KR20170116920A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전계 효과 트랜지스터를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 기판 상에, 제1 반도체 물질 및 제2 반도체 물질을 포함하는 반도체층을 형성하는 것, 상기 반도체층을 패터닝하여, 예비 활성 패턴을 형성하는 것, 상기 예비 활성 패턴의 노출된 양 측벽들을 산화시켜, 상기 양 측벽들 상에 산화막들을 각각 형성하는 것, 상기 산화막들이 형성될 때 상부 패턴들이 이들 아래에 각각 형성되고, 및 한 쌍의 상기 상부 패턴들 사이에 개재된 반도체 패턴을 제거하여, 상기 한 쌍의 상부 패턴들을 포함하는 활성 패턴을 형성하는 것을 포함한다. 상기 산화막들은 상기 제1 반도체 물질의 산화물을 포함하고, 상기 상부 패턴들 내의 상기 제2 반도체 물질의 농도는 상기 반도체 패턴 내의 상기 제2 반도체 물질의 농도보다 더 크다.The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device including a field-effect transistor, and more particularly, to a method of manufacturing a semiconductor device including forming a semiconductor layer including a first semiconductor material and a second semiconductor material on a substrate, Patterning to form a pre-active pattern; oxidizing the exposed both sidewalls of the pre-active pattern to form oxide films on the sidewalls, respectively; And removing the semiconductor pattern interposed between the pair of upper patterns to form an active pattern including the pair of upper patterns. Wherein the oxide films comprise an oxide of the first semiconductor material and the concentration of the second semiconductor material in the top patterns is greater than the concentration of the second semiconductor material in the semiconductor pattern.
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전계 효과 트랜지스터를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method of manufacturing a semiconductor device including a field effect transistor.
소형화, 다기능화 및/또는 낮은 제조 단가 등의 특성들로 인하여 반도체 소자는 전자 산업에서 중요한 요소로 각광 받고 있다. 반도체 소자들은 논리 데이터를 저장하는 반도체 기억 소자, 논리 데이터를 연산 처리하는 반도체 논리 소자, 및 기억 요소와 논리 요소를 포함하는 하이브리드(hybrid) 반도체 소자 등으로 구분될 수 있다. 전자 산업이 고도로 발전함에 따라, 반도체 소자의 특성들에 대한 요구가 점점 증가되고 있다. 예컨대, 반도체 소자에 대한 고 신뢰성, 고속화 및/또는 다기능화 등에 대하여 요구가 점점 증가되고 있다. 이러한 요구 특성들을 충족시키기 위하여 반도체 소자 내 구조들은 점점 복잡해지고 있으며, 또한, 반도체 소자는 점점 고집적화 되고 있다.Due to their small size, versatility and / or low manufacturing cost, semiconductor devices are becoming an important element in the electronics industry. Semiconductor devices can be classified into a semiconductor memory element for storing logic data, a semiconductor logic element for processing logic data, and a hybrid semiconductor element including a memory element and a logic element. As the electronics industry develops, there is a growing demand for properties of semiconductor devices. For example, there is an increasing demand for high reliability, high speed and / or multifunctionality for semiconductor devices. In order to meet these requirements, structures in semiconductor devices are becoming increasingly complex, and semiconductor devices are becoming more and more highly integrated.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전기적 특성이 보다 향상된 전계 효과 트랜지스터를 포함하는 반도체 소자를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a semiconductor device including a field effect transistor having improved electrical characteristics.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 전기적 특성이 보다 향상된 전계 효과 트랜지스터를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device including a field effect transistor having improved electrical characteristics.
본 발명의 개념에 따른, 반도체 소자의 제조 방법은, 기판 상에, 제1 반도체 물질 및 제2 반도체 물질을 포함하는 반도체층을 형성하는 것; 상기 반도체층을 패터닝하여, 예비 활성 패턴을 형성하는 것; 상기 예비 활성 패턴의 노출된 양 측벽들을 산화시켜, 상기 양 측벽들 상에 산화막들을 각각 형성하는 것, 상기 산화막들이 형성될 때 상기 예비 활성 패턴 내에 상부 패턴들이 형성되고; 및 한 쌍의 상기 상부 패턴들 사이에 개재된 반도체 패턴을 제거하여, 상기 한 쌍의 상부 패턴들을 포함하는 활성 패턴을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 상부 패턴들 내의 상기 제2 반도체 물질의 농도는 상기 반도체 패턴 내의 상기 제2 반도체 물질의 농도보다 더 클 수 있다.According to the concept of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor device includes forming a semiconductor layer on a substrate, the semiconductor layer including a first semiconductor material and a second semiconductor material; Patterning the semiconductor layer to form a preliminary active pattern; Oxidizing the exposed both sidewalls of the pre-active pattern to form oxide films on the sidewalls, forming top patterns in the pre-active pattern when the oxide films are formed; And removing the semiconductor pattern interposed between the pair of upper patterns to form an active pattern including the pair of upper patterns. The concentration of the second semiconductor material in the upper patterns may be greater than the concentration of the second semiconductor material in the semiconductor pattern.
본 발명의 개념에 따른, 반도체 소자의 제조 방법은, 기판 상에 활성 패턴을 형성하는 것; 및 상기 활성 패턴을 가로지르며 일 방향으로 연장되는 게이트 전극을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 활성 패턴을 형성하는 것은, 하부 패턴 및 상기 하부 패턴 상의 한 쌍의 채널 패턴들을 형성하는 것을 포함하고, 상기 하부 패턴은 제1 반도체 물질을 포함하고, 상기 한 쌍의 채널 패턴들은 상기 제1 반도체 물질과는 다른 제2 반도체 물질을 포함하며, 상기 한 쌍의 채널 패턴들 사이에 개재된 상기 게이트 전극의 일 부분은, 상기 기판과 멀어질수록 그의 상기 일 방향으로의 폭이 감소할 수 있다. According to the concept of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor device includes: forming an active pattern on a substrate; And forming a gate electrode extending in one direction across the active pattern. Wherein forming the active pattern comprises forming a bottom pattern and a pair of channel patterns on the bottom pattern, the bottom pattern comprising a first semiconductor material, the pair of channel patterns comprising a first semiconductor And a portion of the gate electrode interposed between the pair of channel patterns may be reduced in width in the one direction as it is further away from the substrate.
본 발명의 개념에 따른 반도체 소자는 기판; 상기 기판 상의 활성 패턴, 상기 활성 패턴은 하부 패턴 및 상기 하부 패턴 상의 한 쌍의 채널 패턴들을 포함하고; 및 상기 채널 패턴들을 가로지르며 일 방향으로 연장되는 게이트 전극을 포함하되, 상기 하부 패턴은 제1 반도체 물질을 포함하고, 상기 한 쌍의 채널 패턴들은 상기 제1 반도체 물질과는 다른 제2 반도체 물질을 포함하며, 상기 한 쌍의 채널 패턴들 사이에 개재된 상기 게이트 전극의 일 부분은, 상기 기판과 멀어질수록 그의 상기 일 방향으로의 폭이 감소한다. A semiconductor device according to the concept of the present invention includes a substrate; The active pattern on the substrate, the active pattern comprising a lower pattern and a pair of channel patterns on the lower pattern; And a gate electrode extending in one direction across the channel patterns, wherein the lower pattern comprises a first semiconductor material, the pair of channel patterns forming a second semiconductor material different from the first semiconductor material And a portion of the gate electrode interposed between the pair of channel patterns decreases in width in the one direction as the portion is away from the substrate.
본 발명의 개념에 따른, 반도체 소자의 제조 방법은, 기판으로부터 돌출된 기저 패턴을 형성하는 것; 상기 기판 상에, 상기 기저 패턴을 덮는 반도체층을 형성하는 것; 상기 반도체층을 산화시켜 산화막을 형성함과 더불어, 상기 산화막과 상기 기판 사이 및 상기 산화막과 상기 기저 패턴 사이에 채널 반도체층을 형성하는 것; 상기 채널 반도체층을 패터닝하여, 상기 기저 패턴의 양 측벽들 상에 채널 반도체 패턴들을 각각 형성하는 것; 및 상기 채널 반도체 패턴들 사이의 상기 기저 패턴의 일부를 제거하여, 상기 한 쌍의 채널 반도체 패턴들을 포함하는 활성 패턴을 형성하는 것을 포함하되, 상기 기저 패턴은 제1 반도체 물질을 포함하고, 상기 반도체층은 상기 제1 반도체 물질 및 상기 제1 반도체 물질과 다른 제2 반도체 물질을 포함한다.According to the concept of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor device includes: forming a base pattern protruding from a substrate; Forming a semiconductor layer covering the base pattern on the substrate; Oxidizing the semiconductor layer to form an oxide film, and forming a channel semiconductor layer between the oxide film and the substrate and between the oxide film and the base pattern; Patterning the channel semiconductor layer to form channel semiconductor patterns on both sidewalls of the base pattern; And removing the portion of the base pattern between the channel semiconductor patterns to form an active pattern including the pair of channel semiconductor patterns, wherein the base pattern includes a first semiconductor material, Layer comprises a first semiconductor material and a second semiconductor material different from the first semiconductor material.
본 발명의 개념에 따른, 반도체 소자의 제조 방법은, 기판으로부터 돌출된 하부 패턴, 상기 하부 패턴 상에서 제1 방향으로 서로 이격된 한 쌍의 채널 패턴들을 포함하는 활성 패턴을 형성하는 것; 및 상기 활성 패턴을 가로지르며, 상기 제1 방향으로 연장되는 게이트 전극을 형성하는 것을 포함하고, 상기 활성 패턴을 형성하는 것은: 상기 기판 상에, 제1 반도체 물질 및 제2 반도체 물질을 포함하는 반도체층을 형성하는 것; 및 산화 공정을 수행하여 상기 제1 반도체 물질의 산화막을 형성함과 더불어, 싱기 산화막의 아래 또는 상기 산화막의 일측에 상기 제2 반도체 물질이 농축된 층을 형성하는 것을 포함하되, 상기 한 쌍의 채널 패턴들의 각각은 상기 농축된 층의 적어도 일부를 포함한다. According to the concept of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor device includes forming a lower pattern protruding from a substrate, an active pattern including a pair of channel patterns spaced apart from each other in a first direction on the lower pattern; And forming a gate electrode across the active pattern and extending in the first direction, wherein forming the active pattern comprises: forming on the substrate a semiconductor comprising a first semiconductor material and a second semiconductor material, Forming a layer; And forming an oxide layer of the first semiconductor material by performing an oxidation process and forming a layer in which the second semiconductor material is concentrated under the thin oxide layer or on one side of the oxide layer, Each of the patterns includes at least a portion of the enriched layer.
본 발명의 실시예들에 따르면, 제1 반도체 물질 및 제2 반도체 물질을 포함하는 반도체층을 산화시켜, 한 쌍의 채널 패턴들을 형성할 수 있다. 이때, 산화 공정 동안 상기 제2 반도체 물질이 농축되어, 상기 채널 패턴들은 상기 제2 반도체 물질을 고농도로 포함할 수 있다. 즉, 상기 제2 반도체 물질의 증착 및 패터닝과 같은 추가적인 공정 없이 상기 제2 반도체 물질을 포함하는 상기 채널 패턴들을 형성할 수 있으므로, 공정 비용을 감소시킬 수 있다. 나아가, 상기 채널 패턴들의 폭 및 이들간의 피치를 상대적으로 작게 형성할 수 있으므로, 소자의 고집적화에 유리할 수 있다.According to embodiments of the present invention, a semiconductor layer including a first semiconductor material and a second semiconductor material may be oxidized to form a pair of channel patterns. At this time, the second semiconductor material is concentrated during the oxidation process, and the channel patterns may contain the second semiconductor material at a high concentration. That is, the channel patterns including the second semiconductor material can be formed without additional processes such as deposition and patterning of the second semiconductor material, thereby reducing the processing cost. Furthermore, since the widths of the channel patterns and the pitch between the channel patterns can be relatively small, it can be advantageous for high integration of devices.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자를 설명하기 위한 평면도이다.
도 2a는 도 1의 A-A'선에 따른 단면도이고, 도 2b는 도 1의 B-B'선에 따른 단면도이며, 도 2c는 도 1의 C-C'선에 따른 단면도이다.
도 3a, 4a, 5a, 6a, 7a, 8a, 9a, 및 10a는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 평면도들이다.
도 3b, 4b, 5b, 6b, 7b, 8b, 9b, 및 10b는 각각 도 3a, 4a, 5a, 6a, 7a, 8a, 9a, 및 10a의 A-A'선에 따른 단면도들이고, 도 3c, 4c, 5c, 6c, 7c, 8c, 9c, 및 10c는 각각 도 3a, 4a, 5a, 6a, 7a, 8a, 9a, 및 10a의 B-B'선에 따른 단면도들이며, 도 8d, 9d, 및 10d는 각각 도 8a, 9a, 및 10a의 C-C'선에 따른 단면도들이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자를 설명하기 위한 것으로, 도 11a는 도 1의 B-B'선에 따른 단면도이고, 도 11b는 도 1의 C-C'선에 따른 단면도이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 것으로, 도 12는 도 4a의 B-B'선에 따른 단면도이고, 도 13은 도 5a의 B-B'선에 따른 단면도이다.
도 14a 내지 도 14c는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자를 설명하기 위한 것으로, 도 14a는 도 1의 A-A'선에 따른 단면도이고, 도 14b는 도 1의 B-B'선에 따른 단면도이고, 도 14c는 도 1의 C-C'선에 따른 단면도이다.
도 15a, 16a, 17a, 18a, 19a, 20a, 21a 및 22a는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도들이다.
도 15b, 16b, 17b, 18b, 19b, 20b, 21b 및 22b는 각각 도 15a, 16a, 17a, 18a, 19a, 20a, 21a 및 22a의 A-A'선에 따른 단면도들이고, 도 15c, 16c, 17c, 18c, 19c, 20c, 21c 및 22c는 각각 도 15a, 16a, 17a, 18a, 19a, 20a, 21a 및 22a의 B-B'선에 따른 단면도들이다.
도 23 및 도 24는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들로서, 도 22a의 B-B'선에 대응되는 단면도들이다.
도 25a 및 도 25b는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자를 설명하기 위한 것으로, 도 25a는 도 1의 B-B'선에 따른 단면도이고, 도 25b는 도 1의 C-C'선에 따른 단면도이다.
도 26 내지 도 28은 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 것으로, 도 26은 도 15a의 B-B'선에 따른 단면도이고, 도 27은 도 16a의 B-B'선에 따른 단면도이고, 도 28은 도 17a의 B-B'선에 따른 단면도이다.1 is a plan view illustrating a semiconductor device according to embodiments of the present invention.
FIG. 2A is a cross-sectional view taken along line A-A 'of FIG. 1, FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line B-B' of FIG. 1, and FIG. 2C is a cross- sectional view taken along line C-C 'of FIG.
3A, 4A, 5A, 6A, 7A, 8A, 9A, and 10A are plan views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to embodiments of the present invention.
3b, 4b, 5b, 6b, 7b, 8b, 9b and 10b are sectional views taken along the line A-A 'in Figs. 3a, 4a, 5a, 6a, 7a, 8a, 9a and 10a, 8d, 9d and 9c are cross-sectional views taken along lines B-B 'of Figs. 3a, 4a, 5a, 6a, 7a, 8a, 9a and 10a, 10d are sectional views taken along the line C-C 'of Figs. 8A, 9A, and 10A, respectively.
11A and 11B illustrate a semiconductor device according to embodiments of the present invention. FIG. 11A is a cross-sectional view taken along line B-B 'of FIG. 1, and FIG. 11B is a cross- Fig.
12 and 13 illustrate a method of manufacturing a semiconductor device according to embodiments of the present invention. FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line B-B 'of FIG. 4A, &Quot;
14A to 14C illustrate a semiconductor device according to embodiments of the present invention. FIG. 14A is a cross-sectional view taken along line A-A 'of FIG. 1, and FIG. 14B is a cross- And Fig. 14C is a cross-sectional view taken along the line C-C 'in Fig.
15A, 16A, 17A, 18A, 19A, 20A, 21A and 22A are plan views for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to embodiments of the present invention.
15A, 15B, 16B, 17B, 18B, 19B, 20B, 21B and 22B are sectional views taken along the line A-A 'of FIGS. 15A, 16A, 17A, 18A, 19A, 20A, 21A and 22A, 17c, 18c, 19c, 20c, 21c and 22c are sectional views taken along the line B-B 'in Figs. 15A, 16A, 17A, 18A, 19A, 20A, 21A and 22A.
23 and 24 are sectional views corresponding to line B-B 'in FIG. 22A for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to embodiments of the present invention.
25A and 25B illustrate a semiconductor device according to embodiments of the present invention. FIG. 25A is a sectional view taken along the line B-B 'in FIG. 1, and FIG. 25B is a sectional view taken along the line C- Fig.
FIG. 26 is a sectional view taken along the line B-B 'in FIG. 15A, FIG. 27 is a sectional view taken along the line B-B' in FIG. 16A, , And Fig. 28 is a cross-sectional view taken along the line B-B 'in Fig. 17A.
이하 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자를 설명하기 위한 평면도이다. 도 2a는 도 1의 A-A'선에 따른 단면도이고, 도 2b는 도 1의 B-B'선에 따른 단면도이며, 도 2c는 도 1의 C-C'선에 따른 단면도이다.1 is a plan view illustrating a semiconductor device according to embodiments of the present invention. FIG. 2A is a cross-sectional view taken along line A-A 'of FIG. 1, FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line B-B' of FIG. 1, and FIG. 2C is a cross- sectional view taken along line C-C 'of FIG.
