KR20070020984A - MOS transistor having a recessed gate electrode and fabrication method thereof - Google Patents

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Abstract

리세스된 게이트 전극을 갖는 모스 트랜지스터 및 그 제조방법을 제공한다. 상기 모스 트랜지스터는 반도체기판을 가로지르는 채널트렌치를 구비한다. 상기 채널트렌치를 부분적으로 채우는 하부 게이트 패턴이 제공된다. 상기 하부 게이트 패턴 상에 상부 게이트 패턴이 배치된다. 상기 상부 게이트 패턴은 상기 채널트렌치의 중심축과 일치하지 않는 중심축을 갖고 상기 채널트렌치의 폭보다 작은 폭을 갖는다. 상기 상부 게이트 패턴의 하측부에 상기 하부 게이트 패턴의 일부를 노출하는 서브트렌치가 배치된다. 상기 서브트렌치 내에 상기 상부 게이트 패턴의 일 측벽을 덮는 게이트 스페이서가 배치된다. 상기 게이트 스페이서 하측부에 절연패턴이 배치된다. 상기 절연패턴은 상기 노출된 하부 게이트 패턴을 덮는다. 상기 리세스된 게이트 전극을 갖는 모스 트랜지스터의 제조방법 또한 제공된다.Provided are a MOS transistor having a recessed gate electrode and a method of manufacturing the same. The MOS transistor has a channel trench that crosses the semiconductor substrate. A lower gate pattern is provided that partially fills the channel trench. An upper gate pattern is disposed on the lower gate pattern. The upper gate pattern has a central axis that does not coincide with the central axis of the channel trench and has a width smaller than the width of the channel trench. A sub trench that exposes a portion of the lower gate pattern is disposed under the upper gate pattern. A gate spacer covering one sidewall of the upper gate pattern is disposed in the sub trench. An insulating pattern is disposed under the gate spacer. The insulating pattern covers the exposed lower gate pattern. A method of manufacturing a MOS transistor having the recessed gate electrode is also provided.

Description

리세스된 게이트 전극을 갖는 모스 트랜지스터 및 그의 제조방법{MOS transistor having a recessed gate electrode and fabrication method thereof}MOS transistor having a recessed gate electrode and a manufacturing method thereof

도 1은 종래 기술에 따른 리세스된 게이트 전극을 갖는 모스 트랜지스터를 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a MOS transistor having a recessed gate electrode according to the prior art.

도 2 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 리세스된 게이트 전극을 갖는 모스 트랜지스터의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.2 to 8 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a MOS transistor having a recessed gate electrode according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명은 반도체소자 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리세스된 게이트전극을 갖는 모스 트랜지스터 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a MOS transistor having a recessed gate electrode and a method of manufacturing the same.

디램 소자와 같은 반도체 기억소자의 집적도가 증가함에 따라, 모스 트랜지스터가 차지하는 평면적은 점점 감소하고 있다. 그 결과, 상기 모스 트랜지스터의 채널 길이가 감소하여 단채널 효과를 발생시킨다. 특히, 상기 디램 소자의 메모리 셀에 채택되는 억세스 모스 트랜지스터에서 상기 단채널 효과가 발생하면, 상기 디램 셀의 문턱 전압이 감소되고 누설전류가 증가되어 상기 디램 소자의 리프레쉬 특성을 저하시킨다. 이에 따라, 상기 디램 소자의 집적도가 증가할지라도, 상기 게이 트 채널 길이를 증가시켜 단채널 효과를 억제할 수 있는 모스 트랜지스터로서 리세스된 게이트 전극을 갖는 모스 트랜지스터가 소개된 바 있다.As the degree of integration of semiconductor memory devices such as DRAM devices increases, the planar area occupied by MOS transistors decreases. As a result, the channel length of the MOS transistor is reduced to generate a short channel effect. In particular, when the short channel effect occurs in an access MOS transistor adopted in the memory cell of the DRAM device, the threshold voltage of the DRAM cell is decreased and the leakage current is increased to degrade the refresh characteristic of the DRAM device. Accordingly, a MOS transistor having a recessed gate electrode has been introduced as a MOS transistor capable of suppressing a short channel effect by increasing the gate channel length even if the integration degree of the DRAM device is increased.

