KR102114345B1 - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
반도체 소자는 한 쌍의 소스/드레인 영역과 채널 영역을 가지고 제1 방향으로 연장되는 반도체층과, 채널 영역을 덮도록 상기 반도체층 위에서 연장되는 게이트와, 채널 영역과 게이트와의 사이에 개재된 게이트 유전막을 포함한다. 코너 절연 스페이서가 게이트의 측벽을 따라 연장된다. 코너 절연 스페이서는 게이트 유전막의 일 측부로부터 게이트의 측벽의 적어도 일부를 덮는 제1 표면과 반도체층의 일부를 덮는 제2 표면을 가진다. 코너 절연 스페이서 위에서 외측 절연 스페이서가 게이트의 측벽을 덮는다. 외측 절연 스페이서는 코너 절연 스페이서의 유전 상수보다 더 작은 유전 상수를 가진다. A semiconductor device includes a pair of source / drain regions and a channel region, a semiconductor layer extending in a first direction, a gate extending over the semiconductor layer to cover the channel region, and a gate interposed between the channel region and the gate It includes a dielectric film. Corner insulating spacers extend along the side walls of the gate. The corner insulating spacer has a first surface covering at least a portion of the sidewall of the gate from one side of the gate dielectric film and a second surface covering a portion of the semiconductor layer. Above the corner insulation spacer, the outer insulation spacer covers the sidewall of the gate. The outer insulating spacer has a dielectric constant smaller than that of the corner insulating spacer.
Description
본 발명의 기술적 사상은 반도체 소자에 관한 것으로, 특히 트랜지스터를 포함하는 반도체 소자에 관한 것이다. The technical idea of the present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a semiconductor device including a transistor.
집적회로 소자들의 소형화 및 고집적화가 요구됨에 따라, 집적 회로들의 성능을 결정하는 중요한 인자인 트랜지스터들의 전반적인 동작 안정도를 향상시키기 위하여 동작 속도, 전력 소모 (power dissipation) 및 경제적 효율성과 관련된 특성들을 향상시키기 위한 노력이 이루어지고 있다. As the miniaturization and high integration of integrated circuit devices are required, to improve characteristics related to operating speed, power dissipation and economic efficiency, in order to improve the overall operation stability of transistors, which are important factors for determining the performance of integrated circuits. Efforts are being made.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 프린징 커패시턴스 (fringing capacitance) 및 기생 커패시턴스 (parasitic capacitance)를 감소시켜 동작 속도를 향상시킬 수 있고 전력 소모를 줄일 수 있는 트랜지스터를 구비한 반도체 소자를 제공하는 것이다. A technical problem to be achieved by the technical idea of the present invention is to provide a semiconductor device having a transistor capable of improving operating speed and reducing power consumption by reducing fringing capacitance and parasitic capacitance. will be.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 반도체 소자는 한 쌍의 소스/드레인 영역과, 상기 한 쌍의 소스/드레인 영역 사이에서 연장되는 채널 영역을 가지고 제1 방향으로 연장되는 반도체층과, 상기 채널 영역을 덮도록 상기 반도체층 위에서 제2 방향으로 연장되는 게이트와, 상기 채널 영역과 상기 게이트와의 사이에 개재된 게이트 유전막과, 상기 게이트의 측벽을 따라 상기 제2 방향으로 연장되고 상기 게이트 유전막의 일 측부로부터 상기 게이트의 측벽의 적어도 일부를 덮는 제1 표면과 상기 반도체층의 일부를 덮는 제2 표면을 가지는 코너 절연 스페이서와, 상기 코너 절연 스페이서 위에서 상기 게이트의 측벽을 덮고, 상기 코너 절연 스페이서의 유전 상수보다 더 작은 유전 상수를 가지는 외측 절연 스페이서를 포함한다. A semiconductor device according to an aspect of the inventive concept includes a pair of source / drain regions and a semiconductor layer extending in a first direction with a channel region extending between the pair of source / drain regions, and A gate extending in a second direction over the semiconductor layer to cover a channel region, a gate dielectric layer interposed between the channel region and the gate, and a gate dielectric layer extending in the second direction along sidewalls of the gate A corner insulating spacer having a first surface covering at least a portion of the sidewall of the gate from a side of the gate and a second surface covering a portion of the semiconductor layer, and covering the sidewall of the gate on the corner insulating spacer, and the corner insulating spacer And an outer insulating spacer having a dielectric constant smaller than that of.
일부 실시예들에서, 상기 게이트의 측벽은 제1 높이를 가지고, 상기 코너 절연 스페이서의 제1 표면은 상기 게이트의 측벽을 상기 제1 높이보다 작은 제2 높이까지 덮을 수 있다. In some embodiments, the sidewall of the gate has a first height, and the first surface of the corner insulating spacer can cover the sidewall of the gate to a second height less than the first height.
일부 실시예들에서, 상기 외측 절연 스페이서는 상기 게이트의 측벽에 대면하는 표면을 가질 수 있다. In some embodiments, the outer insulating spacer may have a surface facing the sidewall of the gate.
일부 실시예들에서, 상기 외측 절연 스페이서는 상기 제1 높이보다 더 큰 제3 높이를 가질 수 있다. In some embodiments, the outer insulating spacer may have a third height greater than the first height.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 반도체 소자에서, 상기 반도체층은 벌크 반도체 기판의 일부일 수 있다. 상기 코너 절연 스페이서는 상기 게이트와 상기 한 쌍의 소스/드레인 영역과의 사이에 형성되는 오목한 코너부 (reentrant corner portion)에서 상기 게이트의 측벽을 따라 연장될 수 있다. In a semiconductor device according to an aspect of the inventive concept, the semiconductor layer may be part of a bulk semiconductor substrate. The corner insulating spacer may extend along a sidewall of the gate at a reentrant corner portion formed between the gate and the pair of source / drain regions.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 반도체 소자는 상기 게이트의 하부에 배치되는 반도체 기판을 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 반도체층은 상기 반도체 기판으로부터 돌출되어 제1 방향으로 연장되는 반도체 핀(fin)을 포함할 수 있다. The semiconductor device according to an aspect of the inventive concept may further include a semiconductor substrate disposed under the gate. In addition, the semiconductor layer may include a semiconductor fin protruding from the semiconductor substrate and extending in a first direction.
일부 실시예들에서, 상기 반도체 기판상에서 상기 반도체 핀의 양 측벽에 접하고 상기 반도체 핀의 상면보다 낮은 레벨의 상면을 가지는 소자분리막을 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 게이트는 상기 반도체 핀 및 상기 소자분리막 위에서 상기 제2 방향으로 연장되고, 상기 코너 절연 스페이서는 상기 게이트와 상기 반도체 핀과, 상기 소자분리막과의 사이에 형성되는 오목한 코너부 (reentrant corner)에서 상기 반도체 핀으로부터 상기 게이트의 측벽을 따라 연장될 수 있다. In some embodiments, the device isolation layer may further include a device isolation layer that contacts both sidewalls of the semiconductor fin on the semiconductor substrate and has a lower level upper surface than the upper surface of the semiconductor fin. In addition, the gate extends in the second direction on the semiconductor fin and the device isolation layer, and the corner insulation spacer is a concave corner formed between the gate, the semiconductor fin, and the device isolation layer. It may extend from the semiconductor fin along the sidewall of the gate.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 반도체 소자는 상기 게이트의 하부에 배치되는 기판과, 상기 기판과 상기 게이트와의 사이에 개재된 매립 절연층을 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 반도체층은 상기 매립 절연층상에서 상기 제1 방향으로 연장되고 상기 매립 절연층에 접하는 베이스부 (base portion)를 가질 수 있다. The semiconductor device according to an aspect of the inventive concept may further include a substrate disposed under the gate and a buried insulating layer interposed between the substrate and the gate. In addition, the semiconductor layer may have a base portion extending in the first direction on the buried insulating layer and contacting the buried insulating layer.
일부 실시예들에서, 상기 게이트는 상기 반도체 핀 및 상기 매립 절연층 위에서 상기 제2 방향으로 연장되고, 상기 코너 절연 스페이서는 상기 게이트와, 상기 반도체 핀과, 상기 매립 절연층과의 사이에 형성되는 오목한 코너부 (reentrant corner)에서 상기 반도체 핀으로부터 상기 게이트의 측벽을 따라 연장될 수 있다. In some embodiments, the gate extends in the second direction over the semiconductor fin and the buried insulating layer, and the corner insulating spacer is formed between the gate, the semiconductor fin, and the buried insulating layer. A recessed corner may extend from the semiconductor fin along a sidewall of the gate.
일부 실시예들에서, 상기 한 쌍의 소스/드레인 영역은 제1 불순물 도핑 농도를 가지는 소스/드레인 익스텐션 영역과, 상기 제1 도핑 농도보다 높은 제2 불순물 도핑 농도를 가지는 딥 소스/드레인 영역을 포함하고, 상기 코너 절연 스페이서는 상기 게이트의 측벽으로부터 상기 게이트와 상기 딥 소스/드레인 영역과의 사이의 수평 이격 거리보다 작은 폭 만큼 상기 소스/드레인 익스텐션 영역을 덮을 수 있다. In some embodiments, the pair of source / drain regions include a source / drain extension region having a first impurity doping concentration, and a deep source / drain region having a second impurity doping concentration higher than the first doping concentration. In addition, the corner insulating spacer may cover the source / drain extension region by a width smaller than a horizontal separation distance between the gate and the deep source / drain region from the sidewall of the gate.
상기 코너 절연 스페이서는 상기 게이트의 측벽으로부터 상기 게이트와 상기 딥 소스/드레인 영역과의 사이의 수평 이격 거리의 1/2의 범위 내에서 선택되는 수평 방향의 폭을 가질 수 있다. The corner insulating spacer may have a width in a horizontal direction selected within a range of 1/2 of a horizontal separation distance between the gate and the deep source / drain region from the sidewall of the gate.
본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 양태에 따른 반도체 소자는 채널 영역을 가지고 제1 방향으로 연장되는 반도체층과, 상기 반도체층의 적어도 일부를 덮는 절연층과, 상기 채널 영역 및 상기 절연층 위에서 상기 반도체층과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 게이트와, 상기 채널 영역과 상기 게이트와의 사이에 개재된 게이트 유전막과, 상기 반도체층으로부터 게이트의 측벽을 따라 연장되고 상기 게이트의 측벽의 적어도 일부를 덮는 제1 표면과 상기 반도체층의 일부를 덮는 제2 표면을 가지는 코너 절연 스페이서와, 상기 코너 절연 스페이서 위에서 상기 게이트의 측벽을 덮고, 상기 코너 절연 스페이서의 유전 상수보다 더 작은 유전 상수를 가지는 외측 절연 스페이서를 포함한다. A semiconductor device according to another aspect of the inventive concept includes a semiconductor layer having a channel region and extending in a first direction, an insulating layer covering at least a portion of the semiconductor layer, and the semiconductor over the channel region and the insulating layer. A gate extending in a second direction intersecting a layer, a gate dielectric layer interposed between the channel region and the gate, and extending along a sidewall of the gate from the semiconductor layer and covering at least a portion of the sidewall of the gate A corner insulating spacer having a first surface and a second surface covering a portion of the semiconductor layer, and an outer insulating spacer covering the sidewall of the gate on the corner insulating spacer and having a dielectric constant smaller than that of the corner insulating spacer. Includes.
일부 실시예들에서, 상기 코너 절연 스페이서는 상기 제1 방향을 따라 상기 게이트의 측벽으로부터 상기 외측 절연 스페이서의 외벽까지 이르는 수평 이격 거리보다 작은 폭을 가질 수 있다. In some embodiments, the corner insulating spacer may have a width smaller than a horizontal separation distance from the sidewall of the gate to the outer wall of the outer insulating spacer along the first direction.
일부 실시예들에서, 상기 코너 절연 스페이서는 상기 제1 방향을 따라 상기 게이트의 측벽으로부터 상기 외측 절연 스페이서의 외벽까지 이르는 수평 이격 거리보다 작은 폭 만큼 상기 절연층을 덮는 제3 표면을 가질 수 있다. In some embodiments, the corner insulating spacer may have a third surface covering the insulating layer by a width less than a horizontal separation distance from the sidewall of the gate to the outer wall of the outer insulating spacer along the first direction.
본 발명의 기술적 사상에 의한 반도체 소자는 게이트의 측벽에 형성되는 절연 스페이서 영역 중, 트랜지스터의 퍼포먼스에 비교적 큰 영향을 미치는 내측 부분에는 비교적 높은 유전 상수를 가지는 절연 물질로 이루어지는 코너 절연 스페이서를 포함한다. 따라서, 프린징 커패시턴스가 발생하는 것을 억제하고 트랜지스터의 "온(ON)" 전류 특성 및 "오프(OFF)" 전류 특성을 개선할 수 있으며, 트랜지스터의 퍼포먼스가 열화되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 절연 스페이서 영역 중 트랜지스터의 퍼포먼스에 미치는 영향력이 비교적 작은 외측 부분에는 상기 코너 절연 스페이서에 비해 작은 유전 상수를 가지는 절연 물질로 이루어지는 외측 절연 스페이서를 포함한다. 따라서, 기생 커패시턴스를 감소시킬 수 있으며, 트랜지스터의 동작 속도를 향상시킬 수 있고 전력 소모를 줄일 수 있다. The semiconductor device according to the technical concept of the present invention includes a corner insulating spacer made of an insulating material having a relatively high dielectric constant in an inner portion of the insulating spacer region formed on the sidewall of the gate, which has a relatively large effect on the performance of the transistor. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of fringing capacitance and improve the "ON" and "OFF" current characteristics of the transistor, and to prevent the performance of the transistor from deteriorating. In addition, the outer portion of the insulating spacer region having a relatively small influence on the performance of the transistor includes an outer insulating spacer made of an insulating material having a small dielectric constant compared to the corner insulating spacer. Therefore, it is possible to reduce parasitic capacitance, improve the operation speed of the transistor, and reduce power consumption.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 반도체 소자의 단면도이다.
도 2는 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 반도체 소자의 단면도이다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 반도체 소자의 주요 구성을 설명하기 위한 도면들로서, 도 4a는 반도체 소자의 일부 사시도이고, 도 4b는 도 4a의 4B - 4B' 선을 따르는 수직 단면도이고, 도 4c는 도 4a의 4C - 4C' 선을 따르는 수직 단면도이다.
도 5a 내지 도 5k는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다.
