KR20060072980A - Method for forming mos transistor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모스 트랜지스터의 형성방법을 개시한다. 개시된 본 발명에 따른 모스 트랜지스터의 형성방법은, 상기 제1패드질화막과 제1패드산화막을 게이트 영역을 노출시키도록 차례로 식각하는 단계; 상기 식각된 제1패드질화막과 제1패드산화막 측벽에 산화막 스페이서를 형성하는 단계; 상기 제1패드질화막과 산화막 스페이서를 마스크로 이용해서 노출된 게이트 영역의 실리콘 기판 부분을 1차로 식각하여 홈을 형성하는 단계; 상기 기판 결과물 전면 상에 제1게이트산화막을 형성하는 단계; 상기 제1게이트산화막을 포함한 홈 내에 제1폴리실리콘막을 형성하는 단계; 상기 제1패드질화막을 마스크로 해서 제1게이트산화막과 산화막 스페이서를 식각함과 아울러, 실리콘 기판을 2차로 식각하여 트렌치를 형성하는 단계; 상기 트렌치 표면 내에 제1LDD 영역을 형성하는 단계; 상기 제1LDD 영역 상에 제2게이트산화막과 질화막 스페이서를 형성하는 단계; 상기 기판 결과물 상에 트렌치를 매립하도록 제2폴리실리콘막을 증착하는 단계; 상기 패드 질화막이 노출되도록 제2폴리실리콘막을 CMP하여 리세스 게이트를 형성하는 단계; 상기 패드질화막을 제거하는 단계; 상기 제1LDD 영역을 포함한 리세스 게이트 양측의 기판 표면 내에 제2LDD 영역을 형성하는 단계; 및 상기 리세스 게이트 양측의 기판 표면 내에 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention discloses a method of forming a MOS transistor. A method of forming a MOS transistor according to the present disclosure includes: sequentially etching the first pad nitride layer and the first pad oxide layer to expose a gate region; Forming an oxide spacer on sidewalls of the etched first pad nitride layer and the first pad oxide layer; Forming a groove by first etching the exposed portion of the silicon substrate of the exposed gate region using the first pad nitride layer and the oxide spacer as a mask; Forming a first gate oxide layer on an entire surface of the substrate resultant; Forming a first polysilicon film in the groove including the first gate oxide film; Etching the first gate oxide layer and the oxide spacer using the first pad nitride layer as a mask, and forming a trench by second etching the silicon substrate; Forming a first LDD region in the trench surface; Forming a second gate oxide layer and a nitride spacer on the first LDD region; Depositing a second polysilicon film to fill a trench on the substrate resultant; Forming a recess gate by CMPing the second polysilicon layer to expose the pad nitride layer; Removing the pad nitride film; Forming a second LDD region in a surface of a substrate on both sides of a recess gate including the first LDD region; And forming a source / drain region in the substrate surface on both sides of the recess gate.

Description

모스 트랜지스터형성방법 {method for forming MOS transistor}Method for forming MOS transistor

도 1a 내지 도 1e는 종래의 모스 트랜지스터 형성방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.1A to 1E are cross-sectional views illustrating processes for forming a conventional MOS transistor.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 모스 트랜지스터 형성방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.2A through 2E are cross-sectional views of processes for describing a MOS transistor forming method according to the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

21: 실리콘 기판 22: 제1패드산화막21: silicon substrate 22: first pad oxide film

23: 제1패드질화막 24: 산화막 스페이서23: first pad nitride film 24: oxide film spacer

26: 제1게이트산화막 27: 제1폴리실리콘막 26: first gate oxide film 27: first polysilicon film

28: 제1LDD 영역 29: 제2게이트산화막 28: first LDD region 29: second gate oxide film

31: 질화막 스페이서 32: 제2폴리실리콘막 31 nitride film spacer 32 second polysilicon film

33: 제2LDD 영역 35: 소오스/드레인 영역 33: second LDD region 35: source / drain region

본 발명은 모스 트랜지스터 형성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 게이트와 소오스/드레인 간의 기생 저항을 감소시킴과 아울러 단채널효과를 개선시킬 수 있는 모스 트랜지스터 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a MOS transistor, and more particularly, to a method of forming a MOS transistor capable of reducing the parasitic resistance between a gate and a source / drain and improving a short channel effect.

