KR101179460B1 - Semiconductor device and method for fabricating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 게이트전극과 접합영역 사이의 일함수 차이에 기인한 GIDL 특성 열화를 방지할 수 있는 반도체 장치 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은 중간일함수를 갖는 도전막을 포함한 게이트전극; 및 상기 게이트전극과 중첩되고, 제1도전형 불순물영역과 제2도전형 불순물영역이 순차적으로 교번 배치된 이종도핑 구조의 접합영역을 포함하는 반도체 장치를 제공한다. The present invention is to provide a semiconductor device and a method of manufacturing the same that can prevent the degradation of the GIDL characteristics due to the work function difference between the gate electrode and the junction region, the present invention for this purpose is a gate including a conductive film having an intermediate work function electrode; And a junction region having a hetero-doping structure overlapping the gate electrode and having a first conductive impurity region and a second conductive impurity region sequentially disposed.
Description
본 발명은 반도체 장치의 제조 기술에 관한 것으로, 특히 GIDL(Gate Induced Drain Leakage) 특성을 개선할 수 있는 반도체 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE
반도체 메모리 장치 예컨대, 디램(DRAM)의 집적도가 증가함에 따라 워드라인과 비트라인 사이의 기생캐패시턴스(parastic capacitance) 증가한다. 이로 인하여 셀동작에 대한 센싱마진(sensing margin)이 감소하여 디램 동작특성이 열화되는 문제점이 발생한다. 이러한, 워드라인과 비트라인 사이의 기생캐패시턴스에 기인한 동작특성 열화를 방지하기 위하여 기판 내부에 게이트전극을 매립하는 매립게이트(Buried Gate, BG)가 도입되었다. As the degree of integration of a semiconductor memory device, for example, DRAM, increases, parasitic capacitance between word lines and bit lines increases. As a result, a sensing margin for cell operation is reduced, resulting in a deterioration of DRAM operating characteristics. In order to prevent deterioration of operating characteristics due to parasitic capacitance between word lines and bit lines, buried gates (BGs) for embedding gate electrodes are introduced in the substrate.
도 1은 종래기술에 따른 매립게이트를 구비한 반도체 장치를 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device having a buried gate according to the prior art.
도 1에 도시된 바와 같이, 기판(11)에 형성된 소자분리막(12)에 의하여 활성영역(13)이 정의되고, 활성영역(13)에는 매립게이트와 매립게이트 양측 기판(11)에는 접합영역(Junction Region, JR)이 형성되어 있다. 접합영역(JR)은 기판에 불순물이 도핑된 불순물영역(18)으로 구성된다. 그리고, 매립게이트는 기판(11)에 형성된 트렌치(14), 트렌치(14) 표면상에 형성된 게이트절연막(15), 게이트절연막(15) 상에서 트렌치(14)를 일부 매립하는 게이트전극(16) 및 게이트전극(16) 상에서 나머지 트렌치(14)를 매립하는 실링막(17)으로 구성된다. As illustrated in FIG. 1, the
종래기술에서 매립게이트는 구조적 단점인 게이트전극(16)의 저항을 줄이기 위하여 금속막으로 게이트전극(16)을 형성한다. 이때, 비용 및 공정 측면에서 효율적인 CMOS 개발을 위해 NMOS와 PMOS에 모두 적용할 수 있는 중간일함수(Mid gap work function)를 갖는 금속막으로 게이트전극(16)을 형성한다.In the prior art, the buried gate forms the
그러나, 게이트전극(16)을 N형 금속막(NMOS 경우) 또는 P형 금속막(PMOS 경우)으로 형성하는 경우에 비하여 중간일함수를 갖는 금속막으로 매립게이트의 게이트전극(16)을 형성하는 경우에 게이트전극(16)과 접합영역(JR) 사이의 일함수 차이로 인하여 GIDL 특성이 급격히 열화되는 문제점이 발생한다.
However, the
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 게이트전극과 접합영역 사이의 일함수 차이에 기인한 GIDL 특성 열화를 방지할 수 있는 반도체 장치 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems of the prior art, and provides a semiconductor device and a method for manufacturing the same, which can prevent deterioration of GIDL characteristics due to a difference in work function between a gate electrode and a junction region. have.
