KR20080038894A - Structure and method for manufacturing semiconductor memory device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 기술에 따른 반도체 메모리 소자의 단면 구조를 나타낸다.1 shows a cross-sectional structure of a semiconductor memory device according to the prior art.
도 2a 내지 도 2j는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 채널 폭 확장방법을 나타낸다. 2A to 2J illustrate a channel width expansion method of a semiconductor memory device according to an exemplary embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
100: 반도체 기판 102: 패드 절연막100
104: 마스크 패턴 108: LOCOS 산화막104: mask pattern 108: LOCOS oxide film
110: 트렌치 112: 절연막110: trench 112: insulating film
114: 터널 산화막 116: 폴리실리콘막114: tunnel oxide film 116: polysilicon film
본 발명은 반도체 메모리 소자의 제조방법 및 그 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 채널의 폭을 보다 확장할 수 있는 반도체 메모리 소자의 제조방법 및 그 구조에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and a structure of a semiconductor memory device, and more particularly, to a method and a structure of a semiconductor memory device capable of further expanding a channel width.
데이터를 저장하기 위해 사용되는 반도체 메모리 소자들은 일반적으로 휘발성 메모리 소자와 비휘발성 메모리 소자로 구분될 수 있다. 이러한 반도체 메모리 소자에 있어서, 먼저 DRAM(Dynamic Random Access Memory)이나 SRAM(Static Rrandom Access Memory)등으로 대표되는 휘발성 메모리 소자는 데이터의 입출력 동작은 빠르지만 전원 공급이 중단됨에 따라 저장된 데이터를 소실하는 단점이 있다. 반면에, EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)이나 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)등으로 대표되는 비휘발성 메모리 소자는 상기 휘발성 메모리 소자에 비해 데이터의 입출력 동작은 느리지만 전원 공급이 중단되더라도 저장된 데이터가 그대로 유지되는 장점을 가지고 있다. 따라서, 이러한 비휘발성 메모리 소자는 음악 또는 영상 데이터를 저장하기 위한 메모리 카드나 이동통신 시스템과 같이 전원을 항상 공급할 수 없거나 전원 공급이 간헐적으로 중단되는 영역에 폭넓게 사용될 수 있다.Semiconductor memory devices used to store data may be generally classified into volatile memory devices and nonvolatile memory devices. In such a semiconductor memory device, first, a volatile memory device represented by DRAM (Dynamic Random Access Memory) or SRAM (Static Rrandom Access Memory) has a drawback in that data input / output operation is fast but data is lost when power supply is interrupted. There is this. On the other hand, nonvolatile memory devices represented by EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) or EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), etc., have slower input / output operations than the volatile memory devices, but stored data even when power supply is interrupted. Has the advantage of being kept intact. Therefore, such a nonvolatile memory device can be widely used in areas where power is not always supplied or power supply is intermittently interrupted, such as a memory card or a mobile communication system for storing music or image data.
이러한 비휘발성 메모리 소자 중에서도 특히, EEPROM의 집적도 한계를 극복하기 위하여 일괄소거방식의 1 Tr/1 Cell 구조를 채택하고 있는 플래쉬 메모리 소자는 전기적으로 데이터를 자유롭게 입/출력할 수 있으며, 전력소모가 적고 고속 프로그래밍이 가능하여 향후 컴퓨터의 하드디스크드라이브(HDD)를 대체할 수 있을 것으로 기대되어 점차 그 수요가 늘고 있는 추세이다. 이러한 플래쉬 메모리 소자는 1개의 비트라인에 2개 이상의 셀 트랜지스터가 병렬로 연결되어 있는 노아(NOR)형 플래쉬 메모리와 1개의 비트라인에 2개 이상의 셀 트랜지스터가 직렬로 연결되 어 있는 낸드(NAND)형 플래쉬 메모리로 구분될 수 있다. 그러나, 이러한 플래쉬 메모리 소자는 전원이 중단될 경우에도 저장되어 있는 데이터가 보존된다는 우수한 장점에도 불구하고 휘발성 메모리 소자에 비하여 동작속도가 느리다는 취약점을 극복하기 위하여 가지고 있기 때문에 플래쉬 메모리 소자의 프로그램 및 소거 속도를 높이기 위한 다양한 셀 구조 및 구동 방법이 활발히 연구되고 있다.Among these non-volatile memory devices, in particular, the flash memory device adopting the 1 Tr / 1 Cell structure of the batch erasing method to overcome the limitation of the integration density of EEPROM can freely input / output data electrically and consumes less power. The high-speed programming is expected to replace the hard disk drive (HDD) of the computer in the future, the demand is gradually increasing. Such a flash memory device is a NOR flash memory in which two or more cell transistors are connected in parallel on one bit line, and a NAND in which two or more cell transistors are connected in series on one bit line. It can be divided into flash memory. However, these flash memory devices have the advantage of overcoming vulnerabilities that their operation speed is slower than volatile memory devices, despite the excellent advantage that the stored data is preserved even in the event of a power failure. Various cell structures and driving methods for increasing the speed have been actively studied.