도 6은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 반도체 소자의 주요 구성을 설명하기 위한 사시도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 반도체 소자의 주요 구성을 설명하기 위한 도면들로서, 도 7a는 반도체 소자의 일부 사시도이고, 도 7b는 도 7a의 7B - 7B' 선을 따르는 수직 단면도이다.
도 8a 내지 도 8g는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다.
도 9는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 반도체 소자의 주요 구성을 설명하기 위한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 기술적 사상에 의한 메모리 모듈의 평면도이다.
도 11은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 디스플레이 구동 집적회로 (display driver IC: DDI) 및 상기 DDI를 구비하는 디스플레이 장치의 개략적인 블록 다이어그램이다.
도 12는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 CMOS 인버터의 회로도이다.
도 13은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 CMOS SRAM 소자의 회로도이다.
도 14는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 CMOS NAND 회로의 회로도이다.
도 15는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 전자 시스템을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 16은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 전자 시스템의 블록 다이어그램이다. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to embodiments of the inventive concept.
2 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to embodiments of the inventive concept.
3A to 3F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to embodiments of the inventive concept according to a process sequence.
4A to 4C are views for explaining a main configuration of a semiconductor device according to embodiments of the inventive concept, FIG. 4A is a partial perspective view of a semiconductor device, and FIG. 4B is 4B-4B 'of FIG. 4A It is a vertical sectional view along the line, and FIG. 4C is a vertical sectional view along the
5A to 5K are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to embodiments of the inventive concept according to a process sequence.
6 is a perspective view illustrating a main configuration of a semiconductor device according to embodiments of the inventive concept.
7A and 7B are views for explaining a main configuration of a semiconductor device according to embodiments of the inventive concept, FIG. 7A is a partial perspective view of a semiconductor device, and FIG. 7B is 7B-7B 'of FIG. 7A It is a vertical section along the line.
8A to 8G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to embodiments of the inventive concept according to a process sequence.
9 is a perspective view illustrating a main configuration of a semiconductor device according to embodiments of the inventive concept.
10 is a plan view of a memory module according to the inventive concept.
11 is a schematic block diagram of a display driver IC (DDI) and a display device including the DDI according to embodiments of the inventive concept.
12 is a circuit diagram of a CMOS inverter according to embodiments of the inventive concept.
13 is a circuit diagram of a CMOS SRAM device according to embodiments of the inventive concept.
14 is a circuit diagram of a CMOS NAND circuit according to embodiments of the inventive concept.
15 is a block diagram illustrating an electronic system according to embodiments of the inventive concept.
16 is a block diagram of an electronic system according to embodiments of the inventive concept.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for the same components in the drawings, and duplicate descriptions for them are omitted.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것으로, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. The embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified in various other forms, and the scope of the present invention It is not limited to the following embodiments. Rather, these examples are provided to make the present disclosure more faithful and complete and to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역, 층들, 부위 및/또는 구성 요소들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들, 부위 및/또는 구성 요소들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역, 부위, 또는 구성 요소를 다른 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various members, regions, layers, parts and / or components, these members, parts, regions, layers, parts and / or components are used in these terms. It is obvious that it should not be limited by. These terms do not imply a specific order, top or bottom, or superiority, and are only used to distinguish one member, region, site, or component from another member, region, site, or component. Accordingly, the first member, region, part or component described below may refer to the second member, region, part or component without departing from the teachings of the present invention. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것임은 이해될 것이다.Unless otherwise defined, all terms used herein have the same meaning as commonly understood by those skilled in the art to which the inventive concept belongs, including technical terms and scientific terms. In addition, commonly used terms, as defined in the dictionary, should be interpreted as having meanings consistent with what they mean in the context of related technologies, and in excessively formal meanings unless explicitly defined herein. It will be understood that it should not be interpreted.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 수행될 수도 있다.When an embodiment can be implemented differently, a specific process order may be performed differently from the described order. For example, two processes described in succession may be performed substantially simultaneously, or may be performed in an order opposite to that described.
첨부 도면에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조 과정에서 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. In the accompanying drawings, for example, depending on manufacturing techniques and / or tolerances, deformations of the illustrated shapes can be expected. Therefore, the embodiments of the present invention should not be interpreted as being limited to a specific shape of a region shown in the present specification, but should include a change in shape resulting from, for example, a manufacturing process.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 반도체 소자(100A)의 단면도이다. 도 1에는 벌크(bulk) 반도체 기판(102)에 구현된 MOS 트랜지스터로 이루어지는 반도체 소자(100A)를 예시한다. 1 is a cross-sectional view of a
반도체 기판(102)에는 소자분리막(104)에 의해 활성 영역(106)이 정의되어 있다. 상기 활성 영역(106)은 한 쌍의 소스/드레인 영역(110)과, 상기 한 쌍의 소스/드레인 영역(110) 사이에서 연장되는 채널 영역(112)을 포함한다. The
상기 반도체 기판(102)은 Si (silicon), 예를 들면 결정질 Si, 다결정질 Si, 또는 비결정질 Si을 포함할 수 있다. 다른 일부 실시예에서, 상기 기판(102)은 Ge (germanium)과 같은 반도체, 또는 SiGe (silicon germanium), SiC (silicon carbide), GaAs (gallium arsenide), InAs (indium arsenide), 또는 InP (indium phosphide)와 같은 화합물 반도체를 포함할 수 있다. The
상기 반도체 기판(102) 위에는 한 쌍의 소스/드레인 영역(110) 사이에서 활성 영역(106)을 덮는 게이트(120)가 형성되어 있다. 상기 게이트(120)는 반도체 기판(102)의 주면(102M)으로부터 상기 주면(102M) 연장 방향에 수직인 방향 (도 1에서 Z 방향)을 따라 소정 높이(HAG)까지 연장되는 측벽(120S)을 가진다. 이하의 설명에서, "높이"는 별도의 정의가 없는 한 반도체 기판(102)의 주면 연장 방향에 수직인 방향 (도 1에서 Z 방향)으로 연장되는 최단 거리를 의미한다. A
일부 실시예들에서, 상기 게이트(120)는 도핑된 폴리실리콘, 금속, 도전성 금속 질화물, 금속 실리사이드, 합금, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 예들 들면, 상기 게이트(120)는 Al, Ti, Ta, W, Ru, Nb, Mo, 또는 Hf 중에서 선택되는 적어도 하나의 금속, 또는 그 질화물을 포함할 수 있다. In some embodiments, the
상기 게이트(120)의 상면은 절연 캡핑층(122)에 의해 덮여 있다. 일부 실시예들에서, 상기 절연 캡핑층(122)은 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. The upper surface of the
상기 채널 영역(112)과 상기 게이트(120)와의 사이에는 게이트 유전막(124)이 개재되어 있다. 일부 실시예들에서, 상기 게이트 유전막(124)은 실리콘 산화막, 또는 실리콘 산화막보다 높은 유전 상수를 가지는 고유전막으로 이루어질 수 있다.A
상기 게이트(120)의 양 측에는 각각 상기 게이트(120)의 측벽 및 소스/드레인 영역(110)의 상면을 따라 연장되는 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130)가 형성되어 있다. A pair of
상기 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130)는 게이트(120)와 한 쌍의 소스/드레인 영역(110)과의 사이에 형성되는 오목한 코너부 (reentrant corner portion)(C1)에서 상기 게이트(120)의 측벽(120S)을 따라 연장된다. The pair of
상기 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130)는 각각 게이트(120)의 측벽(120S)에 인접한 게이트 유전막(124)의 일 측부로부터 상기 게이트(120) 측벽(120S)의 적어도 일부를 덮는 제1 표면(132)과, 상기 게이트 유전막(124)의 일 측부로부터 상기 소스/드레인 영역(110)의 일부를 덮는 제2 표면(134)을 가진다. The pair of
상기 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130)의 제1 표면(132)은 게이트(120)의 측벽(120S)의 적어도 일부에 직접 접할 수 있다. 상기 제2 표면(134)은 한 쌍의 소스/드레인 영역(110)의 나머지 일부와 직접 접할 수 있다. The
도 1에 예시한 바와 같이, 상기 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130)의 제1 표면(132)은 상기 게이트(120)의 측벽(120S)의 높이(HAG)보다 작은 제1 높이(HA1)까지 상기 측벽(120S)을 덮을 수 있다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130)의 제1 표면(132)은 상기 게이트(120)의 측벽(120S)의 높이(HAG)를 넘지 않는 범위 내에서 상기 측벽(120S)을 다양한 높이로 덮을 수 있다. As illustrated in FIG. 1, the
상기 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130) 위에는 한 쌍의 외측 절연 스페이서(140)가 형성되어 있다. 상기 한 쌍의 외측 절연 스페이서(140)는 반도체 기판(102) 상에서 상기 제1 높이(HA1)보다 더 큰 제2 높이(HA2)까지 연장될 수 있다. 도 1에는 상기 한 쌍의 외측 절연 스페이서(140)의 제2 높이(HA2)가 상기 절연 캡핑층(122)의 상면까지 이르는 것으로 예시하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 외측 절연 스페이서(140)의 제2 높이(HA2)는 게이트(120)의 측벽(120S)의 높이(HAG), 즉 게이트(120)의 상면으로부터 상기 절연 캡핑층(122)의 상면에 이르는 범위 내에서 적절하게 선택될 수 있다. A pair of outer insulating
