KR20100134230A - Semiconductor device and method for fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 스토리지노드 콘택(storage node contact)의 저항을 줄이기 위한 반도체 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device and a method of manufacturing the same for reducing resistance of a storage node contact.
하나의 모스 트랜지스터(MOS transistor)와 하나의 캐패시터(capacitor)로 단위 셀이 구성되는 디램(DRAM) 소자에서는 칩(chip)에서 많은 면적을 차지하는 캐패시터의 캐패시턴스(capacitance)를 크게 하면서 면적을 줄이는 것이 고집적화에 중요한 요인이 되고 있다.In DRAM devices, in which a unit cell is composed of one MOS transistor and one capacitor, reducing the area while increasing the capacitance of a capacitor, which occupies a large area on a chip, is highly integrated. Has become an important factor.
좁은 면적에 높은 캐패시턴스를 갖는 캐패시터를 형성하기 위해서 캐패시터의 높이를 증가시키거나, 유전막의 두께를 줄이는 등의 시도가 이루어지고 있다. In order to form a capacitor having a high capacitance in a small area, attempts have been made to increase the height of the capacitor or to reduce the thickness of the dielectric film.
그러나, 캐패시터의 높이를 높일 경우 캐패시터 높이 증가에 따른 단차 증가로 인한 문제가 발생되고, 유전막의 두께를 낮출 경우 유전막의 두께 감소에 따라 누설전류가 증가하는 문제가 발생된다.However, when the height of the capacitor is increased, a problem occurs due to an increase in the level difference due to the increase in the height of the capacitor, and when the thickness of the dielectric film is decreased, the leakage current increases as the thickness of the dielectric film is decreased.
이러한 문제를 극복하기 위하여 최근에는 매립형 게이트 구조(buried type gate structure)를 사용하여 비트라인 기생 캐패시턴스를 절반 수준으로 감소시킴으로써 동일한 센스앰프(sense amplifier) 능력을 유지하는데 필요로 하는 캐패시터의 캐패시턴스를 획기적으로 낮추는 방법이 도입되었다.In order to overcome this problem, a buried type gate structure has recently been used to reduce the bit line parasitic capacitance by half to dramatically reduce the capacitance of the capacitor required to maintain the same sense amplifier capability. Lowering method was introduced.
이러한 매립형 게이트 구조를 갖는 셀 트랜지스터에서 디자인 룰 감소로 셀 트랜지스터의 크기가 축소됨에 따라서 소스 영역의 면적이 감소되어 스토리지노드콘택(storage node contact)의 바닥 면적을 확보할 수 없게 되었다. 그 결과, 스토리지노드콘택의 저항이 증가되어 디램의 동작 특성, 특히 라이트(write) 동작 특성이 저하된다.In the cell transistor having the buried gate structure, as the size of the cell transistor is reduced due to the reduction of the design rule, the area of the source region is reduced, thereby making it impossible to secure the bottom area of the storage node contact. As a result, the resistance of the storage node contact is increased to reduce the operating characteristics of the DRAM, particularly the write operation characteristics.
본 발명은 스토리지노드콘택의 저항을 줄이기 위한 반도체 소자 및 그 제조방법을 제공한다.The present invention provides a semiconductor device and a method of manufacturing the same for reducing the resistance of the storage node contact.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자는 기판에 형성된 트렌치와, 상기 트렌치 하부에 형성되는 매립 게이트와, 상기 트렌치 양측 상기 기판에 형성되는 소스 영역 및 드레인 영역과, 상기 소스 영역 일측 상기 트렌치 상부에 상기 소스 영역과 일체로 형성되는 도프트 실리콘막과, 상기 매립 게이트와 상기 도프트 실리콘막 사이를 분리하는 제 1 절연막과, 상기 드레인 영역과 상기 도프트 실리콘막 사이를 분리하는 제 2 절연막을 포함하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, a semiconductor device may include a trench formed in a substrate, a buried gate formed under the trench, a source region and a drain region formed in the substrate on both sides of the trench, and a portion of the trench formed on the source region. A doped silicon film integrally formed with the source region, a first insulating film separating the buried gate and the doped silicon film, and a second insulating film separating the drain region and the doped silicon film. It is characterized by.
