KR20080114182A - Semiconductor dvice and method for manufacturing of the same - Google Patents

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Abstract

A semiconductor device and a method for manufacturing the same are provided to obtain advantages in a self aligned contact by decreasing an aspect ratio between gates by reducing the height of the gate in a cell region and to prevent a gate pattern defect due to the residue of a gate conductive layer by omitting a patterning process of the gate conductive layer in the cell region. A semiconductor device includes a substrate(51), a recess pattern(53), a first gate, and a second gate. The substrate includes a cell region and a peripheral circuit region. The recess pattern is formed in the substrate of the cell region. The first gate is reclaimed in the recess pattern. The second gate is positioned on the substrate of the peripheral circuit region. The firs gate and the second gate include a gate conductive layer and a gate metal layer respectively.

Description

반도체 소자 및 그 제조 방법{SEMICONDUCTOR DVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING OF THE SAME}Semiconductor device and manufacturing method therefor {SEMICONDUCTOR DVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING OF THE SAME}

도 1은 종래기술에 따라 제조된 반도체 소자의 게이트를 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view showing a gate of a semiconductor device manufactured according to the prior art.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 조밀지역 및 소밀지역에 형성된 게이트를 나타낸 구조 단면도.2 is a cross-sectional view illustrating a gate formed in a dense region and a small region of a semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3a 내지 도 3l은 반도체 소자의 조밀지역 및 소밀지역에 게이트를 형성하기 위한 공정 단면도.3A to 3L are cross-sectional views of a process for forming gates in the dense and dense regions of a semiconductor device.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

51 : 기판 52 : 소자분리막51 substrate 52 device isolation film

53 : 리세스 패턴 54, 60 : 게이트 절연막53 recess pattern 54, 60 gate insulating film

55, 61A, 61B : 게이트 전도막55, 61A, 61B: gate conductive film

56, 62 : 확산방지막 57, 63 : 게이트 금속막56, 62: diffusion barrier film 57, 63: gate metal film

58, 64 : 게이트 하드마스크층58, 64 gate hard mask layer

59, 65 : 게이트 스페이서59, 65: Gate spacer

본 발명은 반도체 제조 기술에 관한 것으로, 특히 반도체 소자 제조 공정 중, 리세스 채널 게이트(recessed channel gate: 이하 '리세스 게이트'라 표기)를 갖는 반도체 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor manufacturing technology, and more particularly, to a semiconductor device having a recessed channel gate (hereinafter referred to as a recessed gate) and a method of manufacturing the same during a semiconductor device manufacturing process.

대표적인 반도체 소자인 DRAM(Dynamic Radom Acess Memory) 소자에서 셀영역에는 단채널 효과(short channel effect)를 해결하기 위해 리세스 게이트를 형성하고 있다. 그리고, 주변회로영역에서는 플레나(planar) 형태로 게이트를 제조하고 있으며, 집적도가 증가함에 따라 듀얼게이트(dual gate) 제조 방법이 일반화되었다.In the DRAM (Dynamic Radom Access Memory) device, which is a typical semiconductor device, a recess gate is formed in a cell area to solve a short channel effect. In the peripheral circuit area, gates are manufactured in a planar shape, and as the degree of integration increases, a method of manufacturing a dual gate has become common.

도 1은 종래기술에 따라 제조된 반도체 소자의 게이트를 나타낸 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing a gate of a semiconductor device manufactured according to the prior art.

도 1을 참조하면, 반도체 소자의 조밀지역, 예컨대 셀 영역(CELL)에는 리세스게이트(RG)가 형성되고, 소밀지역, 예컨대 주변회로영역(PERI)에는 NMOS 게이트(NG) 및 PMOS 게이트(PG)가 형성된다.Referring to FIG. 1, a recess gate RG is formed in a dense region, eg, a cell region CELL, of a semiconductor device, and an NMOS gate NG and a PMOS gate PG are formed in a dense region, eg, a peripheral circuit region PERI. ) Is formed.

이 게이트들(RG, NG, PG)은 기판(11) 표면으로부터 동일한 높이를 갖는데, 이는 셀영역(CELL)과 주변회로영역(PERI)에 게이트전도막(13), 확산방지막(14), 게이트 금속막(15) 및 게이트하드마스크층(17)을 순차적으로 형성한 후에 패터닝하여 각각의 게이트들(RG, NG, PG)을 형성하였기 때문이다.The gates RG, NG, and PG have the same height from the surface of the substrate 11, which includes the gate conductive film 13, the diffusion barrier 14, and the gate in the cell region CELL and the peripheral circuit region PERI. This is because the metal layers 15 and the gate hard mask layer 17 are sequentially formed and then patterned to form respective gates RG, NG, and PG.

한편, 최근 반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라서 게이트금속막(15)/게이 트전도막(13)의 적층 게이트패턴은 게이트패턴의 선폭 감소에 따른 높은 시트저항(sheet resistance)으로 인하여 RC 지연으로 작용할 수 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해서는 게이트금속막(15)의 두께를 증가시켜야 한다.Meanwhile, with the recent increase in the degree of integration of semiconductor devices, the laminated gate pattern of the gate metal film 15 / gate conductive film 13 may act as an RC delay due to the high sheet resistance due to the decrease in the line width of the gate pattern. Can be. In order to solve such a problem, the thickness of the gate metal film 15 should be increased.

하지만, 게이트금속막(15)의 두께를 증가시킬 경우, 게이트패턴(13~17)간의 높은 종횡비로 인해 랜딩플러그와 게이트전도층(13~15)의 브릿지(bridge)현상이 유발될 수 있다.However, when the thickness of the gate metal film 15 is increased, a bridge phenomenon between the landing plug and the gate conductive layers 13 to 15 may be caused by the high aspect ratio between the gate patterns 13 to 17.

따라서, 게이트금속막(15)의 두께를 증가시키면서, 랜딩플러그를 효과적으로 형성할 수 있는 기술의 필요성이 제기되고 있다.Therefore, there is a need for a technique capable of effectively forming a landing plug while increasing the thickness of the gate metal film 15.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 게이트 금속막의 형성 높이를 조절하여 비저항을 낮추는 반도체 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 제1 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems of the prior art, and a first object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method of manufacturing the same, which reduce the specific resistance by adjusting the formation height of the gate metal film.

