KR20060075424A - 반도체 소자의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 리세스 식각공정에 의한 액티브 프로파일 열화없이 채널길이를 증가시킬 수 있는 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은, 실리콘 기판 상에 패드 산화막과 패드 질화막을 차례로 형성하는 단계; 상기 패드질화막, 패드산화막 및 실리콘 기판을 식각하여 트렌치를 형성하는 단계; 상기 트렌치 내에 절연막을 매립하여 액티브 영역과 필드 영역을 격리하는 소자분리막을 형성하는 단계; 상기 패드질화막 및 패드산화막을 식각하여 액티브 영역의 일부분을 노출시키는 단계; 상기 노출된 기판 액티브 영역 상에 비정질 실리콘을 증착하는 단계; 상기 비정질 실리콘을 어닐링하여 에피 실리콘으로 변화시키는 단계; 상기 패드질화막과 패드산화막을 제거하는 단계; 및 상기 에피 실리콘의 가장자리 및 이에 인접한 기판 액티브 영역 상에 게이트를 형성하는 단계;를 포함한다.
Description
도 1 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
11: 실리콘 기판 12: 패드 산화막
13: 패드 질화막 14: 소자분리막
15: 마스크 16: 비정질 실리콘
17: 에피 실리콘 18: 게이트 산화막
19: 폴리실리콘막 20: 텅스텐 실리사이드막
21: 하드마스크막 30: 게이트
본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히, 리세스 식각공정에 의한 액티브 프로파일 열화없이 채널길이를 증가시킬 수 있는 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 고집적화에 따라 필연적으로 게이트의 선폭 감소 및 그에 따 른 채널 길이의 감소가 초래되고 있다. 그런데, 채널 길이가 감소되면 문턱전압이 급격하게 줄어드는 단채널효과가 유발되고, 이로 인해, 트랜지스터 및 소자특성의 저하가 야기된다. 따라서, 반도체 소자의 고집적화를 위해서는 단채널효과의 방지가 반드시 해결되어야 한다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 채널 길이를 증가시키기 위한 다양한 형태의 액티브 형태에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 노력의 하나가 액티브의 일부를 식각하고 그 위에 게이트를 형성하여 채널 길이를 증가시키는 구조인 리세스 채널(recess channel)이다.
일반적인 리세스 채널의 경우 마스크를 이용하여 액티브 영역의 일부를 노출시킨 후 건식식각을 통해 노출된 액티브 영역을 식각한다. 이러한 기존 공정을 통해 형성된 리세스 채널은 선택비를 이용하여 식각하지 않고 식각시간만을 이용하여 액티브 영역을 식각하며, 300~1000Å 정도의 낮은 깊이를 식각한다.
이때 낮은 식각 타겟으로 인해 과도 식각(over-etch)이 불가능하므로 리세스 채널 가장자리(edge) 부분에 슬로프가 형성되고 이는 채널 길이 감소로 이어진다. 또한 액티브 영역을 식각하는 과정에서 액티브 가장자리 부분에 뿔 형상이 형성되어 후속 게이트 형성과정에서 스토리지 노드 콘택 영역에 게이트 잔여물에 의한 워드라인간의 브릿지(bridge)를 유발할 수 있다. 뿐만 아니라, 후속 채널 형성과정에서 예리한 뿔 형상 영역에 전기장 집중으로 인한 문턱전압 저하를 유발한다.
또한, 건식 식각의 특성상 웨이퍼 중심부와 가장자리부의 식각률 차이로 영역별 리세스 깊이 균일도 또한 저하되게 된다. 이러한 여러가지 문제점으로 인하 여 채널길이 감소, 문턱전압 및 GOI(Gate Oxide Integrity) 등 전기적 특성 열화를 초래한다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 리세스 식각공정에 의한 공정 결함을 방지할 수 있는 반도체 소자의 제조방법을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일면에 따라, 실리콘 기판 상에 패드 산화막과 패드 질화막을 차례로 형성하는 단계; 상기 패드질화막, 패드산화막 및 실리콘 기판을 식각하여 트렌치를 형성하는 단계; 상기 트렌치 내에 절연막을 매립하여 액티브 영역과 필드 영역을 격리하는 소자분리막을 형성하는 단계; 상기 패드질화막 및 패드산화막을 식각하여 액티브 영역의 일부분을 노출시키는 단계; 상기 노출된 기판 액티브 영역 상에 비정질 실리콘을 증착하는 단계; 상기 비정질 실리콘을 어닐링하여 에피 실리콘으로 변화시키는 단계; 상기 패드질화막과 패드산화막을 제거하는 단계; 및 상기 에피 실리콘의 가장자리 및 이에 인접한 기판 액티브 영역 상에 게이트를 형성하는 단계;를 포함하는 반도체 소자의 제조방법이 제공된다.
상기 비정질 실리콘을 증착하는 단계는 SPE 공정에 따라 진행한다.
상기 SPE 공정은 500∼650℃ 및 질소분위기에서 30분 내지 10시간 동안 진행한다.
상기 비정질 실리콘은 300∼1000Å 두께로 증착한다.
(실시예)
이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상술하기로 한다.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 액티브 영역과 필드 영역을 구비한 실리콘 기판(11) 상에 패드 산화막(12)과 패드 질화막(13)을 차례로 형성한다. 여기서, 패드산화막(12) 및 패드질화막(13)의 두께는 형성하고자 하는 단차 높이에 따라 조절한다. 패드산화막(12)은 50∼100Å의 두께로 형성하며, 패드질화막(13)은 300∼800Å의 두께로 형성한다.
도 2를 참조하면, 상기 패드질화막(13), 패드산화막(12) 및 실리콘 기판(11)을 차례로 식각하여 소자분리용 트렌치(T)를 형성한다. 상기 트렌치(T)는 대략 2000∼3000Å의 깊이로 형성한다.
도 3을 참조하면, 상기 트렌치(T)를 매립하도록 기판 결과물 상에 절연막을 증착한 다음, 패드질화막(13)이 드러나도록 상기 절연막을 CMP하여 소자분리막(14)을 형성한다.
도 4를 참조하면, 마스크 공정을 통해 패드질화막(13)과 패드산화막(12)을 식각하여 액티브 영역의 일부분을 노출시킨다.
도 5를 참조하면, 상기 노출된 기판 액티브 영역 상에 SPE 공정에 따라 비정 질 실리콘(16)을 증착한다. 상기 SPE 공정은 500∼650℃ 및 질소분위기에서 30분 내지 10시간 동안 진행하며, 비정질 실리콘은 300∼1000Å의 두께로 증착한다. 여기서, 비정질 실리콘(16)의 증착 두께로 액티브 단차의 높이를 조절할 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 비정질 실리콘(16)을 어닐링하여 에피 실리콘(17)으로 변화시킨다.
도 7을 참조하면, 상기 패드질화막(13)과 패드산화막(12)을 제거한 다음, 상기한 바와 같이 하여 얻어지는 기판 결과물 상에 게이트 산화막(18), 폴리실리콘막실리콘막(19), 텅스텐 실리사이드막(20) 및 하드마스크막(11)을 순차적으로 형성하고 이들을 패터닝하여 상기 에피 실리콘(17)의 양측 가장자리 각각과 이에 인접한 기판 액티브 영역 상에 배치되도록 게이트(30)를 형성한다. 이어서, 상기 게이트(30) 양측의 기판 내에 불순물 이온주입을 진행하여 접합영역을 형성한다.
여기서, 종래의 리세스 채널 형성시와 달리 건식식각을 사용하지 않음으로써, 기판에 손상을 주지 않으면서 웨이퍼내 균일한 에피실리콘 단차를 형성할 수 있다. 이렇게 액티브 영역에 에피실리콘을 이용하여 단차를 형성함으로써, 채널길이 확장효과를 얻을 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명은 액티브 영역에 에피 실리콘 단차를 형성함으로써, 채널길이 확장효과를 얻을 수 있다. 또한, 에피 실리콘을 이용하여 액티브를 형성함으로써, 종래의 리세스 건식식각에 의한 액티브 프로파일 열화현상을 방지할 수 있다.
본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니고 이하의 특허청구의 범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.
Claims (4)
- 실리콘 기판 상에 패드 산화막과 패드 질화막을 차례로 형성하는 단계;상기 패드질화막, 패드산화막 및 실리콘 기판을 식각하여 트렌치를 형성하는 단계;상기 트렌치 내에 절연막을 매립하여 액티브 영역과 필드 영역을 격리하는 소자분리막을 형성하는 단계;상기 패드질화막 및 패드산화막을 식각하여 액티브 영역의 일부분을 노출시키는 단계;상기 노출된 기판 액티브 영역 상에 비정질 실리콘을 증착하는 단계;상기 비정질 실리콘을 어닐링하여 에피 실리콘으로 변화시키는 단계;상기 패드질화막과 패드산화막을 제거하는 단계; 및상기 에피 실리콘의 가장자리 및 이에 인접한 기판 액티브 영역 상에 게이트를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 비정질 실리콘을 증착하는 단계는 SPE 공정에 따라 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 SPE 공정은 500∼650℃ 및 질소분위기에서 30분 내지 10시간 동안 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 비정질 실리콘은 300∼1000Å 두께로 증착하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
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Cited By (2)
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