KR20110079281A - Semiconductor device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
실시예는 액정표시장치(Liquid Crystal Display:LCD) 패널의 구동에 필요한 LDI(LCD driver IC)에서 사용되는 반도체 소자에 관한 것이다. The embodiment relates to a semiconductor device used in an LCD driver IC (LDI) required for driving a liquid crystal display (LCD) panel.
LDI(LCD driver IC)는 액정표시장치(LCD) 패널의 구동에 필수적인 드라이버 IC(Integrated circuit)로서, 구동신호 및 데이터를 제공하고 인터페이스를 하는 집적회를 말한다.An LCD driver IC (LDI) is a driver IC (Integrated Circuit) essential for driving a liquid crystal display (LCD) panel, and refers to an integrated circuit that provides driving signals and data and interfaces.
LDI의 구성요소 중 데이터를 저장하는 GRAM(Graphic Random Access Memory) 메모리는 차후 상용화될 WVGA급(wide video graphics array) 고해상도를 구현하기 위해서는 고집적화가 필요하다. Graphic random access memory (GRAM) memory, which stores data among the components of LDI, needs to be highly integrated in order to realize wide video graphics array (WVGA) high resolution that will be commercialized in the future.
기존의 6개의 트랜지스터로 구성된 6T SRAM을 사용할 경우 칩 사이즈(chip size) 커져 경쟁력이 떨어지기 때문에 칩을 소형화, 고집적화하는 방법이 필요하다. When using 6T SRAM consisting of six conventional transistors, the chip size becomes larger and less competitive. Therefore, a method of miniaturizing and integrating chips is needed.
특히 고성능의 DDI(display driver IC) 구조를 위하여 하이 덴시티(high-density)의 메모리 용량이 필요해짐에 따라 SRAM 구조의 메모리로는 칩 사이즈의 쉬링크(shrink)에 있어 한계에 도달하고 있다. In particular, as high-density memory capacity is required for a high-performance display driver IC (DDI) structure, the memory of the SRAM structure has reached a limit in chip size shrink.
이를 위하여, 기존의 LDI 디바이스에 형성되는 LV(Low Voltage), MV(Medium Voltage), HV(High Voltage)의 세 가지 게이트 산화막을 형성하는 공정에 추가하여, 고밀도를 갖는 메모리 소자를 구성하는 공정이 필요하다. To this end, in addition to the process of forming three gate oxide films of LV (Medium Voltage), MV (Medium Voltage) and HV (High Voltage) formed in the existing LDI device, need.
이에 LDI 소자 내에 1개의 트랜지스터(Tr)에 1개의 캐패시터로 구성되는 LDRAM(Logic DRAM)을 형성함으로써, 고밀도를 갖는 메모리 소자를 구현할 수 있다.Accordingly, by forming an LDRAM (Logic DRAM) composed of one capacitor in one transistor Tr in the LDI device, a memory device having a high density can be realized.
종래기술에 의하면 1개의 트랜지스터(Tr)에 1개의 캐패시터로 구성되는 1T RAM에서의 커패시터(capacitor)는 다양한 모양을 갖는다.According to the prior art, a capacitor in a 1T RAM composed of one capacitor in one transistor Tr has various shapes.
한편, 다양한 모양 중 매립산화막(buried oxide)을 이용한 커패시터(capacitor)의 제조방법이 있다.On the other hand, there is a method of manufacturing a capacitor (capacitor) using a buried oxide of various shapes.
그런데, 종래기술에 따른 매립산화막을 이용한 커패시터(capacitor)는, 커패시터를 기판(substrate)과 전기적으로 분리(insulation)시켜 줄 수 있는 매립산화막의 모양이나 두께에 따라 리키지(leakage)에 문제를 발생시킨다.However, a capacitor using a buried oxide film according to the prior art generates a problem in leakage depending on the shape or thickness of the buried oxide film which may electrically insulate the capacitor from the substrate. Let's do it.
또한, 종래기술에 의하면 매립산화막(Buried oxide)의 두께가 얇거나 폭이 좁으면 매립 산화막 표면의 전자가 매립 산화막을 따라 리키지 통로(leakage path)를 만들 수 있는 문제가 있다.In addition, according to the related art, when the thickness of the buried oxide is thin or narrow, electrons on the buried oxide film surface may create a leakage path along the buried oxide film.