상기 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명은 중간일함수를 갖는 도전막을 포함한 게이트전극; 및 상기 게이트전극과 중첩되고, 제1도전형 불순물영역과 제2도전형 불순물영역이 순차적으로 교번 배치된 이종도핑 구조의 접합영역을 포함하는 반도체 장치를 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a gate electrode including a conductive film having an intermediate work function; And a junction region having a hetero-doping structure overlapping the gate electrode and having a first conductive impurity region and a second conductive impurity region sequentially disposed.
상기 목적을 달성하기 위한 다른 일 측면에 따른 본 발명은 기판에 형성된 매립게이트; 상기 매립게이트 양측 상기 기판에 형성된 제1도전형의 제1불순물영역; 및 상기 매립게이트로부터 소정 간격 이격되고, 상기 제1불순물영역에 형성된 제2도전형의 제2불순물영역을 포함하는 반도체 장치를 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a buried gate formed in a substrate; First impurity regions of a first conductivity type formed on both sides of the buried gate; And a second impurity region of a second conductive type spaced apart from the buried gate by a predetermined distance and formed in the first impurity region.
상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 일 측면에 따른 본 발명은 기판에 매립게이트를 형성하는 단계; 상기 매립게이트 양측 기판에 제1도전형의 불순물을 이온주입하여 제1불순물영역을 형성하는 단계; 및 상기 매립게이트로부터 소정 간격 이격되도록 상기 제1불순물영역 일부에 제2도전형의 불순물을 이온주입하여 제2불순물영역을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 장치 제조방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention for achieving the above object is a step of forming a buried gate in the substrate; Forming a first impurity region by implanting impurities of a first conductivity type into the substrate on both sides of the buried gate; And forming a second impurity region by ion implanting a second conductive type impurity into a portion of the first impurity region so as to be spaced apart from the buried gate by a predetermined distance.
또한, 본 발명의 반도체 장치 제조방법은 상기 제2불순물영역을 형성하기 이전에, 상기 제2불순물영역이 형성될 지역에 확산방지원소를 이온주입하여 비정질영역을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
In addition, the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention may further include forming an amorphous region by ion implanting a diffusion preventing element in a region where the second impurity region is to be formed before forming the second impurity region. .
상술한 과제 해결 수단을 바탕으로 하는 본 발명은, 이종도핑 구조를 갖는 불순물영역으로 이루어진 접합영역을 제공함으로써, 게이트전극과 접합영역 사이의 일함수 차이에 기인한 GIDL 특성 열화를 방지할 수 있는 효과가 있다.
The present invention based on the above-described problem solving means, by providing a junction region consisting of impurity regions having a hetero-doping structure, it is possible to prevent the degradation of the GIDL characteristics due to the work function difference between the gate electrode and the junction region There is.
도 1은 종래기술에 따른 매립게이트를 구비한 반도체 장치를 도시한 단면도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 매립게이트를 구비한 반도체 장치를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이종도핑 구조를 갖는 불순물영역으로 이루어진 접합영역을 도시한 단면도.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일실시예에 따른 매립게이트를 구비한 반도체 장치의 제조방법을 도시한 공정단면도.1 is a cross-sectional view showing a semiconductor device having a buried gate according to the prior art.
2A and 2B are cross-sectional views illustrating a semiconductor device having a buried gate according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a cross-sectional view showing a junction region consisting of impurity regions having a hetero-doping structure according to an embodiment of the present invention.
4A to 4D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device having a buried gate according to an embodiment of the present invention.
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.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in order to facilitate a person skilled in the art to easily carry out the technical idea of the present invention.