도 1, 도 2a, 도 2b 및 도 2c를 참조하면, PMOSFET 영역(PR) 및 NMOSFET 영역(NR)을 갖는 기판(100)이 제공될 수 있다. 일 예로, 기판(100)은 실리콘 기판일 수 있다. PMOSFET 영역(PR)은 P형 트랜지스터들이 배치되는 활성 영역일 수 있고, NMOSFET 영역(NR)은 N형 트랜지스터들이 배치되는 활성 영역일 수 있다. 일 예로, PMOSFET 영역(PR) 및 NMOSFET 영역(NR)은 복수개로 제공되어, 제1 방향(D1)을 따라 배열될 수 있다.Referring to FIGS. 1, 2A, 2B, and 2C, a
본 발명의 일 실시예에 따르면, PMOSFET 영역(PR) 및 NMOSFET 영역(NR)은 하나의 셀 영역을 구성할 수 있다. 셀 영역은 데이터를 저장하기 위한 복수의 메모리 셀들이 형성되는 메모리 셀 영역일 수 있다. 일 예로, 기판(100)의 셀 영역 상에, 에스램(SRAM) 셀들을 구성하는 메모리 셀 트랜지스터들이 배치될 수 있다. 다시 말하면, 셀 영역은 에스램 셀들의 일부일 수 있다. 반면, 셀 영역은, 반도체 소자의 로직 회로를 구성하는 로직 트랜지스터들이 배치되는 로직 셀 영역일 수 있다. 일 예로, 기판(100)의 셀 영역 상에, 프로세서 코어 또는 I/O 단자를 구성하는 로직 트랜지스터들이 배치될 수 있다. 다시 말하면, 셀 영역은 프로세서 코어 또는 I/O 단자의 일부일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the PMOSFET region PR and the NMOSFET region NR may constitute one cell region. The cell region may be a memory cell region in which a plurality of memory cells for storing data are formed. In one example, on the cell region of the
PMOSFET 영역(PR) 상에, 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 연장되는 제1 활성 패턴(AP1)이 제공될 수 있다. NMOSFET 영역(NR) 상에, 제2 방향(D2)으로 연장되는 제2 활성 패턴(AP2)이 제공될 수 있다. 제1 및 제2 활성 패턴들(AP1, AP2)은, PMOSFET 영역(PR) 및 NMOSFET 영역(NR) 상에 각각 한 개씩 도시되었으나, 이에 한정되지 않는다. 일 예로, 도시되진 않았지만, 두 개 이상의 제1 활성 패턴들(AP1)이 PMOSFET 영역(PR) 상에 배치될 수 있고, 두 개 이상의 제2 활성 패턴들(A2)이 NMOSFET 영역(NR) 상에 배치될 수 있다.A first active pattern AP1 extending in a second direction D2 intersecting the first direction D1 may be provided on the PMOSFET region PR. On the NMOSFET region NR, a second active pattern AP2 extending in the second direction D2 may be provided. The first and second active patterns AP1 and AP2 are shown on the PMOSFET region PR and the NMOSFET region NR, respectively, but are not limited thereto. For example, although not shown, two or more first active patterns AP1 may be disposed on the PMOSFET region PR, and two or more second active patterns A2 may be disposed on the NMOSFET region NR .
제1 활성 패턴(AP1)은, 제1 하부 패턴(LP1) 및 제1 하부 패턴(LP1) 상의 제1 채널 패턴들(CH1)을 포함할 수 있다. 제2 활성 패턴(AP2)은, 제2 하부 패턴(LP2) 및 제2 하부 패턴(LP2) 상의 제2 채널 패턴들(CH2)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2)은, 기판(100)의 상면과 수직한 제3 방향(D3)으로 연장될 수 있다. 다시 말하면, 제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2)은 기판(100)으로부터 수직하게 돌출될 수 있다. 나아가, 평면적 관점에서, 제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2)은 제2 방향(D2)으로 연장되는 라인 또는 바(bar) 형태를 가질 수 있다.The first active pattern AP1 may include a first lower pattern LP1 and first channel patterns CH1 on a first lower pattern LP1. The second active pattern AP2 may include the second lower pattern LP2 and the second channel patterns CH2 on the second lower pattern LP2. The first and second lower patterns LP1 and LP2 may extend in a third direction D3 perpendicular to the upper surface of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2)은 기판(100)의 일부일 수 있다. 다시 말하면, 제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2)은 기판(100)과 동일한 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2)은 제1 반도체 물질을 포함할 수 있으며, 일 예로 제1 반도체 물질은 실리콘(Si)일 수 있다. 제1 하부 패턴(LP1)은 N형의 도전형을 가질 수 있고, 제2 하부 패턴(LP2)은 P형의 도전형을 가질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first and second lower patterns LP1 and LP2 may be a part of the
제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2) 각각의 양 측에 소자 분리 패턴들(ST)이 제공될 수 있다. 일 예로, 적어도 하나의 소자 분리 패턴들(ST)이 제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2) 사이의 공간을 채울 수 있다. 일 예로, 소자 분리 패턴들(ST)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 산화질화물을 포함할 수 있다.Device isolation patterns ST may be provided on both sides of each of the first and second lower patterns LP1 and LP2. In one example, at least one device isolation patterns ST may fill a space between the first and second lower patterns LP1 and LP2. In one example, the device isolation patterns ST may include silicon oxide or silicon oxynitride.
제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2) 및 소자 분리 패턴들(ST) 사이에 산화 패턴들(115)이 각각 개재될 수 있다. 각각의 산화 패턴들(115)은, 제1 또는 제2 하부 패턴(LP1, LP2)의 제2 방향(D2)으로 연장되는 측벽을 직접 덮는 수직부를 포함할 수 있다. 나아가 각각의 산화 패턴들(115)은, 기판(100)의 상면의 일부를 직접 덮는 수평부를 포함할 수 있다. 한편, 수직부는 제1 두께(T1)를 가질 수 있고, 수평부 역시 제1 두께(T1)를 가질 수 있다. 즉, 산화 패턴들(115)은 콘포멀하게 형성된 것일 수 있다. 산화 패턴들(115)은 제1 반도체 물질의 산화물을 포함할 수 있다. 일 예로, 산화 패턴들(115)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.The
제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2)의 상면들은 서로 실질적으로 동일한 레벨에 위치할 수 있다. 산화 패턴들(115)의 상면들은 소자 분리 패턴들(ST)의 상면들과 실질적으로 공면을 이룰 수 있다. 일 예로, 제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2)의 상면들, 소자 분리 패턴들(ST)의 상면들 및 산화 패턴들(115)의 상면들은 실질적으로 서로 동일한 레벨에 위치할 수 있다. 다른 예로, 도시되진 않았지만, 제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2)의 상면들은, 소자 분리 패턴들(ST) 및 산화 패턴들(115)의 상면들보다 더 높은 레벨에 위치할 수 있다. 또 다른 예로, 도시되진 않았지만, 제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2)의 상면들은, 소자 분리 패턴들(ST) 및 산화 패턴들(115)의 상면들보다 더 낮은 레벨에 위치할 수 있다.The upper surfaces of the first and second lower patterns LP1 and LP2 may be located at substantially the same level as each other. The upper surfaces of the
제1 채널 패턴들(CH1)은, 소자 분리 패턴들(ST) 및 산화 패턴들(115) 사이에서 수직하게 돌출된 형태를 가질 수 있다. 즉, 제1 채널 패턴들(CH1)은 핀 형태를 가질 수 있다. 마찬가지로, 제2 채널 패턴들(CH2)은, 소자 분리 패턴들(ST) 및 산화 패턴들(115) 사이에서 수직하게 돌출된 형태를 가질 수 있다. 즉, 제2 채널 패턴들(CH2)은 핀 형태를 가질 수 있다. The first channel patterns CH1 may have a shape protruding vertically between the element isolation patterns ST and the
도 2b에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 제1 채널 패턴들(CH1)은 제1 하부 패턴(LP1) 상에서 제1 방향(D1)으로 서로 이격될 수 있다. 즉, 제1 방향(D1)으로의 단면의 관점에서, 한 쌍의 제1 채널 패턴들(CH1)은 제1 하부 패턴(LP1)의 양 측부들(side portions) 상에 각각 배치될 수 있다. 일 예로, 제1 채널 패턴들(CH1) 각각의 일 측벽은 제1 하부 패턴(LP1)의 일 측벽과 정렬될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들이 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 채널 패턴들(CH1) 각각은 제1 방향(D1)으로 제1 폭(W1)을 가질 수 있다. 이때, 제1 폭(W1)은 산화 패턴(115)의 제1 두께(T1)보다 더 작을 수 있다. 마찬가지로, 한 쌍의 제2 채널 패턴들(CH2)은 제2 하부 패턴(LP2) 상에서 제1 방향(D1)으로 서로 이격될 수 있다. 즉, 제1 방향(D1)으로의 단면의 관점에서, 한 쌍의 제2 채널 패턴들(CH2)은 제2 하부 패턴(LP2)의 양 측부들 상에 각각 배치될 수 있다. 일 예로, 제2 채널 패턴들(CH2) 각각의 일 측벽은 제2 하부 패턴(LP2)의 일 측벽과 정렬될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들이 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 채널 패턴들(CH2) 각각은 제1 방향(D1)으로 제1 폭(W1)을 가질 수 있다.As shown in FIG. 2B, the pair of first channel patterns CH1 may be spaced apart from each other in the first direction D1 on the first lower pattern LP1. That is, in view of the cross section in the first direction D1, the pair of first channel patterns CH1 may be disposed on both side portions of the first lower pattern LP1, respectively. In one example, one side wall of each of the first channel patterns CH1 may be aligned with one side wall of the first lower pattern LP1. However, the embodiments of the present invention are not limited thereto. Each of the first channel patterns CH1 may have a first width W1 in the first direction D1. At this time, the first width W1 may be smaller than the first thickness T1 of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 및 제2 채널 패턴들(CH1, CH2)은 제2 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제2 반도체 물질은 제1 반도체 물질과 다를 수 있다. 다시 말하면, 제1 및 제2 채널 패턴들(CH1, CH2)은 제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2)과는 다른 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 채널 패턴들(CH1, CH2)은 제1 반도체 물질을 더 포함할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 채널 패턴들(CH1, CH2)은 제1 반도체-제2 반도체 화합물을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 채널 패턴들(CH1, CH2) 내에서, 제2 반도체 물질의 농도(예컨대, 원자 농도(at%))는 제1 반도체 물질의 농도(예컨대, 원자 농도(at%))보다 더 클 수 있으나, 특별히 제한되지 않는다. 일 예로, 제2 반도체 물질은 게르마늄(Ge)일 수 있으며, 따라서 제1 및 제2 채널 패턴들(CH1, CH2)은 게르마늄(Ge) 또는 실리콘-게르마늄(SiGe)을 포함할 수 있다. 제1 채널 패턴들(CH1)은 N형의 도전형을 가질 수 있고, 제2 채널 패턴들(CH2)은 P형의 도전형을 가질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first and second channel patterns CH1 and CH2 may include a second semiconductor material. The second semiconductor material may be different from the first semiconductor material. In other words, the first and second channel patterns CH1 and CH2 may include a semiconductor material different from the first and second lower patterns LP1 and LP2. The first and second channel patterns CH1 and CH2 may further include a first semiconductor material. That is, the first and second channel patterns CH1 and CH2 may include a first semiconductor-second semiconductor compound. In the first and second channel patterns CH1 and CH2, the concentration (e.g., atomic concentration (at%)) of the second semiconductor material is greater than the concentration (e.g., atomic concentration But it is not particularly limited. In one example, the second semiconductor material may be germanium (Ge), and thus the first and second channel patterns CH1, CH2 may comprise germanium (Ge) or silicon-germanium (SiGe). The first channel patterns CH1 may have an N-type conductivity type, and the second channel patterns CH2 may have a P-type conductivity type.
한편, 제1 및 제2 채널 패턴들(CH1, CH2)의 제2 반도체 물질의 농도는 이의 내에서 제1 방향(D1)에 따라 변화될 수 있다. 일 예로, 산화 패턴(115)과 인접하는 제1 채널 패턴(CH1)의 일 부분의 게르마늄의 농도는, 제1 하부 패턴(LP1)의 중심과 인접하는 제1 채널 패턴(CH1)의 다른 부분의 게르마늄의 농도보다 더 클 수 있다. 산화 패턴(115)과 인접하는 제2 채널 패턴(CH2)의 일 부분의 게르마늄의 농도는, 제2 하부 패턴(LP2)의 중심과 인접하는 제2 채널 패턴(CH2)의 다른 부분의 게르마늄의 농도보다 더 클 수 있다. 구체적으로, 제1 및 제2 채널 패턴들(CH1, CH2)의 게르마늄의 평균 농도는 약 20 at% 내지 100 at%일 수 있다. 바람직하기로, 제1 및 제2 채널 패턴들(CH1, CH2)의 게르마늄의 평균 농도는 약 50 at% 내지 99.9 at%일 수 있다.On the other hand, the concentration of the second semiconductor material of the first and second channel patterns CH1 and CH2 may be changed in the first direction D1 within the above range. The concentration of germanium in one portion of the first channel pattern CH1 adjacent to the
기판(100) 상에, 제1 및 제2 활성 패턴들(AP1, AP2)과 교차하여 제1 방향(D1)으로 연장되는 게이트 전극들(GE)이 제공될 수 있다. 게이트 전극들(GE)은 제2 방향(D2)으로 서로 이격될 수 있다. 각각의 게이트 전극들(GE)은, 제1 채널 패턴들(CH1)의 상면들 및 측벽들, 그리고 제2 채널 패턴(CH2)들의 상면들 및 측벽들을 덮을 수 있다. 즉, 게이트 전극들(GE)은 트리-게이트(Tri-gate) 구조일 수 있다. 그리고, 각각의 게이트 전극들(GE)은, 한 쌍의 제1 채널 패턴들(CH1) 사이의 제1 하부 패턴(LP1)의 상면, 및 한 쌍의 제2 채널 패턴들(CH2) 사이의 제2 하부 패턴(LP2)의 상면을 덮을 수 있다. 나아가, 각각의 게이트 전극들(GE)은, 제1 방향(D1)으로 연장되면서 소자 분리 패턴들(ST)을 가로지를 수 있다.On the
게이트 전극들(GE) 각각의 아래에 게이트 절연 패턴(GI)이 제공될 수 있고, 게이트 전극들(GE) 각각의 양 측에 게이트 스페이서들(GS)이 제공될 수 있다. 나아가, 게이트 전극들(GE) 각각의 상면을 덮는 캐핑 패턴(GP)이 제공될 수 있다. 게이트 절연 패턴(GI)은, 게이트 전극(GE)과 게이트 스페이서들(GS) 사이의 공간으로 연장될 수 있다. 나아가, 게이트 절연 패턴(GI)은 게이트 전극(GE)을 따라 수평적으로 연장되어, 소자 분리 패턴들(ST) 및 산화 패턴들(115)을 직접 덮을 수 있다.A gate insulating pattern GI may be provided under each of the gate electrodes GE and gate spacers GS may be provided on both sides of each of the gate electrodes GE. Furthermore, a capping pattern GP covering the upper surface of each of the gate electrodes GE can be provided. The gate insulating pattern GI may extend into a space between the gate electrode GE and the gate spacers GS. Further, the gate insulating pattern GI may horizontally extend along the gate electrode GE, and may directly cover the element isolation patterns ST and the
게이트 전극들(GE)은 도핑된 반도체, 도전성 금속 질화물(일 예로, 티타늄 질화물 또는 탄탈륨 질화물 등) 및 금속(일 예로, 알루미늄, 텅스텐 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 게이트 절연 패턴들(GI)은 실리콘 산화막, 실리콘 산화질화막, 및 실리콘 산화막보다 유전상수가 높은 고유전막(일 예로, 하프늄 산화물, 하프늄 실리케이트, 지르코늄 산화물, 또는 지르코늄 실리케이트) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 캐핑 패턴들(GP) 및 게이트 스페이서들(GS)은 각각 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 및 실리콘 산화질화막 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The gate electrodes GE may include at least one of a doped semiconductor, a conductive metal nitride (e.g., titanium nitride or tantalum nitride), and a metal (e.g., aluminum, tungsten, etc.). The gate insulating patterns GI may include at least one of a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, and a high-k film having a higher dielectric constant than the silicon oxide film (for example, hafnium oxide, hafnium silicate, zirconium oxide, or zirconium silicate) . The capping patterns GP and the gate spacers GS may include at least one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxynitride film, respectively.