상기 한 쌍의 외측 절연 스페이서(140)는 게이트(120)의 양 측벽(120S) 중 코너 절연 스페이서(130)에 의해 덮이지 않은 나머지 일부에 대면하는 표면을 가질 수 있다. 상기 한 쌍의 외측 절연 스페이서(140)는 게이트(120)의 양 측벽(120S) 중 코너 절연 스페이서(130)에 의해 덮이지 않은 나머지 일부와 직접 접하는 표면을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 게이트(120)의 측벽(120S)이 코너 절연 스페이서(130)에 의해 완전히 덮인 경우, 상기 외측 절연 스페이서(140)는 상기 코너 절연 스페이서(130)의 위에서 절연 캡핑층(122)의 측벽을 덮을 수 있다. The pair of outer insulating
상기 한 쌍의 외측 절연 스페이서(140)는 상기 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130)의 유전 상수보다 더 작은 유전 상수를 가진다. The pair of outer insulating
일부 실시예들에서, 상기 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130)는 실리콘 산화막보다 유전 상수가 더 큰 고유전막으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130)는 약 10 내지 25의 유전 상수를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130)는 하프늄 산화물(HfO), 하프늄 실리콘 산화물(HfSiO), 하프늄 산화 질화물(HfON), 하프늄 실리콘 산화 질화물(HfSiON), 란타늄 산화물(LaO), 란탄늄 알루미늄 산화물(LaAlO), 지르코늄 산화물(ZrO), 지르코늄 실리콘 산화물(ZrSiO), 지르코늄 산화 질화물(ZrON), 지르코늄 실리콘 산화 질화물(ZrSiON), 탄탈륨 산화물(TaO), 티타늄 산화물(TiO), 바륨 스트론튬 티타늄 산화물(BaSrTiO), 바륨 티타늄 산화물(BaTiO), 스트론튬 티타늄 산화물(SrTiO), 이트륨 산화물(YO), 알루미늄 산화물(AlO), 또는 납 스칸듐 탄탈륨 산화물(PbScTaO) 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질로 이루어질 수 있다. 그러나, 상기 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130)를 구성하는 재료는 위에서 예시된 바에 한정되는 것은 아니다. In some embodiments, the pair of
예를 들면, 상기 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130)는 실리콘 산화막으로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 상기 한 쌍의 외측 절연 스페이서(140)는 실리콘 산화막보다 유전 상수가 작은 막으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 한 쌍의 외측 절연 스페이서(140)의 적어도 일부는 에어 스페이서 (air spacer)로 이루어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 한 쌍의 외측 절연 스페이서(140)는 실리콘 산화물 스페이서, 실리콘 질화물 스페이서, 에어 스페이서, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130)는 실리콘 산화막으로 이루어지고, 상기 한 쌍의 외측 절연 스페이서(140)는 에어 스페이서를 포함하는 다중층 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 한 쌍의 외측 절연 스페이서(140)는 상기 코너 절연 스페이서(130)에 이웃하는 에어 스페이서와, 상기 에어 스페이서를 사이에 두고 상기 코너 절연 스페이서(130)와 이격되어 있는 실리콘 산화막을 포함하는 이중층 구조로 형성될 수 있다. 다른 일부 실시예들에서, 상기 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130)는 실리콘 질화막으로 이루어지고, 상기 한 쌍의 외측 절연 스페이서(140)는 실리콘 산화막으로 이루어지는 단일층 구조, 또는 에어 스페이서를 포함하는 다중층 구조를 가질 수 있다. 또 다른 일부 실시예들에서, 상기 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130)는 하프늄 산화막으로 이루어지고, 상기 한 쌍의 외측 절연 스페이서(140)는 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 에어 스페이서, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 본 발명의 기술적 사상에 의하면, 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130) 및 한 쌍의 외측 절연 스페이서(140)의 재료 조합은 상기 예시된 바에 한정되는 것은 아니다. 상기 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130)는 비교적 고유전율을 가지는 절연 물질로 이루어지고 상기 한 쌍의 외측 절연 스페이서(140)는 상기 코너 절연 스페이서(130)에 비해 작은 유전 상수를 가지는 조건 하에서 다양한 조합이 가능하다. For example, the pair of
상기 한 쌍의 소스/드레인 영역(110)은 각각 불순물 도핑 농도가 비교적 낮은 소스/드레인 익스텐션 영역(110A)과, 상기 소스/드레인 익스텐션 영역(110A)에서보다 높은 불순물 도핑 농도를 가지는 딥 소스/드레인 영역(110B)을 포함한다. The pair of source /
상기 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130)는 각각 게이트(120)의 측벽(120S)으로부터 소정의 수평 이격 거리(L1)보다 작은 폭 만큼 상기 소스/드레인 익스텐션 영역(110A)을 덮을 수 있다. 본 명세서에서, 다른 정의가 없는 한, "수평 이격 거리"는 반도체 기판(102)의 주면 연장 방향, 특히 채널 영역(106)에 형성되는 채널의 방향과 동일한 방향 (도 1에서 X 방향)으로의 최단 거리를 의미한다. Each of the pair of
일부 실시예들에서, 상기 수평 이격 거리(L1)는 게이트(120)의 측벽(120S)으로부터 딥 소스/드레인 영역(110B)까지의 수평 이격 거리일 수 있다. 즉, 상기 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130)는 각각 게이트(120)의 측벽(120S)으로부터 딥 소스/드레인 영역(110B)까지의 수평 이격 거리(L1)보다 작은 폭 만큼 상기 소스/드레인 익스텐션 영역(110A)을 덮을 수 있다. 다른 일부 실시예들에서, 상기 수평 이격 거리(L1)는 게이트(120)의 측벽(120S)으로부터 외측 절연 스페이서(140)의 외벽까지 이르는 수평 거리일 수 있다. 즉, 상기 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130)는 각각 게이트(120)의 측벽(120S)으로부터 외측 절연 스페이서(140)의 외벽까지 이르는 수평 이격 거리(L1)보다 작은 폭 만큼 상기 소스/드레인 익스텐션 영역(110A)을 덮을 수 있다. In some embodiments, the horizontal separation distance L1 may be a horizontal separation distance from the
일부 실시예들에서, 상기 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130)는 게이트(120)의 측벽(120S)으로부터 게이트(120)와 딥 소스/드레인 영역(110B)과의 사이의 수평 이격 거리(L1)의 1/2의 거리까지의 범위 내에서 선택되는 수평 방향의 폭을 가질 수 있다. 다른 일부 실시예들에서, 상기 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130)는 게이트(120)의 측벽(120S)으로부터 외측 절연 스페이서(140)의 외벽까지 이르는 수평 이격 거리(L1)의 1/2의 거리까지의 범위 내에서 선택되는 수평 방향의 폭을 가질 수 있다. In some embodiments, the pair of
도 1에 예시한 반도체 소자(100A)는 반도체 기판(102)에 형성된 소스/드레인 영역(110)과 게이트(120)의 측벽과의 사이에 형성되는 오목한 코너부(C1)에 형성되는 절연 스페이서 영역 중, 트랜지스터의 퍼포먼스 (performance)에 비교적 큰 영향을 미치는 내측 부분에는 비교적 높은 유전 상수를 가지는 절연 물질로 이루어지는 코너 절연 스페이서(130)가 배치됨으로써, 소스/드레인 영역(110)과 게이트(120)간의 프린징(fringing) 커패시턴스가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 트랜지스터의 "온(ON)" 전류 특성 및 "오프(OFF)" 전류 특성을 개선할 수 있으며, 트랜지스터의 퍼포먼스가 열화되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 게이트(120)의 양 측에서 상기 오목한 코너부(C1)에 형성되는 절연 스페이서 영역 중 트랜지스터의 퍼포먼스에 미치는 영향력이 비교적 작은 외측 부분에는 상기 코너 절연 스페이서(130)에 비해 작은 유전 상수를 가지는 절연 물질로 이루어지는 외측 절연 스페이서(140)를 형성함으로써, 반도체 소자(100A)에서 기생 커패시턴스 (parasitic capacitance)를 감소시킬 수 있다. 따라서, 게이트(120)를 포함하는 트랜지스터의 동작 속도를 향상시킬 수 있고 전력 소모를 줄일 수 있다. The
도 2는 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 반도체 소자(100B)의 단면도이다. 도 2에 있어서, 도 1에서와 동일한 참조 부호는 동일 부재를 나타내며, 따라서 여기서는 이들에 대한 상세한 설명을 생략한다. 2 is a cross-sectional view of a
도 2를 참조하면, 반도체 소자(110B)는 게이트(120)의 양 측에 각각 상기 게이트(120)의 측벽 및 소스/드레인 영역(110)의 상면을 따라 연장되는 코너 절연 스페이서(130P)를 포함한다. Referring to FIG. 2, the
상기 코너 절연 스페이서(130P)는 게이트(120)의 측벽(120S)에 인접한 게이트 유전막(124)의 일 측부로부터 상기 게이트(120) 측벽(120S)을 덮는 제1 표면(132P)과, 상기 게이트 유전막(124)의 일 측부로부터 상기 한 쌍의 소스/드레인 영역(110)의 일부를 덮는 제2 표면(134P)을 가진다. 상기 제1 표면(132P)은 상기 게이트(120)의 측벽(120S)을 상기 게이트(120)의 상면의 높이까지 덮을 수 있는 높이(HA1')을 가질 수 있다. 따라서, 상기 제1 표면(132P)은 상기 게이트(120)의 측벽(120S)을 실질적으로 모두 덮을 수 있다. 상기 제1 표면(132P)은 게이트(120)의 측벽(120S)과 직접 접할 수 있다. 상기 제2 표면(134P)은 한 쌍의 소스/드레인 영역(110)의 일부와 직접 접할 수 있다. The
상기 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130P)를 덮는 한 쌍의 외측 절연 스페이서(140P)는 코너 절연 스페이서(130P)를 사이에 두고 게이트(120)와 이격되어 있다. 상기 한 쌍의 외측 절연 스페이서(140P)는 절연 캡핑층(122)의 양 측벽 중 적어도 일부를 덮을 수 있다. The pair of outer insulating
상기 한 쌍의 외측 절연 스페이서(140P)는 상기 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130P)의 유전 상수보다 더 작은 유전 상수를 가진다. 상기 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130P) 및 한 쌍의 외측 절연 스페이서(140P)에 대한 보다 상세한 사항은 도 1을 참조하여 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130) 및 한 쌍의 외측 절연 스페이서(140)에 대하여 설명한 바를 참조한다.The pair of outer insulating
도 2에 예시한 반도체 소자(100B)는 반도체 기판(102)에 형성된 소스/드레인 영역(110)과 게이트(120)의 측벽과의 사이에 형성되는 오목한 코너부(C1)에 형성되는 절연 스페이서 영역 중, 트랜지스터의 퍼포먼스에 비교적 큰 영향을 미치는 내측 부분에는 비교적 높은 유전 상수를 가지는 절연 물질로 이루어지는 코너 절연 스페이서(130P)가 배치됨으로써, 소스/드레인 영역(110)과 게이트(120)간의 프린징 커패시턴스가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 트랜지스터의 "온(ON)" 전류 특성 및 "오프(OFF)" 전류 특성을 개선할 수 있으며, 트랜지스터의 퍼포먼스가 열화되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 게이트(120)의 양 측에서 상기 오목한 코너부(C1)에 형성되는 절연 스페이서 영역 중 트랜지스터의 퍼포먼스에 미치는 영향력이 비교적 작은 외측 부분에는 상기 코너 절연 스페이서(130P)에 비해 작은 유전 상수를 가지는 절연 물질로 이루어지는 외측 절연 스페이서(140P)를 형성함으로써, 반도체 소자(100B)에서 기생 커패시턴스를 감소시킬 수 있다. 따라서, 게이트(120)를 포함하는 트랜지스터의 동작 속도를 향상시킬 수 있고 전력 소모를 줄일 수 있다. The
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다. 본 예에서는 도 1에 예시한 반도체 소자(100A)를 제조하는 공정을 예로 들어 설명한다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서, 도 3a 내지 도 3f를 참조하여 설명하는 공정들을 도 2에 예시한 반도체 소자(100B)의 제조 공정에도 적용할 수 있다. 도 3a 내지 도 3f에 있어서, 도 1에서와 동일한 참조 부호는 동일 부재를 나타내며, 따라서 여기서는 이들에 대한 상세한 설명을 생략한다. 3A to 3F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to embodiments of the inventive concept according to a process sequence. In this example, a process for manufacturing the
도 3a를 참조하면, 반도체 기판(102)에 활성 영역(106)을 정의하는 소자분리막(104)을 형성한다. Referring to FIG. 3A, an
상기 소자분리막(104)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. The
상기 반도체 기판(102) 위에 유전막(124L), 도전층(120L), 및 절연층(122L)을 차례로 형성한다. A
상기 유전막(124L)은 실리콘 산화물 또는 고유전막으로 이루어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 고유전막은 하프늄 산화물(HfO), 하프늄 실리콘 산화물(HfSiO), 하프늄 산화 질화물(HfON), 하프늄 실리콘 산화 질화물(HfSiON), 란타늄 산화물(LaO), 란탄늄 알루미늄 산화물(LaAlO), 지르코늄 산화물(ZrO), 지르코늄 실리콘 산화물(ZrSiO), 지르코늄 산화 질화물(ZrON), 지르코늄 실리콘 산화 질화물(ZrSiON), 탄탈륨 산화물(TaO), 티타늄 산화물(TiO), 바륨 스트론튬 티타늄 산화물(BaSrTiO), 바륨 티타늄 산화물(BaTiO), 스트론튬 티타늄 산화물(SrTiO), 이트륨 산화물(YO), 알루미늄 산화물(AlO), 및 납 스칸듐 탄탈륨 산화물(PbScTaO) 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질로 이루어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 유전막(124L)을 형성하기 위하여, ALD (atomic layer deposition) 공정, CVD (chemical vapor deposition) 공정, 또는 열산화 공정을 이용할 수 있다. The
상기 도전층(120L)은 도핑된 폴리실리콘, 금속, 도전성 금속 질화물, 금속 실리사이드, 합금, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 예들 들면, 상기 도전층(120L)은 Al, Ti, Ta, W, Ru, Nb, Mo, 또는 Hf 중에서 선택되는 적어도 하나의 금속의 질화물을 포함할 수 있다. 상기 도전층(120L)은 단일층 또는 다중층의 형태를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 도전층(120L)을 형성하기 위하여 CVD (chemical vapor deposition) 공정, MOCVD (metal organic CVD)공정, ALD (atomic layer deposition) 공정, 또는 MOALD (metal organic ALD) 공정을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The
상기 절연층(122L)은 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. The insulating