또한, 본 분야에서는 반도체 메모리 소자의 고집적화 및 대용량화 추세로 인해 메모리셀을 구성하는 각각의 단위소자 사이즈가 축소됨에 따라 제한된 면적내에 다층구조를 형성하는 고집적화 기술 또한 눈부신 발전을 거듭하고 있으며, 이러한 고집적화 기술의 한 일환으로 적층 게이트 구조가 널리 채택되고 있다. 상기 적층 게이트 구조는, 예컨대 실리콘 산화막으로 이루어진 터널 산화막, 폴리실리콘으로 이루어진 플로팅 게이트, ONO(Oxide-Nitride-Oxide)막으로 이루어진 게이트 층간유전막 및 폴리실리콘으로 이루어진 콘트롤 게이트막이 차례로 적층된 구조를 띠고 있다.In addition, in this field, as the size of each unit device constituting the memory cell is reduced due to the trend of high integration and large capacity of semiconductor memory devices, high integration technology for forming a multilayer structure within a limited area has also been remarkably developed. As part of the multilayer gate structure is widely adopted. The stacked gate structure has a structure in which a tunnel oxide film made of a silicon oxide film, a floating gate made of polysilicon, a gate interlayer dielectric film made of an oxide-nitride-oxide (ONO) film, and a control gate film made of polysilicon are sequentially stacked. .
상기와 같은 적층 게이트 구조에 있어서, 플로팅 게이트는 외부와 전기적으로 완전히 절연되어 고립된 구조를 가지고 있으며, 상기 플로팅 게이트로의 전자 주입과 방출에 따라 메모리 셀의 전류가 변하는 성질을 이용하여 데이터를 저장하게 된다. 이러한 플로팅 게이트로의 전자 주입(프로그램)은 플로팅 게이트와 콘트롤 게이트 사이에 존재하는 게이트층간 유전체막을 통한 F-N 터널링(Fowler Nordheim tunneling) 또는 채널에서의 고온 전자를 이용한 CHEI(Channel Hot Electron Injection) 방식으로 이루어진다. 그리고, 플로팅 게이트에 주입된 전자 방출(소거)은 플로팅 게이트와 콘트롤 게이트 사이에 존재하는 게이트층간 유전체막을 통한 F-N(Fowler-Nordheim) 터널링을 통해 이루어지게 된다. 이때, 상기 F-N 터널링은 플로팅 게이트와 반도체 기판 사이에 개재된 터널 산화막에 6~8MV/cm의 전계가 인가됨으로써 발생하게 된다. 그리고, 상기 플로팅 게이트 및 반도체 기판 사이의 전계는 상기 플로팅 게이트 상부에 위치한 콘트롤 게이트에 15~20V의 고전압을 인가함으로써 유기되는 것이다.In the stacked gate structure as described above, the floating gate has a structure in which the floating gate is electrically insulated from the outside and is isolated, and stores data by using a property in which a current of the memory cell changes according to electron injection and emission into the floating gate. Done. The electron injection (programming) to the floating gate is performed by FN tunneling (Fowler Nordheim tunneling) through the inter-gate dielectric film existing between the floating gate and the control gate or channel hot electron injection (CHEI) using high temperature electrons in the channel. . In addition, electron emission (erasure) injected into the floating gate is performed through F-N (Fowler-Nordheim) tunneling through an inter-gate dielectric layer existing between the floating gate and the control gate. In this case, the F-N tunneling is generated by applying an electric field of 6 to 8 MV / cm to the tunnel oxide film interposed between the floating gate and the semiconductor substrate. The electric field between the floating gate and the semiconductor substrate is induced by applying a high voltage of 15 to 20 V to the control gate located above the floating gate.