후술할 본 발명은 매립게이트를 구비한 반도체 장치에서 게이트전극과 접합영역 사이의 일함수 차이에 기인한 GIDL(Gate Induced Drain Leakage) 특성 열화를 방지할 수 있는 반도체 장치 및 그 제조방법을 제공한다. 여기서, GIDL은 게이트전극과 접합영역(즉, 소스영역 및 드레인영역)이 중첩되는 지역에서 이들 사이의 일함수 차이로 발생된 전계에 의하여 누설전류가 발생하는 것을 의미한다. 게이트전극과 접합영역 사이의 일함수 차이가 증가할수록 이들 사이에서 발생되는 전계의 크기가 증가하여 GIDL 특성 열화가 심화되고(즉, 누설전류가 증가하고), 일반적으로 소스영역에 비하여 고전압이 인가되는 드레인영역에서 발생한다. The present invention, which will be described later, provides a semiconductor device capable of preventing degradation of GIDL characteristics due to a work function difference between a gate electrode and a junction region in a semiconductor device having a buried gate, and a method of manufacturing the same. Here, GIDL means that a leakage current is generated by an electric field generated by a work function difference between the gate electrode and the junction region (that is, the source region and the drain region). As the work function difference between the gate electrode and the junction region increases, the magnitude of the electric field generated between them increases, causing the GIDL characteristics to deteriorate (that is, the leakage current increases), and in general, a high voltage is applied to the source region. Occurs in the drain region.
매립게이트를 구비한 반도체 장치의 제조비용 및 공정 측면에서 효율적인 CMOS 개발을 위해 NMOS와 PMOS에 모두 적용할 수 있는 중간일함수(Mid gap work function)를 갖는 금속막으로 게이트전극을 형성하는 경우에 필연적으로 게이트전극과 접합영역 사이의 일함수 차이에 의한 전계가 발생하게 된다. 따라서, 본 발명은 게이트전극과 접합영역 사이의 일함수 차이로 인해 발생된 전계를 완화시켜 GIDL 특성 열화를 방지하는 것을 기술사상으로 한다. 참고로, 중간일함수를 갖는 금속막은 4.5eV 전후의 일함수를 갖는 금속물질을 의미한다. In case of forming a gate electrode with a metal film having a mid gap work function that can be applied to both NMOS and PMOS for efficient CMOS development in terms of manufacturing cost and process of a semiconductor device having a buried gate. As a result, an electric field is generated due to a work function difference between the gate electrode and the junction region. Therefore, the present invention is intended to mitigate the electric field generated by the work function difference between the gate electrode and the junction region to prevent deterioration of GIDL characteristics. For reference, the metal film having an intermediate work function means a metal material having a work function of about 4.5 eV.
이하에서는, 설명의 편의를 위하여 디램(DRAM) 셀트랜지스터(cell transistor)로 사용되는 NMOS를 예시하여 설명한다. 따라서, 제1도전형과 제2도전형은 서로 상보적인 도전형으로 제1도전형은 N형이고, 제2도전형은 P형이다.
Hereinafter, for convenience of description, an NMOS used as a DRAM cell transistor will be described. Therefore, the first conductive type and the second conductive type are complementary to each other, the first conductive type is N type, and the second conductive type is P type.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 매립게이트를 구비한 반도체 장치를 도시한 단면도이다. 