모스 트랜지스터는 게이트 전압에 의해 발생하는 전계를 이용하여 전하 채널을 형성하고 게이트 전압의 변화로 전하의 흐름을 제어할 수 있는 반도체 소자이다. 모스 트랜지스터는 바이폴라 트랜지스터에 비해 적은 에너지 소비와 간단한 공정, 그리고, 트랜지스터 단위의 크기가 작다는 장점 때문에 집적 회로의 주종을 이루고 있다.A MOS transistor is a semiconductor device capable of forming a charge channel using an electric field generated by a gate voltage and controlling the flow of electric charge by a change in the gate voltage. Morse transistors are the mainstay of integrated circuits due to their low energy consumption, simple process, and small transistor size compared to bipolar transistors.

하지만, 최근 반도체 집적회로의 고속화와 고집적화가 가속화됨에 따라 채널의 길이도 짧아지게 됨으로써 단채널효과(short channel effect)에 큰 영향을 받게 되었다. 단채널효과란 드레인 전압이 증가하면 드레인 부근 공핍영역이 확장하여 유효 채널의 길이가 감소하는 현상을 말하는데, 이는 채널이 형성될 때의 게이트 전압인 임계 전압(threshold voltage)의 크기에 영향을 주어 트랜지스터의 제어를 어렵게 한다. 이처럼 단채널에서 드레인의 영향을 줄이기 위해 게이트, 드레인 그리고 소스 사이에 얕은 접합 영역이 필요하게 되었다. 하지만 이러한 얕은 접합 영역은 전류가 흐르는 단면적의 감소로, 면저항과 접합 누설 전류 등이 증가한다는 문제점이 있다.However, as the speed and speed of integration of semiconductor integrated circuits are accelerated, the channel length is also shortened, which is greatly affected by the short channel effect. The short channel effect refers to a phenomenon in which the length of the effective channel decreases due to the expansion of the depletion region near the drain as the drain voltage increases, which affects the magnitude of the threshold voltage, which is the gate voltage when the channel is formed. Makes control difficult. To reduce the effects of drain on short channels, shallow junctions between gate, drain and source are needed. However, such a shallow junction region has a problem in that the sheet resistance and the junction leakage current increase due to a decrease in the cross-sectional area through which current flows.

도 1a 내지 도 1d는 종래의 모스 트랜지스터 형성방법을 나타낸 공정 단면도이다.1A to 1D are cross-sectional views illustrating a conventional MOS transistor forming method.

도 1a를 참조하면, 반도체 기판(1)상에 패드산화막(2)과 패드질화막(3)을 형성한 다음, 상기 결과물 상부에 마스크(도시안됨)를 형성하고, 이를 이용해서 상기 패드질화막(3)과 패드산화막(2)을 게이트 영역을 노출시키도록 선택적으로 식각한 다. 그 후, 상기 결과물 상부에 제1질화막을 증착하고 식각공정을 통해 상기 식각된 패드질화막(3)과 패드산화막(2) 측벽에 제1질화막 스페이서(4)를 형성한다. Referring to FIG. 1A, a pad oxide film 2 and a pad nitride film 3 are formed on a semiconductor substrate 1, and then a mask (not shown) is formed on the resultant, and the pad nitride film 3 is formed using the pad oxide film 3. ) And the pad oxide film 2 are selectively etched to expose the gate region. Thereafter, a first nitride layer is deposited on the resultant, and a first nitride layer spacer 4 is formed on sidewalls of the etched pad nitride layer 3 and the pad oxide layer 2 through an etching process.

도 1b를 참조하면, 상기 노출된 게이트 영역 부분에 로코스(LOCOS) 공정을 실시하여 필드산화막(5)을 형성한다.Referring to FIG. 1B, a field oxide film 5 is formed by performing a LOCOS process on the exposed gate region.

도 1c를 참조하면, 상기 제1질화막 스페이서(4)을 마스크로 이용하여 상기 필드산화막(5)을 선택적으로 제거하여 트렌치(6)를 형성한 후, 문턱전압조절이온주입 공정을 실시한다. Referring to FIG. 1C, after forming the trench 6 by selectively removing the field oxide film 5 using the first nitride film spacer 4 as a mask, a threshold voltage control ion implantation process is performed.

도 1d를 참조하면, 상기 결과물 상부에 열산화막(도시안됨)을 성장시킨 후, 상기 트렌치 내에 폴리실리콘막을 매립하여 리세스 게이트 전극(7)을 형성한다. Referring to FIG. 1D, after a thermal oxide film (not shown) is grown on the resultant product, a polysilicon film is embedded in the trench to form a recess gate electrode 7.