한편, 상기와 같은 플래쉬 메모리 소자를 비롯하여 통상의 디램 및 에스램 소자등을 포함한 반도체 메모리 소자에 있어서, 트랜지스터의 특성은 채널 영역의 폭, 게이트 산화막, 게이트 폴리실리콘등의 여러 요소에 의해 결정된다. 특히, 트랜지스터의 전류/전압 특성은 채널 영역의 선폭 및 길이, 게이트 폴리실리콘의 선폭 및 길이, 그리고 게이트 산화막의 두께 및 게이트 산화막을 이루고 있는 물질 특성에 의해 결정된다.On the other hand, in the semiconductor memory device including the flash memory device as described above and conventional DRAM and SRAM device, the characteristics of the transistor are determined by various factors such as the width of the channel region, the gate oxide film, and the gate polysilicon. In particular, the current / voltage characteristics of the transistor are determined by the line width and length of the channel region, the line width and length of the gate polysilicon, the thickness of the gate oxide film, and the material characteristics of the gate oxide film.
따라서, 본 분야에서는 패턴 사이즈의 미세화 및 게이트 산화막의 물질 변경, 게이트 산화막의 두께를 변경하는 방법등과 함게 설비 및 공정 개선을 추구하여 트랜지스터의 전기적 특성을 개선하여 왔다. 그 결과, 최근에는 0.09㎛까지의 패턴을 형성할 수 있게 되었으며, 이처럼 미세한 사이즈를 패턴 형성이 가능해짐으로 인하여 회로의 집적도를 높여 단위면적당 많은 정보를 저장할 수 있게 되었다. 또한, 디자인적 측면에서 게이트 폴리실리콘의 패턴을 꼬불꼬불하게 형성시켜 단위 면적당 게이트 폭을 증가시켜 전류 흐름이 큰 영역에 적용하고 있다.Therefore, in the present field, the electrical characteristics of the transistor have been improved in pursuit of facility and process improvement along with a method of minimizing the pattern size, changing the material of the gate oxide film, and changing the thickness of the gate oxide film. As a result, it is possible to form a pattern up to 0.09 μm in recent years, and as such a fine size pattern can be formed, it is possible to store a lot of information per unit area by increasing the density of the circuit. In addition, in terms of design, the gate polysilicon pattern is formed to be inclined to increase the gate width per unit area, and is applied to a region having a large current flow.
하기 도 1에는 종래 기술에 따른 반도체 메모리 소자의 단면 구조가 도시되 어 있다. Figure 1 shows a cross-sectional structure of a semiconductor memory device according to the prior art.
도 1을 참조하면, 통상의 도우프된 실리콘으로 이루어진 반도체 기판(10)에 STI 구조의 소자분리막(12)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 소자분리막(12)이 형성되어 있는 반도체 기판(10) 상부에는 터널 산화막(14) 및 게이트 전극으로서 기능하는 게이트 폴리실리콘막(16)이 증착되어 있다. 여기서, 상기 터널 산화막(14)은, 예컨대 실리콘 산화막(SiO2)을 이용하여 약 100~200Å, 보다 구체적으로는, 150Å 두께로 증착할 수 있다. 그리고, 참조부호 A로 나타낸 영역은 전류 도통시 유기된 전자가 이동하는 액티브 영역, 즉 채널 영역이 된다.Referring to FIG. 1, an
상기 도 1에 도시된 바와 같이, 종래에는 반도체 메모리 소자를 구현함에 있어서 채널 영역을 평평하게 형성하였다. 그리고, 소자분리 영역은 반도체 기판 하부 및 상부로 소정 두께의 옥사이드를 성장시키는 LOCOS 또는 상기 도 1에 도시된 것과 같이, 반도체 기판에 소정 깊이의 트렌치를 형성한 뒤, 상기 트렌치에 절연막을 채워 넣는 STI 방법을 사용하였다.As shown in FIG. 1, in the related art, the channel region is flat in the semiconductor memory device. The device isolation region is a LOCOS for growing an oxide having a predetermined thickness below and above the semiconductor substrate, or as shown in FIG. 1, after forming a trench having a predetermined depth in the semiconductor substrate, and filling an insulating film in the trench. Method was used.