여기서, 도 2a는 드레인영역이 이종도핑(Hetero doping) 구조를 갖는 경우를 도시한 것이고, 도 2b는 소스영역 및 드레인영역 모두가 이종도핑 구조를 갖는 경우를 도시한 것이다. 2A and 2B are cross-sectional views illustrating a semiconductor device having a buried gate according to an embodiment of the present invention. 2A illustrates a case where the drain region has a hetero doping structure, and FIG. 2B illustrates a case where both the source region and the drain region have a hetero doping structure.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장치는 기판(31)에 형성되어 활성영역(33)을 정의하는 소자분리막(32), 활성영역(33)의 기판(31)에 형성된 매립게이트, 매립게이트 양측 기판(31)에 형성되어 매립게이트의 게이트전극(36)과 일부 중첩되는 접합영역(Junction Region, JR)을 포함한다.As shown in FIGS. 2A and 2B, a semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present inventive concept is formed on a
매립게이트는 기판(31)에 형성된 트렌치(34), 트렌치(34) 표면 상에 형성된 게이트절연막(35), 게이트절연막(35) 상에서 트렌치(34)를 일부 매립하는 게이트전극(36) 및 게이트전극(36) 상에서 나머지 트렌치(34)를 매립하는 실링막(37)을 포함한다. 게이트전극(36)은 중간일함수를 갖는 도전막 예컨대, 텅스텐막(W)일 수 있다. 참고로, 텅스텐의 일함수는 4.5eV 이다.The buried gate includes a
접합영역(JR)은 기판(31)에 불순물이 도핑되어 형성된 불순물영역을 포함한다. 일례로, 도 2a에 도시된 바와 같이, 매립게이트 타측 기판(31)에 형성된 접합영역(JR, 소스영역)은 N형(즉, 제1도전형) 제1불순물영역(38)으로 이루어지고, 매립게이트 일측 기판(31)에 형성된 접합영역(JR, 드레인영역)은 제1불순물영역(38) 및 제1불순물영역(38)에 형성되고, 매립게이트로부터 소정 간격 이격된 P형(즉, 제2도전형) 제2불순물영역(39)을 포함할 수 있다. 즉, 매립게이트 일측 기판(31)에 형성된 접합영역(JR, 드레인영역)은 기판(31) 표면과 평행한 수평방향으로 N형 제1불순물영역(38)/P형 제2불순물영역(39)/N형 제1불순물영역(38)이 순차적으로 배치된 이종도핑 구조를 갖는 불순물영역으로 이루어진다.The junction region JR includes an impurity region formed by doping impurities into the
또 다른 일례로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 매립게이트 일측 및 타측 기판(31)에 형성된 접합영역(JR)은 제1불순물영역(38) 및 제1불순물영역(38)에 형성되고, 매립게이트로부터 소정 간격 이격된 제2불순물영역(39)을 포함할 수 있다. 즉, 매립게이트 양측에 형성된 접합영역(JR)이 모두 이종도핑 구조를 갖는 불순물영역으로 이루어진다. As another example, as shown in FIG. 2B, the junction region JR formed on one side of the buried gate and the
이종도핑 구조를 갖는 불순물영역으로 이루어진 접합영역(JR)에서 제1불순물영역(38) 내에 형성된 제2불순물영역(39)은 공정간 제2불순물영역(39)의 선폭이 필요이상으로 확장되는 것을 방지하기 위한 확산방지원소를 포함할 수 있다. 확산방지원소는 탄소를 포함할 수 있다. The
상술한 구조를 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장치는 접합영역(JR)이 이종도핑 구조를 가짐으로써, 매립게이트의 게이트전극(36)으로 중간일함수를 갖는 도전막(또는 금속막)을 사용하더라도 GIDL 특성이 열화되는 것을 방지할 수 있다. 이를 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. In the semiconductor device according to the embodiment of the present invention having the above-described structure, since the junction region JR has a hetero-doping structure, the conductive film (or metal film) having the intermediate work function as the
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이종도핑 구조를 갖는 불순물영역으로 이루어진 접합영역을 도시한 단면도로, 이종도핑 구조를 갖는 불순물영역으로 이루어진 접합영역이 GIDL 특성 열화를 방지하는 원리를 개략적으로 도시한 도면이다. 3 is a cross-sectional view showing a junction region composed of an impurity region having a heterologous doping structure according to an embodiment of the present invention, in which a junction region composed of impurity regions having a heterogeneous doping structure prevents degradation of GIDL characteristics. Figure is shown.