도 1e를 참조하면, 상기 패드질화막(3)과 제1질화막 스페이서(4)를 제거한 다음, 상기 게이트 전극(7)의 양측벽과 필드산화막(5) 상부에 제2질화막 스페이서(8)를 형성하고, 상기 제2질화막 스페이서를 포함한 리세스 게이트(7) 양측의 기판 표면 내에 소오스/드레인 영역(9)을 형성하여 모스 트랜지스터의 제조를 완성한다.Referring to FIG. 1E, after the pad nitride layer 3 and the first nitride layer spacer 4 are removed, the second nitride layer spacer 8 is formed on both sidewalls of the gate electrode 7 and the field oxide layer 5. Then, the source / drain regions 9 are formed in the surface of the substrate on both sides of the recess gate 7 including the second nitride film spacer to complete the manufacture of the MOS transistor.

그런데, 전술한 바와 같이, 활성영역의 트렌치 안에 게이트를 형성하는 종래의 리세스 게이트 구조에서는 채널과 소오스/드레인간 실리콘 막의 두께 차이가 로코스 산화막 성장에 의한 실리콘 막의 손실 정도에만 의존하게 되므로, 소오스/드레인 접합의 콘택 형성시 스파이킹(spiking) 현상이 발생하기 쉬우며, 기생 직렬저항을 감소시키기 위한 충분한 실리콘막의 두께 확보에 어려움이 있으며, 버즈 비크(bird's beak)로 인해 채널 영역이 감소되는 문제가 있다.However, as described above, in the conventional recess gate structure in which the gate is formed in the trench of the active region, the thickness difference between the channel and the source / drain silicon film depends only on the loss of the silicon film due to the growth of the LOCOS oxide. Spike is easy to occur during contact formation of / drain junction, it is difficult to secure sufficient thickness of silicon film to reduce parasitic series resistance, and channel area is reduced due to bird's beak. There is.

또한, 기존의 벌크 기판 위에 제작된 함몰 게이트 구조의 소자는 게이트와 접합간의 분리가 게이트산화막에 의해서만 이루어지므로 게이트와 소오스/드레인 접합간의 기생 정전 용량이 일반적인 트랜지스터보다 최소 50%이상 증가하게 되는데, 이는 신호전달시 RC 지연시간이 늘어나게 되어 고속 동작이 어려운 문제가 있다.In addition, since the gate-junction separation is performed only by the gate oxide layer, the parasitic capacitance between the gate and the source / drain junction increases by at least 50% more than that of a general transistor in the recessed gate structure fabricated on a conventional bulk substrate. RC delay time is increased during signal transmission, there is a problem that high speed operation is difficult.