게이트 전극(GE)의 양측의 제1 하부 패턴(LP1) 상에 제1 소스/드레인 패턴들(SD1)이 배치될 수 있고, 게이트 전극(GE)의 양측의 제2 하부 패턴(LP2) 상에 제2 소스/드레인 패턴들(SD2)이 배치될 수 있다. 즉, 제1 채널 패턴들(CH1)의 각각은, 수직적으로 게이트 전극(GE) 아래에 위치하고, 수평적으로 서로 인접한 한 쌍의 제1 소스/드레인 패턴들(SD1) 사이에 위치할 수 있다. 제2 채널 패턴들(CH2)의 각각은, 수직적으로 게이트 전극(GE) 아래에 위치하고, 수평적으로 서로 인접한 한 쌍의 제2 소스/드레인 패턴들(SD2) 사이에 위치할 수 있다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 제1 방향(D1)으로의 단면의 관점에서, 한 쌍의 제1 소스/드레인 패턴들(SD1)이 제1 하부 패턴(LP1)의 양 측부들 상에 각각 배치될 수 있다. 또한, 한 쌍의 제2 소스/드레인 패턴들(SD2)이 제2 하부 패턴(LP2)의 양 측부들 상에 각각 배치될 수 있다. 다른 예로, 도시된 바와 달리, 한 쌍의 제1 소스/드레인 패턴들(SD1)이 서로 연결되어, 하나의 제1 소스/드레인 패턴(SD1)을 구성할 수 있다. 이 경우, 한 쌍의 제1 채널 패턴들(CH1)이 제1 소스/드레인 패턴(SD1)과 공통으로 접촉할 수 있다. 마찬가지로, 한 쌍의 제2 소스/드레인 패턴들(SD2)이 서로 연결되어, 하나의 제2 소스/드레인 패턴(SD2)을 구성할 수 있다.The first source / drain patterns SD1 may be disposed on the first lower pattern LP1 on both sides of the gate electrode GE and on the second lower pattern LP2 on both sides of the gate electrode GE. And the second source / drain patterns SD2 may be disposed. That is, each of the first channel patterns CH1 may be positioned vertically below the gate electrode GE and between a pair of first source / drain patterns SD1 that are horizontally adjacent to each other. Each of the second channel patterns CH2 may be positioned vertically below the gate electrode GE and between a pair of second source / drain patterns SD2 that are horizontally adjacent to each other. As shown in Fig. 2C, in view of the cross section in the first direction D1, a pair of first source / drain patterns SD1 are arranged on both sides of the first lower pattern LP1 . In addition, a pair of second source / drain patterns SD2 may be disposed on both sides of the second lower pattern LP2, respectively. As another example, unlike the illustrated example, a pair of first source / drain patterns SD1 may be connected to one another to form one first source / drain pattern SD1. In this case, the pair of first channel patterns CH1 may be in common contact with the first source / drain pattern SD1. Similarly, a pair of second source / drain patterns SD2 may be connected to each other to form one second source / drain pattern SD2.
제1 소스/드레인 패턴들(SD1)은 제1 하부 패턴(LP1) 상에서 에피택시얼하게 성장된 에피택시얼 패턴들일 수 있다. 제1 채널 패턴들(CH1) 각각은 한 쌍의 제1 소스/드레인 패턴들(SD1) 사이에 개재될 수 있다. 제1 소스/드레인 패턴들(SD1)의 상면은 제1 채널 패턴들(CH1)의 상면들보다 더 높은 레벨에 위치할 수 있다. 제2 소스/드레인 패턴들(SD2)은 제2 하부 패턴(LP2) 상에서 에피택시얼하게 성장된 에피택시얼 패턴들일 수 있다. 제2 채널 패턴들(CH2) 각각은 한 쌍의 제2 소스/드레인 패턴들(SD2) 사이에 개재될 수 있다. 제2 소스/드레인 패턴들(SD2)의 상면은 제2 채널 패턴들(CH2)의 상면들보다 더 높은 레벨에 위치할 수 있다.The first source / drain patterns SD1 may be epitaxial patterns grown epitaxially on the first lower pattern LP1. Each of the first channel patterns CH1 may be interposed between the pair of first source / drain patterns SD1. The upper surface of the first source / drain patterns SD1 may be located at a higher level than the upper surfaces of the first channel patterns CH1. The second source / drain patterns SD2 may be epitaxial patterns grown epitaxially on the second lower pattern LP2. Each of the second channel patterns CH2 may be interposed between the pair of second source / drain patterns SD2. The upper surface of the second source / drain patterns SD2 may be located at a higher level than the upper surfaces of the second channel patterns CH2.
제1 소스/드레인 패턴들(SD1)은 에피택시얼 패턴들로서, 한 쌍의 이들 사이에 개재된 제1 채널 패턴(CH1)에 압축성 스트레인을 제공하는 물질을 포함할 수 있다. 제2 소스/드레인 패턴들(SD2)은 에피택시얼 패턴들로서, 한 쌍의 이들 사이에 개재된 제2 채널 패턴(CH2)에 인장성 스트레인을 제공하는 물질을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 소스/드레인 패턴들(SD1, SD2)은 제1 및 제2 채널 패턴들(CH1, CH2)에 각각 인장성 스트레인 및 압축성 스트레인을 제공함으로써, 전계 효과 트랜지스터가 동작할 때 제1 및 제2 채널 패턴들(CH1, CH2) 내에 생성된 캐리어들의 이동도가 향상될 수 있다. 일 예로, 제1 및 제2 채널 패턴들(CH1, CH2)이 게르마늄(Ge) 또는 실리콘-게르마늄(SiGe)을 포함할 경우, 제1 및 제2 소스/드레인 패턴들(SD1, SD2)은 각각 실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 및 실리콘-게르마늄(SiGe) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 소스/드레인 패턴들(SD1) 내의 실리콘의 분율 및/또는 게르마늄의 분율은, 제2 소스/드레인 패턴들(SD2) 내의 실리콘 분율 및/또는 게르마늄의 분율과는 다를 수 있다. PMOSFET 영역(PR) 상의 제1 소스/드레인 패턴들(SD1)은 P형의 도전형을 가질 수 있고, NMOSFET 영역(NR) 상의 제2 소스/드레인 패턴들(SD2)은 N형의 도전형을 가질 수 있다.The first source / drain patterns SD1 may comprise epitaxial patterns, a material which provides a compressive strain on the first channel pattern CH1 interposed between the pair. The second source / drain patterns SD2 may comprise epitaxial patterns as well as materials that provide a tensile strain on the second channel pattern (CH2) interposed between the pair. The first and second source / drain patterns SD1 and SD2 provide tensile and compressive strains to the first and second channel patterns CH1 and CH2, respectively, so that when the field effect transistor is operating, And the mobility of the carriers generated in the second channel patterns CH1 and CH2 can be improved. For example, when the first and second channel patterns CH1 and CH2 include germanium (Ge) or silicon-germanium (SiGe), the first and second source / drain patterns SD1 and SD2 are Silicon (Si), germanium (Ge), and silicon-germanium (SiGe). In this case, the fraction of silicon and / or the fraction of germanium in the first source / drain patterns SD1 may be different from the fraction of silicon and / or germanium in the second source / drain patterns SD2. The first source / drain patterns SD1 on the PMOSFET region PR may have a P-type conductivity and the second source / drain patterns SD2 on the NMOSFET region NR may have an N- Lt; / RTI >
기판(100) 상에 제1 층간 절연막(140)이 배치될 수 있다. 제1 층간 절연막(140)은 게이트 스페이서들(GS)의 측벽들, 및 제1 및 제2 소스/드레인 패턴들(SD1, SD2)을 덮을 수 있다. 제1 층간 절연막(140)의 상면은, 캐핑 패턴들(GP)의 상면들과 실질적으로 공면을 이룰 수 있다. 제1 층간 절연막(140) 상에 제2 층간 절연막(150)이 배치될 수 있다. 일 예로, 제1 및 제2 층간 절연막들(140, 150) 각각은 실리콘 산화막 또는 실리콘 산화질화막을 포함할 수 있다.The first
적어도 하나의 게이트 전극들(GE)의 양측에 소스/드레인 콘택들(CA)이 배치될 수 있다. 소스/드레인 콘택들(CA)은, 제2 층간 절연막(150) 및 제1 층간 절연막(140)을 관통하여 제1 및 제2 소스/드레인 패턴들(SD1, SD2)과 전기적으로 연결될 수 있다. 평면적 관점에서, 소스/드레인 콘택들(CA)은 적어도 하나의 제1 소스/드레인 패턴들(SD1)을 가로지를 수 있다. 평면적 관점에서, 소스/드레인 콘택들(CA)은 적어도 하나의 제2 소스/드레인 패턴들(SD2)을 가로지를 수 있다.Source / drain contacts CA may be disposed on both sides of at least one of the gate electrodes GE. The source / drain contacts CA may be electrically connected to the first and second source / drain patterns SD1 and SD2 through the second
각각의 소스/드레인 콘택들(CA)은, 제1 도전 패턴(160), 및 제1 도전 패턴(160) 상의 제2 도전 패턴(165)을 포함할 수 있다. 제1 도전 패턴(160)은 배리어 도전막일 수 있다. 일 예로, 제1 도전 패턴(160)은 티타늄 질화막, 텅스텐 질화막, 또는 탄탈륨 질화막 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제2 도전 패턴(165)은 금속막일 수 있다. 일 예로, 제2 도전 패턴(165)은 텅스텐, 티타늄 및 탄탈륨 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 도시되진 않았지만, 각각의 소스/드레인 콘택들(CA)과 제1 및 제2 소스/드레인 패턴들(SD1, SD2) 사이에 금속 실리사이드막이 개재될 수 있다. 일 예로, 금속 실리사이드막은 일 예로, 티타늄-실리사이드, 탄탈륨-실리사이드, 및 텅스텐-실리사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Each source / drain contact CA may include a first
도시되지는 않았지만, 제2 층간 절연막(150) 상에 소스/드레인 콘택들(CA)과 각각 접속하는 배선들이 배치될 수 있다. 배선들은 도전 물질을 포함할 수 있다.Although not shown, wirings for respectively connecting to the source / drain contacts CA on the second
본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자는, 제1 반도체 물질을 포함하는 기판 상에 제2 반도체 물질을 고농도로 함유하는 채널 패턴들을 포함할 수 있다. 이때, 제2 반도체 물질은 전계 효과 트랜지스터의 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 물질들 중에 선택될 수 있다. 이로써, 반도체 소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.A semiconductor device according to embodiments of the present invention may include channel patterns containing a high concentration of a second semiconductor material on a substrate including a first semiconductor material. At this time, the second semiconductor material may be selected from materials capable of improving the electrical characteristics of the field-effect transistor. As a result, the electrical characteristics of the semiconductor device can be improved.
도 3a, 4a, 5a, 6a, 7a, 8a, 9a, 및 10a는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 평면도들이다. 도 3b, 4b, 5b, 6b, 7b, 8b, 9b, 및 10b는 각각 도 3a, 4a, 5a, 6a, 7a, 8a, 9a, 및 10a의 A-A'선에 따른 단면도들이고, 도 3c, 4c, 5c, 6c, 7c, 8c, 9c, 및 10c는 각각 도 3a, 4a, 5a, 6a, 7a, 8a, 9a, 및 10a의 B-B'선에 따른 단면도들이며, 도 8d, 9d, 및 10d는 각각 도 8a, 9a, 및 10a의 C-C'선에 따른 단면도들이다.3A, 4A, 5A, 6A, 7A, 8A, 9A, and 10A are plan views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to embodiments of the present invention. 3b, 4b, 5b, 6b, 7b, 8b, 9b and 10b are sectional views taken along the line A-A 'in Figs. 3a, 4a, 5a, 6a, 7a, 8a, 9a and 10a, 8d, 9d and 9c are cross-sectional views taken along lines B-B 'of Figs. 3a, 4a, 5a, 6a, 7a, 8a, 9a and 10a, 10d are sectional views taken along the line C-C 'of Figs. 8A, 9A, and 10A, respectively.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 기판(100)의 전면 상에 반도체층(103)이 형성될 수 있다. 반도체층(103)은, 기판(100)의 상면을 씨드층으로 하는 선택적 에피택시얼 성장 공정을 통해 형성될 수 있다. 일 예로, 기판(100)은 실리콘 기판일 수 있으며, 반도체층(103)은 제1 반도체 물질(예를 들어, 실리콘) 및 제2 반도체 물질(예를 들어, 게르마늄)을 포함할 수 있다. 다시 말하면, 반도체층(103)은 제1 반도체-제2 반도체 화합물을 포함할 수 있다. 일 예로, 반도체층(103)은 실리콘-게르마늄(SiGe)을 포함할 수 있다. 이 경우, 기판(100)과 반도체층(103) 간의 격자 상수 차이에 따른 결함의 발생을 최소화하기 위해, 반도체층(103) 내의 게르마늄의 평균 농도는 20 at% 미만일 수 있다.Referring to FIGS. 3A to 3C, a
기판(100)은 PMOSFET 영역(PR) 및 NMOSFET 영역(NR)을 포함할 수 있다. PMOSFET 영역(PR) 및 NMOSFET 영역(NR)에 관한 구체적인 설명은, 앞서 도 1 및 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 설명한 것과 동일할 수 있다.The
도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 반도체층(103) 및 기판(100)의 상부를 패터닝하여, PMOSFET 영역(PR) 상에 제1 예비 활성 패턴(pAP1) 및 NMOSFET 영역(NR) 상에 제2 예비 활성 패턴(pAP2)이 형성될 수 있다. 제1 및 제2 예비 활성 패턴들(pAP1, pAP2)은 제2 방향(D2)으로 연장되는 라인 또는 바 형태를 가질 수 있다. 일 예로, 제1 및 제2 예비 활성 패턴들(pAP1, pAP2)을 형성하는 것은, 반도체층(103) 및 기판(100)을 순차적으로 식각하는 이방성 식각 공정을 이용할 수 있다.4A to 4C, the
제1 및 제2 예비 활성 패턴들(pAP1, pAP2)을 형성하는 것은, 반도체층(103) 상에 마스크 패턴들(MA)을 형성하는 것, 및 마스크 패턴들(MA)을 식각 마스크로 반도체층(103) 및 기판(100)의 상부를 이방성 식각하는 것을 포함할 수 있다. 이로써, 제1 및 제2 예비 활성 패턴들(pAP1, pAP2)을 정의하는 제1 트렌치들(TR1)이 형성될 수 있다. 각각의 마스크 패턴들(MA)은, 순차적으로 적층된 버퍼 패턴(M1) 및 하드 마스크 패턴(M2)을 포함할 수 있다. 일 예로, 버퍼 패턴(M1)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 산화질화막을 포함할 수 있고, 하드 마스크 패턴(M2)은 실리콘 질화막을 포함할 수 있다.Forming the first and second preliminary active patterns pAP1 and pAP2 includes forming mask patterns MA on the
구체적으로, 반도체층(103)이 패터닝되어, 제1 및 제2 반도체 패턴들(105a, 105b)이 형성될 수 있고, 기판(100)의 상부가 패터닝되어, 제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2)이 형성될 수 있다. 제1 및 제2 반도체 패턴들(105a, 105b)은 제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2) 상에 각각 형성될 수 있다. 일 예로, 제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2)은 기판(100)의 일부일 수 있으며, 나아가 제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2)은 기판(100)으로부터 수직하게 돌출되도록 형성될 수 있다. 제1 반도체 패턴(105a) 및 제1 하부 패턴(LP1)은 제1 예비 활성 패턴(pAP1)을 구성할 수 있으며, 제2 반도체 패턴(105b) 및 제2 하부 패턴(LP2)은 제2 예비 활성 패턴(pAP2)을 구성할 수 있다.Specifically, the