도 3에 도시된 바와 같이, 중간일함수를 갖는 도전막으로 이루어진 게이트전극(36)과 N형 제1불순물영역(38) 사이에는 이들의 일함수 차이로 인하여 전계가 발생한다. 구체적으로, 제1불순물영역(38)이 실리콘기판에 인(P) 또는 비소(As)를 이온주입하여 형성된 경우에 제1불순물영역(38)은 약 4.1eV의 일함수를 갖고, 텅스텐막으로 게이트전극(36)을 형성한 경우에 게이트전극(36)은 약 4.5eV의 일함수를 갖는다. 이때, 게이트전극(36)과 제1불순물영역(38) 사이의 일함수 차이(약 0.4eV)에 의하여 제1불순물영역(38)에서 게이트전극(36) 방향으로 전계가 발생한다. 이하, 제1불순물영역(38)에서 게이트전극(36) 방향으로 발생된 전계를 '제1전계(100)'라 약칭한다. As shown in FIG. 3, an electric field is generated between the
게이트전극(36)과 P형 제2불순물영역(39) 사이에 배치된 제1불순물영역(38)과 제2불순물영역(39) 사이에는 이종도핑 즉, PN접합에 의하여 제1공핍영역이 형성된다. 이때, 제1공핍영역 내부에서는 제1불순물영역(38)에서 제2불순물영역(39)방향으로 전계가 발생한다. 이하, 제1불순물영역(38)에서 제2불순물영역(39)방향으로 발생된 전계를 '제2전계(101)'라 약칭한다. A first depletion region, ie, a PN junction, is formed between the
여기서, 제1전계(100)와 제2전계(101)는 서로 다른 방향으로 작용하는 전계이기 때문에 제2전계(101)에 의하여 제1전계(100)를 상쇄시킬 수 있다. 즉, 게이트전극(36)과 제1불순물영역(38) 사이의 일함수 차이로 인하여 GIDL 특성을 열화시키는 원인으로 작용하는 제1전계(100)를 제1공핍영역 내부에서 생성된 제2전계(101)를 통해 상쇄시킴으로써, GIDL 특성 열화를 방지할 수 있다. 이때, 제2전계(101)의 크기는 제1공핍영역의 물성 즉, 제1 및 제2불순물영역(38, 39)의 불순물 도핑농도, 선폭등을 조절하는 방법으로 제어할 수 있다. 이때, 제1전계(100)와 제2전계(101)는 제2불순불영역(29) 내측에 위치한 제1불순물영역(38)을 작용점으로 서로 반대방향으로 작용하는 힘이다. Here, since the first
한편, 제2불순물영역(39)과 제2불순물영역(39) 외측에 배치된 제1불순물영역(38) 사이에도 공핍영역 즉, 제2공핍영역이 형성되고, 제2공핍영역 내부에서는 제1불순물영역(38)에서 제2불순물영역(39) 방향으로 전계가 발생한다. 이하, 제1불순물영역(38)에서 제2불순물영역(39) 방향으로 발생된 전계를 '제3전계(102)'라 약칭한다. 제2전계(101)와 제3전계(102)는 서로 마주보는 방향으로 작용하는 힘으로, 제1 및 제2전계(100, 101)와 작용점이 서로 상이한 힘이다. 따라서, 제3전계(102)는 제2전계(101)와 서로 마주보는 방향으로 힘이 작용하여 제1전계(100)에 대한 제2전계(101)의 크기를 증가시키는 역할을 수행하기 때문에 GIDL 특성 열화를 보다 효과적으로 방지할 수 있다. Meanwhile, a depletion region, that is, a second depletion region is formed between the
제1공핍영역 및 제2공핍영역이 생성될 공간을 고려하여 제2불순물영역(39)의 선폭(W2)은 제2불순물영역(39)과 게이트전극(36) 사이의 제1불순물영역(38)의 선폭(W1)보다 크게 형성하는 것이 바람직하다(W2 > W1). 그리고, 제2불순물영역(29) 외측에 위치하는 제1불순물영역(39)의 선폭(W3)은 플러그(미도시)와 콘택이 이루어지는 곳이기 때문에 제2불순물영역(39)의 선폭(W2) 및 제2불순물영역(39) 내측에 위치하는 제1불순물영역(38)의 선폭(W1)보다 큰 것이 바람직하다(W1, W2 < W3).
In consideration of the space in which the first depletion region and the second depletion region are to be generated, the line width W2 of the
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일실시예에 따른 매립게이트를 구비한 반도체 장치의 제조방법을 도시한 공정단면도이다. 여기서는, 도 2a에 도시된 반도체 장치의 제조방법을 예시하여 설명하기로 한다. 4A through 4D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device having a buried gate according to an embodiment of the present invention. Here, the manufacturing method of the semiconductor device shown in FIG. 2A will be described by way of example.