게다가, 게이트 가장자리 부분의 산화막이 얇아 GIDL(gate-induced-drain-leakage) 특성이 취약하며, 채널 모서리 부근의 채널 형태에 의해 강한 전계가 형성되므로 핫 캐리어(hot carrier) 특성이 취약하게 된다.In addition, the oxide layer at the gate edge is thin and thus the gate-induced-drain-leakage (GIDL) characteristics are weak, and a strong electric field is formed by the channel shape near the channel edge, thereby making the hot carrier characteristic weak.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 게이트와 소오스/드레인 간의 기생 저항을 감소시키고 단채널효과를 개선시킬 수 있는 모스 트랜지스터 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a MOS transistor forming method capable of reducing the parasitic resistance between the gate and the source / drain and improving the short channel effect.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 실리콘 기판 상에 제1패드산화막과 제1패드질화막을 차례로 형성하는 단계; 상기 제1패드질화막과 제1패드산화막을 게이트 영역을 노출시키도록 차례로 식각하는 단계; 상기 식각된 제1패드질화막과 제1패드산화막 측벽에 산화막 스페이서를 형성하는 단계; 상기 제1패드질화막과 산화막 스페이서를 마스크로 이용해서 노출된 게이트 영역의 실리콘 기판 부분을 1차로 식각하여 홈을 형성하는 단계; 상기 기판 결과물 전면 상에 제1게이트산화막을 형성하는 단계; 상기 제1게이트산화막을 포함한 홈 내에 제1폴리실리콘막을 형성하는 단계; 상기 제1패드질화막을 마스크로 해서 제1게이트산화막과 산화막 스페이서를 식각함과 아울러, 실리콘 기판을 2차로 식각하여 트렌치를 형성하는 단계; 상기 트렌치 표면 내에 제1LDD 영역을 형성하는 단계; 상기 제1LDD 영역 상에 제2게이트산화막과 질화막 스페이서를 형성하는 단계; 상기 기판 결과물 상에 트렌치를 매립하도록 제2폴리실리콘막을 증착하는 단계; 상기 패드 질화막이 노출되도록 제2폴리실리콘막을 CMP하여 리세스 게이트를 형성하는 단계; 상기 패드질화막을 제거하는 단계; 상기 제1LDD 영역을 포함한 리세스 게이트 양측의 기판 표면 내에 제2LDD 영역을 형성하는 단계; 및 상기 리세스 게이트 양측의 기판 표면 내에 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모스 트랜지스터 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of sequentially forming a first pad oxide film and a first pad nitride film on a silicon substrate; Sequentially etching the first pad nitride layer and the first pad oxide layer to expose a gate region; Forming an oxide spacer on sidewalls of the etched first pad nitride layer and the first pad oxide layer; Forming a groove by first etching the exposed portion of the silicon substrate of the exposed gate region using the first pad nitride layer and the oxide spacer as a mask; Forming a first gate oxide layer on an entire surface of the substrate resultant; Forming a first polysilicon film in the groove including the first gate oxide film; Etching the first gate oxide layer and the oxide spacer using the first pad nitride layer as a mask, and forming a trench by second etching the silicon substrate; Forming a first LDD region in the trench surface; Forming a second gate oxide layer and a nitride spacer on the first LDD region; Depositing a second polysilicon film to fill a trench on the substrate resultant; Forming a recess gate by CMPing the second polysilicon layer to expose the pad nitride layer; Removing the pad nitride film; Forming a second LDD region in a surface of a substrate on both sides of a recess gate including the first LDD region; And forming a source / drain region in the surface of the substrate on both sides of the recess gate.

상기 실리콘 기판을 1차로 식각하여 홈을 형성하는 단계 후, 그리고 상기 제 1게이트산화막을 형성하는 단계 전, 상기 기판 결과물에 문턱전압조절이온을 주입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.After the step of forming the groove by primary etching the silicon substrate, and before the step of forming the first gate oxide film, further comprising the step of injecting a threshold voltage control ion into the substrate product.

상기 제1패드산화막은 100Å 이상의 두께로 형성하고, 상기 제2패드산화막은 500 내지 1000Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.The first pad oxide film may be formed to a thickness of 100 GPa or more, and the second pad oxide film may be formed to a thickness of 500 to 1000 GPa.

상기 제1패드질화막은 1500Å 이상의 두께로 형성하고, 제2패드질화막은 300 내지 500Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.Preferably, the first pad nitride film is formed to a thickness of 1500 GPa or more, and the second pad nitride film is formed to a thickness of 300 to 500 GPa.

상기 제1게이트산화막은 20 내지 50Å의 두께로 형성하고, 제2게이트산화막은 100 내지 200Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 한다.The first gate oxide film may be formed to a thickness of 20 to 50 GPa, and the second gate oxide film may be formed to a thickness of 100 to 200 GPa.

상기 실리콘 기판의 1차 식각은 1000 내지 1500Å 두께를 식각하고, 2차 식각은 300 내지 500Å의 두께를 식각하는 것이 바람직하다. It is preferable that the primary etching of the silicon substrate etch a thickness of 1000 to 1500 kPa, and the secondary etching etch a thickness of 300 to 500 kPa.                     

상기 제1폴리실리콘은 500 내지 1000Å의 두께로 형성하고, 제2폴리실리콘은 500 내지 1500Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 한다.The first polysilicon is formed to a thickness of 500 to 1000 kPa, and the second polysilicon is formed to a thickness of 500 to 1500 kPa.