도 3b를 참조하면, 도 3a에 예시한 절연층(122L)상에 마스크 패턴(도시 생략)을 형성한 후, 상기 마스크 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 절연층(122L)을 식각하여 절연 캡핑층(122)을 형성하고, 상기 절연 캡핑층(122)을 식각 마스크로 이용하여 상기 도전층(120L) 및 유전막(124L)을 차례로 식각하여 게이트(120) 및 게이트 유전막(124)을 형성한다. Referring to FIG. 3B, after forming a mask pattern (not illustrated) on the insulating
일부 실시예들에서, 상기 게이트(120)는 약 10 ∼ 30 nm의 선폭(WL1)을 갖도록 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 게이트(120)는 상기 선폭(WL1)에 대응하는 게이트 길이를 가질 수 있다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상에 따르면 상기 게이트(120)의 선폭은 상기 예시된 바에 한정되는 것은 아니며, 다양한 선폭을 가지도록 형성될 수 있다. In some embodiments, the
상기 게이트(120)의 양 측에서 상기 게이트(120)와 반도체 기판(102)과의 사이에는 각각 게이트 유전막(124)이 노출되는 오목한 코너부(C1)가 마련된다. On both sides of the
도 3c를 참조하면, 상기 절연 캡핑층(122)을 이온 주입 마스크로 사용하여 상기 반도체 기판(102)에 제1 도핑 농도의 불순물 이온(IIP1)을 주입하여 게이트(120)의 양 측에서 반도체 기판(102) 내에 비교적 얕은 깊이를 가지는 소스/드레인 익스텐션 영역(110A)을 형성한다. 일부 실시예들에서, 상기 불순물 이온(IIP1)의 제1 도핑 농도는 반도체 소자(100A)의 설계에 따라 다양하게 결정될 수 있다. Referring to FIG. 3C, impurity ions (IIP1) having a first doping concentration are implanted into the
일부 실시예들에서, 상기 소스/드레인 익스텐션 영역(110A)을 형성하기 위한 불순물 이온(IIP1) 주입 공정은 이 단계에서 수행되지 않고, 도 3d를 참조하여 설명하는 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130) 형성 공정 후에 수행될 수도 있다. In some embodiments, an impurity ion (IIP1) implantation process for forming the source /
일부 실시예들에서, 상기 소스/드레인 익스텐션 영역(110A)을 형성하기 위한 불순물 이온(IIP1) 주입 공정을 행하기 전에, 반도체 기판(102)의 노출 표면 및 게이트(120)의 노출 표면을 보호하기 위한 산화 박막을 형성하고, 상기 소스/드레인 익스텐션 영역(110A)이 형성된 후, 상기 산화 박막을 습식 식각 공정에 의해 제거하는 공정을 수행할 수 있다. In some embodiments, before performing an impurity ion (IIP1) implantation process to form the source /
도 3d를 참조하면, 상기 게이트(120) 및 절연 캡핑층(122)의 적층 구조와 반도체 기판(102)의 노출 표면을 따라 컨포멀하게 연장되는 제1 절연 스페이서막(도시 생략)을 형성한 후, 상기 제1 절연 스페이서막을 에치백하여, 오목한 코너부(C1)에 코너 절연 스페이서(130)를 형성한다. Referring to FIG. 3D, after forming a stacked structure of the
일부 실시예들에서, 상기 코너 절연 스페이서(130)는 상기 게이트(120)를 중심으로 그 양측에 각각 1 개씩 위치되는 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130)의 형상을 가질 수 있다. 다른 일부 실시예들에서, 상기 코너 절연 스페이서(130)는 상기 게이트(120)의 주위에서 상기 게이트(120)를 포위하는 링(ring) 형상을 가질 수 있다. In some embodiments, the
상기 코너 절연 스페이서(130)의 폭(CW1)은 상기 제1 절연 스페이서막의 두께에 의해 제어될 수 있다. 상기 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130)의 높이(CHA1)는 상기 제1 절연 스페이서막의 에치백 공정이 수행되는 시간에 의해 제어될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 코너 절연 스페이서(130)은 약 1 ∼ 20 nm의 범위 내에서 선택되는 폭(CW1)과, 약 3 ∼ 60 nm의 범위 내에서 선택되는 높이(CHA1)를 가지도록 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130)의 높이(CHA1)는 도 1에 예시한 제1 높이(HA1)에 대응할 수 있다. The width (CW1) of the
일부 실시예들에서, 도 3c를 참조하여 설명한 소스/드레인 익스텐션 영역(110A) 형성 공정이 코너 절연 스페이서(130) 형성 공정 전에 수행되지 않을 수도 있다. 이 경우, 도 3c를 참조하여 설명한 바와 같은 소스/드레인 익스텐션 영역(110A) 형성을 위한 불순물 이온(IIP1) 주입 공정을 도 3d를 참조하여 설명한 한 쌍의 코너 절연 스페이서(130) 형성 공정 후에 수행할 수 있다. 이 경우, 반도체 기판(102) 내에 상기 불순물 이온(IIP1)을 주입한 후, 반도체 기판(102) 내에 주입된 불순물 이온(IIP1)을 게이트(120)의 측벽(120S) 에지 부분까지 수평 방향으로 확산시킬 수 있다. 이 때, 반도체 기판(102) 내에서 불순물 이온(IIP1)의 수평 확산 거리를 제어함으로써, 게이트(120)와 소스/드레인 익스텐션 영역(110A)과의 오버랩 면적을 감소시킬 수 있다. 이에 따라 MOS 트랜지스터의 유효 게이트 길이 (effective gate length)를 증가시키고, MOS 트랜지스터에서 발생하는 게이트 유도 드레인 누설 전류 (GIDL: gate induced drain leakage) 및 오버랩 커패시터를 감소시킬 수 있다. In some embodiments, the process of forming the source /
도 3e를 참조하면, 코너 절연 스페이서(130)가 형성된 결과물상에 상기 게이트(120), 절연 캡핑층(122), 및 코너 절연 스페이서(130)의 적층 구조와 반도체 기판(102)의 노출 표면을 따라 컨포멀하게 연장되는 제2 절연 스페이서막(도시 생략)을 형성한 후, 상기 제2 절연 스페이서막을 에치백하여, 오목한 코너부(C1) (도 3c 참조)에서 코너 절연 스페이서(130)를 덮는 외측 절연 스페이서(140)를 형성한다. Referring to FIG. 3E, a stacked structure of the
상기 제2 절연 스페이서막 및 그로부터 얻어지는 외측 절연 스페이서(140)는 코너 절연 스페이서(130)의 구성 재료보다 작은 유전 상수를 가지는 물질로 이루어진다. The second insulating spacer film and the outer insulating
일부 실시예들에서, 상기 외측 절연 스페이서(140)는 게이트(120)를 중심으로 그 양측에 각각 1 개씩 위치되는 한 쌍의 외측 절연 스페이서(140)의 형상을 가질 수 있다. 다른 일부 실시예들에서, 상기 외측 절연 스페이서(140)는 게이트(120)의 주위에서 게이트(120)를 포위하는 링 형상을 가질 수 있다. In some embodiments, the outer insulating
상기 외측 절연 스페이서(140)의 폭(OW1)은 상기 제2 절연 스페이서막의 두께에 의해 제어될 수 있다. 상기 외측 절연 스페이서(140)의 높이(OHA1)는 상기 제2 절연 스페이서막의 에치백 공정이 수행되는 시간에 의해 제어될 수 있다. 상기 외측 절연 스페이서(140)의 폭(OW1)을 제어함으로써, 상기 코너 절연 스페이서(130) 및 외측 절연 스페이서(140)에 의해 결정되는 측벽 스페이서의 폭 중 코너 절연 스페이서(130)가 차지하는 비율을 결정할 수 있다. 상기 측벽 스페이서의 폭은 상기 외측 절연 스페이서(140)의 폭(OW1)에 대응할 수 있다. 상기 외측 절연 스페이서(140)의 높이(OHA1)는 도 1에 예시한 제2 높이(HA2)에 대응할 수 있다. The width OW1 of the outer insulating
도 3f를 참조하면, 상기 절연 캡핑층(122) 및 외측 절연 스페이서(140)를 이온 주입 마스크로 사용하여 상기 반도체 기판(102)에 상기 제1 도핑 농도보다 높은 제2 도핑 농도의 불순물 이온(IIP2)을 주입하여 게이트(120)의 양 측에서 반도체 기판(102) 내에 딥 소스/드레인 영역(110B)을 형성한다. 일부 실시예들에서, 상기 불순물 이온(IIP2)의 제2 도핑 농도는 반도체 소자(100A)의 설계에 따라 다양하게 결정될 수 있다. Referring to FIG. 3F, impurity ions having a second doping concentration higher than the first doping concentration to the
상기 소스/드레인 익스텐션 영역(110A) 및 딥 소스/드레인 영역(110B)은 소스/드레인 영역(110)을 구성한다. The source /
일부 실시예들에서, 상기 딥 소스/드레인 영역(110B)을 형성하기 위한 불순물 이온(IIP2)의 주입 공정을 행하기 전에, 반도체 기판(102)의 노출 표면을 보호하기 위한 산화 박막을 형성하고, 상기 딥 소스/드레인 영역(110B)이 형성된 후, 상기 산화 박박을 습식 식각 공정에 의해 제거하는 공정을 수행할 수 있다. In some embodiments, before performing an implantation process of impurity ions (IIP2) to form the deep source /
그 후, 상기 코너 절연 스페이서(130), 외측 절연 스페이서(140), 및 한 쌍의 소스/드레인 영역(110)이 형성된 결과물을 층간절연막으로 덮고 통상의 콘택 형성 공정을 수행할 수 있다. Subsequently, a result of forming the
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 반도체 소자(200A)의 주요 구성을 설명하기 위한 도면들로서, 도 4a는 반도체 소자(200A)의 일부 사시도이고, 도 4b는 도 4a의 4B - 4B' 선을 따르는 수직 단면도이고, 도 4c는 도 4a의 4C - 4C' 선을 따르는 수직 단면도이다. 도 4a 내지 도 4c에는 SOI 웨이퍼로부터 제조된 finFET으로 이루어지는 반도체 소자(200A)를 예시한다. 4A to 4C are views for explaining a main configuration of a
반도체 소자(200A)는 기판(202), 반도체 핀(204), 및 이들 사이에 개재된 매립 절연층(206)을 포함하는 SOI 웨이퍼(208)상에 구현된다. 상기 반도체 핀(204)은 매립 절연층(206) 위에서 일 방향 (도 4a에서 X 방향)으로 연장된다. 도 4a 내지 도 4c에는 1 개의 반도체 핀(204)을 가지는 반도체 소자(200A)를 예시하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상에 따른 반도체 소자는 설계에서 요구되는 바에 따라 다양한 개수의 반도체 핀을 포함할 수 있다. 또한, 상기 반도체 핀(204)의 개수는 다른 인자들, 예를 들면 반도체 소자를 구성하는 finFET의 물리적인 사이즈, 동작 전압, 또는 전류 등에 따라 결정될 수도 있다. The
일부 실시예들에서, 상기 기판(202)은 Si로 이루어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 반도체 핀(204)은 Si, 예를 들면 결정질 Si, 다결정질 Si, 또는 비결정질 Si을 포함할 수 있다. 다른 일부 실시예들에서, 상기 반도체 핀(204)은 Ge와 같은 반도체, 또는 SiGe, SiC, GaAs, InAs, InP 등과 같은 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 상기 매립 절연층(206)은 산화막으로 이루어질 수 있다. In some embodiments, the
상기 반도체 핀(204)은 한 쌍의 소스/드레인 영역(210)과 상기 한 쌍의 소스/드레인 영역(210) 사이에서 연장되는 채널 영역(212)을 포함한다. The
상기 반도체 핀(204)의 채널 영역(212) 위에는 게이트(220)가 형성되어 있다. 상기 게이트(220)는 반도체 핀(204)의 연장 방향 (도 4a에서 X 방향)과 교차하는 방향 (도 4a에서 Y 방향)으로 연장된다. A
상기 게이트(220)는 MOS 트랜지스터(TR1)를 구성한다. 상기 MOS 트랜지스터(TR1)는 반도체 핀(204)의 상면 및 양 측면에서 채널이 형성되는 3 차원 구조의 MOS 트랜지스터로 이루어진다. The
상기 게이트(220) 중 반도체 핀(204)의 상부에 위치되는 부분은 반도체 핀(204)의 수직 방향 (도 4a에서 Z 방향)을 따르는 두께와 동일하거나 더 큰 두께를 가질 수 있으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 제한되는 것은 아니다. The portion of the
상기 게이트(220)는 매립 절연층(206)으로부터 수직 방향 (도 4a에서 Z 방향)으로 소정 높이(HBG)까지 연장되는 측벽(220S)을 가진다. The
일부 실시예들에서, 상기 게이트(220)는 도핑된 폴리실리콘, 금속, 도전성 금속 질화물, 금속 실리사이드, 합금, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 예들 들면, 상기 게이트(220)는 Al, Ti, Ta, W, Ru, Nb, Mo, 또는 Hf 중에서 선택되는 적어도 하나의 금속의 질화물을 포함할 수 있다. In some embodiments, the
상기 게이트(220)의 상면은 절연 캡핑층(222)에 의해 덮여 있다. 일부 실시예들에서, 상기 절연 캡핑층(222)은 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. The upper surface of the
상기 채널 영역(212)과 게이트(220)와의 사이에는 게이트 유전막(224)이 개재되어 있다. 상기 게이트 유전막(224)은 실리콘 산화막, 또는 실리콘 산화막보다 높은 유전 상수를 가지는 고유전막으로 이루어질 수 있다.A
상기 게이트(220)의 양 측에는 각각 상기 게이트(220)의 측벽(220S) 및 매립 절연층(206)의 표면을 따라 연장되는 코너 절연 스페이서(230)가 형성되어 있다.
상기 코너 절연 스페이서(230)는 게이트(220)와, 반도체 핀(204)에 형성된 한 쌍의 소스/드레인 영역(210)과, 매립 절연층(206)과의 사이에 형성되는 오목한 코너부(C2) (도 5d 참조)에서 상기 게이트(220)의 측벽(220S)을 따라 연장된다. The
도 4b에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 코너 절연 스페이서(230)는 게이트(220)의 측벽(220S)에 인접한 게이트 유전막(224)의 일 측부로부터 상기 게이트(220) 측벽(220S)의 적어도 일부를 덮는 제1 표면(232)과, 상기 한 쌍의 소스/드레인 영역(210)의 일부를 덮는 제2 표면(234)(도 5e 참조)을 가진다. 상기 코너 절연 스페이서(230)의 제1 표면(232)은 게이트(220)의 측벽(220S)의 적어도 일부에 직접 접할 수 있다. 상기 제2 표면(234)은 한 쌍의 소스/드레인 영역(210)의 일부와 직접 접할 수 있다. As can be seen in FIG. 4B, the
상기 코너 절연 스페이서(230)의 제1 표면(232)은 상기 게이트(220)의 측벽(220S)을 상기 측벽(220S)의 높이(HBG)보다 작은 제1 높이(HB1)까지 덮는다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 코너 절연 스페이서(230)의 제1 표면(232)은 상기 게이트(120)의 측벽(120S)의 높이(HBG)를 넘지 않는 범위 내에서 상기 측벽(220S)을 다양한 높이로 덮을 수 있다. The
상기 한 쌍의 코너 절연 스페이서(230)의 위에는 한 쌍의 외측 절연 스페이서(240)가 형성되어 있다. 상기 한 쌍의 외측 절연 스페이서(240)는 매립 절연층(206) 위에서 상기 제1 높이(HB1)보다 더 큰 제2 높이(HB2)까지 연장될 수 있다. 도 4a 내지 도 4c에는 상기 외측 절연 스페이서(240)의 제2 높이(HB2)가 게이트(220)의 측벽(220S)의 높이(HBG), 즉 게이트(220)의 상면보다 높고, 절연 캡핑층(222)의 상면보다 낮은 레벨까지 이르는 것으로 예시하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 외측 절연 스페이서(140)의 제2 높이(HB2)는 코너 절연 스페이서(230)의 제1 높이(HB1)와 절연 캡핑층(122)의 상면의 높이 사이의 범위 내에서 필요에 따라 적절하게 선택될 수 있다. A pair of outer insulating
상기 외측 절연 스페이서(240)는 게이트(220)의 양 측벽(220S) 중 코너 절연 스페이서(230)에 의해 덮이지 않은 나머지 일부에 대면하는 표면을 가질 수 있다. 상기 외측 절연 스페이서(240)는 게이트(220)의 양 측벽(220S) 중 코너 절연 스페이서(230)에 의해 덮이지 않은 나머지 일부와 직접 접하는 표면을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 게이트(220)의 측벽(220S)이 코너 절연 스페이서(230)에 의해 완전히 덮인 경우, 상기 외측 절연 스페이서(240)는 상기 코너 절연 스페이서(230)의 위에서 절연 캡핑층(222)의 측벽을 덮을 수 있다. The outer insulating
