극으로 작용함과 동시에 우측에는 게이트(108)에 인가된 동작전압으로 인해 게이트(108) 아래 기판(101)의 반전층도 전극으로 작용함으로써, 양 전극 간의 전위차이에 의해 누설방지막(102)에서의 캐리어이동도를 향상시킬 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제2실시예에 따른 반도체 장치의 트랜지스터 제조방법을 도 3a에 도시된 X-X'절취선을 따라 도시한 공정단면도이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 기판(21) 상에 접합영역 예정지역을 오픈하는 감광막패턴(미도시)을 형성한 후, 감광막패턴을 식각장벽(etch barrier)으로 기판(21)을 식각하여 리세스패턴(22)을 형성한다. 이때, 리세스패턴(22)은 후속 공정을 통해 접합영역이 형성될 공간이다.
여기서, 기판(21)으로는 무기반도체인 실리콘 기판을 사용할 수 있고, 반도체 장치의 도전특성에 따라 후속 공정을 통해 형성될 접합영역과 서로 다른(또는 서로 상보적인) 도전형을 갖는 실리콘기판을 사용함이 바람직하다. 구체적으로, NMOS의 경우에 기판(21)으로 P형 실리콘기판을 사용하고, PMOS의 경우에는 N형 실리콘 기판을 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 리세스패턴(22)을 포함하는 구조물 표면을 따라 누설방지막(23)을 형성한다. 누설방지막(23)은 외부에너지 예컨대, 전압 또는 전계가 인가되지 않은 상태에서는 절연특성을 갖고, 외부에너지가 인가된 상태에서는 도전특성을 갖는 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 따라서, 누설방지막(23)은 유기반도체막으로 형성할 수 있다.
여기서, 누설방지막(23)은 반도체 장치의 도전특성에 따라 즉, NMOS의 경우에는 N형 유기반도체막으로 형성하고, PMOS의 경우에는 P형 유기반도체막으로 형성하는 것이 바람직하다. 이때, N형 유기반도체막으로는 페릴렌디이미드(Perylene Diimide) 유도체를 사용할 수 있고, P형 유기반도체막으로는 펜타센(Pentacene), 프탈로사이아닌(Phthalocyanine)등을 사용할 수 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 누설방지막(23) 상에 나머지 리세스패턴(22)을 매립하는 도전막(24)을 형성한다. 이때, 도전막(24)은 실질적인 접합영역으로 작용하는 것으로, 금속성막 또는 무기반도체막으로 형성할 수 있다.
구체적으로, 도전막(24)을 금속성막으로 형성하는 경우에는 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 루테늄(Ru), 금(Au) 등을 사용하여 형성할 수 있으며, 상술한 물질들 중에서 유기반도체막으로 이루어진 누설방지막(23)과의 계면특성이 우수한 금으로 형성하는 것이 가장 바람직하다.
그리고, 도전막(24)을 무기반도체막으로 형성하는 경우에는 실리콘막 예컨대, 폴리실리콘막을 사용할 수 있다. 이때, 도전막(24)을 무기반도체막 즉, 폴리실리콘막으로 형성하는 경우에 도전막(24)은 누설방지막(23)과 동일한 도전형을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 따라서, 도전막(24)은 반도체 장치의 도전특성에 따라 즉, NMOS의 경우에는 N형 폴리실리콘막으로 형성하고, PMOS의 경우에는 P형 폴 리실리콘막으로 형성하는 것이 바람직하다.
다음으로, 기판(21) 상부면이 노출되도록 평탄화공정을 실시한다. 이때, 평탄화공정은 화학적기계적연마법(CMP)을 사용하여 실시할 수 있다. 이하, 평탄화된 누설방지막(23) 및 도전막(24)의 도면부호를 각각'23A' 및 '24A'으로 변경하여 표기한다.
상술한 공정과정을 통해 리세스패턴(22)에 매립되고 누설방지막(23A)과 도전막(24A)이 적층된 구조의 접합영역(25)을 형성할 수 있다.
도 4c에 도시된 바와 같이, 기판(21) 상에 접합영역(25)과 일부 중첩되도록 게이트(29)를 형성한다. 이때, 게이트(29)는 게이트절연막(26), 게이트전극(27) 및 게이트하드마스크막(28)이 순차적으로 적층된 적층구조물로 형성할 수 있다.
이때, 접합영역(25)과 일부 중첩되는 게이트(29)는 적어도 누설방지막(23A) 일부와 접하도록 형성하는 것이 바람직하다(도 2a 및 도 2b 참조). 보다 구체적으로, 게이트(29)가 누설방지막(23A) 일부 및 도전막(24A) 일부와 접하도록 형성하는 것이 더욱 바람직하다. 여기서, 게이트(29)가 적어도 누설방지막(23A) 일부와 접하도록 형성하는 이유는 게이트(29)에 인가되는 동작전압에 의해 게이트(29) 아래 누설방지막(23A)에 도전경로를 형성하여 트랜지스터 동작시 정상적인 동작을 수행하기 위함이다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여 야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위내의 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 반도체 장치의 트랜지스터를 도시한 단면도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제1실시예에 따른 반도체 장치의 트랜지스터를 도시한 도면.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 제2실시예에 따른 반도체 장치의 트랜지스터를 도시한 도면.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제2실시예에 따른 반도체 장치의 트랜지스터 제조방법을 도 3a에 도시된 X-X'절취선을 따라 도시한 공정단면도.
*도면 주요 부분에 대한 부호 설명*
101, 21 : 기판 102, 23, 23A : 누설방지막
103, 24, 24A : 도전막 104, 25 : 접합영역
105, 26 : 게이트절연막 106, 27 : 게이트전극
107, 28 : 게이트하드마스크막 108, 29 : 게이트
109, 22 : 리세스패턴