도 4a에 도시된 바와 같이, 기판(51)에 소자분리막(52)을 형성하여 활성영역(53)을 정의한다. 소자분리막(52)은 STI(Shallow Trench Isolation)공정으로 형성할 수 있다. As shown in FIG. 4A, the
다음으로, 활성영역(53)의 기판(51)에 매립게이트를 형성한다. 매립게이트는 기판(51)에 트렌치(54)를 형성하고, 트렌치(54) 표면에 게이트절연막(55)을 형성한 후, 게이트절연막(55) 상에 트렌치(54) 일부를 매립하도록 게이트전극(56)을 형성한 다음 게이트전극(56) 상에 나머지 트렌치(54)를 매립하는 실링막(57)을 형성하는 일련의 공정과정을 통해 형성할 수 있다. 이때, 게이트전극(56)은 중간일함수를 갖는 도전막 예컨대, 텅스텐으로 형성할 수 있다. Next, a buried gate is formed in the
도 4b에 도시된 바와 같이, 매립게이트 양측 기판(51)에 불순물 이온주입 및 열처리를 순차적으로 진행하여 접합영역으로 작용하는 제1도전형(즉, N형)의 제1불순물영역(58)을 형성한다. 제1불순물영역(58)은 인(P), 비소(As) 및 안티몬(Sb)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나를 이온주입하여 형성할 수 있다. As shown in FIG. 4B, the impurity ion implantation and heat treatment are sequentially performed on both of the buried
제1불순물영역(58)은 매립게이트의 게이트전극(56)과 일부 중첩되도록 형성할 수 있다. The
도 4c에 도시된 바와 같이, 매립게이트 일측에 형성된 제1불순물영역(58) 일부에 확산방지원소를 이온주입하여 비정질영역(58A)을 형성한다. 이때, 비정질영역(58A)은 트렌치(54)로부터 소정 간격 이격된 위치에 형성하고, 확산방지원소로는 탄소를 사용할 수 있다. As shown in FIG. 4C, the diffusion preventing element is ion-implanted into a portion of the
비정질영역(58A)은 후속 제1불순물영역(58)과 상보적인 도전형을 갖는 제2도전형(즉, P형)의 제2불순물영역이 형성될 영역으로, 제2불순물영역을 형성하기 위한 이온주입공정시 주입된 불순물의 과도한 확산을 방지함과 동시에 주입된 불순물의 활성도를 향상시키는 역할을 수행한다. The
도 4d에 도시된 바와 같이, 비정질영역(58A)에 제2도전형의 불순물 이온주입 및 열처리를 순차적으로 진행하여 제2도전형의 제2불순물영역(59)을 형성한다. 이로써, 매립게이트 일측 기판(51)에 이종도핑 구조를 갖는 불순물영역으로 이루어진 접합영역(JR)을 형성할 수 있다. As shown in FIG. 4D, the impurity ion implantation and heat treatment of the second conductive type are sequentially performed in the
제2불순물영역(59)은 비정질영역(58A)에 붕소(B)를 이온주입하여 형성할 수 있다. The
상술한 공정과정을 통해 형성된 반도체 장치는 이종도핑 구조를 갖는 불순물영역으로 이루어진 접합영역(JR)을 구비함으로써, 게이트전극(56)과 접합영역(JR) 사이의 일함수 차이에 기인한 GIDL 특성 열화를 방지할 수 있다.
The semiconductor device formed through the above-described process includes a junction region JR formed of an impurity region having a hetero-doping structure, thereby deteriorating GIDL characteristics due to a work function difference between the
이상에서는, 설명의 편의를 위하여 NMOS를 예시하여 설명하였으나, 본 발명의 기술사항은 PMOS에 동일하게 적용할 수 있다. 이 경우, 제1도전형은 P형이고, 제2도전형은 N형이다. In the above, the NMOS has been described for convenience of description, but the technical details of the present invention can be equally applied to the PMOS. In this case, the first conductive type is P type and the second conductive type is N type.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위내의 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
The technical idea of the present invention has been specifically described according to the above preferred embodiments, but it should be noted that the above embodiments are intended to be illustrative and not restrictive. In addition, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various embodiments within the scope of the technical idea of the present invention are possible.
