KR20000067164A - 반도체소자 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체소자 및 그 제조방법을 개시한다. 이에 의하면, 게이트전극이 형성될 부위의 실리콘기판에 굴곡부로서 식각홈이 형성되고 그 식각홈 상에 게이트 산화막을 개재하여 게이트전극이 형성된다.
따라서, 본 발명은 식각홈 내의 곡면에 의한 곡선의 채널 길이가 수평 직선의 게이트전극 길이보다 길게 형성되므로 숏채널효과를 방지하기 위해 게이트전극의 길이를 연장하여야 할 필요가 없어지므로 그만큼 동일한 트랜지스터의 면적에서 고집적도의 반도체소자를 형성할 수 있다.
Description
본 발명은 반도체소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 집적도를 높이기 위해 채널 길이를 게이트전극 길이보다 길게 형성할 수 있도록 한 반도체소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체소자의 집적도가 높아짐에 따라 작은 면적의 보다 많은 수량의 반도체소자를 형성하는 기술이 요구된다. 특히, 트랜지스터의 사이즈가 축소되면서 채널 길이가 더욱 짧아져 숏채널효과(short channel effect)가 발생하는 등의 트랜지스터의 특성을 확보하기가 어려워진다. 따라서, 향후 집적도 향상의 관건은 트랜지스터의 사이즈를 얼마나 축소할 수 있는 지에 좌우된다고 할 수 있다.
종래의 트랜지스터에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 실리콘기판(1)의 액티브영역을 아이솔레이션하기 위해 실리콘기판(1)의 아이솔레이션영역에 필드산화막(3)이 형성되고, 실리콘기판(1)의 액티브영역 상에 게이트 산화막(5)이 성장되고, 게이트 산화막(5) 상에 게이트전극(7)의 패턴이 선택적으로 형성되고, 게이트전극(7)을 가운데 두고 액티브영역에 소오스(S)/드레인(D)이 이격하여 형성된다.
이와 같이 구성되는 트랜지스터의 형성방법을 간단히 살펴보면, 먼저, 통상의 LOCOS(local oxidized silicon) 공정을 이용하여 실리콘기판(1)의 액티브영역을 아이솔레이션하기 위해 실리콘기판(1)의 아이솔레이션영역에 필드 산화막(3)을 형성한다. 그런 다음, 실리콘기판(1)의 액티브영역 상에 제 1 게이트 산화막(도시 안됨)을 일정 두께로 성장한다. 이어서, 이온주입공정을 이용하여 원하는 액티브영역에 N, P웰(도시 안됨)을 선택적으로 형성한다. 또한, 이온주입공정을 이용하여 필드 산화막(5)의 직하의 실리콘기판에 스토퍼용 이온주입층(도시 안됨)을 형성한다. 계속하여, 이온주입공정을 이용하여 액티브영역의 문턱전압(VT)을 조절한다. 이후, 액티브영역 상의 제 1 게이트 산화막을 습식식각공정으로 완전히 식각하고 나서 노출된 액티브영역 상에 새로운 제 2 게이트 산화막(5)을 성장하고 그 위에 선택적으로 폴리실리콘 재질의 게이트전극(7)의 패턴을 형성한다. 그 다음, 이온주입공정을 이용하여 게이트 전극(7)을 가운데 두고 이격된 소오스(S)/드레인(D)을 형성한다.
그러나, 종래에는 액티브영역의 실리콘기판(1)의 표면이 수평면을 이루므로 채널의 수평 직선길이(L1)와 게이트전극(7)의 수평 직선길이(L2)가 서로 동일할 수밖에 없으므로 동일한 트랜지스터의 면적에서 게이트전극 길이보다 긴 채널길이를 확보하기가 어렵다.
따라서, 본 발명의 목적은 트랜지스터의 면적을 확대하지 않고도 채널길이를 게이트전극 길이보다 길게 형성하여 집적도를 향상할 수 있도록 한 반도체소자 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 반도체소자의 요부를 나타낸 수직 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 반도체소자의 요부를 나타낸 수직 단면도.
도 3 내지 도 8은 본 발명에 의한 반도체소자의 제조방법 을 나타낸 수직 단면도.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
1: 실리콘기판 2: 식각홈 3: 필드 산화막 4: 감광막의 패턴 5: 게이트 산화막 7,17: 게이트전극
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 반도체소자는
필드산화막에 의해 아이솔레이션된 액티브영역에 정해진 지점에 굴곡부가 형성된 실리콘기판;
상기 굴곡부를 포함한 액티브영역 상에 형성된 게이트 산화막;
상기 굴곡부 상의 게이트 산화막 상에 형성된 게이트전극; 그리고
상기 게이트전극을 가운데 두고 이격하여 상기 액티브영역에 형성된 소오스/드레인영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 굴곡부의 곡면에 해당하는 곡선의 채널 길이가 상기 게이트전극의 수평 직선 길이보다 길다. 상기 굴곡부가 상기 실리콘기판의 식각홈으로 형성된다. 상기 식각홈이 등방성 습식식각에 의해 형성된 것이다.
또한, 이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 반도체소자의 제조방법은
실리콘기판의 액티브영역을 아이솔레이션하기 위해 상기 실리콘기판의 아이솔레이션영역에 필드산화막을 형성하는 단계;
상기 액티브영역의 정해진 영역에 굴곡부를 선택적으로 형성하는 단계;
상기 굴곡부를 포함한 액티브영역 상에 게이트 산화막을 형성하는 단계;
상기 굴곡부 상의 게이트 산화막 상에 게이트전극을 형성하되 상기 게이트 전극의 길이보다 채널길이를 길게 형성하는 단계; 그리고
상기 게이트전극을 가운데 두고 이격하여 상기 액티브영역에 소오스/드레인을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 액티브영역의 정해진 영역에 굴곡부를 형성하는 단계는
상기 액티브영역을 포함한 필드산화막 상에 감광막의 패턴을 형성하되 상기 감광막의 패턴의 개구부를 채널이 형성될 지점의 액티브영역 상에 위치하도록 하는 단계;
상기 감광막의 패턴을 마스크층으로 이용하여 상기 개구부 내의 노출된 실리콘기판을 식각하여 굴곡부에 해당하는 식각홈을 형성하는 단계; 그리고
상기 감광막의 패턴을 제거하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 식각홈을 불산(HF) 용액으로 등방성 습식 식각에 의해 형성한다.
이하, 본 발명에 의한 반도체소자 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 종래의 부분과 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하도록 한다.
도 2는 본 발명에 의한 반도체소자의 요부를 나타낸 수직 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 실리콘기판(1)의 액티브영역을 아이솔레이션하기 위해 실리콘기판(1)의 아이솔레이션영역에 필드산화막(3)이 형성되고, 채널이 형성될 부분의 액티브영역에 굴곡부와 같은 식각홈(2)이 형성되고, 식각홈(2)을 포함한 액티브영역 상에 게이트 산화막(5)이 형성되고, 식각홈(2) 상의 게이트 산화막(5) 상에 폴리실리콘 재질의 게이트전극(17)의 패턴이 형성되고, 게이트전극(17)을 가운데 두고 액티브영역에 소오스(S)/드레인(D)이 이격하여 형성된다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 반도체소자에서는 게이트전극(17)의 하부면이 등방성 습식 식각된 식각홈(2)에 해당하는 곡면을 가지므로 곡선의 채널 길이(L11)가 게이트전극(17)의 수평 직선길이(L2)보다 더 길게 형성된다. 따라서, 본 발명에서는 트랜지스터의 면적 증가 없이도 채널 길이의 연장이 가능하므로 종래에 비하여 솟채널효과를 갖지 않는 고집적 반도체소자를 얻을 수 있다.
이와 같이 구성되는 반도체소자의 제조방법을 도 3 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3 내지 도 8은 본 발명에 의한 반도체소자의 제조방법을 나타낸 단면 공정도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 먼저, 반도체기판, 예를 들어 실리콘기판(1)의 액티브영역을 아이솔레이션하기 위해 LOCOS공정을 이용하여 실리콘기판(1)의 아이솔레이션영역에 필드산화막(5)을 형성한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 이어서, 상기 노출된 액티브영역 상에 감광막의 패턴(4)을 형성하되, 감광막의 패턴(4)의 개구부를 채널이 형성될 부분의 액티브영역 상에 위치시킨다.
그런 다음, 실리콘식각용 식각용액, 예를 들어 고농도의 불산(HF)용액에 충분히 견딜 수 있는 감광막의 패턴(4)을 마스크층으로 이용하여 상기 노출된 영역의 실리콘기판(1)을 HF용액으로 등방성 습식 식각하여 굴곡부인 식각홈(2)을 형성한다. 따라서, 식각홈(2) 내에 형성된 곡면은 채널 길이를 종래의 채널길이보다 길게 확보할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 이후, 상기 감광막(4)의 패턴을 제거하고 종래와 동일한 방법으로 실리콘기판(1)의 액티브영역 상에 제 1 게이트 산화막(도시 안됨)을 일정 두께로 성장하고 이온주입공정을 이용하여 원하는 액티브영역에 N, P웰(도시 안됨)을 선택적으로 형성한다. 그리고 나서 이온주입공정을 이용하여 필드 산화막(5)의 직하의 실리콘기판에 스토퍼용 이온주입층(도시 안됨)을 형성한 후 이온주입공정을 이용하여 액티브영역의 문턱전압(VT)을 조절하고, 액티브영역 상의 제 1 게이트 산화막을 습식식각공정으로 완전히 식각한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 그 다음에 상기 노출된 액티브영역 상에 새로운 게이트 산화막(5)을 성장한다. 이어서, 게이트 산화막(5)과 필드 산화막(3) 상에 게이트전극(17)용 폴리실리콘층을 일정 두께로 적층한다. 물론, 상기 게이트전극의 저 저항화를 이루기 위해 상기 폴리실리콘의 상부에 텅스텐(W) 실리사이드, 티타늄(Ti) 실리사이드 등이 형성될 수도 있다.
이어서, 사진식각공정을 이용하여 채널이 형성될 영역의 게이트 산화막(5) 상에만 게이트전극(17)을 남고 그 이외의 영역의 폴리실리콘층을 완전히 식각한다.
따라서, 식각홈(2)에 의해 형성된 곡선의 채널길이(L11)가 게이트전극(17)의 수평 직선길이(L2)보다 길게 확보된다. 이는 트랜지스터의 면적을 증가시키지 않고도 채널길이를 증가시켜 동일한 트랜지스터의 면적에서 숏채널효과를 야기하지 않은 채 집적도를 향상할 수 있음을 의미한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 마지막으로, 이온주입공정을 이용하여 게이트 전극(7)을 가운데 두고 이격된 소오스(S)/드레인(D)을 형성하여 트랜지스터를 완성한다. 물론, 소오스(S)/드레인(D)이 LDD 구조가 아닌 일반적인 구조로 도시되어 있으나 LDD구조로 형성될 수도 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 반도체소자 및 그 제조방법은 게이트전극이 형성될 부위의 실리콘기판에 식각홈이 형성되고 그 식각홈 상에 게이트 산화막을 개재하여 게이트전극을 형성한다.
따라서, 본 발명은 식각홈 내의 곡면에 의한 곡선의 채널 길이가 수평 직선의 게이트전극 길이보다 길게 형성되므로 솟채널효과를 방지하기 위해 게이트전극의 길이를 연장하여야 할 필요가 없어지므로 그만큼 동일한 트랜지스터의 면적에서 고집적도의 반도체소자를 형성할 수 있다.
한편, 본 발명은 도시된 도면과 상세한 설명에 기술된 내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형도 가능함은 이 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이다.
Claims (9)
- 필드산화막에 의해 아이솔레이션된 액티브영역에 정해진 지점에 굴곡부가 형성된 실리콘기판;상기 굴곡부를 포함한 액티브영역 상에 형성된 게이트 산화막;상기 굴곡부 상의 게이트 산화막 상에 형성된 게이트전극;상기 게이트전극을 가운데 두고 이격하여 상기 액티브영역에 형성된 소오스/드레인영역을 포함하는 반도체소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 굴곡부의 곡면에 해당하는 곡선의 채널 길이가 상기 게이트전극의 수평 직선 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 반도체소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 굴곡부가 상기 실리콘기판의 식각홈인 것을 특징으로 하는 반도체소자.
- 제 3 항에 있어서, 상기 식각홈이 등방성 습식 식각된 식각홈인 것을 특징으로 하는 반도체소자.
- 실리콘기판의 액티브영역을 아이솔레이션하기 위해 상기 실리콘기판의 아이솔레이션영역에 필드산화막을 형성하는 단계;상기 액티브영역의 정해진 영역에 굴곡부를 선택적으로 형성하는 단계;상기 굴곡부를 포함한 액티브영역 상에 게이트 산화막을 형성하는 단계;상기 굴곡부 상의 게이트 산화막 상에 게이트전극을 형성하되 상기 게이트 전극의 길이보다 채널길이를 길게 형성하는 단계; 그리고상기 게이트전극을 가운데 두고 이격하여 상기 액티브영역에 소오스/드레인을 형성하는 단계를 포함하는 반도체소자의 제조방법.
- 제 5 항에 있어서, 상기 액티브영역의 정해진 영역에 굴곡부를 형성하는 단계는상기 액티브영역을 포함한 필드산화막 상에 감광막의 패턴을 형성하되 상기 감광막의 패턴의 개구부를 채널이 형성될 지점의 액티브영역 상에 위치하도록 하는 단계;상기 감광막의 패턴을 마스크층으로 이용하여 상기 개구부 내의 노출된 실리콘기판을 식각하여 굴곡부에 해당하는 식각홈을 형성하는 단계; 그리고상기 감광막의 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
- 제 5 항에 있어서, 상기 식각홈을 등방성 식각에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 식각홈을 등방성 습식식각에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 식각홈을 불산(HF) 용액으로 등방성 습식 식각하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
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| KR20030082744A (ko) * | 2002-04-18 | 2003-10-23 | 아남반도체 주식회사 | 반도체 소자 제조 방법 |
| KR100940145B1 (ko) * | 2007-12-04 | 2010-02-03 | 주식회사 동부하이텍 | 반도체 소자의 게이트 형성방법 |
| CN111785638A (zh) * | 2020-07-27 | 2020-10-16 | 上海华力集成电路制造有限公司 | 一种增加晶体管有效沟道长度的方法 |
-
1999
- 1999-04-24 KR KR1019990014729A patent/KR20000067164A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030082744A (ko) * | 2002-04-18 | 2003-10-23 | 아남반도체 주식회사 | 반도체 소자 제조 방법 |
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