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 기판(100)의 전면 상에 산화 공정을 수행하여, 산화막들(110)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 산화 공정 동안 마스크 패턴들(MA)에 의해 노출되는 제1 및 제2 예비 활성 패턴들(pAP1, pAP2)의 측벽들 및 기판(100)의 상면이 산화될 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 예비 활성 패턴들(pAP1, pAP2)의 측벽들 및 기판(100)의 상면을 덮는 산화막들(110)이 형성될 수 있다. 산화막들(110)은 제1 트렌치들(TR1)의 일부들을 각각 채울 수 있다. 한편, 제1 및 제2 예비 활성 패턴들(pAP1, pAP2)의 상면들은, 산화 공정 동안 마스크 패턴들(MA)에 의해 보호되어, 산화되지 않을 수 있다. 일 예로, 산화 공정은, 산소, 수증기 및 오존 중 적어도 하나를 포함하는 산화 가스를 이용하여 수행될 수 있다.5A to 5C, an oxidation process may be performed on the entire surface of the
산화 공정 동안, 기판(100) 및 제1 및 제2 예비 활성 패턴들(pAP1, pAP2) 내의 제1 반도체 물질(예를 들어, 실리콘)이 선택적으로 산화될 수 있고, 따라서 산화막들(110)은 제1 반도체 물질의 산화물(예를 들어, 실리콘 산화막)로 형성될 수 있다. 일 예로, 기판(100) 및 기판(100)의 일부인 제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2)은 실리콘으로 이루어져 있으므로, 산화막들(110)은 이들 내의 실리콘을 소모하며 성장될 수 있다. 산화막들(110)이 성장됨과 동시에 기판(100) 및 제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2)의 두께는 감소할 수 있다. 구체적으로, 산화 공정 전의 기판(100) 및 제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2)의 바운더리(IF)와 비교하여, 산화 공정 후의 기판(100) 및 제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2)의 바운더리는 제2 두께(T2)만큼 감소될 수 있다. 한편, 산화막들(110)은 제1 두께(T1)로 콘포멀하게 형성될 수 있으며, 제1 두께(T1)는 제2 두께(T2)보다 더 클 수 있다.During the oxidation process, the first semiconductor material (e.g., silicon) in the
산화 공정을 통해, 제1 반도체 패턴(105a)으로부터 한 쌍의 제1 상부 패턴들(UP1), 및 한 쌍의 제1 상부 패턴들(UP1) 사이에 개재된 제3 반도체 패턴(107a)이 형성될 수 있다. 산화 공정을 통해, 제2 반도체 패턴(105b)으로부터 한 쌍의 제2 상부 패턴들(UP2), 및 한 쌍의 제2 상부 패턴들(UP2) 사이에 개재된 제4 반도체 패턴(107b)이 형성될 수 있다.Through the oxidation process, a pair of first upper patterns UP1 from the
일반적으로, 실리콘-게르마늄 막에 산화 가스를 이용한 산화 공정을 수행할 경우, 실리콘이 우선적으로 산화될 수 있다. 구체적으로, 산화막들(110)은 제1 및 제2 반도체 패턴들(105a, 105b) 내의 제1 및 제2 반도체 물질들(예를 들어, 제1 반도체-제2 반도체 화합물인 실리콘-게르마늄) 중 제1 반도체 물질(예를 들어, 실리콘)을 우선적으로 소모하며 성장될 수 있다. 이 때, 산화 반응에 참여하지 않은 제2 반도체 물질(예를 들어, 게르마늄)은 제1 및 제2 반도체 패턴들(105a, 105b) 내로 이동될 수 있다. 이로써, 제1 및 제2 반도체 패턴들(105a, 105b) 상에서 성장되는 산화막들(110) 아래에 제2 반도체 물질(예를 들어, 게르마늄)이 농축된 층들이 각각 형성될 수 있다. 제2 반도체 물질이 농축된 층들은 제1 및 제2 상부 패턴들(UP1, UP2)에 해당될 수 있다.Generally, when an oxidation process using an oxidizing gas is performed on a silicon-germanium film, silicon can be preferentially oxidized. Specifically, the
제1 및 제2 상부 패턴들(UP1, UP2)은, 제1 및 제2 반도체 패턴들(105a, 105b) 내에서 제2 반도체 물질이 약 20 at% 이상으로 농축된 부분들로 정의될 수 있다. 바람직하기로, 제1 및 제2 상부 패턴들(UP1, UP2)은, 제1 및 제2 반도체 패턴들(105a, 105b) 내에서 제2 반도체 물질이 약 50 at% 이상으로 농축된 부분들로 정의될 수 있다. 한편, 제1 및 제2 상부 패턴들(UP1, UP2)의 제2 반도체 물질의 농도는 이의 내에서 제1 방향(D1)에 따라 변화될 수 있다. 일 예로, 산화막(110)과 인접하는 제1 상부 패턴(UP1)의 일 부분의 게르마늄의 농도는, 제3 반도체 패턴(107a)과 인접하는 제1 상부 패턴(UP1)의 다른 부분의 게르마늄의 농도보다 더 클 수 있다. 산화막(110)과 인접하는 제2 상부 패턴(UP2)의 일 부분의 게르마늄의 농도는, 제4 반도체 패턴(107b)과 인접하는 제2 상부 패턴(UP2)의 다른 부분의 게르마늄의 농도보다 더 클 수 있다.The first and second upper patterns UP1 and UP2 may be defined as portions in which the second semiconductor material is concentrated to about 20 at% or more in the first and
한편, 제3 및 제4 반도체 패턴들(107a, 107b)의 제2 반도체 물질의 농도는, 산화 공정 전의 제1 및 제2 반도체 패턴들(105a, 105b)의 제2 반도체 물질의 농도에 비해 더 감소할 수 있다. 이는, 산화 공정 동안, 제1 및 제2 반도체 패턴들(105a, 105b)의 제2 반도체 물질이 제1 및 제2 상부 패턴들(UP1, UP2)로 편석(segregation)되었기 때문일 수 있다.On the other hand, the concentration of the second semiconductor material of the third and
도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 제1 트렌치들(TR1)을 완전히 채우는 소자 분리막(113)이 형성될 수 있다. 소자 분리막(113)은 마스크 패턴들(MA)을 덮을 수 있다. 일 예로, 소자 분리막(113)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 산화질화막으로 형성될 수 있다. 이어서, 마스크 패턴들(MA)의 상면들이 노출될 때까지 소자 분리막(113)에 평탄화 공정이 수행될 수 있다. 일 예로, 평탄화 공정은 에치백(etch back) 및/또는 CMP(chemical mechanical polishing) 공정을 포함할 수 있다.6A to 6C, an
후속으로, 평탄화 공정으로 노출된 마스크 패턴들(MA)이 선택적으로 제거될 수 있다. 마스크 패턴들(MA)이 제거됨과 동시에, 소자 분리막(113)에 개구부들(OP)이 형성될 수 있다. 개구부들(OP)은 제1 및 제2 상부 패턴들(UP1, UP2)의 상면들 및 제3 및 제4 반도체 패턴들(107a, 107b)의 상면들을 노출시킬 수 있다.Subsequently, the mask patterns MA exposed by the planarization process can be selectively removed. The openings OP can be formed in the
도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 개구부들(OP)에 의해 노출된 제3 및 제4 반도체 패턴들(107a, 107b)이 선택적으로 제거되어, 제1 및 제2 활성 패턴들(AP1, AP2)이 각각 형성될 수 있다. 제1 활성 패턴(AP1)은, 제1 하부 패턴(LP1) 및 제1 하부 패턴(LP1) 상의 한 쌍의 제1 상부 패턴들(UP1)을 포함할 수 있다. 제2 활성 패턴(AP2)은, 제2 하부 패턴(LP2) 및 제2 하부 패턴(LP2) 상의 한 쌍의 제2 상부 패턴들(UP2)을 포함할 수 있다. 한편, 제3 및 제4 반도체 패턴들(107a, 107b)이 선택적으로 제거되어, 한 쌍의 제1 상부 패턴들(UP1) 사이 및 한 쌍의 제2 상부 패턴들(UP2) 사이에 제2 트렌치들(TR2)이 각각 형성될 수 있다. 제2 트렌치들(TR2)은 제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2)의 상면들을 각각 노출시킬 수 있다.7A to 7C, the third and
구체적으로, 제3 및 제4 반도체 패턴들(107a, 107b)의 식각 공정은, 제1 및 제2 상부 패턴들(UP1, UP2)과 제3 및 제4 반도체 패턴들(107a, 107b)간의 식각률 차이가 있는 식각 레서피를 이용할 수 있다. 다시 말하면, 식각 공정에 있어서, 제3 및 제4 반도체 패턴들(107a, 107b)의 식각률이 제1 및 제2 상부 패턴들(UP1, UP2)의 식각률보다 높을 수 있다. 일 예로, 식각 공정에 있어서, 제3 및 제4 반도체 패턴들(107a, 107b)의 식각률이 제1 및 제2 상부 패턴들(UP1, UP2)의 식각률보다 2배 이상 높을 수 있다. 바람직하게, 일 에천트에 대한 제3 및 제4 반도체 패턴들(107a, 107b)의 식각률은 제1 및 제2 상부 패턴들(UP1, UP2)의 식각률보다 10배 이상 높을 수 있다.More specifically, the etching process of the third and
식각률의 차이는 제1 및 제2 상부 패턴들(UP1, UP2)과 제3 및 제4 반도체 패턴들(107a, 107b)간의 제2 반도체 물질의 농도 차이에 기인할 수 있다. 일 예로, 식각 공정은 수산화암모늄(ammonium hydroxide)을 포함하는 식각액을 이용한 습식 식각일 수 있다. 다른 예로, 식각 공정은 브롬화수소(hydrogen bromide)를 이용한 건식 식각일 수 있다. 이때, 실리콘 함량이 높은 제3 및 제4 반도체 패턴들(107a, 107b)의 식각률이, 게르마늄 함량이 높은 제1 및 제2 상부 패턴들(UP1, UP2)의 식각률에 비해 더 클 수 있다.The difference in etch rate may be due to the difference in concentration of the second semiconductor material between the first and second upper patterns UP1 and UP2 and the third and
도 8a 내지 도 8d를 참조하면, 산화막들(110) 및 소자 분리막(113)이 리세스되어, 산화 패턴들(115) 및 소자 분리 패턴들(ST)이 형성될 수 있다. 이로써, 제1 및 제2 상부 패턴들(UP1, UP2)이 산화 패턴들(115) 및 소자 분리 패턴들(ST) 사이에서 노출될 수 있다. 구체적으로, 제1 및 제2 상부 패턴들(UP1, UP2)은 소자 분리 패턴들(ST) 및 산화 패턴들(115) 사이에서 수직하게 돌출된 핀 형태를 갖도록 형성될 수 있다.8A to 8D, the
이어서, 제1 및 제2 활성 패턴들(AP1, AP2) 상에, 순차적으로 적층된 희생 게이트 패턴들(120) 및 게이트 마스크 패턴들(125)이 형성될 수 있다. 희생 게이트 패턴들(120)은 제1 및 제2 상부 패턴들(UP1, UP2)을 가로지르며 제1 방향(D1)으로 연장되는 라인 또는 바 형태로 형성될 수 있다.Then, sequentially stacked
구체적으로, 희생 게이트 패턴들(120) 및 게이트 마스크 패턴들(125)을 형성하는 것은, 기판(100)의 전면 상에 희생 게이트막 및 게이트 마스크막을 순차적으로 형성하는 것, 및 이들을 패터닝하는 것을 포함할 수 있다. 희생 게이트막은 폴리 실리콘막을 포함할 수 있다. 게이트 마스크막은 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화질화막을 포함할 수 있다.Specifically, forming the
각각의 희생 게이트 패턴들(120)의 양 측벽들 상에 게이트 스페이서들(GS)이 형성될 수 있다. 게이트 스페이서들(GS)을 형성하는 것은, 희생 게이트 패턴들(120)이 형성된 기판(100) 상에 게이트 스페이서막을 콘포멀하게 형성하는 것, 및 게이트 스페이서막을 이방성 식각하는 것을 포함할 수 있다. 게이트 스페이서막은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 및 실리콘 산화질화막 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.Gate spacers GS may be formed on both sidewalls of each of the
도 9a 내지 도 9d를 참조하면, 제1 활성 패턴(AP1) 상에서, 각각의 희생 게이트 패턴들(120)의 양측에 제1 소스/드레인 패턴들(SD1)이 형성될 수 있다. 제2 활성 패턴(AP2) 상에서, 각각의 희생 게이트 패턴들(120)의 양측에 제2 소스/드레인 패턴들(SD2)이 형성될 수 있다. 9A to 9D, first source / drain patterns SD1 may be formed on both sides of each of the
구체적으로, 제1 소스/드레인 패턴들(SD1)을 형성하는 것은, 게이트 마스크 패턴들(125) 및 게이트 스페이서들(GS)을 식각 마스크로 제1 상부 패턴들(UP1)의 상부들을 식각하는 것, 및 잔류하는 제1 상부 패턴들(UP1)을 씨드층으로 하는 선택적 에피택시얼 성장 공정을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 제2 소스/드레인 패턴들(SD2)을 형성하는 것은, 게이트 마스크 패턴들(125) 및 게이트 스페이서들(GS)을 식각 마스크로 제2 상부 패턴들(UP2)의 상부들을 식각하는 것, 및 잔류하는 제2 상부 패턴들(UP2)을 씨드층으로 하는 선택적 에피택시얼 성장 공정을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 일 예로, 선택적 에피택시얼 성장 공정은 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition: CVD) 공정 또는 분자 빔 에피택시(Molecular Beam Epitaxy: MBE) 공정을 포함할 수 있다. 한편, 한 쌍의 제1 소스/드레인 패턴들(SD1) 사이의 제1 상부 패턴(UP1)은 제1 채널 패턴(CH1)으로 정의될 수 있고, 한 쌍의 제2 소스/드레인 패턴들(SD2) 사이의 제2 상부 패턴(UP2)은 제2 채널 패턴(CH2)으로 정의될 수 있다.Specifically, the first source / drain patterns SD1 are formed by etching the upper portions of the first upper patterns UP1 with the
한 쌍의 제1 소스/드레인 패턴들(SD1)은, 이들 사이에 개재된 제1 채널 패턴(CH1)에 압축성 스트레인을 유발하도록 형성될 수 있다. 한 쌍의 제2 소스/드레인 패턴들(SD2)은, 이들 사이에 개재된 제2 채널 패턴(CH2)에 인장성 스트레인을 유발하도록 형성될 수 있다. 일 예로, 제1 및 제2 채널 패턴들(CH1, CH2)이 게르마늄(Ge) 또는 실리콘-게르마늄(SiGe)을 포함할 경우, 제1 및 제2 소스/드레인 패턴들(SD1, SD2)은 각각 실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 및 실리콘-게르마늄(SiGe) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 이때, 제1 소스/드레인 패턴들(SD1) 내의 실리콘의 분율 및/또는 게르마늄의 분율을 조절하여, 제1 채널 패턴(CH1)에 압축성 스트레인을 제공할 수 있고, 제2 소스/드레인 패턴들(SD2) 내의 실리콘의 분율 및/또는 게르마늄의 분율을 조절하여, 제2 채널 패턴(CH2)에 인장성 스트레인을 제공할 수 있다. 에피택시얼 성장 공정과 동시에 또는 에피택시얼 성장 공정 후, 제1 소스/드레인 패턴들(SD1)에 P형의 불순물이 도핑될 수 있고, 제2 소스/드레인 패턴들(SD2)에 N형의 불순물이 도핑될 수 있다.The pair of first source / drain patterns SD1 may be formed to cause a compressive strain in the first channel pattern CH1 interposed therebetween. A pair of second source / drain patterns SD2 may be formed to induce a tensile strain in the second channel pattern (CH2) interposed therebetween. For example, when the first and second channel patterns CH1 and CH2 include germanium (Ge) or silicon-germanium (SiGe), the first and second source / drain patterns SD1 and SD2 are Silicon (Si), germanium (Ge), and silicon-germanium (SiGe). At this time, it is possible to control the fraction of silicon and / or the fraction of germanium in the first source / drain patterns SD1 to provide a compressive strain in the first channel pattern CH1 and the second source / drain patterns SD2) and / or the fraction of germanium in the second channel pattern (CH2) to provide a tensile strain to the second channel pattern (CH2). The first source / drain patterns SD1 may be doped with a P-type impurity, and the second source / drain patterns SD2 may be doped with an N-type impurity, for example, at the same time as the epitaxial growth process or after the epitaxial growth process. Impurities can be doped.
도 10a 내지 도 10d를 참조하면, 기판(100)의 전면 상에 제1 층간 절연막(140)이 형성될 수 있다. 일 예로, 제1 층간 절연막(140)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 산화질화막으로 형성될 수 있다. 이어서, 희생 게이트 패턴들(120)의 상면들이 노출될 때까지 제1 층간 절연막(140)을 평탄화하는 공정이 수행될 수 있다. 평탄화 공정은 에치백 및/또는 CMP 공정을 포함할 수 있다. 제1 층간 절연막(140)을 평탄화할 때, 희생 게이트 패턴들(120) 상의 게이트 마스크 패턴들(125)이 함께 제거될 수 있다.Referring to FIGS. 10A to 10D, a first
희생 게이트 패턴들(120)이 게이트 전극들(GE)로 각각 교체될 수 있다. 구체적으로, 게이트 전극들(GE)을 형성하는 것은, 노출된 희생 게이트 패턴들(120)을 제거하여 게이트 스페이서들(GS) 사이의 갭 영역들을 형성하는 것, 갭 영역들을 순차적으로 채우는 게이트 유전막 및 게이트 도전막을 형성하는 것, 및 게이트 유전막 및 게이트 도전막을 평탄화하여 각각의 갭 영역들 내에 게이트 절연 패턴(GI) 및 게이트 전극(GE)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 일 예로, 게이트 유전막은 실리콘 산화막, 실리콘 산화질화막, 및 실리콘 산화막보다 유전상수가 높은 고유전막 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 게이트 도전막은 도핑된 반도체, 도전성 금속 질화물 및 금속 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.The
이후, 갭 영역들 내의 게이트 절연 패턴들(GI) 및 게이트 전극들(GE)을 일부 리세스하고, 게이트 전극들(GE) 상에 캐핑 패턴들(GP)이 각각 형성될 수 있다. 일 예로, 캐핑 패턴들(GP)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 및 실리콘 산화질화막 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.Thereafter, the gate insulating patterns GI and the gate electrodes GE in the gap regions are partially recessed, and capping patterns GP are formed on the gate electrodes GE, respectively. In one example, the capping patterns GP may be formed of at least one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxynitride film.