상기 도프트 실리콘막은 상기 소스 영역의 측면으로부터 성장된 실리콘 에피층을 포함하는 것을 특징으로 한다.The doped silicon film may include a silicon epitaxial layer grown from a side of the source region.
상기 도프트 실리콘막은 증착 공정을 통해 형성된 도프트 폴리실리콘막을 포함하는 것을 특징으로 한다.The doped silicon film may include a doped polysilicon film formed through a deposition process.
상기 도프트 실리콘막은 상기 소스 영역과 동일한 도전형으로 도핑되는 것을 특징으로 한다.The doped silicon film is doped with the same conductivity type as the source region.
상기 도프트 실리콘막은 상기 소스 영역과 동일한 도핑 농도로 도핑되는 것을 특징으로 한다.The doped silicon film is doped at the same doping concentration as the source region.
상기 도프트 실리콘막을 포함한 전면에 형성되는 층간절연막과, 상기 층간절 연막을 관통하여 상기 소스 영역 및 상기 도프트 실리콘막에 접속되는 스토리지노드 콘택을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And an interlayer insulating film formed on the entire surface including the doped silicon film and a storage node contact penetrating through the interlayer insulation film and connected to the source region and the doped silicon film.
상기 층간절연막은 제 1 층간절연막과 제 2 층간절연막의 적층막으로 구성되며, 상기 제 1 층간절연막 상에 형성되는 비트라인과, 상기 제 1 층간절연막을 관통하여 상기 비트라인과 상기 드레인 영역을 전기적으로 연결하는 비트라인 콘택을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The interlayer dielectric layer includes a stacked layer of a first interlayer dielectric layer and a second interlayer dielectric layer, wherein the bit line is formed on the first interlayer dielectric layer, and the bit line and the drain region pass through the first interlayer dielectric layer. Characterized in that it further comprises a bit line contact connected to.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법은 기판에 트렌치를 형성하고 상기 트렌치 양측 기판에 소스 영역 및 드레인 영역을 형성하는 단계와, 상기 트렌치 하부에 매립 게이트를 형성하는 단계와, 상기 매립 게이트 상에 제 1 절연막을 형성하는 단계와, 상기 제 1 절연막 상부의 상기 트렌치에 상기 소스 영역의 측면에 연결되고 상기 드레인 영역의 측면과 일정 간격을 갖고 분리되는 도프트 실리콘막을 형성하는 단계와, 상기 도프트 실리콘막과 상기 드레인 영역 사이에 제 2 절연막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes forming a trench in a substrate, forming a source region and a drain region in both substrates of the trench, forming a buried gate under the trench, and forming the buried gate. Forming a first insulating film on the trench, and forming a doped silicon film in the trench above the first insulating film, the doped silicon film being connected to the side of the source region and separated from the side of the drain region at a predetermined interval; And forming a second insulating film between the doped silicon film and the drain region.
상기 도프트 실리콘막을 형성하는 단계는, 상기 드레인 영역의 상면 및 측면을 감싸는 희생막을 형성하는 단계와, 상기 소스 영역의 측면으로부터 도프트 실리콘막을 성장키는 단계와, 상기 희생막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The forming of the doped silicon film may include forming a sacrificial film surrounding the top and side surfaces of the drain region, growing the doped silicon film from the side of the source region, and removing the sacrificial film. Characterized in that.
상기 희생막은 실리콘 저마늄막을 포함하는 것을 특징으로 한다. The sacrificial film is characterized in that it comprises a silicon germanium film.
상기 도프트 실리콘막을 형성하는 단계는, 상기 제 1 절연막 상부의 상기 트렌치에 도프트 실리콘막을 형성하는 단계와, 상기 드레인 영역 부근의 상기 도프트 실리콘막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The forming of the doped silicon film may include forming a doped silicon film in the trench on the first insulating layer and removing the doped silicon film near the drain region.