또한, 조밀지역에서 게이트간 종횡비가 낮춰서 용이한 자기정렬콘택 공정을 제공하는 반도체 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 제2 목적으로 한다.It is also a second object of the present invention to provide a semiconductor device and a method of manufacturing the same, which provide an easy self-aligned contact process by reducing the aspect ratio between gates in a dense area.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 셀 영역과 주변회로 영역을 포함한 기판, 상기 셀 영역의 기판에 형성된 리세스 패턴, 상기 리세스 패턴에 매립된 제1게이트 및 상기 주변회로 영역의 상기 기판상의 제2게이트를 포 함하는 반도체 소자를 제공한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, a substrate including a cell region and a peripheral circuit region, a recess pattern formed in the substrate of the cell region, a first gate embedded in the recess pattern and the peripheral circuit A semiconductor device comprising a second gate on the substrate in a region is provided.

또한, 본 발명의 다른측면에 따르면, 셀영역과 주변회로영역을 포함하는 기판을 제공하는 단계, 상기 셀 영역의 기판을 식각하여 리세스패턴을 형성하는 단계, 상기 리세스패턴의 표면에 제1게이트절연막을 형성하는 단계, 상기 리세스패턴에 제1게이트전도막을 매립하는 단계, 상기 주변회로영역의 기판상에 제2게이트절연막을 형성하는 단계, 상기 제2게이트절연막 상에 제2게이트전도막을 형성하는 단계, 상기 셀영역과 주변회로영역에 게이트금속막을 형성하는 단계 및 상기 게이트금속막, 상기 제1 및 제2게이트전도막을 식각하여 상기 셀영역과 주변회로영역 각각에 복수의 제1게이트패턴 및 제2게이트패턴을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자 제조 방법을 제공한다.Further, according to another aspect of the invention, providing a substrate comprising a cell region and a peripheral circuit region, forming a recess pattern by etching the substrate of the cell region, a first surface on the surface of the recess pattern Forming a gate insulating film, embedding a first gate conductive film in the recess pattern, forming a second gate insulating film on a substrate in the peripheral circuit region, and forming a second gate conductive film on the second gate insulating film. Forming a gate metal layer in the cell region and the peripheral circuit region; and etching the gate metal layer and the first and second gate conductive layers to form a plurality of first gate patterns in each of the cell region and the peripheral circuit region. And forming a second gate pattern.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. .

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 조밀지역 및 소밀지역에 형성된 게이트를 나타낸 단면도이다. 여기서, 조밀지역은 복수의 게이트가 조밀하게 모여 있는 지역으로서, 실시예에서는 셀영역을 예로 든다. 그리고, 소밀지역은 복수의 게이트가 소밀하게 모여있는 지역으로서, 실시예에서는 주변회로영역을 예로 든다.2 is a cross-sectional view illustrating a gate formed in a dense region and a small region of a semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present invention. Here, the dense area is an area in which a plurality of gates are densely gathered. In the embodiment, the cell area is taken as an example. The dense area is an area in which a plurality of gates are densely gathered. In the embodiment, the peripheral circuit area is taken as an example.

도 2를 참조하면, 셀영역(CELL)에는 리세스 채널을 갖는 리세스게이트(RG)가 형성되고, 주변회로영역(PERI)에는 플레나 채널을 갖는 NMOS 게이트(NG) 및 PMOS 게이트(PG)가 형성된다.Referring to FIG. 2, a recess gate RG having a recess channel is formed in the cell region CELL, and an NMOS gate NG and a PMOS gate PG having a flan channel are formed in the peripheral circuit region PERI. Is formed.

리세스게이트(RG)는 게이트절연막(54), 게이트전도막(55), 게이트금속막(57) 및 게이트하드마스크층(58)의 적층구조로 형성된다. 그리고, 리세스게이트(RG)는 기판(51)의 리세스패턴(53)에 일부가 매립된다. The recess gate RG is formed in a stacked structure of the gate insulating film 54, the gate conductive film 55, the gate metal film 57, and the gate hard mask layer 58. The recess gate RG is partially embedded in the recess pattern 53 of the substrate 51.

자세하게는 게이트절연막(54)과 게이트전도막(55)이 리세스패턴(53)에 매립되고, 나머지 게이트금속막(57) 및 게이트하드마스크층(58)은 기판(51) 표면상으로 돌출된다. 또는, 게이트금속막(57)까지 리세스패턴(53)에 매립될 수 있거나, 게이트하드마스크층(58)까지 매립될 수 있다.In detail, the gate insulating film 54 and the gate conductive film 55 are embedded in the recess pattern 53, and the remaining gate metal film 57 and the gate hard mask layer 58 protrude onto the surface of the substrate 51. . Alternatively, the gate metal layer 57 may be embedded in the recess pattern 53, or may be embedded in the gate hard mask layer 58.

게이트금속막(57)은 게이트전도막(55)만으로는 게이트 저항이 높기 때문에 게이트 저항을 낮추기 위해 형성된다. 그리고, 게이트하드마스크층(58)은 리세스게이트(RG) 상부에 위치하여 후속 식각공정에서 리세스 게이트(RG)의 파손을 방지한다. 또한, 게이트패턴(55, 57~59)의 측벽을 보호하기 위한 게이트스페이서(59)가 형성되고, 게이트전도막(55)과 게이트금속막(57) 사이에는 확산방지막(56)을 개재시킬 수 있다.The gate metal film 57 is formed to lower the gate resistance because the gate conductive film 55 alone has a high gate resistance. In addition, the gate hard mask layer 58 is positioned on the recess gate RG to prevent breakage of the recess gate RG in a subsequent etching process. In addition, a gate spacer 59 may be formed to protect sidewalls of the gate patterns 55 and 57 to 59, and a diffusion barrier 56 may be interposed between the gate conductive layer 55 and the gate metal layer 57. have.

리세스게이트(RG)의 게이트전도막(55) 내에는 보이드(void)가 형성될 수 있는데, 이 보이드가 게이트절연막(54)과 접하게 되어 채널이 짧아지는 결함이 발생될 수 있다. 이를 해결하기 위해 게이트전도막(55)에는 고농도의 불순물을 도핑한다. 바람직하게는 게이트절연막(54)과 인접하는 게이트전도막(55)에 고농도의 불순물을 도핑한다.A void may be formed in the gate conductive layer 55 of the recess gate RG, and the void may contact the gate insulating layer 54 to cause a shortening of the channel. To solve this problem, the gate conductive layer 55 is doped with a high concentration of impurities. Preferably, a high concentration of impurities are doped into the gate conductive film 55 adjacent to the gate insulating film 54.

게이트절연막(54)은 GOI(Gate Oxide Integrity) 특성이 우수한 순수(pure) SiO2이 형성된다. GOI 특성이란, 게이트 산화막의 품질정도를 말하며, 전압을 증가하면서 누설전류가 파괴전류가 될 때의 전압(BV, 파괴전압)으로 나타낸다.The gate insulating layer 54 is formed of pure SiO 2 having excellent GOI (Gate Oxide Integrity) characteristics. The GOI characteristic refers to the quality of the gate oxide film, and is expressed as a voltage (BV, breakdown voltage) when the leakage current becomes a breakdown current while increasing the voltage.