31 : 기판 32 : 소자분리막
33 : 활성영역 34 : 트렌치
35 : 게이트절연막 36 : 게이트전극
37 : 실링막 38 : 제1불순물영역
39 : 제2불순물영역 JR : 접합영역31
33: active area 34: trench
35
37: sealing film 38: the first impurity region
39: second impurity region JR: junction region
Claims (16)
상기 게이트전극과 중첩되고, 제1도전형 불순물영역과 제2도전형 불순물영역이 순차적으로 교번 배치된 이종도핑 구조의 접합영역을 포함하고,
이종도핑 구조를 갖는 상기 접합영역은 드레인영역인 반도체 장치.
Gate electrode; And
A junction region having a hetero-doping structure overlapping with the gate electrode and having a first conductive impurity region and a second conductive impurity region alternately arranged;
And the junction region having a hetero doped structure is a drain region.
상기 제2도전형 불순물영역은 상기 게이트전극으로부터 이격된 구조를 갖는 반도체 장치.
The method of claim 1,
And the second conductive impurity region has a structure spaced apart from the gate electrode.
상기 드레인영역은,
상기 게이트전극 외측방향으로 상기 제1도전형 불순물영역, 상기 제2도전형 불순물영역 및 상기 제1도전형 불순물영역이 순차적으로 배치된 이종도핑 구조를 갖고,
상기 제2도전형 불순물영역의 선폭은 상기 제2도전형 불순물영역과 상기 게이트전극 사이의 상기 제1도전형 불순물영역 선폭보다는 크고, 상기 제2도전형 불순물영역 외측에 위치하는 상기 제1도전형 불순물영역의 선폭은 상기 제2도전형 불순물영역 선폭보다 큰 반도체 장치.
The method of claim 1,
The drain region,
The heterogeneous doping structure in which the first conductive impurity region, the second conductive impurity region, and the first conductive impurity region are sequentially arranged in the gate electrode outer direction;
The line width of the second conductive impurity region is greater than the line width of the first conductive impurity region between the second conductive impurity region and the gate electrode and is located outside the second conductive impurity region. The line width of the impurity region is larger than the line width of the second conductive impurity region.
상기 매립게이트 양측 상기 기판에 형성된 제1도전형의 제1불순물영역; 및
상기 매립게이트로부터 소정 간격 이격되고, 상기 매립게이트 일측 상기 제1불순물영역에 형성된 제2도전형의 제2불순물영역을 포함하고,
상기 제2불순물영역이 위치하는 제1불순물영역은 드레인영역인 반도체 장치.
A buried gate formed in the substrate;
First impurity regions of a first conductivity type formed on both sides of the buried gate; And
A second impurity region of a second conductivity type formed in the first impurity region on one side of the buried gate and spaced apart from the buried gate by a predetermined interval;
And a first impurity region in which the second impurity region is located is a drain region.
상기 제2불순물영역은 확산방지원소를 더 포함하는 반도체 장치.
The method of claim 4, wherein
The second impurity region further comprises a diffusion preventing element.
상기 확산방지원소는 탄소를 포함하는 반도체 장치.
The method of claim 5,
The diffusion preventing element comprises a carbon.
상기 드레인영역은,
상기 매립게이트 외측방향으로 상기 제1불순물영역, 상기 제2불순물영역 및 상기 제1불순물영역이 순차적으로 배치된 이종도핑 구조를 갖고,
상기 제2불순물영역의 선폭은 상기 제2불순물영역과 상기 매립게이트 사이의 상기 제1불순물영역 선폭보다는 크고, 상기 제2불순물영역 외측에 위치하는 상기 제1불순물영역의 선폭은 상기 제2불순물영역 선폭보다 큰 반도체 장치.
The method of claim 4, wherein
The drain region,
The heterogeneous doping structure in which the first impurity region, the second impurity region, and the first impurity region are sequentially disposed in the buried gate outward direction;
The line width of the second impurity region is greater than the line width of the first impurity region between the second impurity region and the buried gate, and the line width of the first impurity region located outside the second impurity region is the second impurity region. Semiconductor devices larger than line width.