상기 드레인 영역 부근의 상기 도프트 실리콘막을 제거하는 단계는, 상기 드레인 영역 및 상기 도프트 실리콘막을 포함한 전면에 제 1 층간절연막을 형성하는 단계와, 상기 제 1 층간절연막 상에 상기 드레인 영역 및 상기 드레인 영역 부근의 상기 도프트 실리콘막 상부를 오픈하는 마스크 패턴을 형성하는 단계와, 상기 마스크 패턴을 마스크로 상기 제 1 층간절연막과 상기 도프트 실리콘막을 식각하여 비트라인 콘택홀을 형성하는 단계와, 상기 마스크 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The removing of the doped silicon film near the drain region may include forming a first interlayer insulating film on an entire surface including the drain region and the doped silicon film, and forming the drain region and the drain on the first interlayer insulating film. Forming a mask pattern to open an upper portion of the doped silicon film near a region; forming a bit line contact hole by etching the first interlayer insulating film and the doped silicon film using the mask pattern as a mask; Removing the mask pattern.
상기 비트라인 콘택홀 형성시 식각되는 상기 도프트 폴리실리콘막 사이의 상기 드레인 영역이 함께 식각되는 것을 특징으로 한다.The drain region between the doped polysilicon layer to be etched when the bit line contact hole is formed is etched together.
상기 제 2 절연막을 형성하는 단계는, 상기 비트라인 콘택홀을 포함한 전면에 절연막을 형성하는 단계와, 상기 절연막을 전면 식각하여 상기 비트라인 콘택홀 측면에 절연막 스페이서를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The forming of the second insulating film may include forming an insulating film on the entire surface including the bit line contact hole, and forming an insulating film spacer on the side of the bit line contact hole by etching the entire surface of the insulating film. It is done.
상기 제 2 절연막을 형성하는 단계는, 상기 드레인 영역과 상기 도프트 실리콘막 사이의 공간이 매립되도록 전면에 절연막을 형성하는 단계와, 상기 기판 상부의 절연막을 제거하여 상기 절연막이 상기 드레인 영역과 상기 도프트 실리콘막 사이에 남도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The forming of the second insulating film may include forming an insulating film on an entire surface of the second insulating film to fill a space between the drain region and the doped silicon film, and removing the insulating film on the substrate to form the insulating film. And remaining between the doped silicon films.
본 발명에 따르면, 소스 영역 일측의 트렌치 상부에 소스 영역과 일체로 형성되는 도프트 실리콘막으로 인하여 소스 영역의 실효 면적이 증가된다. 따라서, 스토리지노드콘택의 바닥 면적을 충분히 확보할 수 있으므로 스토리지노드콘택의 저항을 줄일 수 있고, 소자의 동작 특성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the effective area of the source region is increased due to the doped silicon film formed integrally with the source region on the trench on one side of the source region. Therefore, since the bottom area of the storage node contact can be sufficiently secured, the resistance of the storage node contact can be reduced, and the operation characteristics of the device can be improved.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 소자를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device in accordance with a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 기판(10)에는 소자분리막(11)이 형성되어 액티브 영역(10A)을 한정하고 있고, 소자분리막(11)을 포함한 액티브 영역(10A)에는 액티브 영역(10A)을 가로지르며 트렌치(14)가 형성되어 있다.Referring to FIG. 1, an
트렌치(14) 하부에는 매립 게이트(BG)가 형성되어 있고, 트렌치(14) 양측 액티브 영역(10A)에는 소스 영역(S) 및 드레인 영역(D)이 형성되어 있다.A buried gate BG is formed below the
매립 게이트(BG)는 게이트 절연막(15)과 게이트 전극(16)을 포함한다.The buried gate BG includes a
게이트 절연막(15)은 산화막 또는 산화막과 질화막의 복합막일 수 있다.The
게이트 전극(16)은 Ti, TiN, W 등과 같은 금속막일 수 있다.The
소스 영역(S) 및 드레인 영역(D)은 N형 또는 P형 도펀트가 도핑된 실리콘막일 수 있다.The source region S and the drain region D may be silicon films doped with N-type or P-type dopants.