계속해서, 주변회로영역(PERI)의 NMOS게이트(NG)와 PMOS게이트(PG)는 기판(51)상에 게이트절연막(60), 게이트전도막(61A, 61B), 게이트금속막(63) 및 게이트하드마스크층(64)의 적층구조에, 이들의 측벽을 보호하기 위한 게이트스페이서(65)를 포함한다. 또한, 게이트전도막(61)과 게이트금속막(63) 사이에는 확산방지막(62)을 개재시킬 수 있다. NMOS게이트(NG)의 게이트전도막(61A)에는 N형불순물이 도핑되고, PMOS게이트(PG)의 게이트전도막(61B)에는 P형불순물이 도핑된다.Subsequently, the NMOS gate NG and the PMOS gate PG of the peripheral circuit region PERI are formed on the substrate 51 by the gate insulating film 60, the gate conductive films 61A and 61B, the gate metal film 63, and the like. The stack structure of the gate hard mask layer 64 includes a gate spacer 65 for protecting these sidewalls. In addition, a diffusion barrier 62 may be interposed between the gate conductive film 61 and the gate metal film 63. N-type impurities are doped in the gate conductive film 61A of the NMOS gate NG, and P-type impurities are doped in the gate conductive film 61B of the PMOS gate PG.

각 게이트(RG, NG, PG)의 게이트전도막(55, 61A, 61B)의 예를 들면, 폴리실리콘막일 수 있고, 게이트금속막(57, 63)을 예로 들면, 전이금속 또는 희토류금속 중 어느하나 또는 이들의 적층막으로 형성될 수 있다.The gate conductive films 55, 61A, and 61B of the respective gates RG, NG, and PG may be, for example, polysilicon films, and the gate metal films 57 and 63 may be, for example, any of transition metals and rare earth metals. It may be formed of one or a laminated film thereof.

이러한 구조를 갖는 리세스게이트(RG)와 NMOS게이트(NG, NMOS게이트와 동일 높이를 갖는 PMOS게이트의 설명은 생략한다)의 높이를 비교하면, 리세스게이트(RG)의 높이(H1)가 NMOS게이트(NG)의 높이(H2)보다 낮은 것을 볼 수 있다.Comparing the height of the recess gate RG having such a structure and the NMOS gate (NG, the description of the PMOS gate having the same height as the NMOS gate is omitted), the height H1 of the recess gate RG is NMOS. It can be seen that it is lower than the height H2 of the gate NG.

리세스게이트(RG)의 형성 높이(H1)가 낮은 것은 리세스게이트(RG)의 게이트전도막(55)과 NMOS게이트(NG)의 게이트전도막(61A)의 높이가 기판(51) 표면을 기준으로 다르기 때문이다. 즉, 리세스게이트(RG)의 게이트전도막(55)이 리세스패턴(53)에 매립되어, 리세스패턴(53)에 노출되는 영역이 적어도 NMOS게이트(NG)의 게이트전도막(61A)의 높이보다 낮기 때문이다.The formation height H1 of the recess gate RG is low, and the height of the gate conductive film 55 of the recess gate RG and the gate conductive film 61A of the NMOS gate NG is greater than the surface of the substrate 51. This is because the standard is different. That is, the gate conductive film 55 of the recess gate RG is buried in the recess pattern 53 so that the region exposed to the recess pattern 53 is at least the gate conductive film 61A of the NMOS gate NG. Because it is lower than the height of.

이렇게, 셀영역(CELL)의 리세스게이트(RG)의 형성 높이를 줄이면, 이후 공정으로 형성되는 랜딩플러그용 콘택홀을 용이하게 형성할 수 있다. 이는 복수의 리세스게이트(RG) 사이의 종횡비가 낮아졌기 때문이다. 또한, 복수의 리세스게이트(RG)간의 낮아진 종횡비로 인해 게이트금속막(57, 63)의 두께를 효율적으로 증가시킬 수 있다.As such, when the height of formation of the recess gate RG in the cell region CELL is reduced, a landing plug contact hole formed in a subsequent process may be easily formed. This is because the aspect ratio between the plurality of recess gates RG is lowered. In addition, the thickness of the gate metal layers 57 and 63 may be efficiently increased due to the lower aspect ratio between the plurality of recess gates RG.

실시예를 정리해 보면, 조밀도가 높은 셀영역에서 리세스게이트(RG) 사이의 종횡비를 감소시켜, 용이하게 랜딩플러그를 형성한다. 그리고, 게이트전도막(55)의 돌출 높이를 감소시킨 만큼, 게이트금속막(57)의 높이를 증가시킬 수 있어서, 게이트저항을 감소시킬 수 있다. 단, 게이트금속막(57)의 증가 두께는 리세스게이트(RG)간의 종횡비를 고려해야 한다.In summary, in the cell region having a high density, the aspect ratio between the recess gates RG is reduced, and the landing plug can be easily formed. In addition, the height of the gate metal film 57 can be increased by decreasing the projecting height of the gate conductive film 55, so that the gate resistance can be reduced. However, the increased thickness of the gate metal film 57 should take into account the aspect ratio between the recess gates RG.

또한, 실시예에서는 리세스게이트(RG)에 대해 언급하였으나, 벌브형 리세스게이트 또는 다각형 리세스 게이트도 위와 같은 구조로 동일한 장점을 얻을 수 있다.In addition, although the embodiment has described the recess gate RG, the bulb-type recess gate or the polygon recess gate may have the same advantages as described above.

계속해서, 도 2에서 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 게이트는 하기와 같은 방법으로 형성한다.Subsequently, the gate according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 2 is formed in the following manner.

도 3a 내지 도 3l은 반도체 소자의 조밀지역 및 소밀지역에 게이트를 형성하기 위한 공정 단면도이다. 여기서, 조밀지역은 복수의 게이트가 조밀하게 모여 있는 지역으로서, 실시예에서는 셀영역을 예로 든다. 그리고, 소밀지역은 복수의 게이트가 소밀하게 모여있는 지역으로서, 실시예에서는 주변회로영역을 예로 든다.3A to 3L are cross-sectional views illustrating a process of forming a gate in a dense region and a dense region of a semiconductor device. Here, the dense area is an area in which a plurality of gates are densely gathered. In the embodiment, the cell area is taken as an example. The dense area is an area in which a plurality of gates are densely gathered. In the embodiment, the peripheral circuit area is taken as an example.

도 3a에 도시된 바와 같이, 셀영역(CELL)과 주변회로영역(PELI)이 구분된 반 도체 기판(101)에 소자분리막(102)을 형성한 후, 리세스패턴(104)을 형성한다.As shown in FIG. 3A, after forming the device isolation layer 102 on the semiconductor substrate 101 in which the cell region CELL and the peripheral circuit region PELI are separated, the recess pattern 104 is formed.