도 1 및 도 2a 내지 도 2c를 다시 참조하면, 제1 층간 절연막(140) 상에 제2 층간 절연막(150)이 형성될 수 있다. 일 예로, 제2 층간 절연막(150)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 산화질화막으로 형성될 수 있다.Referring again to FIG. 1 and FIGS. 2A to 2C, a second
이어서, 적어도 하나의 게이트 전극들(GE)의 양측에 소스/드레인 콘택들(CA)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 제2 층간 절연막(150) 및 제1 층간 절연막(140)을 관통하여 제1 및 제2 소스/드레인 패턴들(SD1, SD2)을 노출하는 콘택 홀들이 형성될 수 있다. 콘택 홀들이 형성될 때, 제1 및 제2 소스/드레인 패턴들(SD1, SD2)의 상부들이 일부 식각될 수 있다. 이어서, 각각의 콘택 홀들을 순차적으로 채우는 제1 도전 패턴(160) 및 제2 도전 패턴(165)이 형성될 수 있다. 제1 도전 패턴(160)은 배리어 도전막일 수 있고, 일 예로, 티타늄 질화막, 텅스텐 질화막, 또는 탄탈륨 질화막 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 제2 도전 패턴(165)은 금속막일 수 있고, 일 예로, 텅스텐, 티타늄 및 탄탈륨 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.Then, source / drain contacts CA may be formed on both sides of at least one of the gate electrodes GE. Specifically, contact holes may be formed through the second
도시되지는 않았지만, 후속으로 제2 층간 절연막(150) 상에 소스/드레인 콘택들(CA)과 각각 접속하는 배선들이 형성될 수 있다. 배선들은 도전 물질을 포함할 수 있다.Although not shown, wirings for respectively connecting to the source / drain contacts CA on the second
본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법은, 제1 반도체 물질 및 제2 반도체 물질을 포함하는 반도체 패턴의 측벽을 산화시켜, 한 쌍의 채널 패턴들을 형성할 수 있다. 이때, 산화 공정 동안 제2 반도체 물질이 농축되어, 채널 패턴들은 제2 반도체 물질을 고농도로 포함할 수 있다. 즉, 제2 반도체 물질의 증착 및 패터닝과 같은 추가적인 공정 없이 제2 반도체 물질을 포함하는 채널 패턴들을 형성할 수 있으므로, 공정 비용을 감소시킬 수 있다. 나아가, 채널 패턴들의 폭 및 이들간의 피치를 상대적으로 작게 형성할 수 있으므로, 소자의 고집적화에 유리할 수 있다.A method of manufacturing a semiconductor device according to embodiments of the present invention may oxidize a side wall of a semiconductor pattern including a first semiconductor material and a second semiconductor material to form a pair of channel patterns. At this time, the second semiconductor material is concentrated during the oxidation process so that the channel patterns can contain the second semiconductor material at a high concentration. That is, channel patterns including the second semiconductor material can be formed without additional processing such as deposition and patterning of the second semiconductor material, thereby reducing the processing cost. Furthermore, since the widths of the channel patterns and the pitch between the channel patterns can be relatively small, it can be advantageous for high integration of devices.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자를 설명하기 위한 것으로, 도 11a는 도 1의 B-B'선에 따른 단면도이고, 도 11b는 도 1의 C-C'선에 따른 단면도이다. 본 예에서는, 앞서 도 1 및 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 설명한 것과 중복되는 기술적 특징에 대한 상세한 설명은 생략한다. 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자와 동일한 구성에 대하여는 동일한 참조번호가 제공될 수 있다.11A and 11B illustrate a semiconductor device according to embodiments of the present invention. FIG. 11A is a cross-sectional view taken along line B-B 'of FIG. 1, and FIG. 11B is a cross- Fig. In the present embodiment, detailed description of technical features overlapping with those described with reference to FIG. 1 and FIGS. 2A to 2C will be omitted. The same reference numerals as those of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention described above can be provided with the same reference numerals.
도 1, 도 2a, 도 11a 및 도 11b를 참조하면, PMOSFET 영역(PR) 상에, 제2 방향(D2)으로 연장되는 제1 활성 패턴(AP1)이 제공될 수 있고, NMOSFET 영역(NR) 상에, 제2 방향(D2)으로 연장되는 제2 활성 패턴(AP2)이 제공될 수 있다. Referring to FIGS. 1, 2A, 11A and 11B, a first active pattern AP1 extending in a second direction D2 may be provided on the PMOSFET region PR, and the NMOSFET region NR may be provided. A second active pattern AP2 extending in the second direction D2 may be provided.
제1 활성 패턴(AP1)은, 제1 하부 패턴(LP1) 및 제1 채널 패턴들(CH1)을 포함할 수 있다. 제2 활성 패턴(AP2)은, 제2 하부 패턴(LP2) 및 제2 채널 패턴들(CH2)을 포함할 수 있다.The first active pattern AP1 may include a first lower pattern LP1 and first channel patterns CH1. The second active pattern AP2 may include a second lower pattern LP2 and second channel patterns CH2.
도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 제1 방향(D1)으로의 단면의 관점에서, 제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2) 각각은 수직한 방향(제3 방향(D3))으로 갈수록 감소하는 폭을 가질 수 있다. 다시 말하면, 제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2) 각각의 측벽은 양의 기울기를 가질 수 있다.11A and 11B, in view of the cross section in the first direction D1, each of the first and second lower patterns LP1 and LP2 is formed in a vertical direction (third direction D3) As shown in FIG. In other words, the sidewall of each of the first and second lower patterns LP1 and LP2 may have a positive slope.
제1 채널 패턴들(CH1) 각각의 일 측벽은 제1 하부 패턴(LP1)의 측벽과 정렬될 수 있다. 즉, 제1 채널 패턴들(CH1) 각각의 일 측벽은 양의 기울기를 가질 수 있다. 따라서, 각각의 제1 채널 패턴들(CH1)은 제1 하부 패턴(LP1)의 상면과 일 각도(θ)를 이룰 수 있고, 일 각도(θ)는 60°내지 89° 일 수 있다. 제2 채널 패턴들(CH2) 각각의 일 측벽은 제2 하부 패턴(LP2)의 측벽과 정렬될 수 있다. 즉, 제2 채널 패턴들(CH2) 각각의 일 측벽은 양의 기울기를 가질 수 있다. 따라서, 각각의 제2 채널 패턴들(CH2)은 제2 하부 패턴(LP2)의 상면과 일 각도(θ)를 이룰 수 있다.One side wall of each of the first channel patterns CH1 may be aligned with the side wall of the first lower pattern LP1. That is, one side wall of each of the first channel patterns CH1 may have a positive slope. Therefore, each of the first channel patterns CH1 can form an angle? With the upper surface of the first lower pattern LP1, and one angle? Can be 60 to 89 degrees. One side wall of each of the second channel patterns CH2 may be aligned with the side wall of the second lower pattern LP2. That is, one side wall of each of the second channel patterns CH2 may have a positive slope. Accordingly, each of the second channel patterns CH2 can form an angle? With the upper surface of the second lower pattern LP2.
기판(100) 상에, 제1 및 제2 채널 패턴들(CH1, CH2)을 가로지르며 제1 방향(D1)으로 연장되는 게이트 전극들(GE)이 제공될 수 있다. 도 11a를 다시 참조하면, 제1 방향(D1)으로의 단면의 관점에서, 각각의 게이트 전극들(GE)은 한 쌍의 제1 채널 패턴들(CH1) 사이에 개재된 일 부분(GEp)을 포함할 수 있다. 이때, 일 부분(GEp)은 기판(100)과 멀어질수록 그의 폭이 감소할 수 있다. 구체적으로, 일 부분(GEp)은, 이의 하부에 제2 폭(W2) 및 이의 상부에 제3 폭(W3)을 가질 수 있고, 제3 폭(W3)은 제2 폭(W2)보다 더 작을 수 있다. 각각의 게이트 전극들(GE)은 한 쌍의 제2 채널 패턴들(CH2) 사이에 개재된 다른 부분을 더 포함할 수 있으며, 이에 관한 구체적인 설명은 앞서 설명한 일 부분(GEp)과 유사할 수 있다.On the
도 12 및 도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 것으로, 도 12는 도 4a의 B-B'선에 따른 단면도이고, 도 13은 도 5a의 B-B'선에 따른 단면도이다. 본 예에서는, 앞서 도 3a 내지 도 10d를 참조하여 설명한 것과 중복되는 기술적 특징에 대한 상세한 설명은 생략한다.12 and 13 illustrate a method of manufacturing a semiconductor device according to embodiments of the present invention. FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line B-B 'of FIG. 4A, &Quot; In the present embodiment, the detailed description of the technical features overlapping with those described with reference to Figs. 3A to 10D is omitted.
도 4a, 도 4b 및 도 12를 참조하면, 도 3a 내지 도 3c의 결과물을 패터닝하여, 제1 및 제2 예비 활성 패턴들(pAP1, pAP2)이 형성될 수 있다. 앞서 도 4c를 참조하여 설명한 것과 달리, 제1 및 제2 예비 활성 패턴들(pAP1, pAP2) 각각의 제1 방향(D1)으로의 폭은, 수직한 방향(제3 방향(D3))으로 갈수록 감소하도록 형성될 수 있다. 다시 말하면, 제1 및 제2 예비 활성 패턴들(pAP1, pAP2) 각각은, 기판(100)과 멀어질수록 그의 폭이 감소하도록 형성될 수 있다. 제1 및 제2 예비 활성 패턴들(pAP1, pAP2) 각각의 측벽은 양의 기울기를 가질 수 있다.Referring to FIGS. 4A, 4B, and 12, first and second preliminary active patterns pAP1 and pAP2 may be formed by patterning the result of FIGS. 3A to 3C. The width of each of the first and second preliminary active patterns pAP1 and pAP2 in the first direction D1 becomes smaller in the vertical direction (third direction D3) . In other words, each of the first and second preliminary active patterns pAP1 and pAP2 may be formed such that the width thereof decreases as the distance from the
도 5a, 도 5b 및 도 13을 참조하면, 기판(100)의 전면 상에 산화 공정을 수행하여, 산화막들(110)이 형성될 수 있다. 산화막들(110)이 형성됨과 동시에, 제1 반도체 패턴(105a)으로부터 한 쌍의 제1 상부 패턴들(UP1), 및 한 쌍의 제1 상부 패턴들(UP1) 사이에 개재된 제3 반도체 패턴(107a)이 형성될 수 있다. 또한, 제2 반도체 패턴(105b)으로부터 한 쌍의 제2 상부 패턴들(UP2), 및 한 쌍의 제2 상부 패턴들(UP2) 사이에 개재된 제4 반도체 패턴(107b)이 형성될 수 있다.Referring to FIGS. 5A, 5B, and 13, an oxidation process may be performed on the entire surface of the
제1 및 제2 상부 패턴들(UP1, UP2)은, 앞서 도 4a, 도 4b 및 도 12를 참조하여 설명한 제1 및 제2 예비 활성 패턴들(pAP1, pAP2)의 경사진 프로파일을 따라 형성될 수 있다. 따라서, 각각의 제1 상부 패턴들(UP1)은 제1 하부 패턴(LP1)의 상면과 일 각도(θ)를 이룰 수 있고, 일 각도(θ)는 60°내지 89° 일 수 있다. 각각의 제2 상부 패턴들(UP2)은 제2 하부 패턴(LP2)의 상면과 일 각도(θ)를 이룰 수 있다.The first and second upper patterns UP1 and UP2 are formed along the inclined profile of the first and second pre-active patterns pAP1 and pAP2 described with reference to Figs. 4A, 4B, and 12 . Thus, each of the first upper patterns UP1 can form an angle &thetas; with the upper surface of the first lower pattern LP1, and one angle &thetas; Lt; / RTI > Each of the second upper patterns UP2 may form an angle? With the upper surface of the second lower pattern LP2.
각각의 제3 및 제4 반도체 패턴들(107a, 107b)은, 기판(100)과 멀어질수록 그의 폭이 감소하도록 형성될 수 있다. 일 예로, 각각의 제3 및 제4 반도체 패턴들(107a, 107b)은, 이의 하부에 제1 방향(D1)으로 제4 폭(W4)을 가질 수 있고, 이의 상부에 제1 방향(D1)으로 제5 폭(W5)을 가질 수 있다. 제5 폭(W5)은 제4 폭(W4)보다 더 작을 수 있다.Each of the third and
이후의 공정은, 앞서 도 6a 내지 도 10d를 참조하여 설명한 것과 유사하게 수행될 수 있고, 최종적으로 도 1, 도 2a, 도 11a 및 도 11b를 참조하여 설명한 반도체 소자가 형성될 수 있다.The subsequent steps may be performed similarly to those described above with reference to Figs. 6A to 10D, and finally, the semiconductor elements described with reference to Figs. 1, 2A, 11A, and 11B may be formed.
도 14a 내지 도 14c는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자를 설명하기 위한 것으로, 도 14a는 도 1의 A-A'선에 따른 단면도이고, 도 14b는 도 1의 B-B'선에 따른 단면도이고, 도 14c는 도 1의 C-C'선에 따른 단면도이다. 본 예에서는, 앞서 도 1 및 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 설명한 것과 중복되는 기술적 특징에 대한 상세한 설명은 생략한다. 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자와 동일한 구성에 대하여는 동일한 참조번호가 제공될 수 있다.14A to 14C illustrate a semiconductor device according to embodiments of the present invention. FIG. 14A is a cross-sectional view taken along line A-A 'of FIG. 1, and FIG. 14B is a cross- And Fig. 14C is a cross-sectional view taken along the line C-C 'in Fig. In the present embodiment, detailed description of technical features overlapping with those described with reference to FIG. 1 and FIGS. 2A to 2C will be omitted. The same reference numerals as those of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention described above can be provided with the same reference numerals.
도 1 및 도 14a 내지 도 14c를 참조하면, PMOSFET 영역(PR) 상에 제2 방향(D2)으로 연장되는 제1 활성 패턴(AP1)이 제공될 수 있고, NMOSFET 영역(NR) 상에 제2 방향(D2)으로 연장되는 제2 활성 패턴(AP2)이 제공될 수 있다. Referring to FIGS. 1 and 14A to 14C, a first active pattern AP1 extending in a second direction D2 may be provided on the PMOSFET region PR, and a second active pattern AP1 may be provided on the NMOSFET region NR. A second active pattern AP2 extending in the direction D2 may be provided.
제1 활성 패턴(AP1)은, 제1 하부 패턴(LP1) 및 제1 하부 패턴(LP1) 상의 한 쌍의 제1 채널 패턴들(CH1)을 포함할 수 있다. 제1 하부 패턴(LP1)은 리세스된 제1 기저 패턴(rBP1) 및 리세스된 제1 기저 패턴(rBP1)의 양 측벽들 상의 제1 측벽 패턴들(SWP1)을 포함할 수 있다. 제2 활성 패턴(AP2)은, 제2 하부 패턴(LP2) 및 제2 하부 패턴(LP2) 상의 한 쌍의 제2 채널 패턴들(CH2)을 포함할 수 있다. 제2 하부 패턴(LP2)은 리세스된 제2 기저 패턴(Rbp2) 및 리세스된 제2 기저 패턴(rBP1)의 양 측벽들 상의 제2 측벽 패턴들(SWP2)을 포함할 수 있다. The first active pattern AP1 may include a first lower pattern LP1 and a pair of first channel patterns CH1 on the first lower pattern LP1. The first lower pattern LP1 may include first sidewall patterns SWP1 on both sidewalls of the recessed first base pattern rBP1 and the recessed first base pattern rBP1. The second active pattern AP2 may include a second lower pattern LP2 and a pair of second channel patterns CH2 on the second lower pattern LP2. The second lower pattern LP2 may include second sidewall patterns SWP2 on both sidewalls of the recessed second base pattern Rbp2 and the recessed second base pattern rBP1.