소스 영역(S) 일측 트렌치(14) 상부에는 소스 영역(S)과 일체로 도프트 실리콘막(20)이 형성되어 있다.A doped
도프트 실리콘막(20)은 소스 영역(S)의 측면으로부터 성장된 실리콘 에피층으로, 소스 영역(S)과 동일한 도펀트 및 도핑 농도로 도핑되어 있다.The doped
도프트 실리콘막(20)은 소스 영역(S)과 함께 실질적인 소스 영역으로 기능한다. 따라서, 소스 영역의 실효 면적은 도프트 실리콘막(20)의 면적만큼 증가된다.The doped
도프트 실리콘막(20)과 매립 게이트(BG)는 그들 사이에 형성된 제 1 절연막(17)에 의하여 분리된다. 제 1 절연막(17)은 산화막일 수 있다.The doped
도프트 실리콘막(20)과 드레인 영역(D)은 그들 사이에 형성된 제 2 절연막(21)에 의하여 분리된다. 제 2 절연막(21)은 산화막일 수 있다.The doped
그리고, 기판(10) 상에는 소스 영역(S) 및 도프트 실리콘막(20)을 덮고 드레인 영역(D)을 노출하는 개구를 갖는 제 1 층간절연막(22)이 형성되어 있다. 상기 개구에는 비트라인콘택(BLC)이 형성되어 있고, 제 1 층간절연막(22) 상에는 비트라인콘택(BLC)을 통해 하부의 드레인 영역(D)과 연결되는 비트라인(BL)이 형성되어 있다. On the
비트라인(BL) 상에는 비트라인 하드마스크막(23)이 형성되어 있고, 비트라인(BL) 및 비트라인 하드마스크막(23)의 측면에는 비트라인 스페이서(24)가 형성되어 있다. A bit line
제 1 층간절연막(22) 상에는 비트라인(BL) 및 비트라인 하드마스크막(23)을 덮는 제 2 층간절연막(25)이 형성되고, 제 2, 제 1 층간절연막(25, 22)에는 제 2, 제 1 층간절연막(25, 22)을 관통하는 스토리지노드 콘택(SNC)이 형성되어 있다. 도시하지 않았지만, 스토리지노드 콘택(SNC) 상에는 캐패시터가 형성된다.On the first
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.2A to 2G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with a first embodiment of the present invention.
도 2a를 참조하면, 기판(10)에 소자분리막(11)을 형성하여 액티브 영역(10A)을 한정하고, 액티브 영역(10A)에 소스 및 드레인용 불순물 이온을 주입하여 불순 물 주입층을 형성한다.Referring to FIG. 2A, an
이어, 기판(10) 상에 패드 절연막(12, 13)을 형성하고, 패드 절연막(12, 13) 상에 게이트 예정 부분을 오픈하는 마스크 패턴(미도시)을 형성한 다음, 마스크 패턴을 식각 배리어 패드 절연막(13, 12)을 패터닝한다.Subsequently, the
그 다음, 마스크 패턴 및 패터닝된 패드 절연막(13, 12)을 식각 배리어로 소자분리막(11)을 포함하는 기판(10) 일부를 식각하여 트렌치(14)를 형성하고, 남아있는 마스크 패턴을 제거한다.Next, a portion of the
패드 절연막(12, 13)은 산화막(12)과 질화막(13)의 적층 구조로 형성할 수 있다. 이와는 다르게, 패드 절연막은 질화막의 단일막 구조로 형성할 수도 있다.The
이때, 불순물층이 형성된 액티브 영역(10A)에 트렌치(14)가 형성됨에 따라 불순물 주입층이 다수개로 분리되어 소스 영역(S) 및 드레인 영역(D)이 형성된다.At this time, as the
도 2b를 참조하면, 트렌치(14) 하부에 매립 게이트(BG)를 구성한다.Referring to FIG. 2B, a buried gate BG is formed under the