(실시예)(Example)

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 게이트 형성방법을 나타낸 공정 단면도이다.2A through 2F are cross-sectional views illustrating a method of forming a gate of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하면, 실리콘 기판(21) 상에 제1패드산화막(22)과 제1패드질화막(23)을 차례로 증착한 다음, 마스크(도시안됨)를 이용해서 게이트가 형성될 영역을 노출시키도록 제1패드질화막(23)과 제1패드산화막(22)을 선택적으로 식각한다. 그런 다음, 상기 식각된 제1패드질화막(23)과 제1패드산화막(22) 전면 상에 제2패드산화막을 증착한 후 이를 식각하여, 제1패드질화막(23)과 제1패드산화막(22)의 측벽에 산화막 스페이서(24)를 형성한다. 여기서, 상기 제1패드산화막(22)은 100Å 정도의 두께로 증착하며, 상기 제1패드질화막(23)은 1500Å 정도의 두께로 증착한다. 또한, 상기 제2패드산화막은 소망하는 게이트의 길이를 얻을 수 있도록, 500 내지 1000Å 정도의 두께로 증착한다.Referring to FIG. 2A, the first pad oxide layer 22 and the first pad nitride layer 23 are sequentially deposited on the silicon substrate 21, and then a mask (not shown) is used to expose a region where a gate is to be formed. The first pad nitride layer 23 and the first pad oxide layer 22 may be selectively etched to form the first pad nitride layer 23. Thereafter, a second pad oxide film is deposited on the entire surface of the etched first pad nitride film 23 and the first pad oxide film 22 and then etched to form a first pad nitride film 23 and a first pad oxide film 22. The oxide film spacers 24 are formed on the sidewalls of the substrate. Here, the first pad oxide film 22 is deposited to a thickness of about 100 GPa, and the first pad nitride film 23 is deposited to a thickness of about 1500 GPa. In addition, the second pad oxide film is deposited to a thickness of about 500 to 1000 Å so as to obtain a desired gate length.

도 2b를 참조하면, 상기 제1패드질화막(23)과 산화막 스페이서(24)를 마스크로 이용해서 상기 노출된 게이트 영역의 실리콘 기판(21) 부분을 1차로 식각하여 홈(25)을 형성한다. 이때, 실리콘 기판(21)의 1차 식각은 바람직하게 1000 내지 1500Å의 두께만큼 식각한다. 이로써, 후속하여 형성될 게이트와 소오스/드레인 영 역간의 실리콘막의 단차가 100 내지 1500Å이 되어, 채널영역과 소오스/드레인 영역이 거의 동일선상에 놓이게 됨으로써, 게이트와 소오스/드레인 간의 기생 직렬저항을 감소시킬 수 있게 된다.Referring to FIG. 2B, a groove 25 is formed by first etching a portion of the silicon substrate 21 of the exposed gate region using the first pad nitride layer 23 and the oxide spacer 24 as a mask. At this time, the primary etching of the silicon substrate 21 is preferably etched by a thickness of 1000 to 1500Å. As a result, the step of the silicon film between the gate and the source / drain region to be formed subsequently becomes 100 to 1500 mW, and the channel region and the source / drain region are almost in line with each other, thereby reducing the parasitic series resistance between the gate and the source / drain region. You can do it.

그런 다음, 상기 기판 결과물 전면 상에 문턱전압조절이온을 주입한다. 실리콘 기판(21)의 1차 식각 후에 문턱전압조절이온을 주입함으로써 채널영역에만 불순물 농도 분포가 증가되고 접합 부근의 농도는 낮게 유지되어 단채널효과를 개선할 수 있게 된다.Then, a threshold voltage regulation ion is implanted on the front surface of the substrate. By implanting the threshold voltage regulation ion after the primary etching of the silicon substrate 21, the impurity concentration distribution is increased only in the channel region and the concentration near the junction is kept low, thereby improving the short channel effect.

도 2c를 참조하면, 상기 기판 결과물을 열처리하여 실리콘 기판 전면 상에 20 내지 50Å의 두께로 제1게이트산화막(26)을 형성한다. 이때, 산화막 스페이서(24)에 의해 제1게이트산화막(26)을 성장시킴으로써, 채널영역의 형태가 라운딩(Rounding)되어 전계가 집중되는 코너효과(Corner Effect)를 개선시킬 수 있다.Referring to FIG. 2C, the substrate resultant is heat-treated to form a first gate oxide layer 26 having a thickness of 20 to 50 GPa on the entire surface of the silicon substrate. At this time, by growing the first gate oxide layer 26 by the oxide spacer 24, the shape of the channel region is rounded to improve the corner effect where the electric field is concentrated.

