KR20070002575A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 기술에 따라 형성된 반도체 소자를 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing a semiconductor device formed according to the prior art.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.2A to 2C are cross-sectional views of processes for describing a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도.3 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with another embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
21 : 반도체기판 22 : 소자분리막21
23 : 홈 24 : 스크린막 23: home 24: screen film
25 : 게이트절연막 26 : 게이트도전막 25 gate
27 : 하드마스크막 28 : 게이트27: hard mask film 28: gate
본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 소자의 tWR(Write Recovery Time) 특성을 개선할 수 있는 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a semiconductor device that can improve the write recovery time (tWR) characteristics of the device.
최근, 고집적 모스펫(MOSFET) 소자의 디자인 룰이 100nm급 이하로 급격히 감소함에 따라 그에 대응하는 셀 트랜지스터의 채널 길이도 매우 감소되는 실정이다. 또한, 반도체기판의 도핑 농도 증가로 인한 전계(Electric field) 증가에 따른 접합 누설 전류 증가 현상으로 인해 기존의 플래너(planer) 채널 구조를 갖는 트랜지스터의 구조로는 리프레쉬 특성을 향상시키는 데 그 한계점에 이르렀다. 이에 따라, 유효 채널 길이(effective channel length)를 확보할 수 있는 다양한 형태의 리세스 채널(recess channel)을 갖는 모스펫 소자의 구현에 대한 아이디어 및 실제 공정개발 연구가 활발히 진행되고 있다.Recently, as the design rule of a high-density MOSFET device rapidly decreases to 100 nm or less, the channel length of a corresponding cell transistor is also greatly reduced. In addition, due to the increase in the junction leakage current due to the increase in the electric field due to the increased doping concentration of the semiconductor substrate, the transistor structure having the planar channel structure has reached the limit of improving the refresh characteristics. . Accordingly, studies on the implementation of the MOSFET and the actual process development research have been actively conducted on the implementation of a MOSFET having various types of recess channels capable of securing an effective channel length.
도 1은 종래 기술에 따라 형성된 리세스 채널을 갖는 반도체 소자의 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device having a recess channel formed according to the prior art, which will be described below.
도 1을 참조하면, 소자분리막(2)이 구비된 반도체기판(1)의 게이트 형성 영역을 리세스하여 홈(3)을 형성하고, 상기 홈(3)을 포함하는 기판 전면 상에 채널 문턱전압 조절을 위한 불순물 이온주입을 수행한다. 그런다음, 상기 기판 결과물 전면 상에 게이트절연막(4), 게이트도전막(5) 및 하드마스크막(6)을 차례로 형성하고, 상기 하드마스크막(6)을 패터닝한 후, 패터닝된 하드마스크막(6)을 식각장벽으로 이용해서 게이트도전막(5)과 게이트절연막(4)을 순차로 식각하여 게이트(7)를 형성한다. Referring to FIG. 1, a
이후, 도시하지는 않았지만, 상기 게이트(7) 양측에 소오스/드레인 접합영역을 형성하고, 계속해서, 공지된 일련의 후속 공정을 차례로 진행하여 반도체 소자를 제조한다. Subsequently, although not shown, a source / drain junction region is formed on both sides of the
상기한 바와 같이, 리세스 게이트(7)를 형성하게 되면, 채널 도핑 농도를 줄일 수 있어 누설 전류가 감소되므로 데이터 유지 시간을 증가시킬 수 있고, 채널의 유효 길이가 증가되어 소자의 특성이 향상된다. As described above, when the
그러나, 종래 기술에 따른 리세스 채널을 갖는 반도체 소자에서는, 상기 홈(3) 바닥면에 대응하는 채널영역과 게이트(7) 양측의 소오스/드레인 접합영역이 접하는 부분, 즉, 홈(3)의 바닥면에 대응하는 채널의 양측 가장자리(도 1에서 E영역)영역에서 전계가 분산되어, 국부적으로 문턱전압이 증가하므로, 소자의 tWR(Write Recovery Time) 특성이 열화되는 문제점이 있다. However, in the semiconductor device having the recess channel according to the related art, the portion where the channel region corresponding to the bottom surface of the
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 소자의 tWR(Write Recovery Time) 특성을 개선할 수 있는 리세스 게이트를 갖는 반도체 소자의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device having a recess gate that can improve the write recovery time (tWR) characteristics of the device, which is devised to solve the conventional problems as described above. .