매립 게이트(BG)는 트렌치(14)를 포함한 전면에 게이트 절연막(15)을 개재하여 게이트 전극막을 형성하고, 트렌치(14) 하부에만 남도록 게이트 전극막 및 게이트 절연막(15)을 전면 식각하여 형성할 수 있다.The buried gate BG may be formed by forming a gate electrode film on the entire surface including the
게이트 전극(16)은 Ti, TiN, W 등과 같은 금속으로 형성될 수 있다.The
그 다음, 매립 게이트(BG) 상에 제 1 절연막(17)을 형성한다.Next, the first insulating
제 1 절연막(17)은 트렌치(14)가 매립되도록 전면에 절연막을 형성하고 전면 식각 공정으로 트렌치(14) 외부 및 트렌치(14) 상부에 형성된 절연막을 제거하여, 형성할 수 있다. The first insulating
도 2c를 참조하면, 트렌치(14)를 포함한 전면에 희생막(18)을 형성한다.Referring to FIG. 2C, a
희생막(18)은 트렌치(14) 상부를 채우고 질화막(13) 상에 일정 두께 이상 쌓이도록 충분한 두께로 형성한다.The
희생막(18)으로는 실리콘 저마늄막(SiGe)을 사용할 수 있다.As the
희생막(18)은 30 내지 300Å의 두께로 형성할 수 있다.The
한편, 희생막(18) 상에 하드마스크막(19)을 더 형성할 수도 있다. 하드마스크막(19)으로는 산화막을 사용할 수 있다.Meanwhile, the
도 2d를 참조하면, 드레인 영역(D) 및 드레인 영역(D) 부근의 제 1 절연막(17) 상에 남도록 하드마스크막(19)과 희생막(18)을 패터닝한다.Referring to FIG. 2D, the
상기 패터닝 결과, 드레인 영역(D)의 상면 및 측면은 희생막(18)에 의해 덮이게 되고 소스 영역(S)의 측면 및 드레인 영역(D)에 접하지 않은 제 1 절연막(17)은 외부로 노출되게 된다.As a result of the patterning, the top and side surfaces of the drain region D are covered by the
도 2e를 참조하면, 선택적 에피택셜 성장(Selective Epitaxial Growth, SEG) 공정으로 노출된 소스 영역(S)의 측면으로부터 실리콘막을 성장시키어, 노출된 제 1 절연막(17) 상에 트렌치(14) 상부를 채우는 도프트 실리콘막(20)을 형성한다.Referring to FIG. 2E, the silicon film is grown from the side of the exposed source region S by the selective epitaxial growth (SEG) process, and the upper portion of the
이때, 도프트 실리콘막(20)은 소스 영역(S)과 동일한 도펀트 및 도핑 농도를 갖고 성장된다.At this time, the doped
도 2f를 참조하면, 하드마스크막(19) 및 희생막(18)을 제거하고, 전면에 제 2 절연막(21)을 형성한다.Referring to FIG. 2F, the
제 2 절연막(21)은 산화막으로 형성될 수 있다.The second insulating
도 2g를 참조하면, 소스 영역(S) 및 드레인 영역(D)이 노출되도록 제 2 절연막(21)과 패드 절연막(13, 12)을 전면 식각한다.Referring to FIG. 2G, the second insulating
전면 식각은 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정 또는 에치백 공정으로 수행될 수 있다.The front surface etching may be performed by a chemical mechanical polishing (CMP) process or an etch back process.