상기 채널 영역은 평평하기 때문에 전류가 흐르는 면적은 게이트 전극이 채널 영역에 전계를 미치는 영역으로만 제한되게 된다. 따라서, 도 1에 도시된 것과 같이 채널 영역(A)을 평평하게 형성할 경우, 전류가 흐르는 면적은 상기 채널 영역(A)으로 제한된다. 또한, 게이트 전극으로서 기능하는 게이트 폴리실리콘간 스컴성 브리지가 유발되어 반도체 메모리 소자의 전기적 특성이 크게 저하된다. Since the channel region is flat, the area in which current flows is limited only to the region in which the gate electrode exerts an electric field in the channel region. Therefore, when the channel region A is formed flat as shown in FIG. 1, an area through which current flows is limited to the channel region A. FIG. In addition, scum-like bridges between gate polysilicon that function as gate electrodes are induced, which greatly reduces the electrical characteristics of the semiconductor memory device.
상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 전류가 흐르는 채널 영역을 보다 확장할 수 있도록 하는 반도체 메모리 소자의 제조방법 및 그 구조를 제공함에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method and a structure for fabricating a semiconductor memory device that can extend a channel region through which current flows.
본 발명의 다른 목적은, 반도체 메모리 소자의 전기적 특성을 보다 향상시킬 수 있도록 하는 반도체 메모리 소자의 제조방법 및 그 구조를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a manufacturing method and a structure of a semiconductor memory device that can further improve the electrical characteristics of the semiconductor memory device.
본 발명의 다른 목적은, 게이트 전극으로서 기능하는 폴리실리콘간 스컴성 브리지가 유발되는 문제점을 해소할 수 있는 반도체 메모리 소자의 제조방법 및 그 구조를 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide a method and a structure for fabricating a semiconductor memory device that can solve the problem of causing inter-silicon scum bridges to function as gate electrodes.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 메모리 소자의 제조방법은, 반도체 기판 상부에 패드 절연막을 형성하는 단계와; 상기 반도체 기판이 노출되도록, 상기 패드 절연막을 선택적으로 식각하는 단계와; 상기 반도체 기판에 대하여 산화 공정을 실시하여 상기 패드 절연막에 의해 노출된 반도체 기판에 로코스 산화막을 형성하는 단계와; 상기 로코스 산화막이 형성되어 있는 영역에 이방성 식각공정을 실시하여 상기 로코스 산화막 및 로코스 산화막 하부의 반도체 기판을 소정 두께 식각함으로써, 트렌치를 형성하는 단계와; 상기 트렌치가 형성되어 있는 반도체 기판의 전면 상부에 절연막을 증착하는 단계와; 상기 절연막이 증착되어 있는 반도체 기판에 대하여 상기 패드 절연막이 노출될때까지 전면 평탄화 공정을 실 시하는 단계와; 상기 노출된 패드 절연막을 제거하는 단계와; 상기 트렌치 일부 측벽에 잔류하는 로코스 산화막의 버즈 비크 및 상기 트렌치 내부에 증착된 절연막에 대하여 식각 공정을 실시하여 상기 트렌치 내부에 소정 두께의 절연막을 잔류시킴으로써, 트렌치 소자분리막 및 반구 형상의 액티브 영역을 형성하는 단계와; 상기 결과물의 전면 상부에 터널 산화막 및 폴리실리콘막을 차례로 증착한 뒤, 상기 트렌치 소자분리막 상부의 터널 산화막 및 폴리실리콘막을 제거함으로써 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함함을 한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor memory device, the method including: forming a pad insulating film on a semiconductor substrate; Selectively etching the pad insulating film to expose the semiconductor substrate; Performing an oxidation process on the semiconductor substrate to form a LOCOS oxide film on the semiconductor substrate exposed by the pad insulating film; Forming a trench by performing an anisotropic etching process on a region where the LOCOS oxide film is formed to etch a predetermined thickness of the LOCOS oxide film and the semiconductor substrate under the LOCOS oxide film; Depositing an insulating film on an upper surface of the semiconductor substrate on which the trench is formed; Performing a front planarization process on the semiconductor substrate on which the insulating film is deposited until the pad insulating film is exposed; Removing the exposed pad insulating film; The trench isolation layer and the hemispherical active region are formed by performing an etching process on the buzz beak of the LOCOS oxide film remaining on the sidewalls of the trench and the insulating film deposited in the trench to leave an insulating film having a predetermined thickness inside the trench. Forming; And depositing a tunnel oxide film and a polysilicon film on the front surface of the resultant in turn, and then forming a gate electrode by removing the tunnel oxide film and the polysilicon film on the trench isolation layer.