상기 리세스된 게이트 전극을 갖는 모스 트랜지스터는 반도체기판을 일부 리세스시켜 리세스된 영역에 게이트를 형성하고 게이트의 양측 실리콘 기판에 소오스/드레인을 형성하는 것이다.The MOS transistor having the recessed gate electrode partially recesses the semiconductor substrate to form a gate in the recessed region, and forms a source / drain in the silicon substrate on both sides of the gate.

종래 기술에 따른 리세스된 게이트 전극을 갖는 모스 트랜지스터는 반도체기판의 소정영역을 가로지르는 채널트렌치를 구비한다. 상기 채널트렌치의 내벽을 덮는 게이트 절연막이 배치된다. 상기 게이트 절연막에 의해 둘러싸여진 상기 채널트렌치를 채우며 상기 반도체기판을 가로지르는 게이트 패턴이 배치된다. 상기 게이트 패턴은 게이트 도전막 패턴 및 게이트 캐핑막 패턴으로 구성된다. 이때, 상기 게이트 패턴은 상기 채널트렌치의 폭과 동일하거나 큰 폭을 갖는 아우터 게이트(outer gate) 형태를 갖는다. 상기 아우터 게이트는 상기 게이트 도전막 패턴과 인접한 반도체기판 상부 모서리 영역에서 전기장 집중 현상이 발생한다. 상기 전기장 집중 현상으로 인하여 소자의 문턱전압 특성이 저하되고 누설전류가 증가하는 단점이 있다.A MOS transistor having a recessed gate electrode according to the related art has a channel trench that crosses a predetermined region of a semiconductor substrate. A gate insulating layer covering an inner wall of the channel trench is disposed. A gate pattern crossing the semiconductor substrate is disposed to fill the channel trench surrounded by the gate insulating layer. The gate pattern includes a gate conductive layer pattern and a gate capping layer pattern. In this case, the gate pattern has an outer gate shape having a width equal to or larger than that of the channel trench. The outer gate has an electric field concentration phenomenon in an upper edge region of the semiconductor substrate adjacent to the gate conductive layer pattern. Due to the electric field concentration phenomenon, there is a disadvantage in that the threshold voltage characteristic of the device is lowered and the leakage current is increased.

한편, 상기 게이트 도전막 패턴과 인접한 반도체기판 상부 모서리에서의 전기장 집중 현상을 방지하기 위하여 게이트 패턴의 폭을 채널트렌치의 폭보다 작게 형성하는 이너 게이트(inner gate) 형태로 형성하는 방법이 시도되고 있다. Meanwhile, in order to prevent electric field concentration at the upper edge of the semiconductor substrate adjacent to the gate conductive layer pattern, a method of forming an inner gate shape in which the width of the gate pattern is smaller than the width of the channel trench has been attempted. .

도 1은 종래 기술에 따른 이너 게이트 전극을 갖는 모스 트랜지스터를 설명하기 위한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view illustrating a MOS transistor having an inner gate electrode according to the prior art.

도 1을 참조하면, 반도체기판(1)의 소정영역에 활성영역이 배치된다. 상기 활성영역은 소자분리막(미도시함)에 의해 한정되는 영역이다. 상기 활성영역의 소정영역을 가로질러 채널트렌치(3)가 배치된다. 상기 채널트렌치(3)의 내벽을 덮는 게이트 절연막(5)이 배치된다. 상기 게이트 절연막(5)에 의해 둘러싸여진 상기 채널트렌치(3)를 채우며 상기 활성영역을 가로지르는 게이트 패턴(11)이 배치된다. 상기 게이트 패턴(11)은 폴리실리콘막 패턴(7) 및 게이트 캐핑막 패턴(9)으로 구성된다. 상기 게이트 패턴(11)의 측벽을 감싸는 게이트 스페이서(13)가 배치된다. 상기 게이트 패턴(11) 양측 하부의 활성영역 내에 소오스/드레인(15)이 배치된다. 상기 소오스/드레인(15)이 형성된 상기 활성영역 상에 상기 게이트 스페이서(13)에 의해 상기 폴리실리콘막 패턴(7)과 절연되는 자기정렬콘택패드(17)가 배치된다.Referring to FIG. 1, an active region is disposed in a predetermined region of the semiconductor substrate 1. The active region is a region defined by an isolation layer (not shown). The channel trench 3 is disposed across the predetermined area of the active area. The gate insulating film 5 covering the inner wall of the channel trench 3 is disposed. A gate pattern 11 is disposed across the active region while filling the channel trench 3 surrounded by the gate insulating layer 5. The gate pattern 11 includes a polysilicon layer pattern 7 and a gate capping layer pattern 9. A gate spacer 13 surrounding sidewalls of the gate pattern 11 is disposed. The source / drain 15 is disposed in the active regions at both lower sides of the gate pattern 11. A self-aligned contact pad 17 insulated from the polysilicon layer pattern 7 by the gate spacer 13 is disposed on the active region where the source / drain 15 is formed.