상기 외측 절연 스페이서(240)는 상기 코너 절연 스페이서(230)의 유전 상수보다 더 작은 유전 상수를 가진다. The outer insulating
상기 코너 절연 스페이서(230) 및 외측 절연 스페이서(240)에 대한 보다 상세한 사항은 도 1을 참조하여 코너 절연 스페이서(130) 및 외측 절연 스페이서(140)에 대하여 설명한 바를 참조한다.For more details of the
상기 한 쌍의 소스/드레인 영역(210)은 각각 불순물 도핑 농도가 비교적 낮은 소스/드레인 익스텐션 영역(210A)과, 상기 소스/드레인 익스텐션 영역(210A)에서보다 높은 불순물 도핑 농도를 가지는 딥 소스/드레인 영역(210B)을 포함할 수 있다. Each of the pair of source /
상기 코너 절연 스페이서(230)는 각각 게이트(220)의 측벽(220S)으로부터 반도체 핀(204)의 측벽을 따라 외측 절연 스페이서(240)의 외벽까지 이르는 수평 이격 거리(L2)보다 작은 폭(CW2) (도 4b 참조)을 가진다. 상기 코너 절연 스페이서(230)는 상기 반도체 핀(204)의 측벽 위에서 상기 반도체 핀(204)에 형성된 소스/드레인 영역(110)을 상기 폭(CW2) 만큼 덮게 된다. 또한, 상기 코너 절연 스페이서(230)는 게이트(220)의 측벽(220S)으로부터 상기 수평 이격 거리(L2)에 대응하는 거리 이내에서 상기 매몰 절연층(206)을 상기 폭(CW2) 만큼 덮게 된다. Each of the
일부 실시예들에서, 상기 코너 절연 스페이서(230)의 수평 방향의 폭(CW2)은 게이트(220)의 측벽(220S)으로부터 상기 수평 이격 거리(L2)의 1/2의 범위 내에서 선택될 수 있다. In some embodiments, the horizontal width CW2 of the
일부 실시예들에서, 상기 소스/드레인 영역(110)에서 상기 소스/드레인 익스텐션 영역(210A)은 생략될 수 있다. 이 경우, 상기 딥 소스/드레인 영역(210B)은 도 4c에 예시된 영역으로부터 게이트(220)의 측벽(220S) 에지측으로 더 확장된 영역에 걸쳐서 형성될 수 있다. In some embodiments, the source /
도 4a 내지 도 4c에 예시한 반도체 소자(200A)에서 게이트(220)의 측벽(220S)을 따라 연장되는 절연 스페이서 영역 중 반도체 핀(204)과, 게이트(220)와, 매몰 절연층(206)과의 사이에 형성되는 오목한 코너부(C2) (도 5d 참조)의 내측 부분에 비교적 높은 유전 상수를 가지는 절연 물질로 이루어지는 코너 절연 스페이서(230)가 배치된다. 따라서, 반도체 소자(200A)에서 프린징 커패시턴스가 발생하는 것을 억제하고, 트랜지스터의 "온(ON)" 전류 특성 및 "오프(OFF)" 전류 특성을 개선할 수 있으며, 트랜지스터의 퍼포먼스가 열화되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 오목한 코너부(C2)에 형성되는 절연 스페이서 영역 중 외측 부분에는 상기 코너 절연 스페이서(230)에 비해 작은 유전 상수를 가지는 절연 물질로 이루어지는 외측 절연 스페이서(240)가 형성된다. 따라서, 반도체 소자(200A)에서 기생 커패시턴스가 감소되어 트랜지스터의 동작 속도를 향상시킬 수 있고 전력 소모를 줄일 수 있다. The
도 5a 내지 도 5k는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다. 본 예에서는 도 4a 내지 도 4c에 예시한 반도체 소자(200A)를 제조하는 공정을 예로 들어 설명한다. 도 5a 내지 도 5k에 있어서, 도 4a 내지 도 4c에서와 동일한 참조 부호는 동일 부재를 나타내며, 따라서 여기서는 이들에 대한 상세한 설명을 생략한다. 5A to 5K are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to embodiments of the inventive concept according to a process sequence. In this example, a process for manufacturing the
도 5a를 참조하면, 2 개의 반도체층과 이들 사이에 매립 절연층(206)을 포함하는 SOI 웨이퍼(208)를 준비한 후, 상기 2 개의 반도체층 중 매립 절연층(206)의 상부에 있는 상부 반도체층을 일부 제거하여 매립 절연층(206) 위에 반도체 핀 패턴(204X)이 남도록 한다. 상기 2 개의 반도체층 중 매립 절연층(206)의 하부에 있는 반도체층은 기판(202)으로 남을 수 있다. Referring to FIG. 5A, after preparing an
상기 반도체 핀 패턴(204X)은 매립 절연층(206) 위에서 일 방향 (도 5에서 X 방향)으로 연장된다. 상기 반도체 핀 패턴(204X)은 상기 매립 절연층(206)에 접하는 베이스부(base portion)(204B)를 가진다. The
도 5a에는 1 개의 반도체 핀 패턴(204X) 만 배치된 것으로 도시되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니며, 설계에서 요구되는 바에 따라 다양한 개수의 반도체 핀 패턴(204X)이 형성될 수 있다. Although only one
일부 실시예들에서, 상기 기판(202) 및 반도체 핀 패턴(204X)은 각각 실리콘으로 이루어질 수 있다. In some embodiments, the
도 5b를 참조하면, 도 5a에 예시한 반도체 핀 패턴(204X)의 노출 표면과 매립 절연층(206)의 노출 표면을 덮는 유전막(224L)을 형성하고, 상기 유전막(224L) 위에 평탄화된 상면을 가지는 게이트 형성용 도전층(220L)을 형성한다. Referring to FIG. 5B, a
상기 유전막(224L)은 실리콘 산화물 또는 고유전막으로 이루어질 수 있다. 상기 도전층(220L)은 도핑된 폴리실리콘, 금속, 도전성 금속 질화물, 금속 실리사이드, 합금, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 상기 유전막(224L) 및 도전층(220L)에 대한 보다 상세한 사항은 도 3a를 참조하여 유전막(124L) 및 도전층(120L)에 대하여 설명한 바를 참조한다. The
도 5c를 참조하면, 포토리소그래피 공정을 이용하여 도 5b에 예시한 도전층(220L) 위에 절연 캡핑층(222)을 형성하고, 상기 절연 캡핑층(222)을 식각 마스크로 이용하여, 도전층(220L) 및 유전막(224L)을 차례로 식각하여 게이트(220) 및 게이트 유전막(224)을 형성한다. Referring to FIG. 5C, an insulating
상기 게이트(220)는 반도체 핀 패턴(204X)의 연장 방향과 교차하는 방향 (도 5c에서 Y 방향)으로 연장된다. 일부 실시예들에서, 상기 게이트(220)는 약 10 ∼ 30 nm의 선폭(WL2)을 갖도록 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The
상기 절연 캡핑층(222)을 식각 마스크로 이용하여, 도전층(220L) 및 유전막(224L)을 차례로 식각하여 게이트(220) 및 게이트 유전막(224)을 형성한다. Using the insulating
상기 게이트(220)는 반도체 핀 패턴(204X)의 연장 방향과 교차하는 방향 (도 5c에서 Y 방향)으로 연장된다. 일부 실시예들에서, 상기 게이트(220)는 약 10 ∼ 30 nm의 선폭(WL2)을 갖도록 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The
상기 게이트(220)의 양 측에는 게이트(220)와, 반도체 핀 패턴(204X)과, 매립 절연층(206)과의 사이에 각각 오목한 코너부(C2)가 마련된다. 상기 오목한 코너부(C2)에서 게이트 유전막(224)이 노출되어 있다. Concave corner portions C2 are provided on both sides of the
도 5d를 참조하면, 절연 캡핑층(222)을 이온 주입 마스크로 사용하여 반도체 핀 패턴(204X)에 제1 도핑 농도의 불순물 이온(IIP1)을 주입하여 게이트(220)의 양 측에서 반도체 핀 패턴(204X) 내에 소스/드레인 익스텐션 영역(210A)을 형성한다. 상기 불순물 이온(IIP1)의 제1 도핑 농도는 반도체 소자(200A)의 설계에 따라 다양하게 결정될 수 있다. Referring to FIG. 5D, by using an insulating
일부 실시예들에서, 상기 소스/드레인 익스텐션 영역(210A)을 형성하기 위한 불순물 이온(IIP1)을 주입하는 공정은 이 단계에서 수행되지 않고 도 5e를 참조하여 설명하는 코너 절연 스페이서(230) 형성 공정 후에 수행될 수도 있다. In some embodiments, the process of implanting impurity ions (IIP1) for forming the source /
일부 실시예들에서, 상기 소스/드레인 익스텐션 영역(210A)을 형성하기 위한 불순물 이온(IIP1) 주입 공정을 행하기 전에, 반도체 핀 패턴(204X)의 노출 표면 및 게이트(220)의 노출 표면을 보호하기 위한 산화 박막을 형성하고, 상기 소스/드레인 익스텐션 영역(210A)이 형성된 후, 상기 산화 박막을 습식 식각 공정에 의해 제거하는 공정을 수행할 수 있다. In some embodiments, before performing an impurity ion (IIP1) implantation process to form the source /
상기 게이트(220)의 양측에서 오목한 코너부(C2)에는 게이트(220)와, 게이트 유전막(224)과, 소스/드레인 익스텐션 영역(210A)과, 매립 절연층(206)이 노출된다. The
일부 실시예들에서, 도 5d를 참조하여 설명한 불순물 이온(IIP1) 주입 공정은 생략 가능하며, 따라서 상기 반도체 핀 패턴(204X)에 소스/드레인 익스텐션 영역(210A)이 형성되지 않을 수 있다. In some embodiments, the impurity ion (IIP1) implantation process described with reference to FIG. 5D may be omitted, so a source /
도 5e를 참조하면, 상기 게이트(220) 및 절연 캡핑층(222)의 적층 구조와 반도체 핀 패턴(204X)의 노출 표면을 따라 컨포멀하게 연장되는 제1 절연 스페이서막(도시 생략)을 형성한 후, 상기 제1 절연 스페이서막을 에치백하여, 오목한 코너부(C2)에 각각 코너 절연 스페이서(230)를 형성한다. 상기 코너 절연 스페이서(230)를 형성하는 데 있어서, 상기 반도체 핀 패턴(204X)의 상면 위에는 제1 절연 스페이서막이 남지 않도록 상기 제1 절연 스페이서막의 에치백 시간을 제어할 수 있다. Referring to FIG. 5E, a stacked structure of the
상기 코너 절연 스페이서(230)를 형성하는 데 있어서, 게이트(220) 및 절연 캡핑층(222)의 적층 구조의 수직 방향 (도 5e에서 Z 방향) 높이가 상기 반도체 핀 패턴(204X)의 수직 방향 높이보다 더 크다. 여기서, 상기 게이트(220)와 절연 캡핑층(222)의 적층 구조의 높이를 상기 반도체 핀 패턴(204X)의 수직 방향 높이에 비해 충분히 크게 되도록 형성할 수 있다. 이와 같이 함으로써, 상기 게이트(220)의 양 측벽에 각각 원하는 높이를 가지는 코너 절연 스페이서(230)가 남을 때까지 상기 제1 절연 스페이서막을 에치백하는 동안, 상기 반도체 핀 패턴(204X)의 측벽 중 상기 게이트(220)로부터 이격된 측벽 부분 위에서는 제1 절연 스페이서막이 완전히 제거될 수 있다. 그 결과, 상기 오목한 코너부(C2)에서 상기 반도체 핀 패턴(204X)의 측벽이 노출될 수 있다. In forming the
상기 코너 절연 스페이서(230)는 약 1 ∼ 20 nm의 범위 내에서 선택되는 폭(CW2)과, 약 3 ∼ 60 nm의 범위 내에서 선택되는 높이(CH2)를 가지도록 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 높이(CH2)는 도 4a 및 도 4b에 예시한 제1 높이(HB1)에 대응할 수 있다. The
일부 실시예들에서, 도 5d를 참조하여 설명한 소스/드레인 익스텐션 영역(210A) 형성 공정이 코너 절연 스페이서(230) 형성 공정 전에 수행되지 않을 수도 있다. 이 경우, 도 5d를 참조하여 설명한 바와 같은 소스/드레인 익스텐션 영역(210A) 형성을 위한 불순물 이온(IIP1) 주입 공정을 도 5e를 참조하여 설명하는 코너 절연 스페이서(230) 형성 공정 후에 수행할 수 있다. 이 경우, 반도체 핀 패턴(204X) 내에 상기 불순물 이온(IIP1)을 주입한 후, 반도체 핀 패턴(204X) 내에 주입된 불순물 이온(IIP1)을 게이트(220)의 측벽 에지 부분까지 확산시킬 수 있다. In some embodiments, the process of forming the source /
도 5f를 참조하면, 게이트(220)의 양측에 코너 절연 스페이서(230)가 형성된 결과물상에 게이트(220), 절연 캡핑층(222), 및 코너 절연 스페이서(130)의 적층 구조의 노출 표면과, 반도체 핀 패턴(204X)의 노출 표면과, 매몰 절연막(206)의 노출 표면을 따라 컨포멀하게 연장되는 제2 절연 스페이서막(도시 생략)을 형성한 후, 상기 제2 절연 스페이서막을 에치백하여, 오목한 코너부(C2) (도 5e 참조)에서 상기 한 쌍의 코너 절연 스페이서(230)를 덮는 한 쌍의 외측 절연 스페이서(240)를 형성한다. Referring to FIG. 5F, an exposed surface of a laminated structure of a
상기 외측 절연 스페이서(240)는 코너 절연 스페이서(230)의 구성 재료보다 작은 유전 상수를 가지는 물질로 이루어진다. The outer insulating
상기 외측 절연 스페이서(240)의 폭(OW2)은 상기 제2 절연 스페이서막의 두께에 의해 제어될 수 있다. 상기 외측 절연 스페이서(240)의 높이(OH2)는 상기 제2 절연 스페이서막의 에치백 공정이 수행되는 시간에 의해 제어될 수 있다. 상기 외측 절연 스페이서(240)의 높이(OH2)는 도 4a 및 도 4b에 예시한 제2 높이(HB2)에 대응할 수 있다. The width OW2 of the outer insulating
도 5g를 참조하면, 도 5f에 예시된 반도체 핀 패턴(204X)의 노출 표면 위에 에피택시 반도체층(210EP)을 형성하여, 상기 반도체 핀 패턴(204X) 및 에피택시 반도체층(210EP)으로 이루어지는 반도체 핀(204)을 형성한다. Referring to FIG. 5G, an epitaxial semiconductor layer 210EP is formed on an exposed surface of the
상기 에피택시 반도체층(210EP)을 형성하기 위하여 선택적 에피택셜 성장 (selective epitaxial growth; SEG) 공정을 이용하여 반도체 핀 패턴(204X)의 노출 표면으로부터 반도체층을 에피택셜 성장시킬 수 있다. In order to form the epitaxial semiconductor layer 210EP, a semiconductor layer may be epitaxially grown from the exposed surface of the
일부 실시예들에서, 상기 에피택시 반도체층(210EP)은 상기 반도체 핀 패턴(204X)을 구성하는 반도체 물질과 동일한 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 다른 일부 실시예들에서, 상기 에피택시 반도체층(210EP)은 상기 반도체 핀 패턴(204X)을 구성하는 반도체 물질과 다른 반도체 물질로 이루어질 수도 있다. 예를 들면, 상기 에피택시 반도체층(210EP)은 Si, Ge, SiGe, SiC, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. In some embodiments, the epitaxial semiconductor layer 210EP may be made of the same semiconductor material as the semiconductor material constituting the
일부 실시예들에서, 상기 에피택시 반도체층(210EP)을 형성하기 위하여 RPCVD (reduced pressure CVD) 공정을 이용할 수 있다. 에피택시 반도체층(210EP) 형성시 사용될 수 있는 전구체는 형성하고자 하는 조성에 따라, SiH4, GeH4 등과 같은 Si 함유 가스 및/또는 Ge 함유 가스를 포함할 수 있다. 에피택시 반도체층(210EP)으로서 SiGe 층을 형성하는 경우, Si 함유 가스와 Ge 함유 가스의 분압을 조절하여 Si에 대한 Ge의 원자비 (atomic ratio)를 제어할 수 있다. In some embodiments, a reduced pressure CVD (RPCVD) process may be used to form the epitaxial semiconductor layer 210EP. The precursor that can be used when forming the epitaxy semiconductor layer 210EP may include a Si-containing gas such as SiH 4 , GeH 4 , and / or a Ge-containing gas, depending on the composition to be formed. When the SiGe layer is formed as the epitaxial semiconductor layer 210EP, the atomic ratio of Ge to Si can be controlled by controlling the partial pressures of the Si-containing gas and the Ge-containing gas.