또한, 상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 메모리 소자는, 반도체 기판의 소정 깊이에 형성된 다수개의 트렌치 소자분리막; 상기 다수개의 트렌치 소자분리막 사이에 형성되어 있으며, 모서리가 완만한 곡선으로 이루어진 반구 형상의 액티브 영역; 및 상기 액티브 영역 상부에 형성되어 있는, 절연막 및 도전막으로 이루어진 게이트 전극을 포함함을 특징으로 한다. In addition, a semiconductor memory device according to the present invention for achieving the above objects, a plurality of trench isolation layer formed in a predetermined depth of the semiconductor substrate; A hemispherical active region formed between the plurality of trench isolation layers and having a curved edge; And a gate electrode formed of an insulating film and a conductive film formed on the active region.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 카테고리를 벗어나지 않는 범위내에서 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention. The present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be embodied in various other forms without departing from the scope of the present invention, and only the embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete and common knowledge It is provided to fully inform the person of the scope of the invention.
도 2a 내지 도 2j는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 채널 폭 확장방법을 나타낸다. 2A to 2J illustrate a channel width expansion method of a semiconductor memory device according to an exemplary embodiment of the present invention.
먼저, 도 2a를 참조하면, 예컨대 3B족(Boron)에 포함된 불순물이 도우프되어 있는 피(P)형의 반도체 기판(100) 상부에 패드 절연막(102)을 형성한다. 여기서, 상기 패드 절연막(102)으로서는, 실리콘 나이트라이드막(SiN)으로 형성할 수 있다. 그리고 나서, 상기 패드 절연막(102) 상부에 포토레지스트막을 스핀 코팅한 뒤, 통상의 포토리소그라피 공정을 실시하여 상기 포토레지스트막을 마스크 패턴(104)으로 식각한다.First, referring to FIG. 2A, for example, a
도 2b를 참조하면, 상기 마스크 패턴(104)을 식각 마스크로 이용하여 상기 패드 절연막(102)을 이방성 식각한다. 상기 이방성 식각 결과, 반도체 기판(100) 상부에 소자분리막이 형성되어질 영역(106)이 정의된다. 그리고 나서, 상기 마스크 패턴(104)을 통상의 에싱 및 스트립 공정을 제거한다. Referring to FIG. 2B, the
도 2c를 참조하면, 상기 반도체 기판(100)에 대하여 통상의 산화(oxidation) 공정을 실시한다. 그 결과, 상기 패드 절연막(102)이 제거되어 반도체 기판(100)이 노출되어 있는, 상기 소자분리막이 형성되어질 영역(106)에 LOCOS(local oxidation of silicon) 산화막(108)이 형성된다. Referring to FIG. 2C, a normal oxidation process is performed on the
도 2d를 참조하면, 상기 LOCOS 산화막(108)이 형성되어 있는 상기 반도체 기판(100)에 대하여 이방성 식각 공정을 실시한다. 그 결과, 상기 LOCOS 산화막(108) 및 그 하부의 반도체 기판(100)이 소정 깊이로 식각되어 트렌치(110)가 형성된다. 이때, 상기 트렌치(110)의 측벽에는 LOCOS 산화막(108)을 형성하는 과정에서 상기 패드 절연막(102)과 반도체 기판(100) 사이로 산화막이 성장하면서 형성되는 버즈 비크(bird`s beak:108)가 존재하게 된다. 이러한 버즈 비크(108)는 본 발명의 실시예에 따라 형성된 채널 영역에 있어서, 전계의 집중을 완화시킬 수 있도록 하는 역 할을 하게 되는데, 이러한 버즈 비크(108)의 전계 집중 완화 기능은 하기에서 보다 구체적으로 설명되어진다.Referring to FIG. 2D, an anisotropic etching process is performed on the