제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2)은, 기판(100)의 상면과 수직한 제3 방향(D3)으로 연장될 수 있다. 다시 말하면, 제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2)은 기판(100)으로부터 수직하게 돌출될 수 있다. 나아가, 평면적 관점에서, 제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2)은 제2 방향(D2)으로 연장되는 라인 또는 바(bar) 형태를 가질 수 있다.The first and second lower patterns LP1 and LP2 may extend in a third direction D3 perpendicular to the upper surface of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 리세스된 제1 및 제2 기저 패턴들(rBP1, rBP2)은 기판(100)의 일부일 수 있다. 즉, 리세스된 제1 및 제2 기저 패턴들(rBP1, rBP2)은 기판(100)과 동일한 반도체 물질을 포함할 수 있다. 리세스된 제1 및 제2 기저 패턴들(rBP1, rBP2)은 제1 반도체 물질을 포함할 수 있으며, 일 예로 제1 반도체 물질은 실리콘일 수 있다. 한편, 제1 및 제2 측벽 패턴들(SWP1, SWP2)은 제2 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제2 반도체 물질은 제1 반도체 물질과 다를 수 있다. 다시 말하면, 제1 및 제2 측벽 패턴들(SWP1, SWP2)은 리세스된 제1 및 제2 기저 패턴들(rBP1, rBP2)과는 다른 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 측벽 패턴들(SWP1, SWP2)은 제1 반도체 물질을 더 포함할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 측벽 패턴들(SWP1, SWP2)은 제1 반도체-제2 반도체 화합물을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 측벽 패턴들(SWP1, SWP2) 내에서, 제2 반도체 물질의 농도(예컨대, 원자 농도(at%))는 제1 반도체 물질의 농도(예컨대, 원자 농도(at%))보다 더 클 수 있으나, 특별히 제한되지 않는다. 일 예로, 제2 반도체 물질은 게르마늄(Ge)일 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 측벽 패턴들(SWP1, SWP2)의 게르마늄의 평균 농도는 약 20 at% 내지 100 at%일 수 있다. 즉, 제1 및 제2 측벽 패턴들(SWP1, SWP2)은 실리콘-게르마늄(SiGe) 또는 게르마늄(Ge)을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the recessed first and second base patterns rBP1 and rBP2 may be part of the
제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2) 각각의 양 측에 소자 분리 패턴들(ST)이 제공될 수 있다. 그리고, 제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2)과 소자 분리 패턴들(ST) 사이 및 기판(100)과 소자 분리 패턴들(ST) 사이에 라이너 패턴들(119)이 개재될 수 있다. 라이너 패턴들(119)은 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 탄화 질화물(SiCN), 실리콘 붕소화 질화물(SiBN), 또는 실리콘 붕소화 탄화 질화물(SiCBN)을 포함할 수 있다.Device isolation patterns ST may be provided on both sides of each of the first and second lower patterns LP1 and LP2. The
제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2)의 상면들은 실질적으로 서로 동일한 레벨에 위치할 수 있다. 라이너 패턴들(119)의 상면들은 소자 분리 패턴들(ST)의 상면들과 실질적으로 공면을 이룰 수 있다. 일 예로, 제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2)의 상면들, 소자 분리 패턴들(ST)의 상면들 및 라이너 패턴들(119)의 상면들은 실질적으로 서로 동일한 레벨에 위치할 수 있다. 다른 예로, 도시되진 않았지만, 제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2)의 상면들은, 소자 분리 패턴들(ST) 및 라이너 패턴들(119)의 상면들보다 더 높은 레벨에 위치할 수 있다. 또 다른 예로, 도시되진 않았지만, 제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2)의 상면들은, 소자 분리 패턴들(ST) 및 라이너 패턴들(119)의 상면들보다 더 낮은 레벨에 위치할 수 있다.The upper surfaces of the first and second lower patterns LP1 and LP2 may be located at substantially the same level as each other. The upper surfaces of the
제1 채널 패턴들(CH1)은, 소자 분리 패턴들(ST) 및 라이너 패턴들(119) 사이에서 수직하게 돌출된 형태를 가질 수 있다. 즉, 제1 채널 패턴들(CH1)은 핀 형태를 가질 수 있다. 마찬가지로, 제2 채널 패턴들(CH2)은, 소자 분리 패턴들(ST) 및 라이너 패턴들(119) 사이에서 수직하게 돌출된 형태를 가질 수 있다. 즉, 제2 채널 패턴들(CH2)은 핀 형태를 가질 수 있다. The first channel patterns CH1 may have a shape protruding vertically between the element isolation patterns ST and the
도 14b에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 제1 채널 패턴들(CH1)은 제1 하부 패턴(LP1) 상에서 제1 방향(D1)으로 서로 이격될 수 있다. 즉, 제1 방향(D1)으로의 단면의 관점에서, 한 쌍의 제1 채널 패턴들(CH1)은 제1 하부 패턴(LP1)의 양 측부들(즉, 제1 측벽 패턴들(SWP1)) 상에 각각 배치될 수 있다. 일 예로, 제1 채널 패턴들(CH1) 각각의 일 측벽은 제1 측벽 패턴(SWP1)의 일 측벽과 정렬될 수 있다. 마찬가지로, 한 쌍의 제2 채널 패턴들(CH2)은 제2 하부 패턴(LP2) 상에서 제1 방향(D1)으로 서로 이격될 수 있다. 즉, 제1 방향(D1)으로의 단면의 관점에서, 한 쌍의 제2 채널 패턴들(CH2)은 제2 하부 패턴(LP2)의 양 측부들(즉, 제2 측벽 패턴들(SWP2)) 상에 각각 배치될 수 있다. 일 예로, 제2 채널 패턴들(CH2) 각각의 일 측벽은 제2 측벽 패턴(SWP2)의 일 측벽과 정렬될 수 있다. 제1 채널 패턴들(CH1)의 각각은 제1 방향(D1)으로 제1 폭(W1)을 가질 수 있으며, 그 아래의 제1 측벽 패턴(SWP1)과 서로 연결되어 일체를 이룰 수 있다. 제2 채널 패턴들(CH2)의 각각은 제1 방향(D1)으로 제1 폭(W1)을 가질 수 있으며, 그 아래의 제2 측벽 패턴(SWP2)과 서로 연결되어 일체를 이룰 수 있다. 제2 채널 패턴들(CH2) 각각은 제1 방향(D1)으로 제1 폭(W1)을 가질 수 있다.As shown in FIG. 14B, the pair of first channel patterns CH1 may be spaced apart from each other in the first direction D1 on the first lower pattern LP1. That is, in view of the cross section in the first direction D1, the pair of first channel patterns CH1 are formed on both sides of the first lower pattern LP1 (i.e., the first sidewall patterns SWP1) Respectively. In one example, one side wall of each of the first channel patterns CH1 may be aligned with one side wall of the first sidewall pattern SWP1. Likewise, the pair of second channel patterns CH2 may be spaced apart from each other in the first direction D1 on the second lower pattern LP2. That is, in view of the cross section in the first direction D1, the pair of second channel patterns CH2 are formed on both sides of the second lower pattern LP2 (i.e., the second sidewall patterns SWP2) Respectively. In one example, one side wall of each of the second channel patterns CH2 may be aligned with one side wall of the second sidewall pattern SWP2. Each of the first channel patterns CH1 may have a first width W1 in the first direction D1 and may be connected to the first sidewall pattern SWP1 under the first width D1 to form an integral body. Each of the second channel patterns CH2 may have a first width W1 in the first direction D1 and may be connected to the second sidewall pattern SWP2 thereunder to form an integral body. Each of the second channel patterns CH2 may have a first width W1 in a first direction D1.
제1 및 제2 채널 패턴들(CH1, CH2)은 제1 및 제2 측벽 패턴들(SWP1, SWP2)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 채널 패턴들(CH1, CH2)은 제2 반도체 물질 또는 제1 반도체-제2 반도체 화합물을 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 및 제2 채널 패턴들(CH1, CH2)은 게르마늄(Ge) 또는 실리콘-게르마늄(SiGe)을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 채널 패턴들(CH1, CH2)의 게르마늄의 평균 농도는 약 20 at% 내지 100 at%일 수 있다. 제1 채널 패턴들(CH1)은 N형의 도전형을 가질 수 있고, 제2 채널 패턴들(CH2)은 P형의 도전형을 가질 수 있다. The first and second channel patterns CH1 and CH2 may include the same material as the first and second sidewall patterns SWP1 and SWP2. That is, the first and second channel patterns CH1 and CH2 may include a second semiconductor material or a first semiconductor-second semiconductor compound. In one example, the first and second channel patterns CH1 and CH2 may comprise germanium (Ge) or silicon-germanium (SiGe). In this case, the average concentration of germanium in the first and second channel patterns CH1 and CH2 may be about 20 at% to about 100 at%. The first channel patterns CH1 may have an N-type conductivity type, and the second channel patterns CH2 may have a P-type conductivity type.
게이트 전극들(GE)이 제1 방향(D1)으로 연장되어 제1 및 제2 활성 패턴들(AP1, AP2)을 가로지를 수 있다. 각각의 게이트 전극들(GE)은, 제1 채널 패턴들(CH1)의 상면들 및 측벽들, 그리고 제2 채널 패턴(CH2)들의 상면들 및 측벽들을 덮을 수 있다. 그리고, 각각의 게이트 전극들(GE)은, 한 쌍의 제1 채널 패턴들(CH1) 사이의 제1 하부 패턴(LP1)의 상면, 및 한 쌍의 제2 채널 패턴들(CH2) 사이의 제2 하부 패턴(LP2)의 상면을 덮을 수 있다. 나아가, 각각의 게이트 전극들(GE)은, 제1 방향(D1)으로 연장되면서 소자 분리 패턴들(ST)을 가로지를 수 있다.The gate electrodes GE may extend in the first direction D1 to cross the first and second active patterns AP1 and AP2. Each of the gate electrodes GE may cover upper surfaces and sidewalls of the first channel patterns CH1 and upper surfaces and sidewalls of the second channel patterns CH2. Each of the gate electrodes GE is formed on the upper surface of the first lower pattern LP1 between the pair of first channel patterns CH1 and the upper surface of the second lower pattern LP2 between the pair of second channel patterns CH2. 2 upper pattern LP2. Further, each of the gate electrodes GE may traverse the device isolation patterns ST while extending in the first direction D1.
게이트 전극(GE)의 양측의 제1 하부 패턴(LP1) 상에 제1 소스/드레인 패턴들(SD1)이 배치될 수 있고, 게이트 전극(GE)의 양측의 제2 하부 패턴(LP2) 상에 제2 소스/드레인 패턴들(SD2)이 배치될 수 있다. 즉, 제1 채널 패턴들(CH1)의 각각은, 수직적으로 게이트 전극(GE) 아래에 위치하고, 수평적으로 서로 인접한 한 쌍의 제1 소스/드레인 패턴들(SD1) 사이에 위치할 수 있다. 마찬가지로, 제2 채널 패턴들(CH2)의 각각은, 수직적으로 게이트 전극(GE) 아래에 위치하고, 수평적으로 서로 인접한 한 쌍의 제2 소스/드레인 패턴들(SD2) 사이에 위치할 수 있다. 도 14c에 도시된 바와 같이, 제1 방향(D1)으로의 단면의 관점에서, 한 쌍의 제1 소스/드레인 패턴들(SD1)이 제1 하부 패턴(LP1)의 양 측부들(즉, 제1 측벽 패턴들(SWP1)) 상에 각각 배치될 수 있다. 또한, 한 쌍의 제2 소스/드레인 패턴들(SD2)이 제2 하부 패턴(LP2)의 양 측부들(즉, 제2 측벽 패턴들(SWP2)) 상에 각각 배치될 수 있다. 다른 예로, 도시된 바와 달리, 한 쌍의 제1 소스/드레인 패턴들(SD1)이 서로 연결되어, 하나의 제1 소스/드레인 패턴(SD1)을 구성할 수 있다. 이 경우, 한 쌍의 제1 채널 패턴들(CH1)이 제1 소스/드레인 패턴(SD1)과 공통으로 접촉할 수 있다. 마찬가지로, 한 쌍의 제2 소스/드레인 패턴들(SD2)이 서로 연결되어, 하나의 제2 소스/드레인 패턴(SD2)을 구성할 수 있다. The first source / drain patterns SD1 may be disposed on the first lower pattern LP1 on both sides of the gate electrode GE and on the second lower pattern LP2 on both sides of the gate electrode GE. And the second source / drain patterns SD2 may be disposed. That is, each of the first channel patterns CH1 may be positioned vertically below the gate electrode GE and between a pair of first source / drain patterns SD1 that are horizontally adjacent to each other. Likewise, each of the second channel patterns CH2 may be positioned vertically below the gate electrode GE and between a pair of second source / drain patterns SD2 that are horizontally adjacent to each other. 14C, a pair of first source / drain patterns SD1 are formed on both sides of the first lower pattern LP1 (that is, 1 sidewall patterns SWP1). In addition, a pair of second source / drain patterns SD2 may be disposed on both sides (i.e., second sidewall patterns SWP2) of the second lower pattern LP2. As another example, unlike the illustrated example, a pair of first source / drain patterns SD1 may be connected to one another to form one first source / drain pattern SD1. In this case, the pair of first channel patterns CH1 may be in common contact with the first source / drain pattern SD1. Similarly, a pair of second source / drain patterns SD2 may be connected to each other to form one second source / drain pattern SD2.
그 외 구성들은 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 설명한 바와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.Other configurations are the same as those described with reference to Figs. 2A to 2C, and thus detailed description thereof will be omitted.
도 15a, 16a, 17a, 18a, 19a, 20a, 21a 및 22a는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도들이다. 도 15b, 16b, 17b, 18b, 19b, 20b, 21b 및 22b는 각각 도 15a, 16a, 17a, 18a, 19a, 20a, 21a 및 22a의 A-A'선에 따른 단면도들이고, 도 15c, 16c, 17c, 18c, 19c, 20c, 21c 및 22c는 각각 도 15a, 16a, 17a, 18a, 19a, 20a, 21a 및 22a의 B-B'선에 따른 단면도들이다. 15A, 16A, 17A, 18A, 19A, 20A, 21A and 22A are plan views for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to embodiments of the present invention. 15A, 15B, 16B, 17B, 18B, 19B, 20B, 21B and 22B are sectional views taken along the line A-A 'of FIGS. 15A, 16A, 17A, 18A, 19A, 20A, 21A and 22A, 17c, 18c, 19c, 20c, 21c and 22c are sectional views taken along the line B-B 'in Figs. 15A, 16A, 17A, 18A, 19A, 20A, 21A and 22A.
도 15a 내지 도 15c를 참조하면, 기판(100)의 상부를 패터닝하여, PMOSFET 영역(PR) 상에 제1 기저 패턴(BP1)이, 그리고 NMOSFET 영역(NR) 상에 제2 기저 패턴(BP2)이 형성될 수 있다. 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2)은 제2 방향(D2)으로 연장되는 라인 또는 바 형태를 가질 수 있으며, 제1 방향(D1)으로 서로 이격될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2)은 기판(100)으로부터 수직하게 돌출될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2)의 제1 방향(D1)의 폭은 일정할 수 있으나, 본 발명의 실시예들이 이에 한정되는 것은 아니다.15A to 15C, an upper portion of the
제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2)을 형성하는 것은, 기판(100) 상에 마스크 패턴들(MA)을 형성하는 것, 및 마스크 패턴들(MA)을 식각 마스크로 기판(100)의 상부를 이방성 식각하는 것을 포함할 수 있다. 이로써, 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2)을 정의하는 제1 트렌치들(TR1)이 형성될 수 있다. 각각의 마스크 패턴들(MA)은, 순차적으로 적층된 버퍼 패턴(M1) 및 하드 마스크 패턴(M2)을 포함할 수 있다. 일 예로, 버퍼 패턴(M1)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 산화질화막을 포함할 수 있고, 하드 마스크 패턴(M2)은 실리콘 질화막을 포함할 수 있다.Forming the first and second base patterns BP1 and BP2 includes forming the mask patterns MA on the
도 16a 내지 도 16c를 참조하면, 기판(100)의 상에 반도체층(104)이 형성될 수 있다. 반도체층(104)은 기판(100)의 상면, 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2)의 측벽들, 및 마스크 패턴들(MA)의 측벽들 및 상면들을 덮도록 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 반도체층(104)은 에피택시얼 성장 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 일 예로, 에피택시얼 성장 공정은 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition: CVD) 공정 또는 분자 빔 에피택시(Molecular Beam Epitaxy: MBE) 공정을 포함할 수 있다. 반도체층(104)은, 기판(100) 상에 선택적으로 성장(selective epitaxial growth)되지 않고, 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2)이 형성된 기판(100)의 전면에 콘포멀하게 성장될 수 있다. 반도체층(104)은, 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 설명한 반도체층(103)과 마찬가지로, 제1 반도체 물질(예를 들어, 실리콘) 및 제2 반도체 물질(예를 들어, 게르마늄)을 포함할 수 있다. 다시 말하면, 반도체층(104)은 제1 반도체-제2 반도체 화합물을 포함할 수 있다. 일 예로, 반도체층(104)은 실리콘-게르마늄(SiGe)을 포함할 수 있다. 이 경우, 기판(100)과 반도체층(104) 간의 격자 상수 차이에 따른 결함의 발생을 최소화하기 위해, 반도체층(104) 내의 게르마늄의 평균 농도는 20 at% 미만일 수 있다.Referring to FIGS. 16A to 16C, a
도 17a 내지 도 17c를 참조하면, 반도체층(104)이 산화되어 산화막(111)이 형성될 수 있다. 즉, 산화막(111)은 반도체층(104)의 프로파일을 따라 기판(100)의 상면, 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2)의 측벽들, 및 마스크 패턴들(MA)의 측벽들과 상면들을 덮도록 형성될 수 있다. Referring to FIGS. 17A to 17C, the
일 실시예에 따르면, 산화막(111)을 형성하는 것은, 기판(100)의 전면 상에, 산화 공정 및 열처리 공정을 순차적으로 수행하는 것을 포함하는 공정 사이클을 적어도 한번 실시하는 것을 포함할 수 있다. 예컨대, 산화 공정은, 산소, 수증기 및 오존 중 적어도 하나를 포함하는 산화 가스를 이용하여 수행될 수 있다. 열처리 공정은 약 400 ℃ 내지 1200℃의 온도에서 수행될 수 있다. 바람직하게, 산화막(111)은 상기의 공정 사이클을 복수 회 실시하여 형성될 수 있다. According to one embodiment, forming the
산화 공정 동안, 반도체층(104) 내의 제1 반도체 물질(예를 들어, 실리콘)이 선택적으로 산화될 수 있고, 따라서 산화막(111)은 제1 반도체 물질의 산화물(예를 들어, 실리콘 산화막)로 형성될 수 있다. 즉, 산화막(111)은 반도체층(104) 내의 제1 및 제2 반도체 물질들(예를 들어, 제1 반도체-제2 반도체 화합물인 실리콘-게르마늄) 중 제1 반도체 물질(예를 들어, 실리콘)을 우선적으로 소모하며 성장될 수 있다. 후속의 열처리 공정은, 기판(100) 및 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2) 내의 제1 반도체 물질(예를 들어, 실리콘)이 반도체층(104) 내로 이동하는 것을 촉진할 수 있다. 이에 따라, 공정 사이클이 반복 진행되는 동안, 기판(100) 및 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2) 내의 제1 반도체 물질(예를 들어, 실리콘)은, 인접한 반도체층(104) 내로 공급되어 산화 반응에 참여할 수 있다. 일 예로, 기판(100) 및 기판(100)의 일부인 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2)은 실리콘으로 이루어져 있으므로, 공정 사이클이 반복되는 동안, 산화막은(111)은 이들로부터 공급되는 실리콘을 소모하며 성장될 수 있다. 그 결과, 기판(100)의 상면 및 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2)의 측벽들 상의 산화막(111)은, 마스크 패턴들(MA)의 표면 상의 산화막(111)보다 두껍게 형성될 수 있다. 즉, 산화막(111)의 제3 두께(T3)는 제4 두께(T4)보다 클 수 있다. During the oxidation process, the first semiconductor material (e.g., silicon) in the
한편, 공정 사이클 동안, 산화 반응에 참여하지 않은 반도체층(104)의 제2 반도체 물질(예를 들어, 게르마늄)은 기판(100) 및 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2)의 내부로 이동되어 농축되거나, 마스크 패턴들(MA)의 표면으로 이동되어 농축될 수 있다. 이로써, 반도체층(104)이 산화되어 형성된 산화막(111)의 아래 또는 일측에 제2 반도체 물질(예를 들어, 게르마늄)이 농축된 층들이 형성될 수 있다. 이와 같이, 제2 반도체 물질(예를 들어, 게르마늄)이 농축된 층들은 채널 반도체층(112)으로 정의될 수 있다. 일 예로, 채널 반도체층(112) 내의 게르마늄의 평균 농도는 20 at% 내지 100 at% 일 수 있다. 즉, 채널 반도체층(112)은 실리콘 게르마늄층 또는 게르마늄층일 수 있다. On the other hand, during a process cycle, a second semiconductor material (e.g., germanium) of the
채널 반도체층(112)은 기판(100)의 상면 상의 제1 부분(P1), 기저 패턴들(BP1, BP2)의 측벽들 상의 제2 부분(P2), 및 마스크 패턴들(MA)의 표면 상의 제3 부분(P3)을 포함할 수 있다. 즉, 채널 반도체층(112)의 제1 부분(P1)은 산화막(111)과 기판(100) 사이에, 제2 부분(P2)은 산화막(111)과 기저 패턴들(BP1, BP2)의 측벽들 사이에, 제3 부분(P3)은 산화막(111)과 마스크 패턴들(MA) 사이에 각각 개재될 수 있다. 한편, 채널 반도체층(112)의 제2 부분(P2)의 적어도 일부는 마스크 패턴들(MA)과 중첩될 수 있다.The
도 18a 내지 도 18c를 참조하면, 기판(100) 상에 전면 이방성 식각 공정이 수행되어, 제1 기저 패턴(BP1)의 측벽들 상에 제1 채널 반도체 패턴들(CSP1)이, 그리고 제2 기저 패턴(BP2)의 측벽들 상에 제2 채널 반도체 패턴들(CSP2)이 형성될 수 있다. 이방성 식각 공정은, 산화막(111) 및 채널 반도체층(112)이 순차적으로 식각되어 기판(100)의 상면 및 마스크 패턴들(MA)의 상면이 노출될 때까지 수행될 수 있다. 이방성 식각 공정의 결과, 산화막(111) 및 채널 반도체층(112)의 제1 및 제3 부분들(P1, P3)은 전부 제거되는 반면, 마스크 패턴들(MA) 아래의 채널 반도체층(112)의 제2 부분(P2)은 잔존되어 제1 및 제2 채널 반도체 패턴들(CSP1, CSP2)로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 채널 반도체 패턴들(CSP1, CSP2)의 일 측벽들은 마스크 패턴들의 일 측벽들에 정렬될 수 있다. 즉, 제1 및 제2 채널 반도체 패턴들(CSP1, CSP2)은 마스크 패턴들(MA)에 자기 정렬(self-aligned)되는 방식으로 형성될 수 있다. 18A to 18C, a front anisotropic etching process is performed on the
제1 채널 반도체 패턴들(CSP1)은 제1 기저 패턴(BP1)의 측벽들을 따라 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다. 마찬가지로, 제2 채널 반도체 패턴들(CSP2)은 제2 기저 패턴(BP2)의 측벽들을 따라 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다. 이하, 제1 기저 패턴(BP1) 및 제1 채널 반도체 패턴들(CSP1)은 제1 예비 활성 패턴(pAP1)으로 정의될 수 있고, 제2 기저 패턴(BP2) 및 제2 채널 반도체 패턴들(CSP2)은 제2 예비 활성 패턴(pAP2)으로 정의될 수 있다. The first channel semiconductor patterns CSP1 may extend in the second direction D2 along the sidewalls of the first base pattern BP1. Likewise, the second channel semiconductor patterns CSP2 may extend in the second direction D2 along the sidewalls of the second base pattern BP2. The first base pattern BP1 and the first channel semiconductor patterns CSP1 may be defined as a first preliminary active pattern pAP1 and the second base pattern BP2 and the second channel semiconductor patterns CSP2 ) May be defined as a second pre-activation pattern (pAP2).