상기 에피택시 반도체층(210EP) 형성을 위한 에피택셜 성장 공정 중에 서로 다른 결정면에서의 상이한 성장 속도로 인해 패싯(facet)이 형성될 수 있다. 예를 들면, (111) 면에서의 성장 속도는 (110) 면 및 (100)면과 같은 다른 면에서의 성장 속도다 낮을 수 있다. 이와 같이 서로 다른 결정면의 성장 속도 차이로 인해 형성되는 패싯을 제거하기 위하여, 에피택셜 성장 공정중에 HCl 가스와 같은 에칭 가스를 공정 가스에 추가할 수 있다. 이 경우, 에피택셜 성장과 에칭이 동일 챔버 내에서 인시튜 (in-situ)로 수행되어, 에피택시 반도체층(210EP)은 라운드 형상의 표면 프로파일을 가지도록 형성될 수 있다. During the epitaxial growth process for forming the epitaxial semiconductor layer 210EP, facets may be formed due to different growth rates on different crystal surfaces. For example, the growth rate in the (111) plane may be lower than the growth in other planes such as the (110) plane and the (100) plane. In order to remove the facets formed due to the difference in the growth rate of different crystal faces, an etching gas such as HCl gas may be added to the process gas during the epitaxial growth process. In this case, epitaxial growth and etching are performed in-situ in the same chamber, so that the epitaxial semiconductor layer 210EP may be formed to have a round-shaped surface profile.
상기 에피택시 반도체층(210EP)은 반도체 핀 패턴(204X)과 함께 후속의 이온 주입 공정을 거쳐 소스/드레인 영역을 구성하게 된다. The epitaxy semiconductor layer 210EP forms a source / drain region through a subsequent ion implantation process with the
상기 반도체 핀(204)의 채널 영역에서의 채널 타입에 따라, 상기 에피택시 반도체층(210EP)은 인장 스트레인(tensile strain) 또는 압축 스트레인(compressive strain)을 유발하는 물질로 형성할 수 있다. 이러한 스트레인은 트랜지스터의 성능, 예를 들면, 이동도를 향상시키는데 기여할 수 있다. 예를 들면, N 채널이 형성되는 반도체 핀(204)을 구성하는 에피택시 반도체층(210EP)은 인장 스트레인을 유발할 수 있도록 SiC로 형성되고, P 채널이 형성되는 반도체 핀(204)을 구성하는 에피택시 반도체층(210EP)은 압축 스트레인을 유발할 수 있도록 SiGe로 형성될 수 있으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다. Depending on the channel type in the channel region of the
상기 반도체 핀(204)이 에피택시 반도체층(210EP)을 포함함으로써, 상기 반도체 핀(204)에 형성되는 소스/드레인은 RSD (raised source/drain) 구조를 가질 수 있다. Since the
도 5h를 참조하면, 절연 캡핑층(222) 및 외측 절연 스페이서(240)를 이온 주입 마스크로 사용하여 상기 반도체 핀(204)에 상기 제1 도핑 농도보다 높은 제2 도핑 농도의 불순물 이온(IIP2)을 주입하여 게이트(220)의 양측에서 반도체 핀(204)에 딥 소스/드레인 영역(210B)(도 4c 참조)을 형성하여, 소스/드레인 영역(210)을 형성한다. Referring to FIG. 5H, an impurity ion (IIP2) having a second doping concentration higher than the first doping concentration is applied to the
일부 실시예들에서, 도 5d를 참조하여 설명한 소스/드레인 익스텐션 영역(210A) 형성 공정이 생략될 수 있다. 이 경우, 도 5h를 참조하여 설명한 불순물 이온(IIP2)을 주입 공정 만으로 반도체 핀(204)에 소스/드레인 영역(210)이 형성될 수 있다. In some embodiments, the process of forming the source /
상기 소스/드레인 영역(210)이 에피택시 반도체층(210EP)을 포함하는 RSD 구조를 가짐으로써, 소스/드레인 영역(210)의 두께가 증가하여 전체적인 기생 저항을 줄일 수 있다. Since the source /
도시하지는 않았으나, 상기 소스/드레인 영역(210)에서의 저항을 감소시키기 위하여, 소스/드레인 영역(210)의 표면에 샐리사이드 (salicide) 공정을 행하여 금속 실리사이드막을 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 금속 실리사이드막은 코발트, 니켈, 백금, 팔라듐, 바나듐, 티타늄, 탄탈륨, 이테르븀(ytterbium), 지르코늄, 또는 이들의 조합으로 이루어지는 금속을 포함할 수 있다. 상기 금속 실리사이드막을 형성하기 위하여, 상기 소스/드레인 영역(210)의 표면에 금속막을 형성하는 공정, 상기 금속막과 소스/드레인 영역(210)을 반응시키는 공정, 및 상기 금속막 중 미반응 부분을 제거하는 공정을 포함할 수 있다. Although not shown, a metal silicide film may be formed by performing a salicide process on the surface of the source /
도 5i를 참조하면, 소스/드레인 영역(210)이 형성된 반도체 핀(204)을 포함하는 결과물상에 절연 물질을 퇴적하여 상면이 평탄화된 층간절연막(260)을 형성한다. Referring to FIG. 5I, an insulating material is deposited on a result including a
일부 실시예들에서, 상기 층간절연막(260)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산화질화막, 또는 약 2.2 ∼ 2.4의 초저유전상수 (ultra low dielectric constant K)를 가지는 ULK (ultra low K) 막, 예를 들면 SiOC 막 또는 SiCOH 막으로 이루어질 수 있다.In some embodiments, the
도 5j를 참조하면, 층간절연막(260)을 일부 식각하여, 상기 반도체 핀(204)의 소스/드레인 영역(210)을 노출시키는 슬롯(slot) 형상의 개구(260S)를 형성한다. Referring to FIG. 5J, the
본 예에서는 개구(260S)가 슬롯 형상을 가지는 경우를 예시하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 개구(260S)는 홀(hole) 형상을 가질 수도 있다. In this example, the case where the opening 260S has a slot shape is illustrated, but the technical spirit of the present invention is not limited thereto. For example, the
도 5k를 참조하면, 도 5j에 예시한 개구(260S) 내부 및 층간절연막(260) 위에 도전 물질을 퇴적하여 도전층을 형성한 후, CMP (chemical mechanical polishing) 또는 에치백 공정을 이용하여 상기 도전층의 일부를 상기 층간절연막(260)의 상면이 노출될 때까지 제거하여, 상기 개구(260S) 내에서 소스/드레인 영역(210)에 접하는 콘택 플러그(270)를 형성한다. Referring to FIG. 5K, after forming a conductive layer by depositing a conductive material inside the opening 260S illustrated in FIG. 5J and on the
도 6은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 반도체 소자(200B)의 주요 구성을 설명하기 위한 사시도이다. 6 is a perspective view illustrating a main configuration of a
반도체 소자(200B)는 2 개의 반도체 핀(204)을 포함하는 것을 제외하고, 도 3a 내지 도 3c에 예시한 반도체 소자(200A)와 대체로 동일한 구성을 가진다. 도 6에는 2 개의 반도체 핀(204)을 예시하였으나, 설계에서 요구되는 바에 따라 3 개 또는 그 이상의 복수의 반도체 핀(204)을 포함할 수 있다. The
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 반도체 소자(300A)의 주요 구성을 설명하기 위한 도면들로서, 도 7a는 반도체 소자(300A)의 일부 사시도이고, 도 7b는 도 7a의 7B - 7B' 선을 따르는 수직 단면도이다. 도 7a 및 도 7b에는 벌크 기판으로부터 제조된 finFET으로 이루어지는 반도체 소자(300A)를 예시한다. 7A and 7B are diagrams for explaining a main configuration of a
반도체 소자(300A)는 일 방향 (도 7a 및 도 7b에서 X 방향)으로 연장되는 반도체층(304)을 포함한다. 상기 반도체층(304)은 기판(302)으로부터 돌출되어 제1 방향으로 연장되는 반도체 핀으로 이루어지는 활성 영역(304X)을 포함한다. 본 예에서는 반도체층(304)이 1 개만 형성되어 있는 구성을 예시하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 기판(302)상에 복수의 반도체층(304)이 형성된 경우도 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함된다. The
상기 반도체층(304)은 활성 영역(304X)의 상면 및 양 측벽의 일부를 덮는 에피택시 반도체층(304EP)을 더 포함한다. The
일부 실시예들에서, 기판(302)은 Si, Ge와 같은 반도체를 포함할 수 있다. 다른 일부 실시예에서, 상기 기판(302)은 Ge, SiGe, SiC, GaAs, InAs, 또는 InP와 같은 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 기판(302)은 도전 영역, 예를 들면 불순물이 도핑된 웰 (well), 또는 불순물이 도핑된 구조물을 포함할 수 있다. In some embodiments, the
상기 활성 영역(304X)은 일 방향 (도 7a 및 도 7b에서 X 방향)을 따라 연장되어 있다. 기판(302)상에서 활성 영역(304X)의 주위에는 소자분리막(306)이 형성되어 있다. 상기 활성 영역(304X)은 상기 소자분리막(306) 위로 핀 형상으로 돌출되어 있다. The
상기 반도체 핀(304)은 한 쌍의 소스/드레인 영역(310)과 상기 한 쌍의 소스/드레인 영역(310) 사이에서 연장되는 채널 영역(312)을 포함한다. The
상기 기판(302)상에서 소자분리막(306) 위에는 게이트(320)가 연장되어 있다. 상기 게이트(320)는 활성 영역(304X)의 상면 및 양 측면을 덮으면서 활성 영역(304X)과 교차하는 방향 (도 7a 및 도 7b에서 Y 방향)으로 연장되어 있다. 상기 게이트(320)는 MOS 트랜지스터(TR2)를 구성한다. 상기 MOS 트랜지스터(TR2)는 활성 영역(304X)의 상면 및 양 측면에서 채널이 형성되는 3 차원 구조의 MOS 트랜지스터로 이루어진다. A
상기 게이트(320)는 소자분리막(306)으로부터 수직 방향 (도 7a에서 Z 방향)으로 소정 높이(HCG)까지 연장되는 측벽(320S)을 가진다. The
일부 실시예들에서, 상기 게이트(320)는 도핑된 폴리실리콘, 금속, 도전성 금속 질화물, 금속 실리사이드, 합금, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 예들 들면, 상기 게이트(320)는 Al, Ti, Ta, W, Ru, Nb, Mo, 또는 Hf 중에서 선택되는 적어도 하나의 금속, 또는 그 질화물을 포함할 수 있다. In some embodiments, the
상기 게이트(320)의 상면은 절연 캡핑층(322)에 의해 덮여 있다. 일부 실시예들에서, 상기 절연 캡핑층(322)은 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. The upper surface of the
상기 채널 영역(312)과 상기 게이트(320)와의 사이에는 게이트 유전막(324)이 개재되어 있다. 상기 게이트 유전막(324)은 실리콘 산화막, 또는 실리콘 산화막보다 높은 유전 상수를 가지는 고유전막으로 이루어질 수 있다.A
상기 게이트(320)의 양측에는 각각 상기 게이트(320)의 측벽(320S) 및 소자분리막(306)의 상면을 따라 연장되는 코너 절연 스페이서(330)가 형성되어 있다.