상기 게이트 패턴(11)은 그 사이즈 감소에 따라 도 1에 도시된 바와 같이 오정렬이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 게이트 패턴(11)의 측벽을 감싸는 게이트 스페이서(13)가 배치되더라도, 상기 폴리실리콘막 패턴(7)이 노출되는 영역(A)이 생길 수 있다. 상기 노출된 영역(A)은 상기 폴리실리콘막 패턴(7)과 상기 자기정렬콘택패드(17)의 전기적인 단락 현상을 초래하게 된다.As the size of the gate pattern 11 decreases, misalignment may occur as shown in FIG. 1. Therefore, even when the gate spacer 13 surrounding the sidewall of the gate pattern 11 is disposed, a region A through which the polysilicon layer pattern 7 is exposed may be formed. The exposed region A may cause an electrical short circuit between the polysilicon layer pattern 7 and the self-aligned contact pad 17.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 게이트 패턴이 오정렬되더라도 자기정렬콘택패드와의 전기적인 단락을 방지할 수 있는 개선된 리세스된 게이트 전극을 갖는 모스 트랜지스터 및 그 제조방법을 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a MOS transistor having an improved recessed gate electrode capable of preventing an electrical short circuit with a self-aligned contact pad even when the gate pattern is misaligned, and a method of manufacturing the same.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일 양태에 따르면, 리세스된 게이트 전극을 갖는 모스 트랜지스터가 제공된다. 상기 모스 트랜지스터는 반도체기판을 가로지르는 채널트렌치 및 상기 채널트렌치를 부분적으로 채우는 하부 게이트 패턴을 포함한다. 상기 하부 게이트 패턴 상에 상기 채널트렌치의 폭보다 작은 폭을 갖는 상부 게이트 패턴이 배치된다. 상기 상부 게이트 패턴은 상기 채널트렌치의 중심축과 일치하지 않는 중심축을 갖는다. 상기 상부 게이트 패턴의 하측부에 배치되고 상기 하부 게이트 패턴의 일부를 노출하는 서브트렌치가 제공된다. 상기 서브트렌치 내에 상기 상부 게이트 패턴의 일 측벽을 덮는 게이트 스페이서가 배치된다. 상기 게이트 스페이서 하측부에 배치되어 상기 노출된 하부 게이트 패턴을 덮는 절연패턴이 제공된다.According to an aspect of the present invention for achieving the above technical problem, a MOS transistor having a recessed gate electrode is provided. The MOS transistor includes a channel trench that crosses the semiconductor substrate and a lower gate pattern that partially fills the channel trench. An upper gate pattern having a width smaller than that of the channel trench is disposed on the lower gate pattern. The upper gate pattern has a central axis that does not coincide with the central axis of the channel trench. A sub trench disposed below the upper gate pattern and exposing a portion of the lower gate pattern is provided. A gate spacer covering one sidewall of the upper gate pattern is disposed in the sub trench. An insulating pattern is provided below the gate spacer to cover the exposed lower gate pattern.

상기 채널트렌치의 내벽을 덮는 게이트 절연막이 제공될 수 있다.A gate insulating layer covering an inner wall of the channel trench may be provided.

상기 절연패턴은 실리콘 산화막 패턴일 수 있다.The insulating pattern may be a silicon oxide layer pattern.