도 2e를 참조하면, 상기 트렌치(110)가 형성되어 있는 반도체 기판(100)에 절연막(112)을 증착한다. 이때, 상기 절연막(112)은 실리콘 산화막(SiO2)일 수 있다.Referring to FIG. 2E, an insulating
도 2f를 참조하면, 상기 절연막(112)이 증착되어 있는 반도체 기판(100)에 대하여 상기 패드 절연막(102)이 노출될때까지 전면 평탄화 공정을 실시한다. 여기서, 상기 전면 평탄화 공정으로서는, CMP 공정 또는 블랭킷 식각 공정이 이용될 수 있다.Referring to FIG. 2F, the entire surface planarization process is performed on the
도 2g를 참조하면, 상기 전면 평탄화 공정으로 인해 노출된 상기 패드 절연막(102)을 습식 식각으로 제거한다. 따라서, 상기 절연막(112)은 반도체 기판(100) 상부에 엠보싱(embossing) 형태로 드러나게 된다. Referring to FIG. 2G, the
도 2h를 참조하면, 상기 패드 절연막(102)이 제거된 반도체 기판(100)에 대하여 습식 식각 공정을 실시하여 상기 트렌치(110) 내부에 매립되어 있던 절연막(112)을 소정 두께로 식각한다. 이때, 상기 절연막(112)을 습식 식각하기 위한 에천트로서, LAL 또는 BOE등의 케미칼이 이용될 수 있다. 이때, 상기 버즈 비크(108)의 성분 또한 상기 절연막(112)과 동일한 실리콘 산화막이다. 따라서, 상기 습식 식각 과정을 거치는 동안 상기 버즈 비크(108) 또한 제거된다. Referring to FIG. 2H, a wet etching process is performed on the
도 2h에 도시된 것과 같이, 상기 버즈 비크(108)가 제거됨으로써, 상기 버즈 비크(108)가 존재하던 반도체 기판(100)은 참조부호 B로 나타낸 것과 같이 완만한 곡선을 나타내게 된다. 상기 완만한 곡선(B)이 존재하는 반도체 기판(100) 영역은 본 발명에 따른 반도체 메모리 소자의 채널이 형성되어질 영역이다. 참조부호 B로 나타낸 것과 같이, 버즈 비크의 영향으로 채널 영역의 모서리가 완만한 곡선으로 형성될 경우, 채널 영역으로 전류 도통시 전계의 집중이 발생하지 않게 된다. 그로 인해, 채널 영역의 모서리가 뾰족한 직각 형상을 이루고 있는 경우에 비해 반도체 메모리 소자의 전기적 특성이 보다 우수한 장점을 가지게 된다.As shown in FIG. 2H, the
도 2i를 참조하면, 상기 트렌치(110) 일부 내부에만 절연막(112)이 존재하는 반도체 기판(100)의 전면 상부에 터널 산화막(114)을 증착한다. 이때, 상기 터널 산화막(114)은, 예컨대 실리콘 산화막(SiO2)을 이용하여 약 100~200Å, 보다 구체적으로는, 150Å 두께로 증착할 수 있다. 이어서, 상기 터널 산화막(114) 상부에 5B족(예컨대, P 또는 As)에 포함된 불순물이 도우프된 폴리실리콘막(116)을 증착한다. 이때, 상기 폴리실리콘막(116)은 약 600~1000Å, 보다 구체적으로는 800Å 두께로 증착하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 2I, a
도 2j를 참조하면, 상기 폴리실리콘막(116) 및 터널 산화막(114)을 통상의 포토리소그라피 공정을 실시하여 패터닝함으로서, 반도체 메모리 소자의 게이트 전극을 형성한다.Referring to FIG. 2J, the
상기 도 2j에 도시된 반도체 메모리 소자에 있어서, 참조부호 C로 나타낸 영역은 전류 도통시 유기된 전자가 이동하는 액티브 영역, 즉 채널 영역이 된다. 종 래 기술에 따른 반도체 메모리 소자의 액티브 영역(상기 도 1 참조)은 참조부호 A로 나타낸 것과 같이 평평한 일직선으로 이루어져 있었다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따라 구현된 반도체 메모리 소자의 액티브 영역은 상기 트렌치(110)를 형성함으로써 얻어진 양 측벽 및 반도체 기판의 상부에 이르는 반구 형태(C)로 이루어져 있어, 종래 기술에 의해 구현된 반도체 메모리 소자의 액티브 영역에 비해 그 길이가 월등히 확장되어 있음을 알 수 있다. 이처럼, 액티브 영역이 확장될 경우, 상기 액티브 영역상에 형성되는 게이트 전극의 폭도 확장되고, 그로 인해 전류 도통시 유기된 전자가 이동하는 채널의 폭이 확장되어, 결과적으로 반도체 메모리 소자의 전기적 특성이 향상되는 효과가 있다.In the semiconductor memory device shown in FIG. 2J, the region denoted by reference numeral C is an active region, ie, a channel region, in which electrons moved when current is conducted. The active region (refer to FIG. 1) of the semiconductor memory device according to the related art has a flat straight line as indicated by reference numeral A. However, the active region of the semiconductor memory device implemented according to the embodiment of the present invention has a hemispherical shape (C) that extends to both sidewalls obtained by forming the