소자분리막(102)은 작은 면적을 갖고, 절연특성이 우수한 STI(shallow trench isolation) 방식으로 형성한다. 그리고, 리세스패턴(104)은 라인(line) 형태를 갖으며, 패드층패턴(103)으로 형성한다.The device isolation film 102 has a small area and is formed by a shallow trench isolation (STI) method having excellent insulation characteristics. The recess pattern 104 has a line shape and is formed as a pad layer pattern 103.

패드층패턴(103)은 3개층의 적층구조를 갖는 절연막일 수 있다. 예컨대, 제1절연막으로 산화공정으로 형성되고 두께가 5~100Å인 산화막(SiO2), 제2절연막으로 두께가 50~300Å인 실리콘질화막(Si3N4), 제3절연막으로 두께가 100~2000Å인 실리콘산화막(SiO2) 또는 실리콘산화질화막(SiON)으로 형성할 수 있다.The pad layer pattern 103 may be an insulating film having a stacked structure of three layers. For example, an oxide film (SiO 2 ) having a thickness of 5 to 100 GPa formed by an oxidation process as a first insulating film, a silicon nitride film (Si 3 N 4 ) having a thickness of 50 to 300 GPa as a second insulating film, and a thickness of 100 to 100 It can be formed of a silicon oxide film (SiO 2 ) or a silicon oxynitride film (SiON) of 2000 kV.

이어서, 패드층패턴(103)을 식각장벽으로 기판(101)을 식각하여 리세스패턴(104)을 형성한다. 기판(101)의 식각은 불소(F)계 가스, 예컨대 CF4, CHF3, NF3 또는 CCl4 가스로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 진행할 수 있다. 또는 습식식각공정으로도 진행할 수 있다.Subsequently, the substrate 101 is etched using the pad layer pattern 103 as an etch barrier to form the recess pattern 104. The etching of the substrate 101 may be performed by at least one selected from the group consisting of a fluorine (F) -based gas such as CF 4 , CHF 3 , NF 3, or CCl 4 gas. Alternatively, the wet etching process may be performed.

이렇게 형성된 리세스패턴(104)의 깊이(depth)는 100~3000Å이고, 모양은 다각형, 예컨대 원형, U자형, 사각형 또는 벌브형일 수 있다. 또한, 리세스 패턴(104)의 바닥면은 핀(fin)형태의 돌기가 더 형성될 수 있다.The depth of the recess pattern 104 formed in this way is 100 ~ 3000Å, the shape may be polygonal, for example, circular, U-shaped, square or bulb-shaped. In addition, the bottom surface of the recess pattern 104 may be further formed with a fin-like protrusion.

이어서, 산화 공정을 진행하여 리세스패턴(104) 표면에 제1게이트절연막(105)을 형성한다. 제1게이트절연막(105)은 두께가 30~200Å인 순수산화막(SiO2)으로 형성한다.Subsequently, an oxidation process is performed to form a first gate insulating film 105 on the surface of the recess pattern 104. The first gate insulating film 105 is formed of a pure oxide film (SiO 2 ) having a thickness of 30 to 200 Å.

이어서, 리세스패턴(104)이 채워지도록 제1게이트전도막(106)을 형성한다.Subsequently, the first gate conductive film 106 is formed to fill the recess pattern 104.

제1게이트전도막(106)은 N형불순물, 예컨대 인(P) 또는 비소(As)가 도핑된 폴리실리콘막을 사용할 수 있고, 또는 도핑되지 않은 폴리실리콘막을 형성한 후에 이온주입을 통해 인 또는 비소를 도핑할 수 있다.The first gate conductive film 106 may be a polysilicon film doped with an N-type impurity, such as phosphorus (P) or arsenic (As), or may be phosphorus or arsenic through ion implantation after forming an undoped polysilicon film. Can be doped.

그리고, 리세스패턴(104)의 종횡비가 높아서 제1게이트전도막(106) 내에 심(seam)이 형성될 수 있는데, 이 심이 이동하는 것을 방지하기 위해 제1게이트전도막(106), 바람직하게는 제1게이트절연막(105)과 인접한 제1게이트전도막(106)에 고농도의 불순물을 도핑한다. 이를 위해 제1게이트전도막(106)은 수회에 걸쳐 증착될 수 있으며, 불순물의 농도는 4E20/cm2~5E20/cm2일 수 있다. 그리고, 폴리실리콘막의 두께는 50~2000Å인 것이 바람직하다. In addition, since the aspect ratio of the recess pattern 104 is high, a seam may be formed in the first gate conductive film 106. In order to prevent the seam from moving, the first gate conductive film 106, preferably The dopant is doped with a high concentration of impurities in the first gate conductive film 106 adjacent to the first gate insulating film 105. To this end, the first gate conductive film 106 may be deposited several times, and the concentration of impurities may be 4E20 / cm 2 to 5E20 / cm 2 . And it is preferable that the thickness of a polysilicon film is 50-2000 kPa.

도 3b에 도시된 바와 같이, 평탄화 공정을 진행하여 리세스패턴(104)에 제1게이트전도막(106A)을 매립한다. 이때, 패드층패턴(103A)의 일부도 리세스된다.As shown in FIG. 3B, the planarization process is performed to fill the recess pattern 104 with the first gate conductive film 106A. At this time, a part of the pad layer pattern 103A is also recessed.

이 평탄화 공정은 두 단계로 나누어 진행할 수 있다.This planarization process can proceed in two steps.

먼저, 1차 평탄화는 패드층패턴(103) 상부에 형성된 제1게이트전도막(106)이 제거되도록 진행한다. 그리고, 2차 평탄화는 패드층패턴(103) 내의 제2절연막을 연마정지막으로 평탄화한다. 평탄화의 예로는 화학적기계적연마(chemical mechanical polishing) 및 에치백(etch back) 방식이 있다.First, first planarization is performed such that the first gate conductive film 106 formed on the pad layer pattern 103 is removed. The second planarization planarizes the second insulating film in the pad layer pattern 103 with the polishing stop film. Examples of planarization include chemical mechanical polishing and etch back.

도 3c에 도시된 바와 같이, 평탄화가 진행된 결과물의 셀영역(CELL) 상에 제1셀게이트보호막(107)을 형성한다.As shown in FIG. 3C, the first cell gate protective layer 107 is formed on the cell region CELL of the resultant planarization.