상기 채널트렌치 양측 반도체기판에 소오스/드레인이 제공될 수 있다.Source / drain may be provided on both side surfaces of the channel trench.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 다른 양태에 따르면, 리세스된 게이트 전극을 갖는 모스 트랜지스터 제조방법이 제공된다. 상기 모스 트랜지스터 제조방법은 반도체기판을 가로지르는 채널트렌치를 형성하는 것과 상기 채널트렌치를 채우면서 상기 반도체기판을 덮는 게이트막을 형성하는 것을 포함한다. 상기 게이트막을 패터닝하여 상기 채널트렌치의 중심축과 일치하지 않는 중심축을 갖고 상기 채널트렌치의 폭보다 작은 폭을 갖는 게이트 패턴 및 상기 게이트 패턴의 일부를 노출하는 서브트렌치를 함께 형성한다. 상기 게이트 패턴의 측벽을 덮는 게이트 스페이서를 형성한다. 상기 서브트렌치를 채우는 절연패턴을 형성한다.According to another aspect of the present invention for achieving the above technical problem, there is provided a MOS transistor manufacturing method having a recessed gate electrode. The method of manufacturing the MOS transistor includes forming a channel trench that crosses the semiconductor substrate and forming a gate layer covering the semiconductor substrate while filling the channel trench. The gate layer is patterned to form a gate pattern having a central axis that does not coincide with the central axis of the channel trench and having a width smaller than the width of the channel trench, and a sub trench exposing a portion of the gate pattern. A gate spacer covering sidewalls of the gate pattern is formed. An insulating pattern is formed to fill the sub trench.

상기 절연패턴을 형성하는 것은 상기 게이트 스페이서를 갖는 반도체기판 상에 절연막을 형성하고, 상기 절연막을 에치백하는 것을 포함할 수 있다.Forming the insulating pattern may include forming an insulating film on the semiconductor substrate having the gate spacer and etching back the insulating film.

상기 절연패턴은 실리콘 산화막으로 형성할 수 있다.The insulating pattern may be formed of a silicon oxide layer.

상기 채널트렌치 양측 반도체기판에 소오스/드레인을 형성할 수 있다.Source / drain may be formed on both side surfaces of the channel trench.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed subject matter is thorough and complete, and that the scope of the invention to those skilled in the art will fully convey. In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity. Like numbers refer to like elements throughout.

도 2 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 리세스된 게이트 전극을 갖는 모스 트랜지스터의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.2 to 8 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a MOS transistor having a recessed gate electrode according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 반도체기판(101)에 소자분리막(도시하지 않음)을 형성하여 활성영역을 한정한다. 상기 활성영역을 갖는 기판 상에 개구부를 갖는 마스크막 패턴을 형성한다. 상기 마스크막 패턴을 식각마스크로 사용하여 상기 활성영역을 가로지르는 채널트렌치(103)를 형성한다. 상기 채널트렌치(103)는 도 1에 도시된 바와 같이 상부 폭이 하부 폭보다 크게 형성될 수 있다. 이와는 달리, 버티컬한 프로파일을 가질 수도 있고, 곡면을 포함하는 프로파일을 가질 수도 있다. 상기 채널트 렌치(103)를 형성한 후에는 상기 마스크막 패턴을 제거한다.Referring to FIG. 2, an isolation layer (not shown) is formed on the semiconductor substrate 101 to define an active region. A mask film pattern having an opening is formed on the substrate having the active region. The channel trench 103 crossing the active region is formed using the mask layer pattern as an etching mask. As illustrated in FIG. 1, the channel trench 103 may have an upper width greater than a lower width. Alternatively, it may have a vertical profile or may have a profile including a curved surface. After the channel wrench 103 is formed, the mask layer pattern is removed.

도 3을 참조하면, 상기 마스크막 패턴이 제거된 기판 상에 게이트 절연막(105)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(105)은 상기 채널트렌치(103)의 내벽 및 상기 반도체기판(101)의 상부면 상에 형성된다. 상기 게이트 절연막(105)은 열산화막으로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 3, a gate insulating layer 105 is formed on a substrate from which the mask layer pattern is removed. The gate insulating layer 105 is formed on an inner wall of the channel trench 103 and an upper surface of the semiconductor substrate 101. The gate insulating layer 105 may be formed of a thermal oxide layer.