Claims (21)

  1. 기판의 접합영역 예정지역에 형성된 리세스패턴;
    상기 리세스패턴 표면을 따라 누설방지막과 상기 누설방지막 상에서 나머지 상기 리세스패턴을 매립하는 도전막으로 이루어진 접합영역; 및
    상기 기판상에서 적어도 상기 누설방지막 일부와 중첩되는 게이트를 포함하고,
    상기 누설방지막은 상기 게이트에 동작전압이 인가되지 않은 상태에서는 절연특성을 갖고, 상기 게이트에 동작전압이 인가된 상태에서는 도전특성을 갖는 반도체 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 게이트는 상기 누설방지막 일부 및 상기 도전막 일부와 중첩되는 반도체 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 누설방지막과 상기 도전막은 동일한 도전형을 갖는 반도체 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 누설방지막은 유기반도체를 포함하는 반도체 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 유기반도체는 도전형이 N형인 페릴렌디이미드(Perylene Diimide) 유도체를 포함하는 반도체 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 유기반도체는 도전형이 P형인 펜타센(Pentacene), 프탈로사이아닌(Phthalocyanine)을 포함하는 반도체 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기판 및 상기 도전막은 무기반도체를 포함하는 반도체 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 무기반도체는 실리콘을 포함하는 반도체 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 도전막은 금속성막을 포함하는 반도체 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 금속성막은 금(Au)을 포함하는 반도체 장치.
  11. 접합영역 예정지역의 기판을 식각하여 리세스패턴을 형성하는 단계;
    상기 리세스패턴을 포함하는 구조물 표면을 따라 누설방지막을 형성하는 단계;
    상기 누설방지막 상에 나머지 상기 리세스패턴을 매립하도록 도전막을 형성하는 단계;
    상기 기판 상부면이 노출되도록 평탄화공정을 실시하여 상기 누설방지막과 상기 도전막이 적층된 접합영역을 형성하는 단계; 및
    상기 기판상에 적어도 상기 누설방지막 일부와 중첩되도록 게이트를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 누설방지막은 상기 게이트에 동작전압이 인가되지 않은 상태에서는 절연특성을 갖고, 상기 게이트에 동작전압이 인가된 상태에서는 도전특성을 갖는 반도체 장치 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 게이트는 상기 누설방지막 일부 및 상기 도전막 일부와 중첩되도록 형성하는 반도체 장치 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 누설방지막과 상기 도전막은 동일한 도전형을 갖도록 형성하는 반도체장치 제조방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 누설방지막은 유기반도체를 포함하는 반도체 장치 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 유기반도체는 도전형이 N형인 페릴렌디이미드(Perylene Diimide) 유도체를 포함하는 반도체 장치 제조방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 유기반도체는 도전형이 P형인 펜타센(Pentacene), 프탈로사이아 닌(Phthalocyanine)을 포함하는 반도체 장치 제조방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 기판 및 상기 도전막은 무기반도체를 포함하는 반도체 장치 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 무기반도체는 실리콘을 포함하는 반도체 장치 제조방법.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 도전막은 금속성막을 포함하는 반도체 장치 제조방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 금속성막은 금(Au)을 포함하는 반도체 장치 제조방법.
  21. 제11항에 있어서,
    상기 평탄화공정은 화학적기계적연마법을 사용하여 실시하는 반도체 장치 제조방법.
KR1020090060560A 2009-07-03 2009-07-03 반도체 장치 및 그 제조방법 KR101068575B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090060560A KR101068575B1 (ko) 2009-07-03 2009-07-03 반도체 장치 및 그 제조방법
US12/825,410 US8283658B2 (en) 2009-07-03 2010-06-29 Semiconductor device and method for fabricating the same
US13/606,718 US8525164B2 (en) 2009-07-03 2012-09-07 Semiconductor device and method for fabricating the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090060560A KR101068575B1 (ko) 2009-07-03 2009-07-03 반도체 장치 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110002992A KR20110002992A (ko) 2011-01-11
KR101068575B1 true KR101068575B1 (ko) 2011-09-30

Family

ID=43412141

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090060560A KR101068575B1 (ko) 2009-07-03 2009-07-03 반도체 장치 및 그 제조방법

Country Status (2)