제1셀게이트보호막(107)은 주변회로영역(PERI)에 게이트전도막 형성시, 셀영역(CELL)을 보호하고자 형성된 보호막으로 산화막, 질화막을 단층 또는 적층으로 사용한다. 여기서, 산화막의 두께는 10~200Å이고, 질화막의 두께는 10~500Å이며, 질화막을 대신하여 폴리실리콘막으로 형성할 수 있다.The first cell gate protective layer 107 is a protective layer formed to protect the cell region CELL when the gate conductive layer is formed in the peripheral circuit region PERI, and uses an oxide layer or a nitride layer as a single layer or a stack. Here, the thickness of the oxide film is 10 to 200 kPa, the thickness of the nitride film is 10 to 500 kPa, and may be formed of a polysilicon film instead of the nitride film.

도 3d에 도시된 바와 같이, 주변회로영역(PERI)의 기판(101) 상에 제2게이트절연막(108)을 형성한다.As shown in FIG. 3D, a second gate insulating film 108 is formed on the substrate 101 of the peripheral circuit region PERI.

제2게이트절연막(108)은 기판(101)을 산화시켜 형성된 산화막(SiO2) 또는 산화막(SiO2)을 질화(nitridation)시켜 형성된 실리콘산화질화막(SiON)일 수 있다. 실리콘산화질화막을 사용할 경우 게이트전도막에 도핑된 P형불순물이 기판(101)에 침투하는 것을 방지할 수 있다.A second gate insulating film 108 may be an oxide film (SiO 2) or an oxide film (SiO 2) formed by oxidizing the substrate 101, nitride (nitridation) to a silicon oxynitride film (SiON) is formed. When the silicon oxynitride film is used, P-type impurities doped in the gate conductive film may be prevented from penetrating into the substrate 101.

제2게이트절연막(108)은 2중(dual) 또는 3중(triple)과 같이 다중으로 형성시킬 수 있으며, 산화막(SiO2)이 아닌 하프늄산화막(HfO2), 지르코늄산화막(ZrO2), 라듐산화막(La2O3), 하프늄실리콘산화막(HfSiO), 지르코늄실리콘산화막(ZrSiO), 라듐산화질화막(LaON), 하프늄실리콘산화질화막(HfSiON), 지르코늄실리콘산화질화막(ZrSiON) 및 라듐실리콘산화질화막(LaSiON)으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 형성할 수 있다. 예를 들면, 하프늄산화막과 지르코늄산화막의 적층구조일 수 있다.The second gate insulating film 108 may be formed in multiple layers, such as dual or triple, and may include hafnium oxide (HfO 2 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), and radium instead of oxide (SiO 2 ). Oxide (La 2 O 3 ), Hafnium Silicon Oxide (HfSiO), Zirconium Silicon Oxide (ZrSiO), Radium Oxide Nitride (LaON), Hafnium Silicon Oxide Nitride (HfSiON), Zirconium Silicon Oxide Nitride (ZrSiON) and Radium Silicon Oxide Nitride (La LaSiON) and at least one selected from the group consisting of. For example, it may be a laminated structure of a hafnium oxide film and a zirconium oxide film.

이어서, 제2게이트절연막(108)을 포함한 기판(101) 상에 제2게이트전도막(109)을 형성한다.Subsequently, a second gate conductive film 109 is formed on the substrate 101 including the second gate insulating film 108.

제2게이트전도막(109)은 폴리실리콘막으로 형성하는데, 인(P) 또는 비소(As)가 도핑된 폴리실리콘막을 사용할 수 있고, 도핑되지 않은 폴리실리콘막을 형성한 후에 이온주입 공정을 진행하여 인 또는 비소를 도핑할 수 있다. 그리고, 폴리실리콘막의 두께는 100~2000Å인 것이 바람직하다.The second gate conductive film 109 is formed of a polysilicon film, and may be a polysilicon film doped with phosphorus (P) or arsenic (As), and after the formation of the undoped polysilicon film, an ion implantation process may be performed. Phosphorus or arsenic can be doped. And it is preferable that the thickness of a polysilicon film is 100-2000 kPa.

도 3e에 도시된 바와 같이, 제2게이트전도막(109)을 일부 식각하여 주변회로영역(PERI)에만 잔류시킨다. 이후, 제1셀게이트보호막(107)을 제거한다.As shown in FIG. 3E, the second gate conductive layer 109 is partially etched to remain only in the peripheral circuit region PERI. Thereafter, the first cell gate protective layer 107 is removed.

도 3f에 도시된 바와 같이, 주변회로영역(PERI)의 PMOS영역(PMOS)만을 노출시키는 이온주입마스크(110)를 형성하고, 이를 이용하여 PMOS영역(PMOS)의 제2게이트전도막(109A)에 P형불수물 예컨대 붕소(B)를 이온주입한다.As shown in FIG. 3F, an ion implantation mask 110 exposing only the PMOS region PMOS of the peripheral circuit region PERI is formed, and the second gate conductive layer 109A of the PMOS region PMOS is formed using the ion implantation mask 110. P-type insolubles such as boron (B) are ion-implanted.

이온주입마스크(110)는 포토레지스트층을 사용하고, 붕소(B)의 도즈(dose)는 3E15~3E16/cm2인 것이 바람직하다. 또는 붕소(B)에 플루오린(fluorine) 또는 수소(hydrogen)를 포함시킨 붕소 화합물을 사용할 수 있다.The ion implantation mask 110 uses a photoresist layer, and the dose of boron (B) is preferably 3E15 to 3E16 / cm 2 . Alternatively, a boron compound containing fluorine or hydrogen in boron (B) may be used.

이온주입 공정이 끝나면 이온주입마스크(110)를 제거한다.After the ion implantation process, the ion implantation mask 110 is removed.

이어서, 불순물을 활성화(activation)시키기 위한 어닐(anneal)공정을 진행한다.Subsequently, an annealing process is performed to activate impurities.

어닐공정은 700~1100℃의 공정온도 및 5초~60분의 공정시간 동안 진행하는 것이 바람직하다.The annealing process is preferably performed for a process temperature of 700 ~ 1100 ℃ and a processing time of 5 seconds ~ 60 minutes.

도 3g에 도시된 바와 같이, 어닐공정이 완료된 결과물 상에 확산방지막(111), 게이트금속막(112) 및 게이트하드마스크막(113)을 순차적으로 형성한다.As shown in FIG. 3G, the diffusion barrier layer 111, the gate metal layer 112, and the gate hard mask layer 113 are sequentially formed on the resultant annealing process.

그리고, 확산방지막(111) 형성 전에 전처리 세정공정을 진행할 수 있다.The pretreatment cleaning process may be performed before the diffusion barrier 111 is formed.