상기 전면 식각 결과, 제 2 절연막(21)은 도프트 실리콘막(20)과 드레인 영역(D) 사이에 남게 된다.As a result of the entire surface etching, the second insulating
도 1을 다시 참조하면, 전면에 제 1 층간절연막(22)을 형성하고, 제 1 층간절연막(22)을 관통하여 드레인 영역(D)에 접속되는 비트라인 콘택(BLC)을 형성한다. 그 다음, 제 1 층간절연막(22) 상에 비트라인 콘택(BLC)에 접속되는 비트라인(BL)을 형성한다.Referring back to FIG. 1, a first
비트라인(BL) 상에 비트라인 하드마스크막(23)을 더 형성할 수도 있다.The bit line
그 다음, 비트라인(BL) 및 비트라인 하드마스크막(23)의 측면에 비트라인 스페이서(24)를 형성하고, 제 1 층간절연막(22) 상에 비트라인(BL) 및 비트라인 하드마스크막(23)을 덮는 제 2 층간절연막(25)을 형성한다.Next, the
이어, 제 2, 제 1 층간절연막(25, 22)에 소스 영역(S) 및 도프트 실리콘막(20)을 노출하는 스토리지노드 콘택홀을 형성하고, 스토리지노드 콘택홀에 도전막, 예를 들어 폴리실리콘막을 매립하여 스토리지노드 콘택(SNC)을 형성한다.Next, a storage node contact hole exposing the source region S and the doped
이후, 도시하지 않았지만, 스토리지노드 콘택(SNC) 상에 스토리지노드 콘택(SNC)에 전기적으로 연결되는 캐패시터(capacitor)를 형성한다.Subsequently, although not shown, a capacitor is formed on the storage node contact SNC to be electrically connected to the storage node contact SNC.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 소자를 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device in accordance with a second embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 기판(10)에는 소자분리막(11)이 형성되어 액티브 영역(10A)을 한정하고 있고, 소자분리막(11)을 포함한 액티브 영역(10A)에는 액티브 영역(10A)을 가로지르며 트렌치(14)가 형성되어 있다.Referring to FIG. 3, an
트렌치(14) 하부에는 매립 게이트(BG)가 형성되어 있고, 트렌치(14) 양측 액티브 영역(10A)에는 소스 영역(S) 및 드레인 영역(D)이 형성되어 있다.A buried gate BG is formed below the
매립 게이트(BG)는 게이트 절연막(15)과 게이트 전극(16)을 포함한다.The buried gate BG includes a
게이트 절연막(15)은 산화막 또는 산화막과 질화막의 복합막일 수 있다.The
게이트 전극(16)은 Ti, TiN, W 등과 같은 금속막일 수 있다.The
소스 영역(S) 및 드레인 영역(D)은 N형 또는 P형 도펀트가 도핑된 실리콘막일 수 있다.The source region S and the drain region D may be silicon films doped with N-type or P-type dopants.
소스 영역(S) 일측 트렌치(14) 상부에는 소스 영역(S)과 일체로 도프트 실리콘막(20)이 형성되어 있다.A doped
도프트 실리콘막(20)은 소스 영역(S)과 동일한 도펀트 및 도핑 농도로 도핑된 도프트 폴리실리콘막일 수 있다. 예컨데, 도프트 실리콘막(20)은 9E20/㎤ 농도의 인(P)으로 도핑된 폴리실리콘막일 수 있다.The doped
도프트 실리콘막(20)은 소스 영역(S)과 함께 실질적인 소스 영역으로 기능한다. 따라서, 소스 영역의 실효 면적은 도프트 실리콘막(20)의 면적만큼 증가된다.The doped
도프트 실리콘막(20)과 매립 게이트(BG)는 그들 사이에 형성된 제 1 절연막(17)에 의하여 전기적으로 분리된다. 제 1 절연막(17)은 산화막일 수 있다.The doped
기판(10) 상에는 소스 영역(S) 및 도프트 실리콘막(20)을 덮고 드레인 영 역(D) 및 드레인 영역(D) 부근의 제 1 절연막(17)을 노출하는 개구를 갖는 제 1 층간절연막(22)이 형성되어 있다. On the
제 1 층간절연막(22)에 형성된 개구의 측면에는 스페이서 형태의 제 2 절연막(21)이 형성되어 있고, 개구에는 비트라인콘택(BLC)이 형성되어 있다. 그리고, 제 1 층간절연막(22) 상에는 비트라인콘택(BLC)을 통해 하부의 드레인 영역(D)과 전기적으로 연결되는 비트라인(BL)이 형성되어 있다. A second insulating
비트라인(BL) 상에는 비트라인 하드마스크막(23)이 형성되어 있고, 비트라인(BL) 및 비트라인 하드마스크막(23)의 측면에는 비트라인 스페이서(24)가 형성되어 있다. A bit line
그리고, 제 1 층간절연막(22) 상에는 비트라인(BL) 및 비트라인 하드마스크막(23)을 덮는 제 2 층간절연막(25)이 형성되고, 제 2, 제 1 층간절연막(25, 22)에는 제 2, 제 1 층간절연막(25, 22)을 관통하는 스토리지노드 콘택(SNC)이 형성되어 있다. 도시하지 않았지만, 스토리지노드 콘택(SNC) 상에는 캐패시터가 형성된다.The second
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.4A to 4F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with a second embodiment of the present invention.