도 2d를 참조하면, 상기 기판 결과물 전면 상에 제1폴리실리콘막(27)을 500 내지 1000Å의 두께로 증착한다. 그런 다음, 제1게이트산화막을 포함한 홈 내에만 제1폴리실리콘막(27)이 잔류하도록 에치백한다.Referring to FIG. 2D, a first polysilicon film 27 is deposited to a thickness of 500 to 1000 로 on the entire surface of the substrate resultant. Then, the first polysilicon film 27 is etched back so as to remain only in the groove including the first gate oxide film.

도 2e를 참조하면, 상기 제1패드질화막(23)을 마스크로 해서, 제1게이트산화막과 산화막 스페이서(24)를 식각함과 아울러, 실리콘 기판(21)을 2차로 식각하여 트렌치(30)를 형성한다. 이때, 실리콘 기판(21)의 2차 식각은 300 내지 500Å의 깊이로 수행하는 것이 바람직하다. 여기서, 전술하였던 산화막 스페이서를 이용해서 실리콘 기판을 1차로 식각한 후에, 상기 산화막 스페이서를 제거함과 동시에 실리콘 기판을 2차로 식각함으로써 게이트의 길이를 조절하는 것이 용이하게 된다. Referring to FIG. 2E, the first gate nitride film 23 is used as a mask, the first gate oxide film and the oxide film spacer 24 are etched, and the silicon substrate 21 is etched secondly to form the trench 30. Form. At this time, the secondary etching of the silicon substrate 21 is preferably performed to a depth of 300 to 500Å. Here, after the silicon substrate is primarily etched using the above-described oxide film spacer, it is easy to adjust the length of the gate by removing the oxide film spacer and secondly etching the silicon substrate.                     

다음으로, 노출된 실리콘 기판 내에 10 내지 20도의 각도로 이온을 주입하여 상기 트렌치(30) 표면 내에 제1LDD 영역(28)을 형성한다. 상기 제1LDD 영역(28)을 형성함으로써, 후속하는 제2LDD 이온 주입과 소오스/드레인 이온 주입시 도핑되지 않을 수 있는 부분의 접합 농도를 증가시켜 트랜지스터의 구동전류를 개선시킴과 아울러 GIDL(Gate Induced Drain Leakage)를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.Next, ions are implanted into the exposed silicon substrate at an angle of 10 to 20 degrees to form the first LDD region 28 in the trench 30 surface. The first LDD region 28 is formed to increase the junction concentration of undoped portions during subsequent second LDD ion implantation and source / drain ion implantation, thereby improving driving current of the transistor and increasing gate induced drain (GIDL). Leakage) has the effect of reducing.

도 2f를 참조하면, 상기 기판 결과물 상에 제2게이트산화막(29)을 형성한다. 이때, 제2게이트산화막(29)은 제1게이트산화막(26)보다 두꺼운 100 내지 200Å의 두께로 형성한다.Referring to FIG. 2F, a second gate oxide layer 29 is formed on the substrate resultant. In this case, the second gate oxide film 29 is formed to a thickness of 100 to 200 Å thicker than the first gate oxide film 26.

도 2g를 참조하면, 상기 제2게이트산화막(29) 상에 제2패드질화막을 300 내지 500Å의 두께로 증착한다. 그런 다음, 제2패드질화막을 식각하여 제1LDD 영역(28) 상에 질화막 스페이서(31)를 형성한다. 상기 제2패드질화막의 식각시 제1폴리실리콘막(27) 상부의 제2게이트산화막 부분을 제거하여 제1폴리실리콘막(27)이 노출되도록 한다. 게이트 내에 상기 제2게이트산화막과 질화막 스페이서(31)를 형성함으로써, 게이트와 소오스/드레인 영역 간에 존재하는 기생 저항을 감소시킬 수 있다.Referring to FIG. 2G, a second pad nitride layer is deposited on the second gate oxide layer 29 to a thickness of 300 to 500 Å. Thereafter, the second pad nitride layer is etched to form the nitride spacer 31 on the first LDD region 28. When the second pad nitride layer is etched, a portion of the second gate oxide layer on the first polysilicon layer 27 is removed to expose the first polysilicon layer 27. By forming the second gate oxide film and the nitride film spacer 31 in the gate, parasitic resistance existing between the gate and the source / drain regions may be reduced.