전처리 세정공정은 습식 또는 건식으로 진행할 수 있는데, 예를 들면, 습식은 희석된(diluted) HF 또는 희석된 BOE(bufferd oxide etchant, HF와 NH4F가 100:1 또는 300:1로 혼합된 용액) 용액을 사용하고, 건식은 인시츄 플라즈마 세정(in-situ plasma cleaning)공정으로 진행할 수 있다.There pre-cleaning process can proceed to the wet or dry, for example, liquid was diluted (diluted) HF or diluted BOE (bufferd oxide etchant, HF and NH 4 F 100: a solution mixed in a 1: 1 or 300 Solution may be used, and the dry process may be carried out by an in-situ plasma cleaning process.

확산방지막(111)은 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 실리콘(Si) 및 질소(N)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 포함하는 박막으로, 예를 들면, 질소를 함유하는 텅스텐막일 수 있다.The diffusion barrier 111 is a thin film including at least one selected from the group consisting of titanium (Ti), tungsten (W), silicon (Si), and nitrogen (N), and may be, for example, a tungsten film containing nitrogen. .

게이트금속막(112)은 텅스텐막(W), 몰리브덴막(Mo), 코발트막(Co), 구리막(Cu), 백금막(Pt) 및 루테늄막(Ru)으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 형성할 수 있는데, 예를 들면, 텅스텐막/코발트막의 적층구조일 수 있다.The gate metal film 112 is at least one selected from the group consisting of tungsten film W, molybdenum film Mo, cobalt film Co, copper film Cu, platinum film Pt, and ruthenium film Ru. It may be formed, for example, may be a laminated structure of a tungsten film / cobalt film.

게이트하드마스크막(113)은 질화막(Si3N4), 산화막(SiO2), 실리콘산화질화막(SiON), SiCN, SiC 및 SiOC으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있는데, 예를들면, 질화막과 산화막의 적층구조일 수 있다. 그리고, 두께는 200~3000Å일 수 있다.The gate hard mask layer 113 may be at least one selected from the group consisting of a nitride layer (Si 3 N 4 ), an oxide layer (SiO 2 ), a silicon oxynitride layer (SiON), SiCN, SiC, and SiOC. It may be a laminated structure of a nitride film and an oxide film. And, the thickness may be 200 ~ 3000Å.

도 3h에 도시된 바와 같이, 게이트 패터닝 마스크를 사용하여 셀영역(CELL)과 PMOS영역(PMOS), NMOS영역(NMOS)에 1차 게이트패턴을 형성한다.As shown in FIG. 3H, a primary gate pattern is formed in the cell region CELL, the PMOS region PMOS, and the NMOS region NMOS by using a gate patterning mask.

1차 게이트패턴은 확산방지막(111A)까지만 식각되고, 그 하부의 제2게이트전 도막(112A) 및 패드층패턴(103A)의 일부만 식각된다. 자세하게는, 셀영역(CELL)의 패드층패턴(103B)은 10~100Å정도 식각되고, 주변회로영역(PERI)의 제2게이트전도막(119)은 10~200Å정도 식각된다.Only the first gate pattern is etched up to the diffusion barrier layer 111A, and only a portion of the second gate conductive coating layer 112A and the pad layer pattern 103A below it is etched. In detail, the pad layer pattern 103B of the cell region CELL is etched by about 10 to about 100 microseconds, and the second gate conductive film 119 of the peripheral circuit region PERI is about 10 to about 200 microseconds.

도 3i에 도시된 바와 같이, 1차 게이트패턴이 형성된 결과물 상에 캡핑(capping)막(114)을 형성한다.As shown in FIG. 3I, a capping layer 114 is formed on the resultant formed with the primary gate pattern.

캡핑막(114)은 서로 연결된 제2게이트전도막(119)의 분리공정에서 셀영역(CELL)을 보호하고, 확산방지막(111A)이 산화되는 것을 방지한다.The capping layer 114 protects the cell region CELL in the separation process of the second gate conductive layer 119 connected to each other, and prevents the diffusion barrier 111A from being oxidized.

캡핑막(114)으로는 질화막을 사용할 수 있고, 그 두께는 20~200Å인 것이 바람직하다.As the capping film 114, a nitride film can be used, and the thickness thereof is preferably 20 to 200 kPa.

이어서, 캡핑막(114)이 형성된 결과물의 셀 영역(CELL) 상에 제2셀게이트보호막(115)을 형성한다.Subsequently, the second cell gate protective layer 115 is formed on the cell region CELL of the resultant in which the capping layer 114 is formed.

제2셀게이트보호막(115)은 산화막(SiO2), SOG(Spin On Glass)막, BPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass)막 또는 비정질 카본막(amorphous carbon)으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 어느하나로 형성할 수 있는데, 예를 들면, BPSG막과 SOG막의 적층구조일 수 있다. 그리고, 두께는 100~5000Å인 것이 바람직하다.The second cell gate protective film 115 may be formed of at least one selected from the group consisting of an oxide film (SiO 2 ), a spin on glass (SOG) film, a boron phosphorus silicalicate glass (BPSG) film, or an amorphous carbon film. There may be, for example, a stacked structure of a BPSG film and an SOG film. And it is preferable that thickness is 100-5000 kPa.

도 3j에 도시된 바와 같이, 에치백 공정을 진행하여 게이트 전도막(109A, 109B)과 게이트 절연막(111)을 식각한다.As shown in FIG. 3J, the gate conductive layers 109A and 109B and the gate insulating layer 111 are etched by performing an etch back process.

이 식각 공정으로 인해 NMOS 게이트(NG)와 PMOS 게이트(PG)의 게이트 전도막(109A, 109B)이 서로 분리된다. 또한, 캡핑막(114)은 게이트 패턴들(NG, PG)의 측벽에 스페이서(spacer) 형태를 갖게 된다.Due to this etching process, the gate conductive films 109A and 109B of the NMOS gate NG and the PMOS gate PG are separated from each other. In addition, the capping layer 114 may have a spacer shape on sidewalls of the gate patterns NG and PG.

이어서, 식각된 게이트 전도막(109C, 109D)의 측벽에 측벽보호막(116)을 형성하기 위해 산화 공정을 진행한다.Subsequently, an oxidation process is performed to form the sidewall protection layer 116 on the sidewalls of the etched gate conductive layers 109C and 109D.

산화 공정을 예로 들면, O2 또는 O2+H2 또는 H2O + H2 분위기에서 700~1100℃로 열처리하여 게이트 전도막(109C, 109D)의 측벽면에 측벽보호막(116)을 형성시키는 열적 산화 방식과 400~700℃의 온도에서 O2 또는 O2+H2 또는 H2O+H2 가스를 이용하여 플라즈마(plasma) 처리를 통해 게이트 전도막(109C, 109D)의 측벽면에 측벽보호막(116)을 형성시키는 플라즈마 산화 방식이 있다.For example, the oxidation process may be performed by heat treatment at 700 to 1100 ° C. in an O 2 or O 2 + H 2 or H 2 O + H 2 atmosphere to form the sidewall protective layer 116 on the sidewalls of the gate conductive layers 109C and 109D. Sidewalls on the sidewalls of the gate conductive films 109C and 109D through plasma treatment using a thermal oxidation method and O 2 or O 2 + H 2 or H 2 O + H 2 gas at a temperature of 400 to 700 ° C. There is a plasma oxidation method for forming the protective film 116.