도 4a를 참조하면, 기판(10)에 소자분리막(11)을 형성하여 액티브 영역(10A)을 한정하고, 액티브 영역(10A)에 소스 및 드레인용 불순물 이온을 주입하여 불순물 주입층을 형성한다.Referring to FIG. 4A, an
이어, 기판(10) 상에 패드 절연막(12, 13)을 형성하고, 패드 절연막(12, 13) 상에 게이트 예정 부분을 오픈하는 마스크 패턴(미도시)을 형성한 다음, 마스크 패턴을 식각 배리어 패드 절연막(13, 12)을 패터닝한다.Subsequently, the
그 다음, 마스크 패턴 및 패터닝된 패드 절연 막(13, 12)을 식각 배리어로 소자분리막(11)을 포함하는 기판(10) 일부를 식각하여 트렌치(14)를 형성하고, 남아있는 마스크 패턴을 제거한다.Subsequently, a portion of the
패드 절연막(12, 13)은 산화막(12)과 질화막(13)의 적층 구조로 형성할 수 있다. 이와는 다르게, 패드 절연막은 질화막의 단일막 구조로 형성할 수도 있다.The
이때, 불순물층이 형성된 액티브 영역(10A)에 트렌치(14)가 형성됨에 따라 불순물 주입층이 다수개로 분리되어 소스 영역(S) 및 드레인 영역(D)이 형성된다.At this time, as the
도 4b를 참조하면, 트렌치(14) 하부에 매립 게이트(BG)를 구성한다.Referring to FIG. 4B, a buried gate BG is formed under the
매립 게이트(BG)는 트렌치(14)를 포함한 전면에 게이트 절연막(15)을 개재하여 게이트 전극막을 형성하고, 트렌치(14) 하부에만 남도록 게이트 전극막 및 게이트 절연막(15)을 전면 식각하여 형성할 수 있다.The buried gate BG may be formed by forming a gate electrode film on the entire surface including the
게이트 전극(16)은 Ti, TiN, W 등과 같은 금속으로 형성될 수 있다.The
그 다음, 매립 게이트(BG) 상부의 트렌치(14)에 제 1 절연막(17)을 형성한다.Next, the first insulating
제 1 절연막(17)은 트렌치(14)가 매립되도록 전면에 절연막을 형성하고 전면 식각 공정으로 트렌치(14) 외부에 형성된 절연막을 제거하여 형성할 수 있다.The first insulating
도 4c를 참조하면, 제 1 절연막(17)을 일부 제거하여 트렌치(14) 상부를 노출시킨다.Referring to FIG. 4C, a portion of the first insulating
이어, 트렌치(14)를 포함한 전면에 도프트 실리콘막(20)을 형성한다.Next, a doped
도프트 실리콘막(2A)은 소스 영역(S)과 동일한 도펀트 및 도핑 농도로 도핑된 폴리실리콘막을 증착하여 형성할 수 있다. 예컨데, 도프트 실리콘막(20)은 9E20/㎤ 농도의 인(P)으로 도핑된 폴리실리콘막일 수 있다.The doped silicon film 2A may be formed by depositing a doped polysilicon film with the same dopant and doping concentration as the source region S. FIG. For example, the doped
도프트 실리콘막(20)의 증착 두께는 200 내지 600Å의 범위를 가질 수 있다.The deposition thickness of the doped
도 4d를 참조하면, 전면 식각 공정으로 트렌치(14) 외부에 형성된 도프트 실리콘막(20)을 제거한다.Referring to FIG. 4D, the doped
전면 식각 공정으로는 CMP 공정 또는 에치백 공정이 사용될 수 있다.As the front etching process, a CMP process or an etch back process may be used.