상기 매립게이트는
상기 기판에 형성된 트렌치;
상기 트렌치 표면 상에 형성된 게이트절연막;
상기 게이트절연막 상에서 상기 트렌치를 일부 매립하는 게이트전극;
상기 게이트전극 상에서 나머지 상기 트렌치를 매립하는 실링막
을 포함하는 반도체 장치.
The method of claim 4, wherein
The buried gate is
A trench formed in the substrate;
A gate insulating film formed on the trench surface;
A gate electrode partially filling the trench on the gate insulating layer;
A sealing film filling the remaining trench on the gate electrode
≪ / RTI >
상기 게이트전극은 텅스텐막을 포함하는 반도체 장치.
9. The method of claim 8,
And the gate electrode comprises a tungsten film.
상기 매립게이트 양측 기판에 제1도전형의 불순물을 이온주입하여 제1불순물영역을 형성하는 단계; 및
상기 매립게이트로부터 소정 간격 이격되도록 상기 매립게이트 일측 상기 제1불순물영역에 제2도전형의 불순물을 이온주입하여 제2불순물영역을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 제2불순물영역이 위치하는 제1불순물영역은 드레인영역인 반도체 장치 제조방법.
Forming a buried gate in the substrate;
Forming a first impurity region by implanting impurities of a first conductivity type into the substrate on both sides of the buried gate; And
Forming a second impurity region by ion implanting impurities of a second conductivity type into the first impurity region on one side of the buried gate so as to be spaced apart from the buried gate by a predetermined distance;
The first impurity region in which the second impurity region is located is a drain region.
상기 제2불순물영역을 형성하기 이전에,
상기 제2불순물영역이 형성될 지역에 확산방지원소를 이온주입하여 비정질영역을 형성하는 단계를 더 포함하는 반도체 장치 제조방법.
The method of claim 10,
Before forming the second impurity region,
And forming an amorphous region by ion implanting a diffusion preventing element into a region where the second impurity region is to be formed.
상기 확산방지원소는 탄소를 포함하는 반도체 장치 제조방법.
The method of claim 11,
The diffusion preventing element comprises a semiconductor device manufacturing method.
상기 드레인영역은 상기 매립게이트 외측방향으로 상기 제1불순물영역, 상기 제2불순물영역 및 상기 제1불순물영역이 순차적으로 배치된 이종도핑 구조를 갖도록 형성하는 반도체 장치 제조방법.
The method of claim 10,
And the drain region is formed to have a hetero-doping structure in which the first impurity region, the second impurity region and the first impurity region are sequentially arranged in an outer direction of the buried gate.
상기 드레인영역에서 상기 제2불순물영역의 선폭은 상기 제2불순물영역과 상기 매립게이트 사이의 상기 제1불순물영역 선폭보다는 크게 형성하고, 상기 제2불순물영역 외측에 위치하는 상기 제1불순물영역의 선폭은 상기 제2불순물영역 선폭보다 크게 형성하는 반도체 장치 제조방법.
The method of claim 13,
The line width of the second impurity region in the drain region is larger than the line width of the first impurity region between the second impurity region and the buried gate, and the line width of the first impurity region is located outside the second impurity region. The semiconductor device manufacturing method of claim 2, wherein the second impurity region is formed larger than the line width.
상기 매립게이트를 형성하는 단계는,
상기 기판을 선택적으로 식각하여 트렌치를 형성하는 단계;
상기 트렌치 표면 상에 게이트절연막을 형성하는 단계;
상기 게이트절연막 상에 상기 트렌치를 일부 매립하는 게이트전극을 형성하는 단계; 및
상기 게이트전극 상에 나머지 상기 트렌치를 매립하는 실링막을 형성하는 단계
를 포함하는 반도체 장치 제조방법.
The method of claim 10,
Forming the buried gate,
Selectively etching the substrate to form a trench;
Forming a gate insulating film on the trench surface;
Forming a gate electrode partially filling the trench on the gate insulating layer; And
Forming a sealing film filling the remaining trench on the gate electrode
≪ / RTI >
상기 게이트전극은 텅스텐막을 포함하는 반도체 장치 제조방법. 16. The method of claim 15,
And the gate electrode comprises a tungsten film.
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