만약 플라즈마 산화 방식으로 측벽보호막(116)을 형성할 경우에는 위의 캡핑막(114)의 형성 공정은 생략(skip)할 수 있다.If the sidewall protection layer 116 is formed by plasma oxidation, the process of forming the capping layer 114 may be skipped.

이어서, 자기정렬로 NMOS 게이트(NG)에 N형 LDD 도핑 및 PMOS 게이트(PG)에 P형 LDD 도핑을 수행한다.Subsequently, N-type LDD doping is performed on the NMOS gate NG and P-type LDD doping is performed on the PMOS gate PG by self alignment.

LDD 도핑이란 불순물 도핑이 낮게 되는 영역을 이용하여 반도체 소자의 동작 전압을 향상시킬 목적으로 사용하는 공법으로, P형 LDD 도핑 후에 N형 LDD 도핑을 진행하여도 된다. LDD doping is a method used to improve the operating voltage of a semiconductor device using a region where impurity doping is low. N-type LDD doping may be performed after P-type LDD doping.

도 3k에 도시된 바와 같이, NMOS 게이트(NG) 및 PMOS 게이트(PG)의 양측벽에 게이트 스페이서(117)를 형성한다.As shown in FIG. 3K, gate spacers 117 are formed on both sidewalls of the NMOS gate NG and the PMOS gate PG.

게이트 스페이서(117)는 절연막, 예컨대, 질화막 및 산화막 중 어느하나 또는 이들의 적층막을 NMOS 및 PMOS 게이트(NG, PG) 전면에 형성한 후, 비등방성 식 각 공정을 진행하여 형성한다.The gate spacer 117 is formed by forming an insulating film, for example, one of a nitride film and an oxide film or a stacked film thereof over the NMOS and PMOS gates NG and PG, and then performing an anisotropic etching process.

이어서, 층간절연막(118)을 형성하고, 이를 평탄화 한다.Next, an interlayer insulating film 118 is formed and planarized.

다음으로, 도 3x에 도시된 바와 같이, 셀 영역(CELL)에 랜딩플러그(119)를 형성한다.Next, as shown in FIG. 3x, the landing plug 119 is formed in the cell region CELL.

리세스 게이트(RG)의 제1게이트전도막(106A)이 종래(도 1 참조)와 달리 기판(101) 표면으로부터 돌출되는 범위가 미세하기 때문에 전체적인 리세스 게이트(RG)의 형성 높이는 낮다. 셀 영역(CELL)에 형성된 리세스 게이트(RG)의 경우, 본 발명의 일실시예가 종래보다 단차 - 기판을 기준으로한 리세스 게이트의 높이 - 가 낮기 때문에 랜딩플러그(119)가 형성될 영역의 종횡비가 낮다. 그래서, 자기정렬콘택(SAC) 방식으로 랜딩플러그(124)를 형성하더라도 자기정렬콘택 불량 없이 안정적으로 형성할 수 있는 것이다.Unlike the prior art (see FIG. 1), the first gate conductive film 106A of the recess gate RG has a small range of protruding from the surface of the substrate 101, so that the overall height of the recess gate RG is low. In the case of the recess gate RG formed in the cell region CELL, since an embodiment of the present invention has a step difference lower than the height of the recess gate relative to the substrate, the landing plug 119 may be formed. Low aspect ratio Therefore, even if the landing plug 124 is formed by the self-aligned contact (SAC) method, it can be stably formed without the self-aligned contact failure.

본 발명의 실시예를 정리해 보면, 셀 영역(CELL)과 주변회로 영역(PERI)의 게이트를 독립적으로 형성하여 셀 영역(CELL)의 형성 높이를 감소시킨다. 이를 통해 얻을 수 있는 장점으로는,According to the embodiment of the present invention, the gates of the cell region CELL and the peripheral circuit region PERI are independently formed to reduce the formation height of the cell region CELL. The benefits of this are

첫째, 셀 영역(CELL)에 형성된 리세스 게이트(RG)의 형성 높이를 감소시켰기 때문에, 리세스 게이트(RG) 간 종횡비가 감소된다. 이로써 안정적으로 매립되는 랜딩플러그(119)를 형성할 수 있다.First, since the formation height of the recess gate RG formed in the cell region CELL is reduced, the aspect ratio between the recess gates RG is reduced. As a result, the landing plug 119 may be stably embedded.

둘째, 셀 영역(CELL)에서 감소된 제1게이트전도막(106A)의 형성 높이만큼 게이트 금속막의 형성 높이를 증가시킬 수 있어서, 게이트 저항을 감소시킬 수 있다.Second, the gate resistance may be increased by the formation height of the gate metal layer by the formation height of the first gate conductive layer 106A reduced in the cell region CELL.

셋째, 리세스 게이트(RG)의 게이트 산화막을 GOI(Gate Oxide Integrity) 특 성이 우수한 퓨어(pure) SiO2으로 형성할 수 있다.Third, the gate oxide layer of the recess gate RG may be formed of pure SiO 2 having excellent gate oxide integrity (GOI) characteristics.

GOI 특성이란, 게이트 산화막의 품질정도를 말하며, 전압을 증가하면서 누설전류가 파괴전류가 될 때의 전압(BV, 파괴전압)으로 나타낸다.The GOI characteristic refers to the quality of the gate oxide film, and is expressed as a voltage (BV, breakdown voltage) when the leakage current becomes a breakdown current while increasing the voltage.

넷째, 리세스 게이트(RG)의 제1게이트전도막(106A) 내에 형성된 심이 이동하는 것을 억제하기 위해, 제1게이트전도막(106A)을 불순물이 고농도로 도핑된 제1게이트전도막(106A)으로 형성할 수 있다. 이는 주변회로 영역(PERI)의 제2게이트전도막과 별개로 제1게이트전도막(106A)을 형성하기 때문에 고농도로 불순물을 도핑할 수 있는 것이다.Fourth, the first gate conductive film 106A in which the first gate conductive film 106A is heavily doped with impurities is used to suppress the shim formed in the first gate conductive film 106A of the recess gate RG. It can be formed as. Since the first gate conductive film 106A is formed separately from the second gate conductive film of the peripheral circuit region PERI, impurities can be doped at a high concentration.