도 19a 내지 도 19c를 참조하면, 기판(100)의 전면 상에 라이너막(117)이 형성될 수 있다. 즉, 라이너막(117)은 기판(100)의 상면, 제1 및 제2 예비 활성 패턴들(pAP1, pAP2)의 측벽들 및 마스크 패턴들(MA) 상면을 덮을 수 있다. 일 실시예에 따르면, 라이너막(117)은 질화물 계열의 물질로 형성될 수 있다. 일 예로, 라이너막(117)은 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 탄화 질화물(SiCN), 실리콘 붕소화 질화물(SiBN), 또는 실리콘 붕소화 탄화 질화물(SiCBN)을 포함할 수 있다. 라이너막(117)은 원자층 증착(atomic layer deposition, ALD), 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 또는 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 또는 플라즈마 질화(plasma nitration) 공정에 의해 형성될 수 있다. 라이너막(117)은 후속 공정에서 제1 및 제2 채널 반도체 패턴들(CSP1, CSP2)의 손상을 방지할 수 있다. 예를 들어, 라이너막(117)은, 제1 및 제2 채널 반도체 패턴들(CSP1, CSP2)의 노출된 측벽들이 후속의 소자 분리막(113)의 형성 공정에서 발생하는 열 또는 소자 분리막(113)에 포함된 산소 원자에 의해 산화되는 것을 방지할 수 있다. 19A to 19C, a
후속으로, 제1 트렌치들(TR1)을 완전히 채우는 소자 분리막(113)이 형성될 수 있다. 소자 분리막(113)은 마스크 패턴들(MA)을 덮을 수 있다. 일 예로, 소자 분리막(113)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 산화질화막으로 형성될 수 있다. 이어서, 마스크 패턴들(MA)의 상면들이 노출될 때까지 소자 분리막(113)에 평탄화 공정이 수행될 수 있다. 일 예로, 평탄화 공정은 에치백(etch back) 및/또는 CMP(chemical mechanical polishing) 공정을 포함할 수 있다.Subsequently, an
도 20a 내지 도 20c를 참조하면, 소자 분리막(113)이 리세스 되어 소자 분리 패턴들(ST)이 형성될 수 있다. 소자 분리 패턴들(ST)은, 기판(100)의 상면보다 높고 제1 및 제2 예비 활성 패턴들(pAP1, pAP2)의 상면보다 낮은 상면을 갖도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 예비 활성 패턴들(pAP1, pAP2)의 상부는 소자 분리 패턴들(ST) 사이에서 수직하게 돌출될 수 있다. 그리고, 제1 및 제2 예비 활성 패턴들(pAP1, pAP2)의 돌출된 상부를 덮는 라이너막(117)은 소자 분리 패턴들(ST)에 의해 노출될 수 있다.20A to 20C, the
도 21a 내지 도 21c를 참조하면, 소자 분리 패턴들(ST)에 의해 노출된 라이너막(117)이 선택적으로 제거되어 라이너 패턴들(119)이 형성될 수 있다. 라이너 패턴들(115)의 최상면들은 소자 분리 패턴들(ST)의 상면들과 실질적으로 공면을 이룰 수 있다. 또한, 마스크 패턴들(MA)이 선택적으로 제거되어 제1 및 제2 예비 활성 패턴들(pAP1, pAP2)의 상면이 노출될 수 있다. 즉, 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2)의 상면이 노출될 수 있다.21A to 21C, the
도 22a 내지 도 22c를 참조하면, 노출된 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2)이 선택적으로 제거되어, 한 쌍의 제1 반도체 패턴들(CSP1) 사이 및 한 쌍의 제2 채널 반도체 패턴들(CSP2) 사이에 제2 트렌치들(TR2)이 각각 형성될 수 있다. 제2 트렌치들(TR2)은 리세스된 제1 및 제2 기저 패턴들(rBP1, rBP2)의 상면들에 의해 정의되는 하면들을 가질 수 있다. 실시예들에 따르면, 리세스된 제1 및 제2 기저 패턴들(rBP1, rBP2)의 상면들은 제1 및 제2 채널 반도체 패턴들(CSP1, CSP2)의 상면들보다 낮고, 기판(100)의 상면보다 높을 수 있다. 일 예로, 리세스된 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2)의 상면들은 소자 분리 패턴들(ST)의 상면들과 실질적으로 동일한 레벨에 위치할 수 있다. 다른 예로, 도시되진 않았지만, 리세스된 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2)의 상면들은, 소자 분리 패턴들(ST)의 상면들보다 더 높은 레벨에 위치할 수 있다. 또 다른 예로, 도시되진 않았지만, 리세스된 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2)의 상면들은, 소자 분리 패턴들(ST)의 상면들보다 더 낮은 레벨에 위치할 수 있다.22A to 22C, the exposed first and second base patterns BP1 and BP2 are selectively removed to form a pair of first semiconductor patterns CSP1 and a pair of second channel semiconductors CSP1, And the second trenches TR2 may be formed between the patterns CSP2, respectively. The second trenches TR2 may have bottoms defined by the top surfaces of the recessed first and second base patterns rBP1, rBP2. The top surfaces of the recessed first and second base patterns rBP1 and rBP2 are lower than the top surfaces of the first and second channel semiconductor patterns CSP1 and CSP2, May be higher than the upper surface. For example, the upper surfaces of the recessed first and second base patterns BP1 and BP2 may be located at substantially the same level as the upper surfaces of the element isolation patterns ST. As another example, although not shown, the upper surfaces of the recessed first and second base patterns BP1 and BP2 may be located at a higher level than the upper surfaces of the element isolation patterns ST. As another example, although not shown, the upper surfaces of the recessed first and second base patterns BP1 and BP2 may be located at a lower level than the upper surfaces of the element isolation patterns ST.
한편, 제2 트렌치들(TR2)의 형성과 함께, 제1 및 제2 활성 패턴들(AP1, AP2)의 형성이 완료될 수 있다. 제1 활성 패턴(AP1)은, 제1 하부 패턴(LP1) 및 제1 하부 패턴(LP1) 상의 한 쌍의 제1 상부 패턴들(UP1)을 포함할 수 있다. 제1 하부 패턴(LP1)은 리세스된 제1 기저 패턴(rBP1) 및 리세스된 제1 기저 패턴(rBP1)의 양 측벽들 상의 제1 측벽 패턴들(SWP1)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 측벽 패턴(SWP1)은 리세스된 제1 기저 패턴(rBP1)의 상면보다 낮은 레벨에 위치하는 제1 채널 반도체 패턴(CSP1)의 일부로 정의되고, 제1 상부 패턴(UP1)은 리세스된 제1 기저 패턴(rBP1)의 상면보다 높은 레벨에 위치하는 제1 채널 반도체 패턴(CSP1)의 다른 일부로 정의될 수 있다. 제2 활성 패턴(AP2)은, 제2 하부 패턴(LP2) 및 제2 하부 패턴(LP2) 상의 한 쌍의 제2 상부 패턴들(UP2)을 포함할 수 있다. 제2 하부 패턴(LP2)은 리세스된 제2 기저 패턴(Rbp2) 및 리세스된 제2 기저 패턴(rBP1)의 양 측벽들 상의 제2 측벽 패턴들(SWP2)을 포함할 수 있다. 여기서, 제2 측벽 패턴(SWP2)은 리세스된 제2 기저 패턴(Rbp2)의 상면보다 낮은 레벨에 위치하는 제2 채널 반도체 패턴(CSP2)의 일부로 정의되고, 제2 상부 패턴(UP2)은 리세스된 제2 기저 패턴(rBP2)의 상면보다 높은 레벨에 위치하는 제2 채널 반도체 패턴(CSP2)의 다른 일부로 정의될 수 있다.On the other hand, together with the formation of the second trenches TR2, the formation of the first and second active patterns AP1 and AP2 can be completed. The first active pattern AP1 may include a first lower pattern LP1 and a pair of first upper patterns UP1 on the first lower pattern LP1. The first lower pattern LP1 may include first sidewall patterns SWP1 on both sidewalls of the recessed first base pattern rBP1 and the recessed first base pattern rBP1. The first sidewall pattern SWP1 is defined as a portion of the first channel semiconductor pattern CSP1 located at a level lower than the top surface of the recessed first base pattern rBP1, May be defined as another portion of the first channel semiconductor pattern CSP1 located at a higher level than the top surface of the first base pattern rBP1. The second active pattern AP2 may include a pair of second upper patterns UP2 on the second lower pattern LP2 and the second lower pattern LP2. The second lower pattern LP2 may include second sidewall patterns SWP2 on both sidewalls of the recessed second base pattern Rbp2 and the recessed second base pattern rBP1. The second sidewall pattern SWP2 is defined as a portion of the second channel semiconductor pattern CSP2 located at a lower level than the upper surface of the recessed second base pattern Rbp2, May be defined as another portion of the second channel semiconductor pattern CSP2 located at a higher level than the upper surface of the second base pattern rBP2.
제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2)의 선택적 제거는, 제1 및 제2 채널 반도체 패턴들(CSP1, CSP2)과 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2)간의 식각 선택성을 갖는 식각 공정을 이용하여 수행될 수 있다. 다시 말하면, 식각 공정에 있어서, 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2)의 식각률이 제1 및 제2 채널 반도체 패턴들(CSP1, CSP2)의 식각률보다 높을 수 있다. 기판(100)의 일부인 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2)이 제1 반도체 물질(예를 들어, 실리콘)을 포함하고, 제1 및 제2 채널 반도체 패턴들(CSP1, CSP2)이 제2 반도체 물질(예를 들어, 게르마늄)을 포함함에 따라, 일 에천트에 대한 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2)의 식각률은 제1 및 제2 채널 반도체 패턴들(CSP1, CSP2)의 식각률보다 10배 이상 높을 수 있다. 일 예로, 식각 공정은 수산화암모늄(ammonium hydroxide)을 포함하는 식각액을 이용한 습식 식각일 수 있다. 다른 예로, 식각 공정은 브롬화수소(hydrogen bromide)를 이용한 건식 식각일 수 있다. 이때, 실리콘으로 형성된 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2)의 식각률이, 게르마늄 함량이 높은 제1 및 제2 채널 반도체 패턴들(CSP1, CSP2)의 식각률에 비해 더 클 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2)의 선택적 제거가 보다 용이하여, 제1 및 제2 상부 패턴들(UP1, UP2)을 포함하는 제1 및 제2 활성 패턴들(AP1, AP2)의 형성의 공정 마진이 증대될 수 있다.The selective removal of the first and second base patterns BP1 and BP2 is performed to remove the etch selectivity between the first and second channel semiconductor patterns CSP1 and CSP2 and the first and second base patterns BP1 and BP2 Or the like. In other words, in the etching process, the etching rates of the first and second base patterns BP1 and BP2 may be higher than the etching rates of the first and second channel semiconductor patterns CSP1 and CSP2. The first and second channel patterns CSP1 and CSP2 may be formed on the
이후의 공정은, 앞서 도 8a 내지 도 10d를 참조하여 설명한 것과 유사하게 수행될 수 있고, 최종적으로 도 1 및 도 14a 내지 도 14c를 참조하여 설명한 반도체 소자가 형성될 수 있다. The subsequent steps may be performed similarly to those described above with reference to Figs. 8A to 10D, and finally, the semiconductor elements described with reference to Figs. 1 and 14A to 14C may be formed.
도 23 및 도 24는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들로서, 도 22a의 B-B'선에 대응되는 단면도들이다. 본 예에서는, 앞서 도 15a 내지 도 22c를 참조하여 설명한 것과 중복되는 기술적 특징에 대한 상세한 설명은 생략한다.23 and 24 are sectional views corresponding to line B-B 'in FIG. 22A for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to embodiments of the present invention. In the present embodiment, detailed description of technical features overlapping with those described above with reference to Figs. 15A to 22C will be omitted.
도 23을 참조하면, 도 19a 내지 도 19c의 단계 후 라이너막(117) 및 마스크 패턴들(MA)이 제거되어, 소자 분리막(13)에 개구부들(OP)이 형성될 수 있다. 개구부들(OP)은 제1 및 제2 채널 반도체 패턴들(CSP1, CSP2)의 상면들 및 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2)의 상면들을 노출시킬 수 있다.23, after the steps of FIGS. 19A to 19C, the
도 24를 참조하면, 개구부들(OP)에 의해 노출된 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2)이 선택적으로 제거되어, 한 쌍의 제1 반도체 패턴들(CSP1) 사이 및 한 쌍의 제2 채널 반도체 패턴들(CSP2) 사이에 제2 트렌치들(TR2)이 각각 형성될 수 있다. 제2 트렌치들(TR2)은 리세스된 제1 및 제2 기저 패턴들(rBP1, rBP2)의 상면들에 의해 정의되는 하면들을 가질 수 있다. 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2)의 선택적 제거는, 도 22a 내지 도 22c에서 설명한 바와 동일한 방법으로 수행될 수 있다. Referring to FIG. 24, the first and second base patterns BP1 and BP2 exposed by the openings OP are selectively removed to form a pair of first semiconductor patterns CSP1 and a pair of And second trenches TR2 may be formed between the second channel semiconductor patterns CSP2. The second trenches TR2 may have bottoms defined by the top surfaces of the recessed first and second base patterns rBP1, rBP2. The selective removal of the first and second base patterns BP1 and BP2 may be performed in the same manner as described in Figs. 22A to 22C.
이 후, 라이너막(117) 및 소자 분리막(113)이 리세스 되어, 라이너 패턴들(117) 및 소자 분리 패턴들(ST)이 형성될 수 있으며, 이와 동시에 도 22a 내지 도 22c에서 설명한 제1 및 제2 활성 패턴들(AP1, AP2)의 형성이 완료될 수 있다.Thereafter, the
도 25a 및 도 25b는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자를 설명하기 위한 것으로, 도 25a는 도 1의 B-B'선에 따른 단면도이고, 도 25b는 도 1의 C-C'선에 따른 단면도이다. 본 예에서는, 앞서 도 1 및 도 14a 내지 도 14c를 참조하여 설명한 것과 중복되는 기술적 특징에 대한 상세한 설명은 생략한다. 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자와 동일한 구성에 대하여는 동일한 참조번호가 제공될 수 있다.25A and 25B illustrate a semiconductor device according to embodiments of the present invention. FIG. 25A is a sectional view taken along the line B-B 'in FIG. 1, and FIG. 25B is a sectional view taken along the line C- Fig. In the present embodiment, detailed descriptions of technical features overlapping with those described above with reference to FIG. 1 and FIGS. 14A to 14C will be omitted. The same reference numerals as those of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention described above can be provided with the same reference numerals.