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 소자의 제조방법은, 반도체기판의 채널 형성 영역을 리세스하여 홈을 형성하는 단계; 상기 홈을 포함한 기판 전면 상에 스크린막을 형성하는 단계; 및 상기 홈의 양측벽에 형성된 스크린막을 이온주입 장벽으로 이용해서 기판 내에 채널 문턱전압 조절을 위해 불순물을 이온주입하여 홈의 양측 가장자리부분 하부의 채널 영역의 도핑농도가 채널 중앙부의 도핑농도 보다 낮아지도록 만드는 단계;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a semiconductor device, the method comprising: recessing a channel formation region of a semiconductor substrate to form a groove; Forming a screen film on the entire surface of the substrate including the groove; And using a screen film formed on both side walls of the groove as an ion implantation barrier so that the doping concentration of the channel region under both edge portions of the groove is lower than that of the channel center by implanting impurities into the substrate to control the channel threshold voltage. Making; includes.
여기서, 상기 스크린막은 50∼300Å 두께로 형성한다.Here, the screen film is formed to a thickness of 50 ~ 300Å.
상기 불순물 이온주입은 B, BF2 및 In로 구성된 그룹으로부터 선택되는 어느 하나의 도펀트를 사용하여 수행한다.The impurity ion implantation is performed using any one dopant selected from the group consisting of B,
또한, 본 발명의 반도체 소자의 제조방법은, 상기 스크린막을 형성하는 단계 후, 그리고, 상기 불순물을 이온주입하는 단계 전, 상기 스크린막을 이방성 식각하는 단계를 더 포함한다. In addition, the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention may further include anisotropically etching the screen film after the forming of the screen film and before the ion implantation of the impurities.
여기서, 상기 이방성 식각은, 스크린막의 증착두께가 100∼300Å 인 경우, 홈 저면의 스크린막 잔류두께가 30∼50Å이 되도록 수행한다. Here, when the deposition thickness of the screen film is 100 ~ 300 잔류, the anisotropic etching is performed so that the screen film residual thickness of the groove bottom is 30 ~ 50 30.
(실시예)(Example)
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 게이트 형성방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.2A through 2C are cross-sectional views illustrating processes of forming a gate of a semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2a를 참조하면, 소자분리막(22)이 구비된 반도체기판(21)의 채널 형성 영역을 리세스하여 1000∼2500Å 깊이의 홈(23)을 형성한다. Referring to FIG. 2A, the channel forming region of the
그런다음, 상기 홈(23)을 포함하는 기판 전면 상에 실리콘산화막 또는 질화막 재질의 스크린막(24)을 50∼300Å 두께로 형성한다. Then, a
이어서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 홈(23)의 양측벽에 형성된 스크린막(24)을 이온주입 장벽으로 이용해서 기판(21) 내에 채널 문턱전압 조절을 위해 불순물을 이온주입한다. Subsequently, as shown in FIG. 2B, impurities are implanted into the
이 경우, 홈(23)의 양측벽에 형성된 스크린막(24) 하부의 기판 영역으로는 이온주입이 되지 않으므로, 홈(23) 양측 가장자리부분 하부의 채널 영역의 도핑농도가 채널 중앙부의 도핑농도 보다 낮아지게 된다. In this case, since ion implantation is not performed in the substrate region under the
그러므로, 본 발명에서는 홈(23) 저면에 대응하는 채널의 가장자리부분(E)의 전계 분산 효과가 감소하고, 이에 따라, 국부적인 문턱전압 증가 현상이 억제되어 tWR 특성이 개선된다. Therefore, in the present invention, the electric field dispersion effect of the edge portion E of the channel corresponding to the bottom surface of the
한편, 상기 불순물 이온주입은 B, BF2 및 In로 구성된 그룹으로부터 선택되는 어느 하나의 도펀트를 사용하여 수행한다. Meanwhile, the impurity ion implantation is performed using any one dopant selected from the group consisting of B,
도 2c를 참조하면, 스크린막(24)이 제거된 상태에서, 상기 기판 결과물 전면 상에 게이트절연막(25), 게이트도전막(26) 및 하드마스크막(27)을 차례로 형성하고, 상기 하드마스크막(27)을 패터닝한 후, 패터닝된 하드마스크막(27)을 식각장벽으로 이용해서 게이트도전막(26)과 게이트절연막(25)을 순차로 식각하여 게이트(28)를 형성한다. Referring to FIG. 2C, in a state in which the