도 2h를 참조하면, 상기 기판 결과물 상에 트렌치를 매립하도록 제2폴리실리콘(32)을 500 내지 1500Å의 두께로 증착한 다음, 이를 CMP하여 리세스 게이트를 형성한다. 그런 다음, 습식식각을 수행하여 제1패드산화막(22) 상부의 제1패드질화막을 제거한다. 다음으로, 20 내지 45도의 각도로 이온을 주입하여 상기 제1LDD영역을 포함한 리세스 게이트 양측의 기판 표면 내에 제2LDD 영역(33)을 형성한다. Referring to FIG. 2H, the second polysilicon 32 is deposited to a thickness of 500 to 1500 Å to fill the trench on the substrate resultant, and then CMP to form a recess gate. Thereafter, wet etching is performed to remove the first pad nitride layer over the first pad oxide layer 22. Next, ions are implanted at an angle of 20 to 45 degrees to form a second LDD region 33 in the substrate surface on both sides of the recess gate including the first LDD region.                     

도 2i를 참조하면, 상기 리세스 게이트 양측의 기판 표면 내에 이온주입을 수행하여 소오스/드레인 영역(35)을 형성하여 모스 트랜지스터의 형성을 완성한다. 상기 소오스/드레인 영역(35)은 2회에 걸친 이온주입으로 제1 및 제2LDD 영역을 형성한 후에 형성되었기 때문에, 불순물 농도의 변화가 완만하여 단채널효과가 개선되며, 접합에서의 전계 세기가 감소되어 핫 캐리어 특성이 개선되는 효과가 있다.Referring to FIG. 2I, ion implantation is performed in the substrate surfaces on both sides of the recess gate to form a source / drain region 35 to complete formation of a MOS transistor. Since the source / drain regions 35 were formed after the first and second LDD regions were formed by two ion implantations, the change in the impurity concentration was moderate, and the short channel effect was improved, and the electric field strength at the junction was improved. There is an effect that the reduced hot carrier characteristics are improved.

이상에서와 같이, 본 발명은 2차에 걸쳐 실리콘 기판을 식각해서 리세스 게이트를 형성함으로써 게이트와 소오스/드레인 간의 기생 저항을 감소시켜, 후속하는 콘택 형성 공정시 스파이킹 현상을 방지할 수 있다.As described above, the present invention can reduce the parasitic resistance between the gate and the source / drain by etching the silicon substrate over the secondary to form the recess gate, thereby preventing the spiking phenomenon in the subsequent contact forming process.

또한, 게이트산화막 성장시 게이트 전극의 에지 부분의 산화막 두께가 두꺼워져서 드레인 영역과 중첩되는 게이트 에지 부근의 전계가 감소하여 게이트 전계에 의한 누설전류 감소시킬 수 있다. In addition, when the gate oxide film grows, the oxide film thickness of the edge portion of the gate electrode becomes thick, so that an electric field near the gate edge overlapping the drain region is reduced, thereby reducing leakage current by the gate electric field.

그리고 큰 경사각으로 2회에 걸쳐 LDD 이온을 주입한 후 소오스/드레인 영역을 형성하여 소오스/드레인의 접합에서의 불순물 농도를 완만하게 변화시킴으로써,접합에서의 전계 세기가 감소되어 단채널효과 및 핫 캐리어 특성을 개선할 수 있다.After implanting LDD ions twice at large inclination angles, source / drain regions are formed to slowly change the impurity concentration at the source / drain junction, thereby reducing the electric field strength at the junction, thereby reducing the short channel effect and hot carrier. Properties can be improved.

따라서 본 발명은 모스 트랜지스터 자체의 신뢰성을 확보할 수 있음은 물론 반도체 소자의 신뢰성 및 제조수율을 향상시킬 수 있다.Therefore, the present invention can ensure the reliability of the MOS transistor itself, as well as improve the reliability and manufacturing yield of the semiconductor device.

본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것이 아니고, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명 의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있을 것이다.While the invention has been shown and described with respect to certain preferred embodiments thereof, the invention is not so limited, and the invention is not limited to the spirit and scope of the invention as defined by the following claims. It will be readily apparent to one of ordinary skill in the art that various modifications and variations can be made.

Claims (7)

실리콘 기판 상에 제1패드산화막과 제1패드질화막을 차례로 형성하는 단계;Sequentially forming a first pad oxide film and a first pad nitride film on the silicon substrate; 상기 제1패드질화막과 제1패드산화막을 게이트 영역을 노출시키도록 차례로 식각하는 단계;Sequentially etching the first pad nitride layer and the first pad oxide layer to expose a gate region; 상기 식각된 제1패드질화막과 제1패드산화막 측벽에 산화막 스페이서를 형성하는 단계;Forming an oxide spacer on sidewalls of the etched first pad nitride layer and the first pad oxide layer; 상기 제1패드질화막과 산화막 스페이서를 마스크로 이용해서 노출된 게이트 영역의 실리콘 기판 부분을 1차로 식각하여 홈을 형성하는 단계;Forming a groove by first etching the exposed portion of the silicon substrate of the exposed gate region using the first pad nitride layer and the oxide spacer as a mask; 상기 기판 결과물 전면 상에 제1게이트산화막을 형성하는 단계;Forming a first gate oxide layer on an entire surface of the substrate resultant; 상기 제1게이트산화막을 포함한 홈 내에 제1폴리실리콘막을 형성하는 단계;Forming a first polysilicon film in the groove including the first gate oxide film; 상기 제1패드질화막을 마스크로 해서 제1게이트산화막과 산화막 스페이서를 식각함과 아울러, 실리콘 기판을 2차로 식각하여 트렌치를 형성하는 단계; Etching the first gate oxide layer and the oxide spacer using the first pad nitride layer as a mask, and forming a trench by second etching the silicon substrate; 상기 트렌치 표면 내에 제1LDD 영역을 형성하는 단계;Forming a first LDD region in the trench surface; 상기 제1LDD 영역 상에 제2게이트산화막과 질화막 스페이서를 형성하는 단계;Forming a second gate oxide layer and a nitride spacer on the first LDD region; 상기 기판 결과물 상에 트렌치를 매립하도록 제2폴리실리콘막을 증착하는 단계;Depositing a second polysilicon film to fill a trench on the substrate resultant; 상기 패드 질화막이 노출되도록 제2폴리실리콘막을 CMP하여 리세스 게이트를 형성하는 단계;Forming a recess gate by CMPing the second polysilicon layer to expose the pad nitride layer; 상기 패드질화막을 제거하는 단계;Removing the pad nitride film; 상기 제1LDD 영역을 포함한 리세스 게이트 양측의 기판 표면 내에 제2LDD 영역을 형성하는 단계; 및Forming a second LDD region in a surface of a substrate on both sides of a recess gate including the first LDD region; And 상기 리세스 게이트 양측의 기판 표면 내에 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모스 트랜지스터 제조방법.Forming a source / drain region in the substrate surface on both sides of the recess gate. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 실리콘 기판을 1차로 식각하여 홈을 형성하는 단계 후, 그리고 상기 제 1게이트산화막을 형성하는 단계 전, 상기 기판 결과물에 문턱전압조절이온을 주입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모스 트랜지스터 제조방법.Fabricating a MOS transistor after the etching of the silicon substrate to form a groove and before the forming of the first gate oxide layer, implanting a threshold voltage control ion into the substrate resultant. Way. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1패드산화막은 100Å 이상의 두께로 형성하고, 상기 제2패드산화막은 500 내지 1000Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 모스 트랜지스터 제조방법.And the first pad oxide film is formed to a thickness of 100 GPa or more, and the second pad oxide film is formed to a thickness of 500 to 1000 GPa. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1패드질화막은 1500Å 이상의 두께로 형성하고, 제2패드질화막은 300 내지 500Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 모스 트랜지스터 제조방법.And the first pad nitride film is formed to a thickness of 1500 kPa or more, and the second pad nitride film is formed to a thickness of 300 to 500 kPa. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1게이트산화막은 20 내지 50Å의 두께로 형성하고, 제2게이트산화막은 100 내지 200Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 모스 트랜지스터 제조방법.Wherein the first gate oxide film is formed to a thickness of 20 to 50 kV, and the second gate oxide film is formed to a thickness of 100 to 200 kV. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 실리콘 기판의 1차 식각은 1000 내지 1500Å의 두께를 식각하고, 2차 식각은 300 내지 500Å의 두께를 식각하는 것을 특징으로 하는 모스 트랜지스터 제조방법.The method of claim 1, wherein the primary etching of the silicon substrate to etch a thickness of 1000 to 1500Å, the secondary etching to a thickness of 300 to 500Å. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1폴리실리콘은 500 내지 1000Å의 두께로 형성하고, 제2폴리실리콘은 500 내지 1500Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 모스 트랜지스터 제조방법.Wherein the first polysilicon is formed to a thickness of 500 to 1000 kPa, and the second polysilicon is formed to a thickness of 500 to 1500 kPa.
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