도 1, 도 14a, 도 25a 및 도 25b를 참조하면, PMOSFET 영역(PR) 상에, 제2 방향(D2)으로 연장되는 제1 활성 패턴(AP1)이 제공될 수 있고, NMOSFET 영역(NR) 상에, 제2 방향(D2)으로 연장되는 제2 활성 패턴(AP2)이 제공될 수 있다. Referring to FIGS. 1, 14A, 25A and 25B, a first active pattern AP1 extending in the second direction D2 may be provided on the PMOSFET region PR, and the NMOSFET region NR may be provided. A second active pattern AP2 extending in the second direction D2 may be provided.
제1 활성 패턴(AP1)은, 제1 하부 패턴(LP1) 및 제1 하부 패턴(LP1) 상의 한 쌍의 제1 채널 패턴들(CH1)을 포함할 수 있다. 제1 하부 패턴(LP1)은 리세스된 제1 기저 패턴(rBP1) 및 리세스된 제1 기저 패턴(rBP1)의 양 측벽들 상의 제1 측벽 패턴들(SWP1)을 포함할 수 있다. 제2 활성 패턴(AP2)은, 제2 하부 패턴(LP2) 및 제2 하부 패턴(LP2) 상의 한 쌍의 제2 채널 패턴들(CH2)을 포함할 수 있다. 제2 하부 패턴(LP2)은 리세스된 제2 기저 패턴(rBP2) 및 리세스된 제2 기저 패턴(rBP2)의 양 측벽들 상의 제2 측벽 패턴들(SWP2)을 포함할 수 있다.The first active pattern AP1 may include a first lower pattern LP1 and a pair of first channel patterns CH1 on the first lower pattern LP1. The first lower pattern LP1 may include first sidewall patterns SWP1 on both sidewalls of the recessed first base pattern rBP1 and the recessed first base pattern rBP1. The second active pattern AP2 may include a second lower pattern LP2 and a pair of second channel patterns CH2 on the second lower pattern LP2. The second lower pattern LP2 may include second sidewall patterns SWP2 on both sidewalls of the recessed second base pattern rBP2 and the recessed second base pattern rBP2.
도 25a 및 도 25b에 도시된 바와 같이, 제1 방향(D1)으로의 단면의 관점에서, 제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2) 각각은 수직한 방향(제3 방향(D3))으로 갈수록 감소하는 폭을 가질 수 있다. 다시 말하면, 제1 및 제2 하부 패턴들(LP1, LP2) 각각의 측벽은 양의 기울기를 가질 수 있다. 제1 채널 패턴들(CH1) 각각의 일 측벽은 제1 하부 패턴(LP1)의 측벽(즉, 제1 측벽 패턴(SWP1)의 측벽)과 정렬될 수 있다. 즉, 제1 채널 패턴들(CH1) 각각의 일 측벽은 양의 기울기를 가질 수 있다. 따라서, 각각의 제1 채널 패턴들(CH1)은 제1 하부 패턴(LP1)의 상면과 일 각도(θ)를 이룰 수 있고, 일 각도(θ)는 60°내지 89° 일 수 있다. 제2 채널 패턴들(CH2) 각각의 일 측벽은 제2 하부 패턴(LP2)의 측벽(즉, 제2 측벽 패턴(SWP2)의 측벽)과 정렬될 수 있다. 즉, 제2 채널 패턴들(CH2) 각각의 일 측벽은 양의 기울기를 가질 수 있다. 따라서, 각각의 제2 채널 패턴들(CH2)은 제2 하부 패턴(LP2)의 상면과 일 각도(θ)를 이룰 수 있다.25A and 25B, in view of the cross section in the first direction D1, each of the first and second lower patterns LP1 and LP2 is arranged in the vertical direction (third direction D3) As shown in FIG. In other words, the sidewall of each of the first and second lower patterns LP1 and LP2 may have a positive slope. One side wall of each of the first channel patterns CH1 may be aligned with the side wall of the first lower pattern LP1 (i.e., the side wall of the first sidewall pattern SWP1). That is, one side wall of each of the first channel patterns CH1 may have a positive slope. Therefore, each of the first channel patterns CH1 can form an angle? With the upper surface of the first lower pattern LP1, and one angle? Can be 60 to 89 degrees. One side wall of each of the second channel patterns CH2 may be aligned with the side wall of the second lower pattern LP2 (i.e., the side wall of the second sidewall pattern SWP2). That is, one side wall of each of the second channel patterns CH2 may have a positive slope. Accordingly, each of the second channel patterns CH2 can form an angle? With the upper surface of the second lower pattern LP2.
기판(100) 상에, 제1 및 제2 채널 패턴들(CH1, CH2)을 가로지르며 제1 방향(D1)으로 연장되는 게이트 전극들(GE)이 제공될 수 있다. 도 25a를 다시 참조하면, 제1 방향(D1)으로의 단면의 관점에서, 각각의 게이트 전극들(GE)은 한 쌍의 제1 채널 패턴들(CH1) 사이에 개재된 일 부분(GEp)을 포함할 수 있다. 이때, 일 부분(GEp)은 기판(100)과 멀어질수록 그의 폭이 감소할 수 있다. 구체적으로, 일 부분(GEp)은, 이의 하부에 제2 폭(W2) 및 이의 상부에 제3 폭(W3)을 가질 수 있고, 제3 폭(W3)은 제2 폭(W2)보다 더 작을 수 있다. 각각의 게이트 전극들(GE)은 한 쌍의 제2 채널 패턴들(CH2) 사이에 개재된 다른 부분을 더 포함할 수 있으며, 이에 관한 구체적인 설명은 앞서 설명한 일 부분(GEp)과 유사할 수 있다.On the
도 26 내지 도 28은 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 것으로, 도 26은 도 15a의 B-B'선에 따른 단면도이고, 도 27은 도 16a의 B-B'선에 따른 단면도이고, 도 28은 도 17a의 B-B'선에 따른 단면도이다. 본 예에서는, 앞서 도 15a 내지 도 22c를 참조하여 설명한 것과 중복되는 기술적 특징에 대한 상세한 설명은 생략한다.FIG. 26 is a sectional view taken along the line B-B 'in FIG. 15A, FIG. 27 is a sectional view taken along the line B-B' in FIG. 16A, , And Fig. 28 is a cross-sectional view taken along the line B-B 'in Fig. 17A. In the present embodiment, detailed description of technical features overlapping with those described above with reference to Figs. 15A to 22C will be omitted.
도 15a, 도 15b 및 도 26을 참조하면, 기판(100)의 상부를 패터닝하여, PMOSFET 영역(PR) 상에 제1 기저 패턴(BP1)이, 그리고 NMOSFET 영역(NR) 상에 제2 기저 패턴(BP2)이 형성될 수 있다. 앞서 도 15c를 참조하여 설명한 것과 달리, 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2) 각각의 제1 방향(D1)으로의 폭은, 수직한 방향(제3 방향(D3))으로 갈수록 감소하도록 형성될 수 있다. 다시 말하면, 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2) 각각은, 기판(100)과 멀어질수록 그의 폭이 감소하도록 형성될 수 있다. 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2) 각각의 측벽은 양의 기울기를 가질 수 있다.15A, 15B and 26, an upper portion of the
도 16a, 도 16b 및 도 27을 참조하면, 기판(100)의 상에 반도체층(104)이 형성될 수 있다. 반도체층(104)은 기판(100)의 상면, 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2)의 경사진 측벽들, 및 마스크 패턴들(MA)의 측벽들 및 상면들을 덮도록 형성될 수 있다.16A, 16B, and 27, a
도 17a, 도 17b 및 도 28을 참조하면, 기판(100)의 전면 상에, 산화 공정 및 열처리 공정을 순차적으로 수행하는 것을 포함하는 공정 사이클을 적어도 한번 실시하여, 산화막(111)과 더불어 채널 반도체층(112)이 형성될 수 있다. 채널 반도체층(112)은 산화막(111)과 기판(100) 사이의 제1 부분(P1), 산화막(111)과 기저 패턴들(BP1, BP2)의 측벽들 사이의 제2 부분(P2), 및 산화막(111)과 마스크 패턴들(MA) 사이의 제3 부분(P3)을 포함할 수 있다.17A, 17B, and 28, a process cycle including at least one step of performing an oxidation process and a heat treatment process sequentially is performed on the entire surface of the
채널 반도체층(112)의 제2 부분(P2)은, 앞서 도 15a, 도 15b 및 도 26을 참조하여 설명한 제1 및 제2 기저 패턴들(BP1, BP2)의 경사진 프로파일을 따라 형성될 수 있다. 따라서, 채널 반도체층(112)의 제2 부분(P2)은 제1 부분(P1)의 상면과 일 각도(θ)를 이룰 수 있고, 일 각도(θ)는 60°내지 89° 일 수 있다. The second portion P2 of the
이후의 공정은, 앞서 도 18a 내지 도 22c를 참조하여 설명한 것과 유사하게 수행될 수 있고, 최종적으로 도 1, 도 14a, 도 25a 및 도 25b를 참조하여 설명한 반도체 소자가 형성될 수 있다.The subsequent steps may be performed similarly to those described above with reference to Figs. 18A to 22C, and finally, the semiconductor elements described with reference to Figs. 1, 14A, 25A, and 25B may be formed.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative and not restrictive in every respect.
Claims (10)
상기 반도체층을 패터닝하여, 예비 활성 패턴을 형성하는 것;
상기 예비 활성 패턴의 노출된 양 측벽들을 산화시켜, 상기 양 측벽들 상에 산화막들을 각각 형성하는 것, 상기 산화막들이 형성될 때 상기 예비 활성 패턴 내에 상부 패턴들이 형성되고; 및
한 쌍의 상기 상부 패턴들 사이에 개재된 반도체 패턴을 제거하여, 상기 한 쌍의 상부 패턴들을 포함하는 활성 패턴을 형성하는 것을 포함하되,
상기 상부 패턴들 내의 상기 제2 반도체 물질의 농도는 상기 반도체 패턴 내의 상기 제2 반도체 물질의 농도보다 더 큰 반도체 소자의 제조 방법.Forming on the substrate a semiconductor layer comprising a first semiconductor material and a second semiconductor material;
Patterning the semiconductor layer to form a preliminary active pattern;
Oxidizing the exposed both sidewalls of the pre-active pattern to form oxide films on the sidewalls, forming top patterns in the pre-active pattern when the oxide films are formed; And
And removing the semiconductor pattern interposed between the pair of upper patterns to form an active pattern including the pair of upper patterns,
Wherein a concentration of the second semiconductor material in the upper patterns is greater than a concentration of the second semiconductor material in the semiconductor pattern.
상기 산화막들은 상기 제1 반도체 물질의 산화물을 포함하고,
상기 상부 패턴들은, 상기 산화막들이 형성될 때, 상기 예비 활성 패턴 내에 상기 제2 반도체 물질이 농축됨으로써 형성되는 반도체 소자의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the oxide films comprise an oxide of the first semiconductor material,
Wherein the upper patterns are formed by concentration of the second semiconductor material in the preliminary active pattern when the oxide films are formed.
상기 반도체층을 패터닝하는 것은, 상기 기판의 상부를 식각하여 상기 예비 활성 패턴을 정의하는 트렌치들을 형성하는 것을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein patterning the semiconductor layer comprises etching the top of the substrate to form trenches defining the preliminary active pattern.
상기 기판 상의 활성 패턴, 상기 활성 패턴은 하부 패턴 및 상기 하부 패턴 상의 한 쌍의 채널 패턴들을 포함하고; 및
상기 채널 패턴들을 가로지르며 일 방향으로 연장되는 게이트 전극을 포함하되,
상기 하부 패턴은 제1 반도체 물질을 포함하고, 상기 한 쌍의 채널 패턴들은 상기 제1 반도체 물질과는 다른 제2 반도체 물질을 포함하며,
상기 한 쌍의 채널 패턴들 사이에 개재된 상기 게이트 전극의 일 부분은, 상기 기판과 멀어질수록 그의 상기 일 방향으로의 폭이 감소하는 반도체 소자.Board;
The active pattern on the substrate, the active pattern comprising a lower pattern and a pair of channel patterns on the lower pattern; And
And a gate electrode extending in one direction across the channel patterns,
Wherein the lower pattern comprises a first semiconductor material and the pair of channel patterns comprise a second semiconductor material different from the first semiconductor material,
Wherein a portion of the gate electrode interposed between the pair of channel patterns decreases in width in the one direction as the distance from the substrate increases.
상기 기판 상에, 상기 기저 패턴을 덮는 반도체층을 형성하는 것;
상기 반도체층을 산화시켜 산화막을 형성함과 더불어, 상기 산화막과 상기 기판 사이 및 상기 산화막과 상기 기저 패턴 사이에 채널 반도체층을 형성하는 것;
상기 채널 반도체층을 패터닝하여, 상기 기저 패턴의 양 측벽들 상에 채널 반도체 패턴들을 각각 형성하는 것; 및
상기 채널 반도체 패턴들 사이의 상기 기저 패턴의 일부를 제거하여, 상기 한 쌍의 채널 반도체 패턴들을 포함하는 활성 패턴을 형성하는 것을 포함하되,
상기 기저 패턴은 제1 반도체 물질을 포함하고, 상기 반도체층은 상기 제1 반도체 물질 및 상기 제1 반도체 물질과 다른 제2 반도체 물질을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.Forming a base pattern protruding from the substrate;
Forming a semiconductor layer covering the base pattern on the substrate;
Oxidizing the semiconductor layer to form an oxide film, and forming a channel semiconductor layer between the oxide film and the substrate and between the oxide film and the base pattern;
Patterning the channel semiconductor layer to form channel semiconductor patterns on both sidewalls of the base pattern; And
Removing a portion of the base pattern between the channel semiconductor patterns to form an active pattern including the pair of channel semiconductor patterns,
Wherein the base pattern comprises a first semiconductor material and the semiconductor layer comprises a second semiconductor material different from the first semiconductor material and the first semiconductor material.
상기 산화막은 상기 제1 반도체 물질의 산화물을 포함하고,
상기 채널 반도체층은, 상기 산화막이 형성될 때, 상기 산화막의 아래 또는 상기 산화막의 일측에 상기 제2 반도체 물질이 농축되어 형성되는 반도체 소자의 제조 방법.6. The method of claim 5,
Wherein the oxide film comprises an oxide of the first semiconductor material,
Wherein the channel semiconductor layer is formed by concentrating the second semiconductor material under the oxide film or on one side of the oxide film when the oxide film is formed.
상기 반도체층을 산화시키는 것은, 산화 공정 및 열처리 공정을 순차적으로 수행하는 것을 포함하는 공정 사이클을 적어도 1회 실시하는 것을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.6. The method of claim 5,
Wherein oxidizing the semiconductor layer comprises conducting a process cycle at least once including sequentially performing an oxidation process and a heat treatment process.
상기 기저 패턴을 형성하는 것은:
상기 기판 상에 마스크 패턴을 형성하는 것; 및
상기 마스크 패턴을 식각 마스크로 상기 기판의 상부를 식각하여, 상기 기저 패턴을 정의하는 트렌치들을 형성하는 것을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.6. The method of claim 5,
The base pattern is formed by:
Forming a mask pattern on the substrate; And
Etching the upper portion of the substrate with the mask pattern using an etch mask to form trenches defining the underlying pattern.
상기 트렌치들의 형성 후, 상기 마스크 패턴은 상기 기저 패턴의 상면 상에 잔존되되,
상기 반도체층은 상기 기저 패턴의 상면을 덮도록 형성되는 반도체 소자의 제조 방법.9. The method of claim 8,
After formation of the trenches, the mask pattern remains on the top surface of the base pattern,
Wherein the semiconductor layer is formed to cover the upper surface of the base pattern.
상기 활성 패턴을 가로지르며, 상기 제1 방향으로 연장되는 게이트 전극을 형성하는 것을 포함하고,
상기 활성 패턴을 형성하는 것은:
상기 기판 상에, 제1 반도체 물질 및 제2 반도체 물질을 포함하는 반도체층을 형성하는 것; 및
산화 공정을 수행하여 상기 제1 반도체 물질의 산화막을 형성함과 더불어, 싱기 산화막의 아래 또는 상기 산화막의 일측에 상기 제2 반도체 물질이 농축된 층을 형성하는 것을 포함하되,
상기 한 쌍의 채널 패턴들의 각각은 상기 농축된 층의 적어도 일부를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
Forming an active pattern including a lower pattern protruding from the substrate and a pair of channel patterns spaced apart from each other in the first direction on the lower pattern; And
Forming a gate electrode across the active pattern and extending in the first direction,
The active pattern is formed by:
Forming a semiconductor layer on the substrate, the semiconductor layer including a first semiconductor material and a second semiconductor material; And
Forming an oxide layer of the first semiconductor material by performing an oxidation process and forming a layer in which the second semiconductor material is concentrated under the thin oxide layer or on one side of the oxide layer,
Wherein each of the pair of channel patterns comprises at least a portion of the concentrated layer.
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