여기서, 상기 게이트절연막(25)은 실리콘산화막으로 형성하는데, 이 경우, 홈(23) 양측 가장자리부분 하부의 채널 영역(E)의 도핑농도가 채널 중앙부(C)의 도핑농도 보다 낮은 것과 관련하여, 홈(23) 양측 가장자리부분에서 형성되는 게이트산화막의 두께가 홈(23)의 중앙부에서 형성되는 게이트산화막의 두께보다 얇아지게 된다. 이에 따라, 채널의 문턱전압 균일성이 향상되는 효과를 추가적으로 얻을 수 있다. In this case, the
이후, 도시하지는 않았지만, 상기 게이트(28) 양측에 소오스/드레인 접합영역을 형성하고, 계속해서, 공지된 일련의 후속 공정을 차례로 진행하여 반도체 소 자를 제조한다. Subsequently, although not shown, a source / drain junction region is formed on both sides of the
한편, 전술한 본 발명의 실시예에서는 스크린막(24)을 형성한 후 불순물 이온주입을 수행하였지만, 본 발명의 다른 실시예로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 스크린막(24)에 대한 이방성 식각을 추가 수행하고, 그리고나서, 불순물 이온주입을 수행할 수도 있다. 이때, 상기 이방성 식각은 스크린막(24)의 최초 증착두께가 100∼300Å인 경우에 홈(23) 저면에서의 스크린막(24)의 잔류 두께가 30∼50Å 정도가 되도록 수행한다. Meanwhile, in the above-described embodiment of the present invention, impurity ion implantation is performed after the
이와 같이 스크린막(24)에 대한 이방성 식각을 진행하는 경우에는 홈(23)의 양측벽을 제외한 기판(21) 표면 및 홈 저면의 스크린막 두께를 낮출 수 있어서 불순물 이온주입 공정의 신뢰성을 높일 수 있다. When the anisotropic etching is performed on the
이상, 여기에서는 본 발명을 특정 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구의 범위는 본 발명의 정신과 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있다.As mentioned above, although the present invention has been illustrated and described with reference to specific embodiments, the present invention is not limited thereto, and the following claims are not limited to the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention. It can be easily understood by those skilled in the art that can be modified and modified.
이상에서와 같이, 본 발명은 리세스 게이트를 갖는 반도체 소자를 제조함에 있어서, 리세스된 기판 부분의 저면 양측에 대응하는 채널 가장자리의 도핑농도가 채널 중앙부의 도핑농도 보다 낮아지게 함으로써, 채널 가장자리부분에서의 전계 분산 효과가 감소하고, 이에 따라, 국부적인 문턱전압 증가 현상이 억제되어 tWR 특성이 개선된다. 따라서, 소자의 신뢰성 및 수율이 향상되는 효과를 얻을 수 있 다. As described above, according to the present invention, in the fabrication of a semiconductor device having a recess gate, the doping concentration of the channel edge corresponding to both sides of the bottom surface of the recessed substrate portion is lower than the doping concentration of the channel center portion. The electric field dispersion effect at is reduced, thereby suppressing the local threshold voltage increase and improving the tWR characteristic. Therefore, the effect of improving the reliability and yield of the device can be obtained.
또한, 본 발명은, 채널 가장자리부분과 채널 중앙부분의 도핑농도 차이로 인해 채널 가장자리부분에 대응하는 게이트산화막이 채널 중앙부에 대응하는 게이트산화막 보다 얇게 형성되므로, 채널의 문턱전압 균일성이 향상되는 효과를 부가적으로 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, since the gate oxide film corresponding to the channel edge portion is formed thinner than the gate oxide film corresponding to the channel center portion due to the difference in the doping concentration between the channel edge portion and the center channel portion, the threshold voltage uniformity of the channel is improved. Can additionally be obtained.
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KR100861298B1 (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-01 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for forming of semiconductor device |
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2005
- 2005-06-30 KR KR1020050058169A patent/KR20070002575A/en not_active Application Discontinuation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100861298B1 (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-01 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for forming of semiconductor device |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Withdrawal due to no request for examination |