상기 게이트 절연막(105)을 갖는 기판 상에 상기 채널트렌치(103)를 채우면서 상기 반도체기판(101)을 덮는 게이트막(113)을 형성한다. 상기 게이트막(113)은 차례로 적층된 폴리실리콘막(107), 금속 실리사이드막(109) 및 게이트 캐핑막(111)으로 구성될 수 있다.A gate layer 113 is formed on the substrate having the gate insulating layer 105 to cover the semiconductor substrate 101 while filling the channel trench 103. The gate layer 113 may include a polysilicon layer 107, a metal silicide layer 109, and a gate capping layer 111 that are sequentially stacked.

도 4를 참조하면, 상기 게이트막(113)을 패터닝하여 상기 채널트렌치(103)의 상부 폭보다 작은 폭을 갖는 게이트 패턴(113c)을 형성한다. 이때, 상기 게이트 패턴(113c)은 오정렬되어 상기 게이트 패턴(113c)의 중심축이 상기 채널트렌치(103)의 중심축과 일치하지 않도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 폴리실리콘막(107)의 일부가 상기 반도체기판(101)의 상부면보다 리세스되어 서브트렌치(115)가 형성될 수 있다. 상기 패터닝공정에 의해 패터닝된 게이트막(113)은 상부 게이트 패턴(113b)이 되며, 상기 상부 게이트 패턴(113b)은 적층된 폴리실리콘막 패턴(107b), 금속 실리사이드막 패턴(109b) 및 게이트 캐핑막 패턴(111b)으로 구성될 수 있다. 상기 상부 게이트 패턴(113b)의 하부 및 상기 서브트렌치(115) 하부에 잔존하여 상기 채널트렌치(103)를 채우는 상기 폴리실리콘막(107)은 하부 게이트 패턴(113a)을 이룬다. 상기 상부 게이트 패턴(113b) 및 상기 하부 게이트 패턴(113a)은 게이트 패턴 (113c)을 구성한다.Referring to FIG. 4, the gate layer 113 is patterned to form a gate pattern 113c having a width smaller than an upper width of the channel trench 103. In this case, the gate pattern 113c may be misaligned so that the central axis of the gate pattern 113c does not coincide with the central axis of the channel trench 103. In this case, a part of the polysilicon layer 107 may be recessed than the upper surface of the semiconductor substrate 101 to form a sub-trench 115. The gate layer 113 patterned by the patterning process becomes the upper gate pattern 113b, and the upper gate pattern 113b includes the stacked polysilicon layer pattern 107b, the metal silicide layer pattern 109b, and the gate cage. It may be composed of a ping film pattern 111b. The polysilicon layer 107 remaining on the lower portion of the upper gate pattern 113b and the lower portion of the sub trench 115 to fill the channel trench 103 forms a lower gate pattern 113a. The upper gate pattern 113b and the lower gate pattern 113a constitute a gate pattern 113c.

도 5를 참조하면, 상기 상부 게이트 패턴(113b)의 측벽을 감싸는 게이트 스페이서(117)를 형성한다. 상기 게이트 스페이서(117)는 상기 게이트 패턴(113c)을 갖는 기판 상에 스페이서 절연막을 형성하고, 상기 스페이서 절연막을 이방성 식각하여 형성할 수 있다. 상기 스페이서 절연막은 실리콘 질화막으로 형성할 수 있다. 이때, 상기 서브트렌치(115) 내에 형성되는 상기 게이트 스페이서(117)는 상기 하부 게이트 패턴(113a) 상에 형성되되, 상기 하부 게이트 패턴(113a)의 상부 일부를 노출할 수 있다. Referring to FIG. 5, a gate spacer 117 may be formed to surround sidewalls of the upper gate pattern 113b. The gate spacer 117 may be formed by forming a spacer insulating layer on the substrate having the gate pattern 113c and anisotropically etching the spacer insulating layer. The spacer insulating film may be formed of a silicon nitride film. In this case, the gate spacer 117 formed in the sub trench 115 may be formed on the lower gate pattern 113a and may expose a portion of the upper portion of the lower gate pattern 113a.