Country Link
US (2) US8283658B2 (ko)
KR (1) KR101068575B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101093148B1 (ko) * 2009-12-29 2011-12-12 주식회사 하이닉스반도체 반도체 장치 및 그 제조방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0135147B1 (ko) * 1994-07-21 1998-04-22 문정환 트랜지스터 제조방법
KR20000042294A (ko) * 1998-12-24 2000-07-15 김영환 트랜지스터의 제조 방법
KR20010066328A (ko) * 1999-12-31 2001-07-11 박종섭 반도체소자의 트랜지스터 제조방법
KR20040056960A (ko) * 2002-12-24 2004-07-01 주식회사 하이닉스반도체 실리콘 산화막으로 격리된 소오스/드레인 형성방법

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3173268B2 (ja) * 1994-01-06 2001-06-04 富士電機株式会社 Mis電界効果トランジスタを備えた半導体装置
US5536959A (en) * 1994-09-09 1996-07-16 Mcnc Self-aligned charge screen (SACS) field effect transistors and methods
JP3120389B2 (ja) * 1998-04-16 2000-12-25 日本電気株式会社 半導体装置
KR100350648B1 (ko) * 2000-01-17 2002-08-28 페어차일드코리아반도체 주식회사 모스 트랜지스터 및 그 제조 방법
KR100360416B1 (ko) * 2000-04-12 2002-11-13 페어차일드코리아반도체 주식회사 높은 브레이크다운 전압을 갖는 전력용 반도체소자 및 그제조방법
US7166689B2 (en) * 2003-02-13 2007-01-23 Ricoh Company, Ltd. Aryl amine polymer, thin film transistor using the aryl amine polymer, and method of manufacturing the thin film transistor
US20050129843A1 (en) * 2003-12-11 2005-06-16 Xerox Corporation Nanoparticle deposition process
JP5109223B2 (ja) * 2004-08-04 2012-12-26 ソニー株式会社 電界効果型トランジスタ
KR100647704B1 (ko) * 2005-09-26 2006-11-23 삼성에스디아이 주식회사 유기 박막 트랜지스터, 이를 구비한 평판 디스플레이 장치,유기 박막 트랜지스터의 제조방법 및 평판 디스플레이장치의 제조방법
KR101177970B1 (ko) * 2006-10-25 2012-08-28 니폰 카야쿠 가부시키가이샤 신규한 축합다환방향족 화합물 및 그의 제조 방법과 그의 용도
US7601569B2 (en) * 2007-06-12 2009-10-13 International Business Machines Corporation Partially depleted SOI field effect transistor having a metallized source side halo region
US7927989B2 (en) * 2007-07-27 2011-04-19 Freescale Semiconductor, Inc. Method for forming a transistor having gate dielectric protection and structure
JP2009182089A (ja) * 2008-01-30 2009-08-13 Panasonic Corp 半導体装置の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0135147B1 (ko) * 1994-07-21 1998-04-22 문정환 트랜지스터 제조방법
KR20000042294A (ko) * 1998-12-24 2000-07-15 김영환 트랜지스터의 제조 방법
KR20010066328A (ko) * 1999-12-31 2001-07-11 박종섭 반도체소자의 트랜지스터 제조방법
KR20040056960A (ko) * 2002-12-24 2004-07-01 주식회사 하이닉스반도체 실리콘 산화막으로 격리된 소오스/드레인 형성방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110002992A (ko) 2011-01-11
US8283658B2 (en) 2012-10-09
US8525164B2 (en) 2013-09-03
US20130045566A1 (en) 2013-02-21
US20110001132A1 (en) 2011-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10134868B2 (en) MOS devices with mask layers and methods for forming the same
TWI412106B (zh) 積體電路
TWI548086B (zh) 溝渠式橫向擴散金屬氧化半導體元件及其製造方法
KR102068395B1 (ko) 낮은 소스-드레인 저항을 갖는 반도체 소자 구조 및 그 제조 방법
TWI637520B (zh) 半導體器件
US8110873B2 (en) High voltage transistor
US20120164807A1 (en) Method of fabricating a semiconductor device
TWI752041B (zh) 半導體裝置、積體電路以及半導體裝置的製造方法
KR20110081334A (ko) 트랜지스터에서의 개선된 실리사이드 형성과 결합되는 리세스된 드레인 및 소스 영역
KR20100079573A (ko) 반도체 소자 및 그 제조 방법
JP2006059841A (ja) 半導体装置及び半導体装置の製造方法
KR20160139593A (ko) 고전압 반도체 소자 및 그 제조 방법
US20150102406A1 (en) Lateral double diffused metal-oxide-semiconductor device and method for fabricating the same
KR101068575B1 (ko) 반도체 장치 및 그 제조방법
US7956415B2 (en) SOI transistor having a carrier recombination structure in a body
US7588987B2 (en) Semiconductor device and method for fabricating the same
CN103390648A (zh) 半导体结构及其形成方法
KR100307828B1 (ko) 반도체소자의 제조방법
KR101093148B1 (ko) 반도체 장치 및 그 제조방법
US7803676B2 (en) Semiconductor device and method of fabricating the same
KR101057760B1 (ko) 반도체 장치 및 그 제조방법
JP5163212B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
US20080185651A1 (en) SOI type semiconductor device having a protection circuit
JP2024024973A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2012151230A (ja) 保護素子及び保護素子を備えた半導体装置

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
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140822

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150824

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee