KR20050045715A - Method for manufacturing semiconductor device having recess channel mos transistor - Google Patents
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Abstract
리세스 채널 모오스 트렌지스터를 갖는 반도체 장치가 개시되어 있다. 반도체 기판에 소오스/드레인을 형성을 위한 불순물을 주입한다. 상기 반도체 기판 표면 아래로 게이트가 연장되는 리세스 채널 게이트 구조물을 형성한다. 상기 리세스 채널 게이트 구조물을 매립하는 절연막을 형성한다. 상기 리세스 채널 게이트 구조물 사이의 절연막 및 절연막 하부에 노출되는 기판 표면을 식각하여, 기판이 리세스된 콘택홀을 형성한다. 상기 리세스된 콘택홀 하부에 노출된 기판을 등방성으로 식각하여 상기 기판의 노출 부위를 확장한다. 이어서, 상기 확장된 콘택홀 내부에 도전 물질을 매립하여 콘택을 형성한다. 따라서, 콘택 계면의 면적이 증가되어 소오스/드레인 콘택 저항을 감소시킬 수 있다. A semiconductor device having a recess channel MOS transistor is disclosed. Impurities are implanted into the semiconductor substrate to form the source / drain. A recess channel gate structure is formed in which a gate extends below the semiconductor substrate surface. An insulating layer filling the recess channel gate structure is formed. The insulating layer between the recess channel gate structures and the substrate surface exposed under the insulating layer are etched to form a recessed contact hole in the substrate. The substrate exposed under the recessed contact hole is etched isotropically to extend the exposed portion of the substrate. Subsequently, a contact is formed by filling a conductive material in the extended contact hole. Thus, the area of the contact interface can be increased to reduce the source / drain contact resistance.
Description
본 발명은 반도체 메모리 장치의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리세스 채널 트렌지스터를 포함하는 메모리 장치의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor memory device, and more particularly, to a method of manufacturing a memory device including a recess channel transistor.
반도체 장치가 고집적화됨에 따라, MOS 트랜지스터의 게이트 전극의 게이트 길이는 매우 감소되고 있으며, 상기 이웃하는 게이트 전극들 간의 간격도 매우 감소되고 있다. As semiconductor devices are highly integrated, the gate length of the gate electrode of the MOS transistor is greatly reduced, and the spacing between the neighboring gate electrodes is also greatly reduced.
전통적인 플레너(planar)형 게이트를 갖는 트렌지스터는 게이트 길이가 감소되면 트렌지스터의 채널 길이 역시 줄어든다. 상기 트렌지스터의 채널 길이가 작아지면, 채널 영역에서의 전계나 전위에 미치는 소오스 및 드레인의 영향이 현저해져, 정션의 누설전류 증가 및 소오스/드레인의 펀치 쓰루우 발생 등의 문제가 더욱 심화된다. 또한, 액티브 영역의 축소에 따라 채널의 폭도 감소하게 되어 문턱 전압(threshold voltage)이 증가하는 협채널 효과(narrow width effect)가 나타난다.Transistors with traditional planar gates also reduce the channel length of the transistor as the gate length decreases. As the channel length of the transistor becomes smaller, the influence of the source and the drain on the electric field and potential in the channel region becomes remarkable, and the problems such as an increase in leakage current of the junction and a punch through of the source / drain are further exacerbated. In addition, as the width of the active region decreases, the width of the channel decreases, resulting in a narrow width effect, in which a threshold voltage increases.
또한, 상기 트렌지스터의 소오스/드레인과 전기적으로 연결되는 콘택 사이즈가 매우 협소해져, 상기 소오스/드레인 콘택 저항이 매우 커지거나 콘택 낫오픈 불량이 발생하기 쉽다. 더구나, 최근에는 상기 소오스/드레인과 연결되는 콘택을 형성하기 위해 셀프 얼라인 방식으로 콘택홀을 형성하므로, 게이트 측면에 스페이서를 구비하고 있어 상기 소오스/드레인과 접속되는 콘택 계면 사이즈는 더욱 감소된다. In addition, the contact size electrically connected to the source / drain of the transistor becomes very narrow, so that the source / drain contact resistance becomes very large or the contact may be more likely to fail. Moreover, in recent years, since contact holes are formed in a self-aligned manner to form a contact connected to the source / drain, a spacer is provided on the side of the gate, and the contact interface size connected to the source / drain is further reduced.
상기 콘택 저항을 감소시키기 위한 방법의 일 예로, 소오스/드레인 노드를 식각한 후 비등방성으로 기판을 식각하여 언더컷 영역을 형성하는 방법이 대한민국 특허 출원 2000-37231호에 개시되어 있다. 그러나, 상기 개시된 문헌은 플레너 게이트 구조에 한정된 것이다. 상기 플레너 게이트 구조를 채용하는 경우 쇼트 채널 효과 및 벌크 누설 전류 등의 문제로 인해 소오스/드레인의 정션 깊이가 매우 제한된다. 특히, 최근 반도체 장치는 소오스/드레인의 정션이 300Å이하로 매우 얇아지고 있는 추세이다. 상기와 같이, 매우 얇은 정션 깊이를 갖는 소오스/드레인이 형성되는 경우, 상기 언더컷 영역의 하부가 소오스/드레인 하부 이하까지 침투할 가능성이 매우 높다. As an example of a method for reducing the contact resistance, a method of forming an undercut region by etching a substrate anisotropically after etching a source / drain node is disclosed in Korean Patent Application No. 2000-37231. However, the documents disclosed above are limited to planar gate structures. When the planar gate structure is adopted, the junction depth of the source / drain is very limited due to short channel effects and bulk leakage current. In particular, in semiconductor devices, the source / drain junction has become very thin in recent years. As described above, when a source / drain having a very thin junction depth is formed, there is a high possibility that the lower portion of the undercut region penetrates to the lower portion of the source / drain.
또한, 후속의 소오스/드레인과 접속하는 콘택을 형성할 시에, 콘택홀 내에 채워지는 고농도 도핑 폴리실리콘의 불순물이 채널 영역쪽으로 확산하게 되어 반도체 장치에 불량을 유발시킨다. 따라서, 상기 공정을 실재로 적용하는 것은 용이하지 않다. In addition, when forming a contact to be connected to a subsequent source / drain, impurities of the heavily doped polysilicon filled in the contact hole diffuse to the channel region, causing a defect in the semiconductor device. Therefore, it is not easy to apply the above process in practice.
따라서, 본 발명의 목적은 소오스/드레인 콘택 저항이 감소되고, 쇼트 채널 효과가 최소화되는 셀 트렌지스터를 포함하는 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는데 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device including a cell transistor in which source / drain contact resistance is reduced and short channel effects are minimized.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, The present invention to achieve the above object,
반도체 기판에 소오스/드레인 및 채널 형성을 위한 불순물을 주입하는 단계;Implanting impurities into the semiconductor substrate for source / drain and channel formation;
상기 반도체 기판 표면 아래로 게이트가 연장되는 리세스 채널 게이트 구조물을 형성하는 단계; Forming a recess channel gate structure in which a gate extends below the semiconductor substrate surface;
상기 리세스 채널 게이트 구조물을 매립하는 절연막을 형성하는 단계; Forming an insulating layer filling the recess channel gate structure;
상기 리세스 채널 게이트 구조물 사이의 절연막 및 절연막 하부에 노출되는 기판 표면을 식각하여, 기판이 리세스된 콘택홀을 형성하는 단계; Etching the insulating layer between the recess channel gate structures and the substrate surface exposed under the insulating layer to form a contact hole in which the substrate is recessed;
상기 리세스된 콘택홀 하부에 노출된 기판을 등방성으로 식각하여 상기 기판의 노출 부위를 확장하는 단계; 및Isotropically etching the substrate exposed under the recessed contact hole to expand the exposed portion of the substrate; And
상기 확장된 콘택홀 내부에 도전 물질을 매립하여 콘택을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법을 제공한다. And forming a contact by filling a conductive material in the extended contact hole.
상기와 같이, 리세스 채널 게이트를 구비함으로서 쇼트 채널 효과를 최소화할 수 있다. 또한, 소오스/드레인과 접속하는 영역이 확장된 콘택을 형성함으로서, 콘택 저항을 감소시킬 수 있다. As described above, the short channel effect may be minimized by providing the recess channel gate. In addition, the contact resistance can be reduced by forming an extended contact with the source / drain region.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1a 내지 도 1i는 본 발명의 일실시예에 따른 DRAM장치의 셀 트렌지스터를 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 1A to 1I are cross-sectional views illustrating a method of forming a cell transistor of a DRAM device according to an embodiment of the present invention.
도 1a를 참조하면, 반도체 기판(100)의 상부에 통상적인 트렌치 소자 분리 공정을 수행하여 액티브 영역 및 필드 영역(100a)을 구분한다. Referring to FIG. 1A, a trench trench isolation process may be performed on an upper portion of a semiconductor substrate 100 to distinguish between an active region and a field region 100a.
상기 기판(100) 상에 버퍼 산화막(101)을 100Å 정도의 얇은 두께로 형성한다. 이어서, 채널 형성을 위한 불순물 이온 주입 공정을 수행하고, 후속에 형성될 트렌치 깊이를 고려하여 소오스/드레인을 형성하기 위한 불순물(105)을 주입한다. 상기 불순물(105)은 형성하고자하는 트랜지스터의 타입에 따라 3족 또는 5족의 불순물이 주입된다. 상기 불순물의 정션 깊이는 700Å이상이 되도록 형성한다. 본 실시예에서와 같이, 리세스 채널을 갖는 트렌지스터에서는 채널 길이가 충분히 길기 때문에 소오스/드레인간의 쇼트 채널 효과를 고려하지 않아도 되므로, 종래와 같이 상기 불순물이 반드시 매우 얇은 정션 깊이를 가질 필요가 없다. 따라서, 형성하여야 하는 트렌지스터의 소오스/드레인의 저항 및 불순물 농도를 고려하여 소정 정션 깊이를 갖도록 이온 주입을 수행할 수 있다. A buffer oxide film 101 is formed on the substrate 100 to a thin thickness of about 100 microseconds. Next, an impurity ion implantation process for channel formation is performed, and an impurity 105 for forming a source / drain is implanted in consideration of a trench depth to be subsequently formed. The impurities 105 are implanted with Group 3 or 5 impurities, depending on the type of transistor to be formed. The junction depth of the impurities is formed to be 700 kPa or more. As in this embodiment, in a transistor having a recessed channel, the channel length is sufficiently long so that the short channel effect between the source and the drain is not taken into consideration, so that the impurities do not necessarily have a very thin junction depth as in the prior art. Therefore, the ion implantation may be performed to have a predetermined junction depth in consideration of the source / drain resistance and the impurity concentration of the transistor to be formed.
도 1b를 참조하면, 상기 기판(100)에서 리세스 게이트가 형성될 부위를 정의하기 위한 제1 포토레지스트 패턴(102)을 형성한다. 이어서, 상기 제1 포토레지스트 패턴(102)을 마스크로 상기 기판(100)을 선택적으로 식각하여, 게이트 트렌치(109)를 형성한다. 상기 게이트 트렌치(109)는 상기 액티브 영역에 한정되어 형성된다. 상기 게이트 트렌치가 형성됨에 따라, 소오스/드레인 영역(106)이 상기 게이트 트렌치의 양측에 형성된다. Referring to FIG. 1B, a first photoresist pattern 102 for defining a region where a recess gate is to be formed in the substrate 100 is formed. Subsequently, the substrate 100 is selectively etched using the first photoresist pattern 102 as a mask to form a gate trench 109. The gate trench 109 is formed to be limited to the active region. As the gate trench is formed, source / drain regions 106 are formed on both sides of the gate trench.
도 1c를 참조하면, 상기 제1 포토레지스트 패턴(102)을 통상의 애싱 스트립 공정을 수행하여 제거한다. 이어서, 케미컬 건식 식각(Chemical Dry Etch)에 의해 노출된 기판(100)을 선택적으로 등방성 식각하여, 상기 필드 산화막에 의해 가려져 식각되지 않은 기판 부위를 제거하면서 동시에 상기 게이트 트렌치(110)의 저면 모서리 부위를 라운딩한다. Referring to FIG. 1C, the first photoresist pattern 102 is removed by performing a conventional ashing strip process. Subsequently, the substrate 100 exposed by Chemical Dry Etch is selectively isotropically etched to remove the portion of the substrate not covered by the field oxide layer and not etched, and at the same time, the bottom edge portion of the gate trench 110. Rounding
이어서, 도시하지는 않았지만, 상기 게이트 트렌치(110)를 식각할 시에 발생한 데미지를 큐어링하기 위한 열산화막을 형성한다. Subsequently, although not shown, a thermal oxide film is formed to cure the damage generated when the gate trench 110 is etched.
다음에, 상기 열산화막 및 하부의 버퍼 산화막(101)을 습식 식각 공정에 의해 동시에 제거한다. Next, the thermal oxide film and the lower buffer oxide film 101 are simultaneously removed by a wet etching process.
도 1d를 참조하면, 상기 게이트 트렌치(110)의 측면, 저면 및 기판(100) 상부면에 게이트 절연막(114)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(114)은 실리콘 기판을 산화시켜 형성하는 것이 바람직하다. 때문에, 필드 영역(100a) 상에는 형성되지 않게 된다. Referring to FIG. 1D, a gate insulating layer 114 is formed on the side surface, the bottom surface of the gate trench 110, and the top surface of the substrate 100. The gate insulating layer 114 is preferably formed by oxidizing a silicon substrate. Therefore, it is not formed on the field region 100a.
이어서, 상기 게이트 절연막(114)이 형성되어 있는 상기 게이트 트렌치(110) 내부를 매립하면서 상기 기판(100)표면 상에 소정의 두께로 도전막(140)을 형성한다. 상기 도전막(140)은 불순물이 도핑된 폴리실리콘막(125)을 포함한다. 또는, 상기 도전막(140)은 폴리실리콘막(125) 상에 금속막 또는 금속 실리사이드막(135)이 적층된막으로 이루어지는 다층막을 포함한다. 바람직하게는, 도시된 바와 같이, 상기 게이트 트렌치(110)를 매립하면서 상기 기판(100) 상에 일정 두께만큼 폴리실리콘막(125)을 증착하고 상기 폴리실리콘막(125) 상에 금속 실리사이드막(135)을 형성한다. 이는, 상기 폴리실리콘막(125)의 경우 스텝커버러지 특성이 매우 우수한 장점이 있으며, 상기 폴리실리콘막(125) 상에 금속 실리사이드막(135)을 형성함으로서 게이트 저항을 감소시킬 수 있다. Subsequently, the conductive layer 140 is formed to a predetermined thickness on the surface of the substrate 100 while filling the inside of the gate trench 110 in which the gate insulating layer 114 is formed. The conductive layer 140 includes a polysilicon layer 125 doped with impurities. Alternatively, the conductive film 140 may include a multilayer film including a metal film or a metal silicide film 135 stacked on the polysilicon film 125. Preferably, as shown, while filling the gate trench 110, the polysilicon film 125 is deposited on the substrate 100 by a predetermined thickness, and the metal silicide film (on the polysilicon film 125) is deposited. 135). This has the advantage that the step coverage property is very excellent in the polysilicon layer 125, and the gate resistance may be reduced by forming the metal silicide layer 135 on the polysilicon layer 125.
이어서, 상기 도전막(140) 상에 실리콘 질화물로서 하드 마스크막(150)을 형성한다. Subsequently, a hard mask film 150 is formed on the conductive film 140 as silicon nitride.
도 1e를 참조하면, 상기 하드 마스크막(150) 상에, 게이트 전극을 패터닝하기 위한 제2 포토레지스트 패턴(152)을 형성한다. 상기 제2 포토레지스트 패턴(152)은 상기 게이트 트렌치(110)가 형성되어 있는 부위를 마스킹하는 라인 형태(line type)를 갖는다. 그리고, 상기 제2 포토레지스트 패턴(152)의 선폭은 상기 게이트 트렌치(110)의 선폭보다 크게 형성하여야 한다. Referring to FIG. 1E, a second photoresist pattern 152 for patterning a gate electrode is formed on the hard mask layer 150. The second photoresist pattern 152 has a line type for masking a portion where the gate trench 110 is formed. In addition, the line width of the second photoresist pattern 152 should be larger than the line width of the gate trench 110.
이어서, 상기 제2 포토레지스트 패턴(152)을 식각 마스크로 하여 상기 하드 마스크막(150)을 식각하여 하드 마스크 패턴(150a)을 형성한다. 이어서, 상기 제2 포토레지스트 패턴(152)을 스트립한다. 이후에, 상기 하드 마스크 패턴(150a)을 식각 마스크로 하여 상기 도전막(140)을 상기 기판(100) 표면이 노출되도록 식각하여 폴리실리콘 패턴(125a) 및 금속 실리사이드 패턴(135a)으로 이루어지는 도전막 패턴(140a)을 형성한다. Subsequently, the hard mask layer 150 is etched using the second photoresist pattern 152 as an etch mask to form a hard mask pattern 150a. Subsequently, the second photoresist pattern 152 is stripped. Thereafter, the conductive layer 140 is etched to expose the surface of the substrate 100 using the hard mask pattern 150a as an etch mask to form a polysilicon pattern 125a and a metal silicide pattern 135a. The pattern 140a is formed.
상기 공정에 의해, 상기 게이트 트렌치(110) 내부를 매립하면서, 상기 트렌치 저면에 대해 수직 방향으로 연장되어 상기 기판 표면으로부터 돌출되는 라인 형상을 갖는 리세스 채널 게이트 구조물(160)이 형성된다. The process forms a recess channel gate structure 160 having a line shape extending in a direction perpendicular to the bottom of the trench and protruding from the substrate surface while filling the inside of the gate trench 110.
도 1f를 참조하면, 상기 리세스 채널 게이트 구조물(160)을 형성하면서 발생된 데미지를 큐어링하기 위한 열산화막(도시안함)을 형성한다. Referring to FIG. 1F, a thermal oxide layer (not shown) is formed to cure damage generated while the recess channel gate structure 160 is formed.
이어서, 상기 게이트 구조물(160) 및 기판(100)에 실리콘 질화막을 증착한다. 그리고, 상기 실리콘 질화막을 이방성으로 식각하여 상기 게이트 구조물(160) 측면에 스페이서(162)를 형성한다. Subsequently, a silicon nitride film is deposited on the gate structure 160 and the substrate 100. In addition, the silicon nitride layer is etched anisotropically to form a spacer 162 on the side of the gate structure 160.
본 발명의 일실시예에 따른 리세스 채널 트렌지스터가 채용되는 반도체 장치는 일반적으로 70㎚이하의 디자인룰을 갖는 공정으로 제조된다. 이 경우, 상기 게이트 구조물 사이의 노출된 기판 사이 간격은 350Å이하로 매우 협소하다. A semiconductor device employing a recess channel transistor according to an embodiment of the present invention is generally manufactured by a process having a design rule of 70 nm or less. In this case, the spacing between the exposed substrates between the gate structures is very narrow, less than 350 microns.
도 1g를 참조하면, 상기 게이트 구조물(160)을 매립하도록 층간 절연막(164)을 형성한다. 상기 층간 절연막(164)은 상기 게이트 구조물(160) 간의 좁은 갭 사이를 보이드 없이 매몰할 수 있는 공정을 이용하여 실리콘 산화막으로 형성한다. Referring to FIG. 1G, an interlayer insulating layer 164 is formed to fill the gate structure 160. The interlayer insulating layer 164 is formed of a silicon oxide layer using a process capable of buried without gaps between the narrow gaps between the gate structures 160.
이어서, 상기 층간 절연막(164)의 소정 부위를 식각하여 상기 소오스/드레인(106)에 해당하는 기판(100) 표면을 노출시키고, 상기 기판(100) 표면을 일정 두께로 더 식각하여 셀프 얼라인 콘택홀(166)을 형성한다. 구체적으로, 상기 층간 절연막(164)을 오버 에치함으로서, 상기 기판(100) 표면 아래까지 일부 리세스되도록 하여 상기 셀프 얼라인 콘택홀(166)을 형성한다. Subsequently, a predetermined portion of the interlayer insulating layer 164 is etched to expose a surface of the substrate 100 corresponding to the source / drain 106, and the surface of the substrate 100 is further etched to a predetermined thickness to self-align contact. The hole 166 is formed. In detail, the self-aligned contact hole 166 is formed by over-etching the interlayer insulating layer 164 to partially recess the surface of the substrate 100.
도 1h를 참조하면, 상기 셀프 얼라인 콘택홀(166) 하부에 노출되어 있는 기판(100) 표면 부위를 등방성으로 식각하여 상기 기판(100)이 노출되는 부위를 확장한다(166a). 상기 기판(100)을 등방성으로 식각하는 공정은, 케미컬 건식 식각(Chemical Dry Etch) 방법으로 수행할 수 있다. Referring to FIG. 1H, a portion of the surface of the substrate 100 exposed under the self-aligned contact hole 166 is isotropically etched to extend a portion where the substrate 100 is exposed (166a). The isotropic etching of the substrate 100 may be performed by a chemical dry etching method.
상기 기판 일부가 리세스되어 있는 셀프 얼라인 콘택홀(166)을 상기와 같이 등방성으로 식각하면, 상기 노출되는 기판 부위가 수직 및 수평 방향으로 더욱 확장된다. 이 때, 상기 확장된 콘택홀(166a) 저면에 노출되는 기판의 면적은 후속 공정에 의해 형성될 콘택과 소오스/드레인(106)이 접촉하는 면적이 된다. 따라서, 상기 게이트 구조물 사이의 기판 간격이 매우 협소하더라도 상기와 같이 콘택홀(166a) 저면을 확장함으로서, 소오소/드레인(106)이 콘택되는 면적을 매우 증가시킬 수 있다. When the self-aligned contact hole 166 in which a portion of the substrate is recessed is etched isotropically as described above, the exposed substrate portion is further extended in the vertical and horizontal directions. At this time, the area of the substrate exposed on the bottom surface of the extended contact hole 166a is an area where the contact to be formed by the subsequent process and the source / drain 106 contact. Therefore, even if the substrate spacing between the gate structures is very narrow, by extending the bottom of the contact hole 166a as described above, the area in which the source / drain 106 is contacted can be greatly increased.
이 때, 상기 확장된 콘택홀(166a)의 저면이 상기 소오스/드레인(106) 정션의 저면보다 더 아래까지 확장되지 않도록 식각 공정 조건을 맞추어야 한다. 즉, 상기 확장된 콘택홀(166a)의 저면은 상기 소오스/드레인(106)의 정션의 저면보다 높게 형성하여야 한다. At this time, the etching process conditions should be adjusted so that the bottom of the extended contact hole 166a does not extend further below the bottom of the source / drain 106 junction. That is, the bottom of the extended contact hole 166a should be formed higher than the bottom of the junction of the source / drain 106.
또한, 상기 확장된 콘택홀(166a)은 상기 기판 표면 아래에 형성되는 상기 게이트 구조물(160)과 일정 간격 이격되도록 형성하여야 한다. In addition, the extended contact hole 166a should be formed to be spaced apart from the gate structure 160 formed below the substrate surface by a predetermined distance.
상기 확장된 콘택홀(166a)을 형성한 이 후에, 소오스/드레인(106) 형성을 위한 불순물 주입 공정을 한번 더 수행할 수도 있다. After the formation of the extended contact hole 166a, an impurity implantation process for forming the source / drain 106 may be performed once more.
도 1i를 참조하면, 상기 확장된 콘택홀(166a) 내에 도전 물질을 매몰하고 상기 도전 물질을 평탄화하여 소오스/드레인 콘택(170)을 형성한다. 상기 도전 물질은 상기 기판 하부의 확장된 홀 영역까지 충분히 매립될 수 있도록 스텝커버러지 특성이 우수한 물질 및 공정으로 증착한다. 상기 도전 물질은 폴리실리콘을 포함한다. Referring to FIG. 1I, a conductive material is buried in the extended contact hole 166a and the conductive material is planarized to form a source / drain contact 170. The conductive material is deposited using a material and a process having excellent step coverage properties so that the conductive material can be sufficiently filled to the extended hole area under the substrate. The conductive material includes polysilicon.
상기 공정에 의해, 소오스/드레인 콘택 계면의 면적이 매우 증가한다. 따라서, 상기 소오스/드레인 콘택 계면 면적에 기인하여 상기 소오스/드레인 콘택의 저항이 증가되거나 또는 소오스/드레인 콘택 낫오픈 발생하는 등의 문제를 최소화할 수 있다. 또한, 상기 소오스/드레인 콘택의 접촉 면적을 증가시키기 위해 수평 방향으로의 면적을 요구하지 않으므로 향후 반도체 장치의 디자인룰을 더욱 축소할 수도 있다. By this process, the area of the source / drain contact interface is greatly increased. Therefore, problems such as an increase in resistance of the source / drain contacts or a source / drain contact open due to the source / drain contact interface area may be minimized. In addition, since the area in the horizontal direction is not required to increase the contact area of the source / drain contact, the design rule of the semiconductor device may be further reduced.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, MOS트랜지스터의 게이트 전극을 리세스 채널을 가지도록 형성함으로서 쇼트 채널 효과를 최소화할 수 있다. 또한, 트렌지스터의 문턱 전압 상향 및 누설 전류 감소 등의 효과를 기대할 수 있다. As described above, according to the present invention, the short channel effect can be minimized by forming the gate electrode of the MOS transistor to have a recess channel. In addition, the effect of raising the threshold voltage of the transistor and reducing the leakage current can be expected.
그리고, 트렌지스터의 소오스/드레인과 접속하는 콘택의 계면이 상기 소오스/드레인 내부까지 침투하여 계면의 면적이 수직 및 수평 방향으로 확장되어 있다. 따라서, 상기 콘택 저항이 매우 감소되는 효과가 있다. The interface of the contact connecting the source / drain of the transistor penetrates into the source / drain, and the area of the interface extends in the vertical and horizontal directions. Therefore, there is an effect that the contact resistance is greatly reduced.
더구나, 상기 리세스 채널을 갖는 모오스 트렌지스터를 채용하는 경우 상기 소오스/드레인이 매우 얇은 정션 깊이가 요구되지는 않기 때문에, 상기 계면이 확장된 콘택 형성이 매우 유리하다. Moreover, contact formation with an extended interface is very advantageous when employing a MOS transistor with the recess channel since the source / drain does not require very thin junction depths.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. And can be changed.
도 1a 내지 도 1i는 본 발명의 일실시예에 따른 DRAM장치의 셀 트렌지스터를 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 1A to 1I are cross-sectional views illustrating a method of forming a cell transistor of a DRAM device according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 반도체 기판 100a : 필드 영역100: semiconductor substrate 100a: field region
102 : 제1 포토레지스트 패턴 106 : 소오스/드레인102: first photoresist pattern 106: source / drain
110 : 게이트 트렌치 114 : 게이트 절연막 110: gate trench 114: gate insulating film
140 : 도전막 150 : 하드 마스트막140: conductive film 150: hard mast film
160 : 리세스 채널 게이트 구조물 162 : 스페이서160 recess channel gate structure 162 spacer
164 : 층간 절연막 166a : 확장된 콘택홀164: interlayer insulating film 166a: extended contact hole
170 : 콘택 170: contact
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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100745894B1 (en) * | 2005-06-30 | 2007-08-02 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for forming recess gate of semiconductor device |
KR100781874B1 (en) | 2006-12-26 | 2007-12-05 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for manufacturing of semiconductor device |
KR100869351B1 (en) * | 2007-06-28 | 2008-11-19 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for fabricating semiconductor device |
KR100908522B1 (en) * | 2007-06-28 | 2009-07-20 | 주식회사 하이닉스반도체 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
KR100922556B1 (en) * | 2007-12-27 | 2009-10-21 | 주식회사 동부하이텍 | Method of manufacturing a metal contact in a semiconductor |
KR101008985B1 (en) * | 2008-09-24 | 2011-01-17 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for forming recess gate |
KR101133709B1 (en) * | 2010-05-26 | 2012-04-13 | 에스케이하이닉스 주식회사 | Method for manufacturing semiconductor device |
US8906763B2 (en) | 2011-07-04 | 2014-12-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of manufacturing a dynamic random access memory (DRAM) including forming contact pads of adjacent cells by laterally etching a contact opening of a cell therebetween |
US9508726B2 (en) | 2014-08-18 | 2016-11-29 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor device and method of fabricating the same |
-
2003
- 2003-11-12 KR KR1020030079883A patent/KR20050045715A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100745894B1 (en) * | 2005-06-30 | 2007-08-02 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for forming recess gate of semiconductor device |
KR100781874B1 (en) | 2006-12-26 | 2007-12-05 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for manufacturing of semiconductor device |
JP2008166695A (en) * | 2006-12-26 | 2008-07-17 | Hynix Semiconductor Inc | Method for manufacturing semiconductor element |
US7842593B2 (en) | 2006-12-26 | 2010-11-30 | Hynix Semiconductor Inc. | Semiconductor device and method for fabricating the same |
US7786529B2 (en) | 2007-06-28 | 2010-08-31 | Hynix Semiconductor Inc. | Semiconductor device and method of fabricating the same |
KR100908522B1 (en) * | 2007-06-28 | 2009-07-20 | 주식회사 하이닉스반도체 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
KR100869351B1 (en) * | 2007-06-28 | 2008-11-19 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for fabricating semiconductor device |
US7858461B2 (en) | 2007-06-28 | 2010-12-28 | Hynix Semiconductor Inc. | Semiconductor device and method of fabricating the same |
US8202795B2 (en) | 2007-06-28 | 2012-06-19 | Hynix Semiconductor Inc. | Method of fabricating a semiconductor device having a plug |
KR100922556B1 (en) * | 2007-12-27 | 2009-10-21 | 주식회사 동부하이텍 | Method of manufacturing a metal contact in a semiconductor |
KR101008985B1 (en) * | 2008-09-24 | 2011-01-17 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for forming recess gate |
KR101133709B1 (en) * | 2010-05-26 | 2012-04-13 | 에스케이하이닉스 주식회사 | Method for manufacturing semiconductor device |
US8906763B2 (en) | 2011-07-04 | 2014-12-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of manufacturing a dynamic random access memory (DRAM) including forming contact pads of adjacent cells by laterally etching a contact opening of a cell therebetween |
US9508726B2 (en) | 2014-08-18 | 2016-11-29 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor device and method of fabricating the same |
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