상기 코너 절연 스페이서(330)는 게이트(320)와, 활성 영역(304X)과, 소자분리막(306)과의 사이에 형성되는 오목한 코너부(C3) (도 8c 및 도 8d 참조)에서 상기 게이트(320)의 측벽(320S)을 따라 연장된다. The
상기 코너 절연 스페이서(330)는 게이트(320)의 측벽(320S)에 인접한 게이트 유전막(324)의 일 측부로부터 상기 게이트(320) 측벽(320S)의 적어도 일부를 덮는 제1 표면(332)과, 상기 활성 영역(304X)의 일부를 덮는 제2 표면(334) (도 8d 참조)을 가진다. 상기 코너 절연 스페이서(330)의 제1 표면(332)은 게이트(320)의 측벽(320S)의 적어도 일부에 직접 접할 수 있다. 상기 제2 표면(334)은 활성 영역(304X)의 일부와 직접 접할 수 있다. The
상기 코너 절연 스페이서(330)의 제1 표면(332)은 상기 게이트(320)의 측벽(320S)을 상기 측벽(320S)의 높이(HCG)보다 작은 제1 높이(HC1)까지 덮는다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 코너 절연 스페이서(330)의 제1 표면(332)은 상기 게이트(320)의 측벽(320S)의 높이(HCG)를 넘지 않는 범위 내에서 상기 측벽(320S)을 다양한 높이로 덮을 수 있다. The
상기 코너 절연 스페이서(330) 위에는 외측 절연 스페이서(340)가 형성되어 있다. 상기 외측 절연 스페이서(340)는 소자분리막(306) 위에서 상기 제1 높이(HC1)보다 더 큰 제2 높이(HC2)까지 연장될 수 있다. 도 7a 및 도 7b에는 상기 외측 절연 스페이서(340)의 제2 높이(HC2)가 게이트(320)의 상면보다 높고, 절연 캡핑층(322)의 상면보다 낮은 레벨까지 이르는 것으로 예시하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 외측 절연 스페이서(340)의 제2 높이(HC2)는 코너 절연 스페이서(330)의 제1 높이(HC1)와 절연 캡핑층(322)의 상면의 높이 사이의 범위 내에서 필요에 따라 적절하게 선택될 수 있다. An outer insulating
상기 외측 절연 스페이서(340)는 게이트(320)의 양 측벽(320S) 중 코너 절연 스페이서(330)에 의해 덮이지 않은 나머지 일부를 덮을 수 있다. 상기 외측 절연 스페이서(340)는 게이트(320)의 양 측벽(320S) 중 코너 절연 스페이서(330)에 의해 덮이지 않은 나머지 일부와 직접 접하는 표면을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 게이트(320)의 측벽(320S)이 코너 절연 스페이서(330)에 의해 완전히 덮인 경우, 상기 외측 절연 스페이서(340)는 상기 코너 절연 스페이서(330)의 위에서 절연 캡핑층(322)의 측벽을 덮을 수 있다. The outer insulating
상기 외측 절연 스페이서(340)는 상기 코너 절연 스페이서(330)의 유전 상수보다 더 작은 유전 상수를 가진다. The outer insulating
상기 코너 절연 스페이서(330) 및 외측 절연 스페이서(340)에 대한 보다 상세한 사항은 도 1을 참조하여 코너 절연 스페이서(130) 및 외측 절연 스페이서(140)에 대하여 설명한 바를 참조한다.For more details of the
상기 코너 절연 스페이서(330)는 각각 게이트(320)의 측벽(320S)으로부터 활성 영역(304X)의 측벽을 따라 외측 절연 스페이서(340)의 외벽까지 이르는 수평 이격 거리(L3) (도 7b 참조)보다 작은 폭(CW3) (도 7a 참조)을 가진다. 상기 코너 절연 스페이서(330)는 게이트(320)의 측벽(320S)으로부터 상기 수평 이격 거리(L3)에 대응하는 거리 이내에서 상기 소자분리막(306)을 상기 폭(CW3) 만큼 덮게 된다. Each of the
일부 실시예들에서, 상기 코너 절연 스페이서(330)의 수평 방향의 폭(CW3)은 게이트(320)의 측벽(320S)으로부터 상기 수평 이격 거리(L3)의 1/2의 거리까지의 범위 내에서 선택될 수 있다. In some embodiments, the horizontal width CW3 of the
도 7b에서, 소스/드레인 영역(310)이 에피택시 반도체층(304EP) 및 그 하부와 외측 절연 스페이서(330)의 하부까지 연장되어 있는 것으로 예시되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 예시된 바에 한정되는 것은 아니다. In FIG. 7B, the source /
도 7a 및 도 7b에 예시한 반도체 소자(300A)에서 게이트(320)의 측벽(320S)을 따라 연장되는 절연 스페이서 영역 중 활성 영역(304X)과, 게이트(320)와, 소자분리막(306)과의 사이에 형성되는 오목한 코너부(C3)의 내측 부분에 비교적 높은 유전 상수를 가지는 절연 물질로 이루어지는 코너 절연 스페이서(330)가 배치된다. 따라서, 반도체 소자(300A)에서 프린징 커패시턴스가 발생하는 것을 억제하고 트랜지스터의 "온(ON)" 전류 특성 및 "오프(OFF)" 전류 특성을 개선할 수 있으며, 트랜지스터의 퍼포먼스가 열화되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 오목한 코너부(C3)에 형성되는 절연 스페이서 영역 중 외측 부분에는 상기 코너 절연 스페이서(330)에 비해 작은 유전 상수를 가지는 절연 물질로 이루어지는 외측 절연 스페이서(340)가 형성된다. 따라서, 반도체 소자(300A)에서 기생 커패시턴스가 감소되어 트랜지스터의 동작 속도를 향상시킬 수 있고 전력 소모를 줄일 수 있다. In the
도 8a 내지 도 8g는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다. 본 예에서는 도 7a 및 도 7b에 예시한 반도체 소자(300A)를 제조하는 공정을 예로 들어 설명한다. 도 8a 내지 도 8g에 있어서, 도 7a 및 도 7b에서와 동일한 참조 부호는 동일 부재를 나타내며, 따라서 여기서는 이들에 대한 상세한 설명을 생략한다. 8A to 8G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to embodiments of the inventive concept according to a process sequence. In this example, a process for manufacturing the
도 8a를 참조하면, 기판(302)에 소자분리용 트렌치(303)를 형성하여, 기판(302)으로부터 상부로 돌출되고 일 방향 (예를 들면, 도 8a에서 Z 방향)으로 연장되는 복수의 핀형 활성 영역(304X)을 형성한다. 상기 복수의 핀형 활성 영역(304X)은 P 형 또는 N 형의 불순물 확산 영역들을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 8A, a
그 후, 상기 복수의 소자분리용 트렌치(303)를 채우면서 상기 복수의 활성 영역(304X)을 덮는 절연막을 형성한 후, 상기 절연막이 복수의 소자분리용 트렌치(303)의 하부에만 잔류하도록 상기 절연막을 에치백하여, 상기 복수의 소자분리용 트렌치(303)의 일부를 채우는 복수의 소자분리막(306)을 형성한다. 그 결과, 상기 복수의 활성 영역(304X)이 상기 복수의 소자분리막(306)의 상면 위로 돌출되어 소자분리막(306)의 외부에서 노출된다. Thereafter, after filling the plurality of
상기 복수의 소자분리막(306)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산화 질화막, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 상기 복수의 소자분리막(306)은 열산화막으로 이루어지는 절연 라이너 (도시 생략)와, 상기 절연 라이너 위에서 상기 트렌치(303)의 하부를 매립하는 매립 절연막 (도시 생략)을 포함할 수 있다. The plurality of device isolation layers 306 may be formed of a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxide nitride film, or a combination thereof. The plurality of device isolation layers 306 may include an insulating liner (not shown) made of a thermal oxide film and a buried insulating layer (not shown) filling the lower portion of the
도 8b를 참조하면, 상기 기판(302) 위에 소자분리막(306) 및 활성 영역(304X)을 덮는 유전막(324L)을 형성하고, 상기 유전막(324L) 위에 평탄화된 상면을 가지는 도전층(320L)을 형성한다. Referring to FIG. 8B, a
상기 유전막(324L) 및 도전층(320L)에 대한 상세한 사항은 도 5b를 참조하여 유전막(224L) 및 도전층(220L)에 대하여 설명한 바와 같다. Details of the
그 후, 포토리소그래피 공정을 이용하여 상기 도전층(320L) 위에 절연 캡핑층(322)을 형성한다. 상기 절연 캡핑층(322)은 상기 도전층(320L)의 상면 중 게이트(320)(도 8c 참조)가 형성될 영역을 덮도록 형성된다. Thereafter, an insulating
도 8c를 참조하면, 상기 절연 캡핑층(322)을 식각 마스크로 이용하여, 도 8b에 예시한 도전층(320L) 및 유전막(324L)을 차례로 식각하여 게이트(320) 및 게이트 유전막(324)을 형성한다. Referring to FIG. 8C, the
상기 게이트(320)는 활성 영역(304X)의 연장 방향과 교차하는 방향 (도 8c에서 Y 방향)으로 연장된다. 일부 실시예들에서, 상기 게이트(320)는 약 10 ∼ 30 nm의 선폭(WL3)을 갖도록 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The
상기 게이트(320)의 양측에는 게이트(320)의 측벽과, 활성 영역(304X)과, 소자분리막(306)과의 사이에 각각 오목한 코너부(C3)가 마련된다. 상기 오목한 코너부(C3)에서 게이트 유전막(324)이 노출되어 있다. Concave corners C3 are provided on both sides of the
도 8d를 참조하면, 도 5e를 참조하여 설명한 바와 유사한 방법으로, 오목한 코너부(C3)에 상기 게이트(320)의 측벽(320S)의 일부를 덮는 코너 절연 스페이서(330)를 형성한다. Referring to FIG. 8D, in a similar manner as described with reference to FIG. 5E, a
상기 코너 절연 스페이서(330)는 약 1 ∼ 20 nm의 범위 내에서 선택되는 폭(CW3)과, 약 3 ∼ 60 nm의 범위 내에서 선택되는 높이(CH3)를 가지도록 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 코너 절연 스페이서(330)의 높이(CH3)는 도 7a에 예시한 제1 높이(HC1)에 대응할 수 있다. The
도 8e를 참조하면, 도 5f를 참조하여 설명한 바와 유사한 방법으로, 오목한 코너부(C3)에서 상기 코너 절연 스페이서(330)를 덮는 외측 절연 스페이서(340)를 형성한다. Referring to FIG. 8E, in an analogous manner to that described with reference to FIG. 5F, an outer insulating
상기 외측 절연 스페이서(340)는 코너 절연 스페이서(330)의 구성 재료보다 작은 유전 상수를 가지는 물질로 이루어진다. The outer insulating
상기 외측 절연 스페이서(340)의 폭(OW3)은 코너 절연 스페이서(330)의 폭(CW3)보다 더 크고, 상기 외측 절연 스페이서(340)의 높이(OH3)는 상기 코너 절연 스페이서(330)의 높이(CH3)보다 더 높다. 상기 외측 절연 스페이서(340)의 높이(OH3)는 도 7a에 예시한 제2 높이(HC2)에 대응할 수 있다. The width OW3 of the outer insulating
도 8f를 참조하면, 도 8e에 예시된 활성 영역(304X)의 노출 표면 위에 에피택시 반도체층(304EP)을 형성하여, 상기 활성 영역(304X) 및 에피택시 반도체층(304EP)으로 이루어지는 반도체 핀(304)을 형성한다. Referring to FIG. 8F, an epitaxial semiconductor layer 304EP is formed on an exposed surface of the
상기 에피택시 반도체층(304EP) 및 그 형성 방법에 대한 보다 상세한 사항은 도 5g를 참조하여 에피택시 반도체층(310EP)에 대하여 설명한 바와 대체로 동일하다. More details of the epitaxial semiconductor layer 304EP and its formation method are substantially the same as described for the epitaxial semiconductor layer 310EP with reference to FIG. 5G.
상기 반도체 핀(304)이 에피택시 반도체층(304EP)을 포함함으로써, 상기 반도체 핀(304)에 형성되는 소스/드레인 영역은 RSD (raised source/drain) 구조를 가질 수 있다. Since the
도 8g를 참조하면, 상기 절연 캡핑층(322) 및 외측 절연 스페이서(340)를 이온 주입 마스크로 사용하여 상기 반도체 핀(304)에 불순물 이온(IIP3)을 주입하여 게이트(320)의 양측에서 반도체 핀(304)에 소스/드레인 영역(310)을 형성한다. Referring to FIG. 8G, impurity ions (IIP3) are injected into the
도시하지는 않았으나, 상기 소스/드레인 영역(310)에서의 저항을 감소시키기 위하여, 도 5h를 참조하여 설명한 바와 유사하게, 소스/드레인 영역(310)의 표면에 샐리사이드 공정을 행하여 금속 실리사이드막을 형성할 수 있다. Although not shown, in order to reduce the resistance in the source /
그 후, 도 5i 내지 도 5k를 참조하여 설명한 바와 같은 공정들과 유사한 공정들을 이용하여, 상기 코너 절연 스페이서(330), 외측 절연 스페이서(340), 및 한 쌍의 소스/드레인 영역(310)이 형성된 결과물을 층간절연막으로 덮고 통상의 콘택 형성 공정을 수행할 수 있다. Subsequently, the
도 9는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 반도체 소자(300B)의 주요 구성을 설명하기 위한 사시도이다. 9 is a perspective view illustrating a main configuration of a
반도체 소자(300B)는 2 개의 반도체 핀(304)을 포함하는 것을 제외하고, 도 7a 및 도 7b에 예시한 반도체 소자(300A)와 대체로 동일한 구성을 가진다. 도 9에는 2 개의 반도체 핀(304)을 예시하였으나, 설계에서 요구되는 바에 따라 3 개 또는 그 이상의 복수의 반도체 핀(304)을 포함할 수 있다. The
도 10은 본 발명의 기술적 사상에 의한 메모리 모듈(400)의 평면도이다. 10 is a plan view of the
메모리 모듈(400)은 모듈 기판(410)과, 상기 모듈 기판(410)에 부착된 복수의 반도체 칩(420)을 포함한다. The
상기 반도체 칩(420)은 본 발명의 기술적 사상에 의한 반도체 소자를 포함한다. 상기 반도체 칩(420)은 도 1 내지 도 9에 예시한 반도체 소자(100A, 100B, 200A, 200B, 300A, 300B) 중 적어도 하나의 반도체 소자를 포함한다. The
상기 모듈 기판(410)의 일측에는 마더 보드의 소켓에 끼워질 수 있는 접속부(430)가 배치된다. 상기 모듈 기판(410) 상에는 세라믹 디커플링 커패시터(440)가 배치된다. 본 발명이 기술적 사상에 의한 메모리 모듈(400)은 도 10에 예시된 구성에만 한정되지 않고 다양한 형태로 제작될 수 있다. One side of the
도 11은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 디스플레이 구동 집적회로 (display driver IC: DDI)(500) 및 상기 DDI(500)를 구비하는 디스플레이 장치(520)의 개략적인 블록 다이어그램이다.11 is a schematic block diagram of a display driver IC (DDI) 500 and a
도 11을 참조하면, DDI(500)는 제어부 (controller)(502), 파워 공급 회로부 (power supply circuit)(504), 드라이버 블록 (driver block)(506), 및 메모리 블록 (memory block)(508)을 포함할 수 있다. 제어부(502)는 중앙 처리 장치 (main processing unit: MPU)(522)로부터 인가되는 명령을 수신하여 디코딩하고, 상기 명령에 따른 동작을 구현하기 위해 DDI(500)의 각 블록들을 제어한다. 파워 공급 회로부(504)는 제어부(502)의 제어에 응답하여 구동 전압을 생성한다. 드라이버 블록(506)은 제어부(502)의 제어에 응답하여 파워 공급 회로부(504)에서 생성된 구동 전압을 이용하여 디스플레이 패널(524)를 구동한다. 디스플레이 패널(524)은 액정 디스플레이 패널 (liquid crystal display pannel) 또는 플라즈마 디스플레이 패널 (plasma display pannel)일 수 있다. 메모리 블록(508)은 제어부(502)로 입력되는 명령 또는 제어부(502)로부터 출력되는 제어 신호들을 일시적으로 저장하거나, 필요한 데이터들을 저장하는 블록으로서, RAM, ROM 등의 메모리를 포함할 수 있다. 파워 공급 회로부(504) 및 드라이버 블록(506) 중 적어도 하나는 도 1 내지 도 9에 예시한 반도체 소자(100A, 100B, 200A, 200B, 300A, 300B) 중 적어도 하나의 반도체 소자를 포함한다. Referring to FIG. 11, the
도 12는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 CMOS 인버터(600)의 회로도이다. 12 is a circuit diagram of a
상기 CMOS 인버터(600)는 CMOS 트랜지스터(610)를 포함한다. CMOS 트랜지스터(610)는 전원 단자(Vdd)와 접지 단자와의 사이에 연결된 PMOS 트랜지스터(620) 및 NMOS 트랜지스터(630)로 이루어진다. 상기 CMOS 트랜지스터(610)는 도 1 내지 도 9에 예시한 반도체 소자(100A, 100B, 200A, 200B, 300A, 300B) 중 적어도 하나의 반도체 소자를 포함한다. The
도 13은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 CMOS SRAM 소자(700)의 회로도이다. 13 is a circuit diagram of a
상기 CMOS SRAM 소자(700)는 한 쌍의 구동 트랜지스터(710)를 포함한다. 상기 한 쌍의 구동 트랜지스터(710)는 각각 전원 단자(Vdd)와 접지 단자와의 사이에 연결된 PMOS 트랜지스터(720) 및 NMOS 트랜지스터(730)로 이루어진다. 상기 CMOS SRAM 소자(700)는 한 쌍의 전송 트랜지스터(740)를 더 포함한다. 상기 구동 트랜지스터(710)를 구성하는 PMOS 트랜지스터(720) 및 NMOS 트랜지스터(730)의 공통 노드에 상기 전송 트랜지스터(740)의 소스가 교차 연결된다. 상기 PMOS 트랜지스터(720)의 소스에는 전원 단자(Vdd)가 연결되어 있으며, 상기 NMOS 트랜지스터(730)의 소스에는 접지 단자가 연결된다. 상기 한 쌍의 전송 트랜지스터(740)의 게이트에는 워드 라인(WL)이 연결되고, 상기 한 쌍의 전송 트랜지스터(740) 각각의 드레인에는 비트 라인(BL) 및 반전된 비트 라인이 각각 연결된다. The
상기 CMOS SRAM 소자(700)의 구동 트랜지스터(710) 및 전송 트랜지스터(740) 중 적어도 하나는 도 1 내지 도 9에 예시한 반도체 소자(100A, 100B, 200A, 200B, 300A, 300B) 중 적어도 하나의 반도체 소자를 포함한다. At least one of the driving
도 14는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 CMOS NAND 회로(800)의 회로도이다. 14 is a circuit diagram of a
상기 CMOS NAND 회로(800)는 서로 다른 입력 신호가 전달되는 한 쌍의 CMOS 트랜지스터를 포함한다. 상기 CMOS NAND 회로(800)는 도 1 내지 도 9에 예시한 반도체 소자(100A, 100B, 200A, 200B, 300A, 300B) 중 적어도 하나의 반도체 소자를 포함한다. The
도 15는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 전자 시스템(900)을 도시한 블록 다이어그램이다. 15 is a block diagram illustrating an
상기 전자 시스템(900)은 메모리(910) 및 메모리 콘트롤러(920)를 포함한다. 상기 메모리 콘트롤러(920)는 호스트(930)의 요청에 응답하여 상기 메모리(910)로부터의 데이타 독출 및/또는 상기 메모리(910)로의 데이타 기입을 위하여 상기 메모리(910)를 제어한다. 상기 메모리(910) 및 메모리 콘트롤러(920) 중 적어도 하나는 도 1 내지 도 9에 예시한 반도체 소자(100A, 100B, 200A, 200B, 300A, 300B) 중 적어도 하나의 반도체 소자를 포함한다. The
도 16은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 전자 시스템(1000)의 블록 다이어그램이다. 16 is a block diagram of an
상기 전자 시스템(1000)은 콘트롤러(1010), 입출력 장치 (I/O)(1020), 메모리(1030), 및 인터페이스(1040)를 포함하며, 이들은 각각 버스(1050)를 통해 상호 연결되어 있다. The
상기 콘트롤러(1010)는 마이크로프로세서 (microprocessor), 디지탈 신호 프로세서, 또는 이들과 유사한 처리 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 입출력 장치(1020)는 키패드 (keypad), 키보드 (keyboard), 또는 디스플레이 (display) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 메모리(1030)는 콘트롤러(1010)에 의해 실행된 명령을 저장하는 데 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 메모리(1030)는 유저 데이타 (user data)를 저장하는 데 사용될 수 있다. The
상기 전자 시스템(1000)은 무선 통신 장치, 또는 무선 환경 하에서 정보를 전송 및/또는 수신할 수 있는 장치를 구성할 수 있다. 상기 전자 시스템(1000)에서 무선 커뮤니케이션 네트워크를 통해 데이타를 전송/수신하기 위하여 상기 인터페이스(1040)는 무선 인터페이스로 구성될 수 있다. 상기 인터페이스(1040)는 안테나 및/또는 무선 트랜시버 (wireless transceiver)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 전자 시스템(1000)은 제3 세대 통신 시스템, 예를 들면, CDMA(code division multiple access), GSM (global system for mobile communications), NADC (north American digital cellular), E-TDMA (extended-time division multiple access), 및/또는 WCDMA (wide band code division multiple access)와 같은 제3 세대 통신 시스템의 통신 인터페이스 프로토콜에 사용될 수 있다. 상기 전자 시스템(1000)은 도 1 내지 도 9에 예시한 반도체 소자(100A, 100B, 200A, 200B, 300A, 300B) 중 적어도 하나의 반도체 소자를 포함한다. The
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다. As described above, the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes by those skilled in the art within the spirit and scope of the present invention This is possible.