실시예는 매립산화막(buried oxide)을 이용한 1T RAM DDI 제품에서 매립산화막(buried oxide)의 모양과 깊이를 효과적으로 조절할 수 있는 반도체소자 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.Embodiments provide a semiconductor device and a method of manufacturing the same, which can effectively control the shape and depth of buried oxide in a 1T RAM DDI product using buried oxide.
실시예에 따른 반도체소자는, 제1 트렌치와 제2 트렌치를 포함하는 기판; 상기 제2 트렌치에 형성된 소자분리막; 상기 제1 트렌치 하부에 형성된 홈; 상기 제1 트렌치 하부의 홈에 형성된 매립절연막; 상기 매립절연막 상측의 상기 제1 트렌치 측벽의 기판에 형성된 커패시터 절연층; 및 상기 제1 트렌치를 메우는 상부전극;을 포함할 수 있다.In an embodiment, a semiconductor device may include: a substrate including a first trench and a second trench; An isolation layer formed in the second trench; A groove formed under the first trench; A buried insulating film formed in a groove under the first trench; A capacitor insulating layer formed on the substrate on the sidewalls of the first trench above the buried insulating film; And an upper electrode filling the first trench.
또한, 실시예에 따른 반도체소자의 제조방법은, 기판에 제1 트렌치와 제2 트렌치를 형성하는 단계; 상기 제1 트렌치와 제2 트렌치에 절연막을 갭필하는 단계; 상기 절연막을 평탄화하여 상기 제1 트렌치에 분리절연막을, 상기 제2 트렌치에 소자분리막을 형성하는 단계; 상기 분리절연막의 제거하는 단계; 상기 분리절연막이 제거된 제1 트렌치 측벽에 하드마스크를 형성하는 단계; 상기 하드마스크를 이용하여 상기 제1 트렌치 하부의 기판에 홈(groove)을 형성하는 단계; 상기 홈이 형성된 제1 트렌치 하부에 매립절연막을 형성하는 단계; 상기 하드마스크를 제거하고, 상기 매립절연막 상측의 상기 제1 트렌치 측벽의 기판에 커패시터 절연층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 트렌치를 메우는 상부전극을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, the method of manufacturing a semiconductor device according to the embodiment may include forming a first trench and a second trench in a substrate; Gap-filling an insulating film in the first trench and the second trench; Planarizing the insulating layer to form a separation insulating layer in the first trench and an isolation layer in the second trench; Removing the isolation insulating film; Forming a hard mask on sidewalls of the first trenches from which the isolation insulating layer is removed; Forming a groove in the substrate under the first trench using the hard mask; Forming a buried insulating film under the first trench in which the groove is formed; Removing the hard mask and forming a capacitor insulating layer on a substrate of the first trench sidewalls above the buried insulating layer; And forming an upper electrode filling the first trench.
실시예에 따른 반도체소자 및 그 제조방법에 의하면 1T RAM의 커패시터(capacitor)형성에 있어서 셀프스탑(self stop)으로 이루어지는 피라미드 식각(pyramid etch)를 이용하여 일정한 두께와 폭의 식각 프로파일(etch profile)을 만들 수 있고, 이를 통해 매립 절연막에서 안정적인 기능을 수행할 수 있다.According to the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the embodiment, an etch profile having a constant thickness and width is formed by using a pyramid etch consisting of a self stop in forming a capacitor of a 1T RAM. It can make a stable function in the buried insulating film through this.
또한, 실시예에 의하면 셀프스탑 습식식각(Self stop wet etch)을 이용한 1T RAM 커패시터 구현을 통해 매립절연막을 형성하기 위한 기판의 식각깊이제어(etch depth control)가 용이하며, 측벽 하드마스크(Spacer nitride)의 로스(loss)가 적어지는 장점이 있다.In addition, according to the embodiment, it is easy to etch depth control of a substrate for forming a buried insulating film by implementing a 1T RAM capacitor using self stop wet etch, and a sidewall hard mask. ) Has the advantage that the loss (loss).
이하, 실시예에 따른 반도체소자 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
실시예의 설명에 있어서, 각 층의 "상/아래(on/under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상/아래는 직접(directly)와 또는 다른 층을 개재하여(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다.In the description of the embodiments, where it is described as being formed "on / under" of each layer, it is understood that the phase is formed directly or indirectly through another layer. It includes everything.
(실시예)(Example)
도 1은 실시예에 따른 반도체소자의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to an embodiment.
실시예에 따른 반도체소자는 제1 트렌치(T1)와 제2 트렌치(T2)를 포함하는 기판(110)과, 상기 제2 트렌치(T2)에 형성된 소자분리막(220)과, 상기 제1 트렌치(T1) 하부에 형성된 홈과, 상기 제1 트렌치 하부의 홈에 형성된 매립절연막(120) 과, 상기 매립절연막(120) 상측의 상기 제1 트렌치(T1) 측벽의 기판에 형성된 커패시터 절연층(130) 및 상기 제1 트렌치(T1)를 메우는 상부전극(140)을 포함할 수 있다.In an embodiment, a semiconductor device may include a
실시예에서 상기 매립절연막(120)은 상부에서 하부로 갈수록 폭이 좁아질 수 있다. 실시예의 매립절연막(120)은 두께나 폭의 조절이 용이하여 리키지 소스로 작용하지 않게 된다.In an embodiment, the buried
상기 매립절연막(120)은 슬로프(slope)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 매립절연막(120)은 피라미드형태의 슬로프를 포함할 수 있다.The buried
실시예에서 상기 반도체기판(110)은 n형 또는 p형 불순물이 도핑된 도전형 웰(미도시)을 포함하고, 상기 도전형 웰 내부에 상기 제1 트렌치가 형성될 수 있다.In example embodiments, the
실시예는 상기 제1 트렌치(T1) 측벽에 형성된 커패시터 이온주입영역(미도시)을 더 포함할 수 있다.The embodiment may further include a capacitor ion implantation region (not shown) formed on the sidewall of the first trench T1.
실시예는 LDI(LCD driver IC)용 반도체 소자일 수 있다.The embodiment may be a semiconductor device for an LCD driver IC (LDI).
실시예에 따른 LDI용 반도체 소자는 멀티칩(multi chip)과 LDRAM(logic DRAM)을 포함할 수 있다.The semiconductor device for LDI according to the embodiment may include a multi chip and a logic DRAM (LDRAM).
예를 들어, 실시예는 LV(low voltage) 트랜지스터(TL), MV(middle voltage) 트랜지스터(TM), HV(high voltage) 트랜지스터(TH)를 포함할 수 있다.For example, an embodiment may include a low voltage (LV) transistor (TL), a middle voltage (TM) transistor (TM), and a high voltage (TH) transistor (TH).
또한, 실시예의 LDI 소자는 1개의 제1 트랜지스터(TR1)과 1개의 캐패시터를 포함하는 LDRAM(logic DRAM)으로 구현될 수 있다.In addition, the LDI device of the embodiment may be implemented as an LDRAM (logic DRAM) including one first transistor TR1 and one capacitor.
LDI용 반도체 소자의 상기 제1 트랜지스터(TR1)는 반도체 기판(110)에 형성된 게이트, 스페이서, 소스/드레인을 포함할 수 있다.The first transistor TR1 of the LDI semiconductor device may include a gate, a spacer, and a source / drain formed on the
상기 반도체 기판(110)은 액티브 영역 및 필드 영역을 포함할 수 있다.The
상기 반도체 기판(110)의 액티브 영역에는 제1 도전형 불순물이 도핑된 제1 도전형 웰이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 도전형 불순물은 n형 또는 p형 불순물일 수 있다. A first conductivity type doped with a first conductivity type impurity may be formed in the active region of the
상기 제1 도전형 웰은 제1 트랜지스터 영역 및 캐패시터 영역으로 레이아웃 될 수 있다. The first conductivity type well may be laid out as a first transistor region and a capacitor region.
상기 제1 도전형 웰의 제1 트랜지스터 영역에 제1 트랜지스터(TR1)가 형성될 수 있다.The first transistor TR1 may be formed in the first transistor region of the first conductivity type well.
상기 제1 트랜지스터(TR1)와 전기적으로 연결되는 캐패시터는 상기 제1 도전형 웰의 캐패시터 영역에 형성될 수 있다.A capacitor electrically connected to the first transistor TR1 may be formed in the capacitor region of the first conductivity type well.
상기 제1 트랜지스터(TR1)의 소스/드레인 영역은 상기 캐패시터(C)의 하부전극과 전기적으로 연결될 수 있다.The source / drain region of the first transistor TR1 may be electrically connected to the lower electrode of the capacitor C.
상기 캐패시터(C)는 캐패시터 하부전극, 캐패시터 절연층(130) 및 캐패시터 상부전극(140)을 포함할 수 있다.The capacitor C may include a capacitor lower electrode, a capacitor
예를 들어, 상기 캐패시터(C)는 소자분리용 제1 트렌치(T1) 내부의 절연막을 제거하고, 상기 제1 트렌치(T1)의 내부에 캐패시터 절연층(130) 및 캐패시터 상부전극(140)을 순차적으로 형성할 수 있다. For example, the capacitor C removes an insulating layer inside the first trench T1 for device isolation, and removes the
예를 들어, 상기 캐패시터 하부전극은 상기 제1 도전형 불순물이 도핑된 제1 도전형 웰일 수 있다. 상기 캐패시터 절연층(130)은 상기 제1 트렌치(T1)가 형성된 반도체 기판(110)의 표면 프로파일을 따라 형성된 산화막일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 캐패시터 상부전극(140)은 상기 제1 트렌치(T1)를 포함하는 상기 반도체 기판(110) 상에 형성된 폴리실리콘막으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. For example, the capacitor lower electrode may be a first conductivity type well doped with the first conductivity type impurity. The
상기 캐패시터(C)는 제1 트렌치(T1)의 바닥면에 형성된 소정의 절연 패턴(미도시)에 의하여 이웃하는 제2 캐패시터 영역의 제2 캐패시터(미도시)와 분리될 수 있다. 상기 제2 캐패시터는 제2 트랜지스터(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있다. The capacitor C may be separated from the second capacitor (not shown) of the neighboring second capacitor region by a predetermined insulating pattern (not shown) formed on the bottom surface of the first trench T1. The second capacitor may be electrically connected to a second transistor (not shown).
즉, 상기 제1 트랜지스터(TR1)의 전하는 상기 캐패시터로 저장될 수 있고, 상기 제2 트랜지스터의 전하는 상기 제2 캐패시터로 저장될 수 있다.That is, the charge of the first transistor TR1 may be stored in the capacitor, and the charge of the second transistor may be stored in the second capacitor.
상기 캐패시터와 상기 제2 캐패시터는 상기 제1 트렌치(T1) 내부의 절연패턴을 기준으로 대칭적으로 형성될 수 있다.The capacitor and the second capacitor may be symmetrically formed based on an insulation pattern inside the first trench T1.
상기 캐패시터 상부전극(140)에는 공통 컨택이 형성될 수 있으며, 상기 공통 컨택에 바이어스(bias)를 인가하면 상기 캐패시터에 역전층(inversion layer)이 형성되고 캐패시터로 사용될 수 있다. A common contact may be formed on the capacitor
이하, 도 2 내지 도 12를 참조하여 실시예에 따른 반도체소자의 제조방법을 설명한다. 이하에서는 1 RAM의 캐패시터(C)에 대한 제조방법을 위주로 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 2 through 12. Hereinafter, the manufacturing method for the capacitor C of 1 RAM will be described mainly.
우선, 도 2와 같이 기판(110)에 제1 트렌치(T1)와 제2 트렌치(T2)(도 1 참조)를 형성하고, 상기 제1 트렌치(T1)와 제2 트렌치(T2)에 절연막을 갭필하고, 상기 절연막을 평탄화하여 상기 제1 트렌치(T1)에 분리절연막(122a)을, 상기 제2 트 렌치(T2)에 소자분리막(220)을 형성한다.First, as shown in FIG. 2, a first trench T1 and a second trench T2 (see FIG. 1) are formed in the
예를 들어, 반도체 기판(110)에 STI 공정에 의한 소자분리막(220)을 형성하여 액티브 영역 및 필드영역을 정의할 수 있다.For example, the
상기 반도체 기판(110)은 단결정 또는 다결정의 실리콘 기판이며, p형 또는 n형 불순물이 도핑된 기판일 수 있다. The
상기 액티브 영역은 LDI(LCD driver IC) 소자의 LDRAM(Logic DRAM) 형성을 위한 한 개의 제1 트랜지스터(TR1) 및 한 개의 캐패시터(C)가 형성될 영역일 수 있다.The active region may be a region in which one first transistor TR1 and one capacitor C are formed to form a logic DRAM (LDRAM) of an LCD driver IC (LDI) device.
상기 소자분리막(220) 및 분리절연막(122a)의 형성공정은 상기 반도체 기판(110) 상에 패드 산화막(112) 및 패드 질화막(115)을 형성한다. 상기 패드 산화막(112) 및 패드 질화막(115)은 포토레지스트 패턴(미도시)에 의하여 선택적으로 식각되고 소자분리막 및 분리절연막(122a) 예정영역에 해당하는 상기 반도체 기판(110)의 표면을 선택적으로 노출시킬 수 있다. In the process of forming the
이후, 상기 패드 산화막(112) 및 패드 질화막(115)을 식각마스크로 사용하고 상기 반도체 기판에 대한 식각, 예를 들어 반응성 이온식각(reactive ion etching) 공정을 진행하여 상기 반도체 기판(110)에 소정 깊이를 가지는 제1 트렌치(T1) 및 제2 트렌치(T2)를 형성한다.Subsequently, the
상기 제2 트렌치(T2)가 형성될 때 액티브 영역에서 LDI((LCD driver IC)소자의 LDRAM(Logic DRAM)을 형성을 위한 제1 트렌치(T1)가 동시에 형성될 수 있다.When the second trench T2 is formed, a first trench T1 for forming an LDRAM (Logic DRAM) of an LCD driver IC (LDI) device may be simultaneously formed in an active region.
예를 들어, 실시예에서 상기 캐패시터 트렌치를 제1 트렌치(T1)라고 지칭하 고, 상기 소자분리용 트렌치를 제2 트렌치(T2)라고 지칭할 수 있다.For example, in an embodiment, the capacitor trench may be referred to as a first trench T1, and the device isolation trench may be referred to as a second trench T2.
이후, 갭필공정, 예를 들어 HDP 공정에 의한 상기 제1 트렌치(T1) 및 제2 트렌치(T2) 내부에 절연막, 예를 들어 산화막을 갭필하고, 평탄화공정, 예를 들어 CMP 공정에 의하여 평탄화시킬 수 있다.Thereafter, an insulating film, for example, an oxide film is gap-filled in the first trenches T1 and the second trenches T2 by a gap fill process, for example, an HDP process, and planarized by a planarization process, for example, a CMP process. Can be.
이에 따라 상기 제2 트렌치(T2)에는 소자분리막(220)이 형성되고, 상기 제1 트렌치(T1)에는 상기 소자분리막(220)과 동일한 형태로 산화막이 갭필되어 분리절연막(122a)이 형성될 수 있다.Accordingly, an
상기 평탄화공정, 예를 들어 CMP 공정시 연마 종료점은 상기 패드 질화막(115)일 수 있다. 추가적으로 상기 소자분리막(220)에 대한 열처리 공정을 더 진행할 수 있다. In the planarization process, for example, the CMP process, the polishing end point may be the
상기와 같이 반도체 기판(110)에 상기 소자분리막(220)이 형성되고 필드 영역 및 액티브 영역이 정의될 수 있다.As described above, the
또한, LDI 소자의 캐패시터가 형성될 제1 트렌치(T1)에 분리절연막(122a)이 형성될 수 있다.In addition, the
이후, 상기 반도체 기판(110)의 웰 영역 형성을 위하여 상기 액티브 영역에 해당하는 반도체 기판으로 n형 또는 p형 불순물을 이온주입하여 제1 도전형 웰을 형성할 수 있다.Thereafter, a first conductivity type well may be formed by ion implanting n-type or p-type impurities into a semiconductor substrate corresponding to the active region to form a well region of the
다음으로, 도 3과 같이 상기 패드 절연막(115) 상에 제1 마스크 패턴(310)을 형성하고, 도 4와 같이 상기 제1 마스크 패턴(310)을 식각마스크로 하여 상기 분리절연막(122a)의 제거한다.Next, as shown in FIG. 3, a
예를 들어, 상기 제1 마스크 패턴(310)은 포토레지스트 패턴일 수 있으며, 상기 반도체 기판(110) 상부에 스핀공정등에 의하여 포토레지스트막을 코팅하고, 선택적 노광 및 현상 공정을 통해 상기 제1 트렌치(T1) 상부을 노출하도록 형성될 수 있다.For example, the
이후, 상기 제1 마스크 패턴(310)을 식각마스크로 하여 분리절연막(122a)을 식각할 수 있다. 상기 분리절연막(122a) 식각은 건식식각, 예를 들어 반응성 이온식각(reactive ion etching)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.Thereafter, the
다음으로, 도 5와 같이 상기 제1 트렌치(T1) 측벽에 하드마스크(320)를 형성한다.Next, as shown in FIG. 5, a
예를 들어, 상기 하드마스크(320)을 형성하는 단계는, 상기 제1 트렌치 측벽에 산화막 하드마스크(322)를 형성하는 단계와, 상기 산화막 하드마스크(322) 상에 질화막 하드마스크(324)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.For example, the forming of the
다음으로, 도 6과 같이 상기 하드마스크(320) 하단을 제거하여 상기 제1 트렌치 하부의 기판을 노출할 수 있다. 예를 들어, 건식 식각에 의해 상기 하드마스크(320) 하단을 제거하여 상기 제1 트렌치 하부의 기판을 노출할 수 있다. Next, as shown in FIG. 6, a lower end of the
다음으로, 도 7과 같이 상기 노출된 기판을 1차 습식식각으로 일부 제거하여 제1 홈(G1)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 7, the first substrate G1 is formed by partially removing the exposed substrate by primary wet etching.
예를 들어, 상기 1차 습식식각은 상기 노출된 기판을 1차 습식식각으로 일부 제거하여 피라미드(pyramid) 형태로 슬로프(slope)를 포함하는 제1 홈(G1)을 형성할 수 있다.For example, the first wet etching may partially remove the exposed substrate by the first wet etching to form a first groove G1 including a slope in a pyramid form.
예를 들어, 상기 1차 습식식각은 KOH 용액에서 딥(dip) 처리를 실시하여 노출된 기판, 예를 들어 실리콘 기판(Si sub)의 표면(surface)에서 (111) 방향으로 식각되어 슬로프(slope)를 포함하는 제1 홈(G1)을 형성할 수 있다.For example, the first wet etching may be etched in a direction of (111) on the surface of an exposed substrate, for example, a silicon sub (Si sub) by performing a dip treatment in a KOH solution. The first groove G1 including) may be formed.
실시예에 의하면 피라미드(pyramid) 형태로 슬로프(slope)를 포함하는 홈을 형성함으로써 일정한 두께와 폭의 식각 프로파일(etch profile)을 만들 수 있고, 후속 매립절연막에서 안정적인 성능의 매립절연막을 구현할 수 있다.According to the embodiment, by forming a groove including a slope in a pyramid shape, an etch profile having a predetermined thickness and width can be made, and a buried insulating film having stable performance can be realized in a subsequent buried insulating film. .
다음으로, 도 8과 같이 상기 1차 습식식각 후에 2차 습식식각을 진행할 수 있다. 예를 들어, 상기 2차 습식식각은 셀프스탑(self stop)으로 이루어지는 피라미드에치(pyramid etch)일 수 있다. 예를 들어, 상기 2차 습식식각은 DHF용액을 이용을 이용하여 피라미드에치를 진행할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.Next, as shown in FIG. 8, the second wet etching may be performed after the first wet etching. For example, the second wet etching may be a pyramid etch consisting of a self stop. For example, the secondary wet etching may be performed through pyramid etching using a DHF solution, but is not limited thereto.
실시예에 의하면 기판 표면의 거칠기(roughness)를 감소시키기 위해 DHF용액을 이용하여 제2 습식식각(wet etch)을 진행할 수 있으며 이에 따라 제2 홈(G2)이 형성될 수 있다.According to the embodiment, the second wet etch may be performed using the DHF solution to reduce the roughness of the surface of the substrate, and thus the second groove G2 may be formed.
실시예에 의하면 피라미드(pyramid) 형태로 슬로프(slope)를 포함하는 홈을 형성함으로써 일정한 두께와 폭의 식각 프로파일(etch profile)을 만들 수 있고, 후속 매립절연막에서 안정적인 성능의 매립절연막을 구현할 수 있다.According to the embodiment, by forming a groove including a slope in a pyramid shape, an etch profile having a predetermined thickness and width can be made, and a buried insulating film having stable performance can be realized in a subsequent buried insulating film. .
또한, 실시예에 의하면 셀프스탑 습식식각(Self stop wet etch)을 이용한 1T RAM 커패시터 구현을 통해 매립절연막을 형성하기 위한 기판의 식각깊이제어(etch depth control)가 용이하며, 측벽 하드마스크(Spacer nitride)의 로스(loss)가 적어지는 장점이 있다.In addition, according to the embodiment, it is easy to etch depth control of a substrate for forming a buried insulating film by implementing a 1T RAM capacitor using self stop wet etch, and a sidewall hard mask. ) Has the advantage that the loss (loss).
이에 따라 실시예에 의하면 1T RAM의 커패시터(capacitor)형성에 있어서 셀프스탑(self stop)으로 이루어지는 피라미드 식각(pyramid etch)를 이용하여 일정한 두께와 폭의 식각 프로파일(etch profile)을 만들 수 있고, 이를 통해 매립 절연막에서 안정적인 기능을 수행할 수 있다.Accordingly, according to the embodiment, an etch profile having a constant thickness and width may be made by using a pyramid etch consisting of a self stop in forming a capacitor of a 1T RAM. Through the buried insulating film can perform a stable function.
다음으로, 도 9와 같이 상기 홈이 형성된 제1 트렌치 하부에 매립절연막(120)을 형성한다. 예를 들어, 열산화공정(wet oxidation)을 통해 매립절연막(120)을 형성할 수 있다.Next, as shown in FIG. 9, a buried insulating
실시예에서 상기 매립절연막(120)은 상부에서 하부로 갈수록 폭이 좁아질 수 있다.In an embodiment, the buried insulating
상기 매립절연막(120)은 슬로프(slope)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 매립절연막(120)은 피라미드형태의 슬로프를 포함할 수 있다.The buried insulating
다음으로, 도 10와 같이 하드마스크(320)를 제거하고, 도 11과 같이 상기 매립절연막(120) 상측의 상기 제1 트렌치 측벽의 기판에 커패시터 절연층(130)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 10, the
이때, 실시예는 패드 질화막(115)과 매립절연층(120)을 마스크로 하여 커패시터 이온주입층(미도시)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 틸트 이온주입에 의해 제1 트렌치(T1)의 측벽 기판에 커패시터 이온주입층을 형성할 수 있다.In this embodiment, a capacitor ion implantation layer (not shown) may be formed using the
상기 커패시터 절연층(130)을 형성하기 전에 패드 질화막(115)을 제거할 수 있다. 예를 들어, 상기 패드 질화막(115)을 인산 등을 포함하는 습식식각으로 제거할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 상기 패드 산화막(112)을 제거하 는 공정이 진행될 수 있다.The
상기 커패시터 절연층(130)은 열산화공정에 의해 커패시터 절연층(130)을 형성할 수 있다. 이때, 커패시터 절연층(130)은 제1 트렌치(T1) 측벽 외에 기판의 상부 일부에도 형성될 수 있다.The
다음으로 도 12와 같이 상기 제1 트렌치(T1)를 메우는 상부전극(140)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 폴리실리콘으로 제1 트렌치(T1)를 메우고 패터닝하여 상부전극(140)을 형성할 수 있다.Next, as shown in FIG. 12, the
예를 들어, 상기 제1 트렌치(T1)를 갭필하고, 상기 반도체 기판(110) 상에 일정높이를 가지도록 폴리실리콘막을 형성하고, 상기 폴리실리콘막에 대한 선택적 패터닝 공정을 통해 상기 트랜지스터 영역에 게이트를 형성하고, 상기 캐패시터 영역 상에 캐패시터 상부전극(140)을 형성할 수 있다.For example, the first trench T1 may be gap-filled, a polysilicon layer may be formed on the
이때, 상기 제1 트랜지스터 게이트와 상기 캐패시터 상부전극(140)은 동시에 패터닝될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.In this case, the first transistor gate and the capacitor
이후, 상기 제1 트랜지스터 게이트의 측벽에 스페이서를 형성하고, 상기 게이트의 하부영역에 소스/드레인 영역을 형성할 수 있다. Subsequently, spacers may be formed on sidewalls of the first transistor gate, and source / drain regions may be formed in the lower region of the gate.
즉, 실시예는 상기 기판(110), 상기 커패시터 절연층(130) 및 상기 상부전극(140)으로 구성되는 커패시터(C)와 전기적으로 연결되는 제1 트랜지스터(TR1)를 형성할 수 있다.That is, in the exemplary embodiment, the first transistor TR1 may be electrically connected to the capacitor C including the
예를 들어, 상기 제1 트렌치(T1)와 상기 제2 트렌치(T2) 사이에 해당하는 상기 반도체기판에 상기 제1 트랜지스터(TR1)가 형성될 수 있다.For example, the first transistor TR1 may be formed in the semiconductor substrate between the first trench T1 and the second trench T2.
이후, 상기 제1 트랜지스터(TR1) 및 캐패시터(C)를 포함하는 반도체 기판(110) 상에 콘택 플러그(160)를 포함하는 층간절연층(150), 예를 들어 PMD층을 형성한다. 상기 콘택 플러그(160)는 비트라인용 배선(170)과 상기 제1 트랜지스터(TR1)를 전기적으로 연결할 수 있다. Thereafter, an
실시예에 따른 반도체소자에서 고용량 멀티(multi) DDI 칩(chip)은 LV, MV, HV의 다양한 구동 범위를 갖는 디바이스(device)로 칩 사이즈 쉬링크(chip size shrink) 및 고용량화를 위하여 1T RAM을 적용할 수 있다.In the semiconductor device according to the embodiment, a high-capacity multi DDI chip is a device having various driving ranges of LV, MV, and HV, and uses 1T RAM for chip size shrink and high capacity. Applicable
실시예에 따른 반도체소자 및 그 제조방법에 의하면 1T RAM의 커패시터(capacitor)형성에 있어서 셀프스탑(self stop)으로 이루어지는 피라미드 식각(pyramid etch)를 이용하여 일정한 두께와 폭의 식각 프로파일(etch profile)을 만들 수 있고, 이를 통해 매립 절연막에서 안정적인 기능을 수행할 수 있다.According to the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the embodiment, an etch profile having a constant thickness and width is formed by using a pyramid etch consisting of a self stop in forming a capacitor of a 1T RAM. It can make a stable function in the buried insulating film through this.
또한, 실시예에 의하면 셀프스탑 습식식각(Self stop wet etch)을 이용한 1T RAM 커패시터 구현을 통해 매립절연막을 형성하기 위한 기판의 식각깊이제어(etch depth control)가 용이하며, 측벽 하드마스크(Spacer nitride)의 로스(loss)가 적어지는 장점이 있다.In addition, according to the embodiment, it is easy to etch depth control of a substrate for forming a buried insulating film by implementing a 1T RAM capacitor using self stop wet etch, and a sidewall hard mask. ) Has the advantage that the loss (loss).
본 발명은 기재된 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 청구항의 권리범위에 속하는 범위 안에서 다양한 다른 실시예가 가능하다.The present invention is not limited to the described embodiments and drawings, and various other embodiments are possible within the scope of the claims.
도 1은 실시예에 따른 반도체소자의 단면도.1 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to an embodiment.
도 2 내지 도 12는 실시예에 따른 반도체소자의 공정 단면도.2 to 12 are cross-sectional views of a semiconductor device in accordance with an embodiment.
Claims (16)
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KR1020090136299A KR20110079281A (en) | 2009-12-31 | 2009-12-31 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
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