도 6을 참조하면, 상기 게이트 스페이서(117)를 갖는 기판 상에 추가 절연막(119)을 형성한다. 상기 추가 절연막(119)은 상기 서브트렌치(115)를 채워 노출된 상기 하부 게이트 패턴(113a)을 덮도록 형성된다. 상기 추가 절연막(119)은 실리콘 산화막으로 형성될 수 있다. 상기 추가 절연막(119)은 상기 채널트렌치(103) 상부 폭의 약 1/4 이상 1/2 이하의 두께를 갖도록 형성될 수 있다.Referring to FIG. 6, an additional insulating layer 119 is formed on a substrate having the gate spacer 117. The additional insulating layer 119 is formed to cover the lower gate pattern 113a by filling the sub trench 115. The additional insulating layer 119 may be formed of a silicon oxide layer. The additional insulating layer 119 may be formed to have a thickness of about 1/4 or more and 1/2 or less of the upper width of the channel trench 103.

도 7을 참조하면, 상기 추가 절연막(119)을 상기 반도체기판(101)의 상부면이 노출될때까지 식각하여 상기 서브트렌치(115) 내에 잔존하면서 노출된 상기 하부 게이트 패턴(113a)을 덮는 절연패턴(119a)을 형성한다. 상기 식각공정은 에치백 공정을 사용하여 수행될 수 있다. Referring to FIG. 7, the additional insulating layer 119 is etched until the upper surface of the semiconductor substrate 101 is exposed to form an insulating pattern covering the exposed lower gate pattern 113a while remaining in the sub trench 115. 119a is formed. The etching process may be performed using an etch back process.

상기 절연패턴(119a)에 의하여, 노출된 상기 하부 게이트 패턴(113a)은 이후 형성되는 자기정렬콘택패드와 전기적으로 절연될 수 있다. 즉, 상기 게이트 패턴(113c)이 오정렬되어 상기 게이트 스페이서(117) 형성 후에도 상기 게이트 패턴 (113c)의 일부가 노출되어 있어 상기 자기정렬콘택패드와의 전기적인 단락이 발생하는 것을 차단할 수 있게 된다.The exposed lower gate pattern 113a may be electrically insulated from the self-aligned contact pads formed after the insulating pattern 119a. That is, since the gate pattern 113c is misaligned and a part of the gate pattern 113c is exposed even after the gate spacer 117 is formed, an electrical short circuit with the self-aligned contact pad can be prevented.

도 8을 참조하면, 상기 게이트 패턴(113c), 상기 게이트 스페이서(117) 및 상기 절연패턴(119a)을 이온주입마스크로 사용하여 상기 채널트렌치(103) 양 옆의 반도체기판 내로 불순물 이온들을 주입하여 소오스/드레인(121)을 형성할 수 있다. 이후, 상기 게이트 스페이서(117)에 자기정렬되어 형성되는 자기정렬콘택패드(123)를 형성할 수 있다. Referring to FIG. 8, impurity ions are implanted into semiconductor substrates adjacent to the channel trench 103 by using the gate pattern 113c, the gate spacer 117, and the insulating pattern 119a as an ion implantation mask. The source / drain 121 may be formed. Thereafter, a self-aligning contact pad 123 may be formed to be self-aligned to the gate spacer 117.

종래 기술에 의하면, 게이트 패턴이 오정렬되어 게이트 패턴의 일부가 노출되는 경우 자기정렬콘택패드와 전기적인 단락 현상이 발생할 수 있다. 반면에, 본 발명에 의하면, 상기 절연패턴(119a)이 제공되어 상기 전기적인 단락 현상을 방지할 수 있게 된다. According to the related art, when the gate pattern is misaligned and a part of the gate pattern is exposed, an electrical short circuit with the self-aligning contact pad may occur. On the other hand, according to the present invention, the insulating pattern 119a is provided to prevent the electrical short circuit phenomenon.

도 8을 다시 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 리세스된 게이트 전극을 갖는 모스 트랜지스터의 구조를 설명하기로 한다.Referring to FIG. 8 again, a structure of a MOS transistor having a recessed gate electrode according to an embodiment of the present invention will be described.