102: 반도체 기판, 106: 활성 영역, 110: 소스/드레인 영역, 112: 채널 영역, 120: 게이트, 120S: 측벽, 122: 절연 캡핑층, 124: 게이트 유전막, 130: 코너 절연 스페이서, 140: 외측 절연 스페이서, 202: 기판, 204: 반도체 핀, 206: 매립 절연층, 208: SOI 웨이퍼, 210: 소스/드레인 영역, 212: 채널 영역, 220: 게이트, 220S: 측벽, 222: 절연 캡핑층, 224: 게이트 유전막, 230: 코너 절연 스페이서, 240: 외측 절연 스페이서, 302: 기판, 304: 반도체층, 306: 소자분리막, 310: 소스/드레인 영역, 312: 채널 영역, 320: 게이트, 320S: 측벽, 322: 절연 캡핑층, 324: 게이트 유전막, 330: 코너 절연 스페이서, 340: 외측 절연 스페이서. 102: semiconductor substrate, 106: active region, 110: source / drain region, 112: channel region, 120: gate, 120S: sidewall, 122: insulating capping layer, 124: gate dielectric film, 130: corner insulating spacer, 140: outer Insulation spacer, 202: substrate, 204: semiconductor fin, 206: buried insulating layer, 208: SOI wafer, 210: source / drain region, 212: channel region, 220: gate, 220S: sidewall, 222: insulating capping layer, 224 : Gate dielectric film, 230: corner insulating spacer, 240: outer insulating spacer, 302: substrate, 304: semiconductor layer, 306: device isolation film, 310: source / drain region, 312: channel region, 320: gate, 320S: sidewall, 322: insulating capping layer, 324: gate dielectric film, 330: corner insulating spacer, 340: outer insulating spacer.
Claims (10)
상기 채널 영역을 덮도록 상기 반도체층 위에서 제2 방향으로 연장되는 게이트와,
상기 채널 영역과 상기 게이트와의 사이에 개재된 게이트 유전막과,
상기 게이트의 상면을 덮는 절연 캡핑층과,
상기 게이트의 측벽을 따라 상기 제2 방향으로 연장되고 상기 게이트 유전막의 일 측부로부터 상기 게이트의 측벽의 적어도 일부를 덮는 제1 표면과 상기 반도체층의 일부를 덮는 제2 표면을 가지는 코너 절연 스페이서와,
상기 코너 절연 스페이서 위에서 상기 게이트의 측벽을 덮고, 상기 코너 절연 스페이서의 유전 상수보다 더 작은 유전 상수를 가지는 외측 절연 스페이서를 포함하고,
상기 한 쌍의 소스/드레인 영역은 각각 제1 불순물 도핑 농도를 가지는 소스/드레인 익스텐션 영역과, 상기 제1 불순물 도핑 농도보다 높은 제2 불순물 도핑 농도를 가지는 딥 소스/드레인 영역을 포함하고,
상기 외측 절연 스페이서는 상기 절연 캡핑층의 측벽에 접하는 표면과, 상기 소스/드레인 익스텐션 영역에 접하는 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자. A semiconductor layer extending in a first direction with a pair of source / drain regions and a channel region extending between the pair of source / drain regions;
A gate extending in a second direction on the semiconductor layer to cover the channel region;
A gate dielectric layer interposed between the channel region and the gate,
An insulating capping layer covering the top surface of the gate,
A corner insulation spacer extending in the second direction along the sidewall of the gate and having a first surface covering at least a portion of the sidewall of the gate from one side of the gate dielectric film and a second surface covering a portion of the semiconductor layer;
A sidewall of the gate over the corner insulating spacer, and including an outer insulating spacer having a dielectric constant smaller than that of the corner insulating spacer,
The pair of source / drain regions each include a source / drain extension region having a first impurity doping concentration, and a deep source / drain region having a second impurity doping concentration higher than the first impurity doping concentration,
The outer insulating spacer has a surface contacting a sidewall of the insulating capping layer and a surface contacting the source / drain extension region.
상기 게이트의 측벽은 제1 높이를 가지고,
상기 코너 절연 스페이서의 제1 표면은 상기 게이트의 측벽을 상기 제1 높이보다 작은 제2 높이까지 덮는 것을 특징으로 하는 반도체 소자. According to claim 1,
The sidewall of the gate has a first height,
And a first surface of the corner insulating spacer covers a sidewall of the gate to a second height smaller than the first height.
상기 반도체층은 벌크 반도체 기판의 일부이고,
상기 코너 절연 스페이서는 상기 게이트와 상기 한 쌍의 소스/드레인 영역과의 사이에 형성되는 오목한 코너부 (reentrant corner portion)에서 상기 게이트의 측벽을 따라 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 소자. According to claim 1,
The semiconductor layer is part of the bulk semiconductor substrate,
The corner insulating spacer extends along a sidewall of the gate at a reentrant corner portion formed between the gate and the pair of source / drain regions.
상기 게이트의 하부에 배치되는 반도체 기판을 더 포함하고,
상기 반도체층은 상기 반도체 기판으로부터 돌출되어 제1 방향으로 연장되는 반도체 핀(fin)을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자. According to claim 1,
Further comprising a semiconductor substrate disposed under the gate,
The semiconductor layer includes a semiconductor fin protruding from the semiconductor substrate and extending in a first direction.
상기 반도체 기판상에서 상기 반도체 핀의 양 측벽에 접하고 상기 반도체 핀의 상면보다 낮은 레벨의 상면을 가지는 소자분리막을 더 포함하고,
상기 게이트는 상기 반도체 핀 및 상기 소자분리막 위에서 상기 제2 방향으로 연장되고,
상기 코너 절연 스페이서는 상기 게이트와 상기 반도체 핀과, 상기 소자분리막과의 사이에 형성되는 오목한 코너부에서 상기 반도체 핀으로부터 상기 게이트의 측벽을 따라 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 소자. The method of claim 4,
On the semiconductor substrate further comprises a device isolation layer that contacts both sidewalls of the semiconductor fin and has an upper surface with a lower level than the upper surface of the semiconductor fin,
The gate extends in the second direction on the semiconductor fin and the device isolation layer,
The corner insulating spacer extends along the sidewall of the gate from the semiconductor fin at a concave corner formed between the gate, the semiconductor fin, and the device isolation layer.
상기 게이트의 하부에 배치되는 기판과,
상기 기판과 상기 게이트와의 사이에 개재된 매립 절연층을 더 포함하고,
상기 반도체층은 상기 매립 절연층상에서 상기 제1 방향으로 연장되고 상기 매립 절연층에 접하는 베이스부 (base portion)를 가지는 반도체 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자. According to claim 1,
A substrate disposed under the gate,
Further comprising a buried insulating layer interposed between the substrate and the gate,
The semiconductor layer comprises a semiconductor fin extending in the first direction on the buried insulating layer and having a base portion contacting the buried insulating layer.
상기 게이트는 상기 반도체 핀 및 상기 매립 절연층 위에서 상기 제2 방향으로 연장되고,
상기 코너 절연 스페이서는 상기 게이트와, 상기 반도체 핀과, 상기 매립 절연층과의 사이에 형성되는 오목한 코너부에서 상기 반도체 핀으로부터 상기 게이트의 측벽을 따라 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 소자. The method of claim 6,
The gate extends in the second direction on the semiconductor fin and the buried insulating layer,
The corner insulation spacer extends along the sidewall of the gate from the semiconductor fin at a concave corner portion formed between the gate, the semiconductor fin, and the buried insulation layer.
상기 코너 절연 스페이서는 상기 게이트의 측벽으로부터 상기 게이트와 상기 딥 소스/드레인 영역과의 사이의 수평 이격 거리보다 작은 폭 만큼 상기 소스/드레인 익스텐션 영역을 덮는 것을 특징으로 하는 반도체 소자. According to claim 1,
And the corner insulating spacer covers the source / drain extension region by a width smaller than a horizontal separation distance between the gate and the deep source / drain region from the sidewall of the gate.
상기 반도체층의 적어도 일부를 덮는 절연층과,
상기 채널 영역 및 상기 절연층 위에서 상기 반도체층과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 게이트와,
상기 채널 영역과 상기 게이트와의 사이에 개재된 게이트 유전막과,
상기 게이트의 상면을 덮는 절연 캡핑층과,
상기 반도체층으로부터 게이트의 측벽을 따라 연장되고 상기 게이트의 측벽의 적어도 일부를 덮는 제1 표면과 상기 반도체층의 일부를 덮는 제2 표면을 가지는 코너 절연 스페이서와,
상기 코너 절연 스페이서 위에서 상기 게이트의 측벽을 덮고, 상기 코너 절연 스페이서의 유전 상수보다 더 작은 유전 상수를 가지는 외측 절연 스페이서를 포함하고,
상기 한 쌍의 소스/드레인 영역은 각각 제1 불순물 도핑 농도를 가지는 소스/드레인 익스텐션 영역과, 상기 제1 불순물 도핑 농도보다 높은 제2 불순물 도핑 농도를 가지는 딥 소스/드레인 영역을 포함하고,
상기 외측 절연 스페이서는 상기 절연 캡핑층의 측벽에 접하는 표면과, 상기 소스/드레인 익스텐션 영역에 접하는 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자. A semiconductor layer extending in a first direction with a pair of source / drain regions and a channel region extending between the pair of source / drain regions;
An insulating layer covering at least a portion of the semiconductor layer,
A gate extending in a second direction crossing the semiconductor layer on the channel region and the insulating layer;
A gate dielectric layer interposed between the channel region and the gate,
An insulating capping layer covering the top surface of the gate,
A corner insulating spacer extending from the semiconductor layer along a sidewall of the gate and having a first surface covering at least a portion of the sidewall of the gate and a second surface covering a portion of the semiconductor layer;
A sidewall of the gate over the corner insulating spacer, and including an outer insulating spacer having a dielectric constant smaller than that of the corner insulating spacer,
The pair of source / drain regions each include a source / drain extension region having a first impurity doping concentration, and a deep source / drain region having a second impurity doping concentration higher than the first impurity doping concentration,
The outer insulating spacer has a surface contacting a sidewall of the insulating capping layer and a surface contacting the source / drain extension region.
상기 코너 절연 스페이서는 상기 제1 방향을 따라 상기 게이트의 측벽으로부터 상기 외측 절연 스페이서의 외벽까지 이르는 수평 이격 거리보다 작은 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
The method of claim 9,
The corner insulating spacer has a width smaller than a horizontal separation distance from the side wall of the gate to the outer wall of the outer insulating spacer along the first direction.
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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 |