상기 도 2a 내지 도 2j에 도시된 바와 같이 반도체 메모리 소자를 구현할 경우, 액티브 영역의 모서리가 완만한 곡선으로 이루어져 있어 전계 집중 효과를 완화시킬 수 있게 된다. 그리고, 종래에 비해 액티브 영역의 면적을 넓혀 채널의 폭을 월등히 확장시키고, 타 영역에 비해 솟아오른 액티브 영역상에 게이트 전극이 형성되므로, 게이트 전극으로서 기능하는 폴리실리콘간 스컴성 브리지가 유발되는 종래의 문제점을 해소할 수 있게 되어 반도체 메모리 소자의 전기적 특성을 보다 향상시킬 수 있게 된다. 그리고, 상기 액티브 영역을 형성함에 있어서, 수평으로의 길이 확장이 아닌 3차원적으로의 면적 확장을 구현함으로써, 디자인룰을 충실히 따르면서도 실질적으로는 액티브 영역의 면적 증대 효과를 얻을 수 있게 된다. 즉, 동일 면적 대비 보다 넓은 채널 폭을 확보할 수 있으므로, 고집적 소자에 유리하게 적용될 수 있는 장점이 있다. When the semiconductor memory device is implemented as illustrated in FIGS. 2A to 2J, the edges of the active regions are formed to have gentle curves, thereby reducing the electric field concentration effect. In addition, since the area of the active region is widened, the width of the channel is greatly expanded, and the gate electrode is formed on the active region that has risen compared to the other regions, the inter-silicon scum bridge which functions as the gate electrode is caused. As a result, the electrical characteristics of the semiconductor memory device can be further improved. In forming the active region, by realizing the area in three dimensions rather than in the horizontal length, it is possible to substantially increase the area of the active region while faithfully following the design rules. That is, since it is possible to secure a wider channel width than the same area, there is an advantage that can be advantageously applied to the high integration device.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 반도체 메모리 소자를 구현함에 있어서, 액티브 영역의 모서리를 완만한 곡선으로 형성함으로써 전계 집중 효과를 완화시킨다. 그리고, 액티브 영역을 3차원적으로 솟아오른 엠보싱 형상으로 구현함으로써 디자인룰의 증가없이 채널의 폭을 월등히 확장시킴으로써, 반도체 메모리 소자의 전기적 특성을 보다 향상시킬 수 있게 된다.As described above, in implementing the semiconductor memory device, the electric field concentration effect is alleviated by forming the edge of the active region in a smooth curve. In addition, by embodying the active region in a three-dimensionally raised embossed shape, the width of the channel is greatly expanded without increasing the design rule, thereby improving the electrical characteristics of the semiconductor memory device.
Claims (14)
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KR1020060106400A KR20080038894A (en) | 2006-10-31 | 2006-10-31 | Structure and method for manufacturing semiconductor memory device |
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