도 8을 참조하면, 반도체기판(101)의 소정영역에 소자분리막(도시하지 않음)에 의해 한정되는 활성영역이 제공된다. 상기 활성영역을 가로지르는 채널트렌치(103)가 제공된다. 상기 채널트렌치(103)의 내벽은 게이트 절연막(105)으로 덮여진다. 상기 게이트 절연막(105) 상에 상기 채널트렌치(103)를 부분적으로 채우는 하부 게이트 패턴(113a)이 제공된다. 상기 하부 게이트 패턴(113a)은 폴리실리콘막 일 수 있다. 상기 하부 게이트 패턴(113a) 상에 상기 채널트렌치(103)의 중심축과 일치하지 않는 중심축을 갖고 상기 채널트렌치(103)의 폭보다 작은 폭을 갖는 상부 게이트 패턴(113b)이 배치된다. 상기 상부 게이트 패턴(113b)은 적층된 폴리실리콘막 패턴(107b), 금속 실리사이드막 패턴(109b) 및 게이트 캐핑막 패턴(111b)을 포함할 수 있다. 상기 상부 게이트 패턴의 하측부에 배치되고 상기 하부 게이트 패턴의 일부를 노출하는 서브트렌치(115)가 배치된다. 상기 서브트렌치(115) 내에 배치되어 상기 상부 게이트 패턴(113b)의 일 측벽을 덮는 게이트 스페이서(117)가 배치된다. 상기 게이트 스페이서(117)는 상기 상부 게이트 패턴(113b)의 타 측벽 상에도 형성된다. 상기 게이트 스페이서(117)는 실리콘 질화막으로 형성될 수 있다. 상기 서브트렌치(115) 내에 배치된 상기 게이트 스페이서(117)는 상기 서브트렌치(115)에 의해 노출된 상기 하부 게이트 패턴(113a)의 일부를 덮을 수 있다. 상기 게이트 스페이서(117) 하측부에 배치되어 상기 노출된 하부 게이트 패턴을 덮는 절연패턴(119a)이 배치된다. 상기 절연패턴(119a)은 실리콘 산화막으로 형성될 수 있다. 상기 채널트렌치(103) 양측 상기 반도체기판(101)에 소오스/드레인(121)이 제공될 수 있다. 상기 소오스/드레인(121)과 전기적으로 접속하는 자기정렬콘택패드(123)가 제공될 수 있다.Referring to FIG. 8, an active region defined by an isolation layer (not shown) is provided in a predetermined region of the semiconductor substrate 101. A channel trench 103 is provided across the active region. The inner wall of the channel trench 103 is covered with the gate insulating layer 105. A lower gate pattern 113a is provided on the gate insulating layer 105 to partially fill the channel trench 103. The lower gate pattern 113a may be a polysilicon layer. An upper gate pattern 113b is disposed on the lower gate pattern 113a and has a central axis that does not coincide with the central axis of the channel trench 103 and has a width smaller than that of the channel trench 103. The upper gate pattern 113b may include a stacked polysilicon layer pattern 107b, a metal silicide layer pattern 109b, and a gate capping layer pattern 111b. A sub trench 115 is disposed under the upper gate pattern and exposes a portion of the lower gate pattern. A gate spacer 117 is disposed in the sub trench 115 to cover one sidewall of the upper gate pattern 113b. The gate spacer 117 is also formed on the other sidewall of the upper gate pattern 113b. The gate spacer 117 may be formed of a silicon nitride layer. The gate spacer 117 disposed in the sub trench 115 may cover a portion of the lower gate pattern 113a exposed by the sub trench 115. An insulating pattern 119a is disposed under the gate spacer 117 to cover the exposed lower gate pattern. The insulating pattern 119a may be formed of a silicon oxide layer. Source / drain 121 may be provided on the semiconductor substrate 101 at both sides of the channel trench 103. A self-aligning contact pad 123 electrically connected to the source / drain 121 may be provided.

본 발명에 의하면, 상기 게이트 패턴(113c)이 오정렬되어 상기 하부 게이트 패턴(113a)의 일부가 노출되더라도, 상기 절연패턴(119a)이 노출된 상기 하부 게이트 패턴(113a)과 상기 자기정렬콘택패드(123) 사이에 개재되어 전기적 단락 현상을 방지할 수 있다.According to the present invention, even when the gate pattern 113c is misaligned and a part of the lower gate pattern 113a is exposed, the lower gate pattern 113a and the self-aligning contact pad (exposed to the insulating pattern 119a) are exposed. It is interposed between the 123 to prevent the electrical short circuit phenomenon.

상기와 같이 이루어진 본 발명에 의하면, 추가적인 절연패턴을 제공함으로 써, 게이트 패턴이 오정렬되어 상기 게이트 패턴의 일부가 노출되더라도 이후 형성되는 자기정렬콘택패드와의 전기적인 단락 현상이 일어날 수 있는 위험을 방지할 수 있다. According to the present invention made as described above, by providing an additional insulating pattern, even if the gate pattern is misaligned to expose a portion of the gate pattern to prevent the risk of electrical short-circuit with the subsequent self-aligned contact pads may occur. can do.