다섯째, 주변회로 영역(PERI)에 형성되는 제2게이트전도막을 셀 영역(CELL)과 독립적으로 형성할 수 있기 때문에, 제2게이트전도막의 두께 변화등에 의해 주변회로 영역(PERI)의 듀얼 게이트 형성 공정이 용이하다.Fifth, since the second gate conductive film formed in the peripheral circuit region PERI can be formed independently of the cell region CELL, the dual gate forming process of the peripheral circuit region PERI is caused by a change in thickness of the second gate conductive film. This is easy.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes can be made in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 셀 영역의 게이트의 높이가 감소되고 이에 따라 게이트들간의 종횡비가 작아져서 자기정렬콘택(SAC) 공정에 유리하고, 셀 영역의 게이트 전도막 패터닝 공정이 생략가능하여 게이트 전도막 찌꺼기에 의한 게이트 패턴 불량 문제를 해결한다. As described above, the present invention is advantageous in the self-aligned contact (SAC) process because the height of the gate of the cell region is reduced and the aspect ratio between the gates is reduced, and the gate conductive film patterning process of the cell region can be omitted. This solves the problem of bad gate pattern caused by gate conductive film residue.

또한, 셀 영역의 게이트 전도막이 리세스 패턴에 매립되므로 인해 게이트 금속막의 형성 높이를 증가시킬 수 있어서 게이트 저항을 감소시킬 수 있다.In addition, since the gate conductive film in the cell region is embedded in the recess pattern, the formation height of the gate metal film can be increased, thereby reducing the gate resistance.

따라서, 용이한 자기정렬콘택 공정으로 인해 반도체 소자의 집적도를 향상시킬 뿐만 아니라 콘택 저항을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 고속 동작이 가능한 반도체 소자를 획득할 수 있다.Therefore, the self-aligned contact process facilitates not only the integration degree of the semiconductor device but also the contact resistance, and thus, the semiconductor device capable of high-speed operation can be obtained.

Claims (13)

셀 영역과 주변회로 영역을 포함한 기판;A substrate comprising a cell region and a peripheral circuit region; 상기 셀 영역의 기판에 형성된 리세스 패턴;A recess pattern formed in the substrate of the cell region; 상기 리세스 패턴에 매립된 제1게이트; 및A first gate embedded in the recess pattern; And 상기 주변회로 영역의 상기 기판상의 제2게이트A second gate on the substrate in the peripheral circuit region 를 포함하는 반도체 소자.Semiconductor device comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1게이트와 상기 제2게이트는 각각 게이트전도막 및 게이트금속막을 포함하는 반도체 소자.The first gate and the second gate each include a gate conductive film and a gate metal film. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제1게이트의 게이트전도막은 제2게이트의 게이트전도막의 높이보다 낮은 반도체 소자.The gate conductive film of the first gate is lower than the height of the gate conductive film of the second gate. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 제1게이트의 게이트금속막과 제2게이트의 게이트금속막은 동일한 높이로 형성된 반도체 소자.And the gate metal film of the first gate and the gate metal film of the second gate have the same height. 셀영역과 주변회로영역을 포함하는 기판을 제공하는 단계:Providing a substrate comprising a cell region and a peripheral circuit region: 상기 셀 영역의 기판을 식각하여 리세스패턴을 형성하는 단계;Etching a substrate in the cell region to form a recess pattern; 상기 리세스패턴의 표면에 제1게이트절연막을 형성하는 단계;Forming a first gate insulating film on a surface of the recess pattern; 상기 리세스패턴에 제1게이트전도막을 매립하는 단계;Embedding a first gate conductive film in the recess pattern; 상기 주변회로영역의 기판상에 제2게이트절연막을 형성하는 단계;Forming a second gate insulating film on the substrate in the peripheral circuit region; 상기 제2게이트절연막 상에 제2게이트전도막을 형성하는 단계;Forming a second gate conductive film on the second gate insulating film; 상기 셀영역과 주변회로영역에 게이트금속막을 형성하는 단계; 및Forming a gate metal film on the cell region and a peripheral circuit region; And 상기 게이트금속막, 상기 제1 및 제2게이트전도막을 식각하여 상기 셀영역과 주변회로영역 각각에 복수의 제1게이트패턴 및 제2게이트패턴을 형성하는 단계Etching the gate metal layer and the first and second gate conductive layers to form a plurality of first and second gate patterns in each of the cell region and a peripheral circuit region. 를 포함하는 반도체 소자 제조 방법.Semiconductor device manufacturing method comprising a. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제1 및 제2게이트패턴을 형성한 후에 제1게이트패턴이 채워지도록 절연막을 형성하고, 상기 절연막을 식각하여 제1게이트패턴 사이에 랜딩플러그를 형성하는 단계를 더 포함하는 반도체 소자 제조 방법.And forming an insulating layer to fill the first gate pattern after forming the first and second gate patterns, and etching the insulating layer to form a landing plug between the first gate patterns. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제1게이트의 게이트전도막은 제2게이트의 게이트전도막의 높이보다 낮은 반도체 소자 제조 방법.And a gate conductive film of the first gate is lower than a height of the gate conductive film of the second gate. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제1게이트패턴의 게이트금속막과 제2게이트패턴의 게이트금속막은 동일한 높이인 반도체 소자의 제조 방법.The gate metal film of the first gate pattern and the gate metal film of the second gate pattern have the same height. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제1 및 제2 게이트전도막은 폴리실리콘막으로 형성하는 반도체 소자 제조 방법.The first and second gate conductive films are formed of a polysilicon film. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 제1게이트전도막의 폴리실리콘막에는 4E20/cm2~5E20/cm2의 농도로 붕소를 도핑하는 반도체 소자 제조 방법.The method of manufacturing a semiconductor device to the doped boron in a concentration of 4E20 / cm 2 ~ 5E20 / cm 2 in the polysilicon film of the first gate conductive film. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제2게이트패턴은 PMOS 및 NMOS 게이트를 포함하는 반도체 소자 제조 방법.The second gate pattern includes a PMOS and an NMOS gate. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 제1게이트전도막과 제2게이트전도막에 도핑된 불순물의 농도는 서로 다른 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.And a concentration of impurities doped in the first gate conductive film and the second gate conductive film is different from each other. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 리세스패턴에 제1게이트전도막을 매립하는 단계는 리세스패턴이 채워지도록 전도막을 형성한 후에, 평탄화 공정을 수행하여 리세스패턴 내에 매립하는 제1게이트패턴을 형성하는 반도체 소자 제조 방법.The step of embedding the first gate conductive film in the recess pattern is a semiconductor device manufacturing method for forming a first gate pattern embedded in the recess pattern by performing a planarization process after forming the conductive film to fill the recess pattern.
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