도 4e를 참조하면, 제 1 층간절연막(22)과 도프트 실리콘막(20)을 선택적으로 식각하여 드레인 영역(D) 및 드레인 영역(D) 부근의 제 1 절연막(17)을 노출하는 비트라인 콘택홀(26)을 형성한다.Referring to FIG. 4E, a bit line exposing the first insulating
이때, 식각되는 도프트 실리콘막(20)들 사이의 드레인 영역(D)이 함께 식각될 수 있다.In this case, the drain region D between the etched doped silicon layers 20 may be etched together.
도 4f를 참조하면, 비트라인 콘택홀(26)의 측면에 스페이서 형태로 제 2 절연막(21)를 형성한다.Referring to FIG. 4F, the second insulating
제 2 절연막(21)은 비트라인 콘택홀(26)을 포함한 전면에 절연막을 형성하고 비트라인 콘택홀(26) 측면에 남도록 절연막을 전면 식각하여 형성할 수 있다. The second insulating
제 2 절연막(21)으로는 산화막이 사용될 수 있다.An oxide film may be used as the second insulating
도 3을 다시 참조하면, 비트라인 콘택홀(26)에 비트라인 콘택(BLC)을 형성한다. 그 다음, 제 1 층간절연막(22) 상에 비트라인 콘택(BLC)에 접속되는 비트라인(BL)을 형성한다. 비트라인(BL) 상에 비트라인 하드마스크막(23)을 더 형성할 수 도 있다.Referring to FIG. 3 again, a bit line contact BLC is formed in the bit
그 다음, 비트라인(BL) 및 비트라인 하드마스크막(23)의 측면에 비트라인 스페이서(24)를 형성하고, 제 1 층간절연막(22) 상에 비트라인(BL) 및 비트라인 하드마스크막(23)을 덮는 제 2 층간절연막(25)을 형성한다.Next, the
이어, 제 2, 제 1 층간절연막(25, 22)에 소스 영역(S) 및 도프트 실리콘막(20)을 노출하는 스토리지노드 콘택홀을 형성하고, 스토리지노드 콘택홀에 도전막, 예를 들어 폴리실리콘막을 매립하여 스토리지노드 콘택(SNC)을 형성한다.Next, a storage node contact hole exposing the source region S and the doped
이후, 도시하지 않았지만, 스토리지노드 콘택(SNC) 상에 스토리지노드 콘택(SNC)에 전기적으로 연결되는 캐패시터(capacitor)를 형성한다.Subsequently, although not shown, a capacitor is formed on the storage node contact SNC to be electrically connected to the storage node contact SNC.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 소스 영역 일측의 트렌치 상부에 소스 영역과 일체로 형성되는 도프트 실리콘막으로 인하여 소스 영역의 실효 면적이 증가된다. 따라서, 스토리지노드콘택의 바닥 면적을 충분히 확보할 수 있으므로 스토리지노드콘택의 저항을 줄일 수 있고, 소자의 동작 특성을 향상시킬 수 있다.As described above in detail, the effective area of the source region is increased due to the doped silicon film formed integrally with the source region on the trench on one side of the source region. Therefore, since the bottom area of the storage node contact can be sufficiently secured, the resistance of the storage node contact can be reduced, and the operation characteristics of the device can be improved.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 소자를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device in accordance with a first embodiment of the present invention.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.2A to 2G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with a first embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 소자를 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device in accordance with a second embodiment of the present invention.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.4A to 4F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with a second embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 설명><Description of main parts of drawing>
10 : 기판10: substrate
14 : 트렌치14: trench
BG : 매립 게이트BG: Landfill Gate
17, 21 : 제 1, 제 2 절연막17, 21: first and second insulating film
20 : 도프트 실리콘층20: doped silicon layer
S, D : 소스 영역, 드레인 영역S, D: source region, drain region
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