Claims (8)

반도체기판을 가로지르는 채널트렌치;Channel trenches across the semiconductor substrate; 상기 채널트렌치를 부분적으로 채우는 하부 게이트 패턴; A lower gate pattern partially filling the channel trench; 상기 하부 게이트 패턴 상에 배치되되, 상기 채널트렌치의 중심축과 일치하지 않는 중심축을 갖고 상기 채널트렌치의 폭보다 작은 폭을 갖는 상부 게이트 패턴;An upper gate pattern disposed on the lower gate pattern, the upper gate pattern having a central axis not coincident with the central axis of the channel trench and having a width smaller than the width of the channel trench; 상기 상부 게이트 패턴의 하측부에 배치되고 상기 하부 게이트 패턴의 일부를 노출하는 서브트렌치(sub trench); A sub trench disposed under the upper gate pattern and exposing a portion of the lower gate pattern; 상기 서브트렌치 내에 배치되어 상기 상부 게이트 패턴의 일 측벽을 덮는 게이트 스페이서; 및A gate spacer disposed in the sub trench to cover one sidewall of the upper gate pattern; And 상기 게이트 스페이서 하측부에 배치되어 상기 노출된 하부 게이트 패턴을 덮는 절연패턴을 포함하는 리세스된 게이트 전극을 갖는 모스 트랜지스터.And a recessed gate electrode disposed under the gate spacer and including an insulating pattern covering the exposed lower gate pattern. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 채널트렌치의 내벽을 덮는 게이트 절연막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리세스된 게이트 전극을 갖는 모스 트랜지스터.And a gate insulating film covering an inner wall of the channel trench. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 절연패턴은 실리콘 산화막 패턴인 것을 특징으로 하는 리세스된 게이트 전극을 갖는 모스 트랜지스터.And the insulating pattern is a silicon oxide film pattern. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 채널트렌치 양측 반도체기판에 배치되는 소오스/드레인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리세스된 게이트 전극을 갖는 모스 트랜지스터.And a source / drain disposed on the semiconductor substrate on both sides of the channel trench. 반도체기판을 가로지르는 채널트렌치를 형성하고,Form a channel trench across the semiconductor substrate, 상기 채널트렌치를 채우면서 상기 반도체기판을 덮는 게이트막을 형성하고,Forming a gate film covering the semiconductor substrate while filling the channel trench; 상기 게이트막을 패터닝하여 상기 채널트렌치의 중심축과 일치하지 않는 중심축을 갖고 상기 채널트렌치의 폭보다 작은 폭을 갖는 게이트 패턴 및 상기 게이트 패턴의 일부를 노출하는 서브트렌치를 함께 형성하고, Patterning the gate layer to form a gate pattern having a central axis not coincident with the central axis of the channel trench and having a width smaller than the width of the channel trench and a sub trench exposing a portion of the gate pattern; 상기 게이트 패턴의 측벽을 덮는 게이트 스페이서를 형성하고, Forming a gate spacer covering sidewalls of the gate pattern, 상기 서브트렌치를 채우는 절연패턴을 형성하는 것을 포함하는 리세스된 게이트 전극을 갖는 모스 트랜지스터의 제조방법.And forming a dielectric pattern filling the sub trench. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 절연패턴을 형성하는 것은Forming the insulating pattern is 상기 게이트 스페이서를 갖는 반도체기판 상에 절연막을 형성하고,An insulating film is formed on the semiconductor substrate having the gate spacer, 상기 절연막을 에치백하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 리세스된 게이트 전극을 갖는 모스 트랜지스터의 제조방법.And etching back said insulating film. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 절연패턴은 실리콘 산화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 리세스된 게이트 전극을 갖는 모스 트랜지스터의 제조방법.And the insulating pattern is formed of a silicon oxide film. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 채널트렌치 양측 반도체기판에 소오스/드레인을 형성하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리세스된 게이트 전극을 갖는 모스 트랜지스터의 제조방법.And forming a source / drain in the semiconductor substrate on both sides of the channel trench.
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