Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

KR100653985B1 - Method for forming transistor of semiconductor device - Google Patents

Method for forming transistor of semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
KR100653985B1
KR100653985B1 KR1020040049159A KR20040049159A KR100653985B1 KR 100653985 B1 KR100653985 B1 KR 100653985B1 KR 1020040049159 A KR1020040049159 A KR 1020040049159A KR 20040049159 A KR20040049159 A KR 20040049159A KR 100653985 B1 KR100653985 B1 KR 100653985B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gate
forming
buffer oxide
substrate
silicon epitaxial
Prior art date
Application number
KR1020040049159A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20060000349A (en
Inventor
선우경
Original Assignee
주식회사 하이닉스반도체
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 하이닉스반도체 filed Critical 주식회사 하이닉스반도체
Priority to KR1020040049159A priority Critical patent/KR100653985B1/en
Publication of KR20060000349A publication Critical patent/KR20060000349A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100653985B1 publication Critical patent/KR100653985B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • H01L21/8232Field-effect technology
    • H01L21/8234MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
    • H01L21/823412MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type with a particular manufacturing method of the channel structures, e.g. channel implants, halo or pocket implants, or channel materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26Bombardment with radiation
    • H01L21/263Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/265Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
    • H01L21/26506Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors
    • H01L21/26513Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors of electrically active species
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/48Data lines or contacts therefor
    • H10B12/485Bit line contacts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

본 발명은 스토리지 노드부에서의 도펀트 증가를 방지하여 누설 전류를 감소시킴으로써, 리플레쉬 특성을 개선하는 반도체 소자의 트랜지스터 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a transistor manufacturing method of a semiconductor device that improves the refresh characteristics by preventing the dopant increase in the storage node portion to reduce the leakage current.

이는 활성 영역과 소자 분리영역으로 구분되어 있는 실리콘 기판의 활성 영역에 다수의 이온 주입 공정을 진행하는 단계와, 실리콘 기판 위에 비트라인 콘택부를 정의하는 버퍼 산화막을 형성하는 단계와, 버퍼 산화막이 형성된 기판 표면의 실리콘을 선택적 에피택셜 성장시켜 실리콘 에피택셜막을 형성하는 단계와, 실리콘 에피택셜막을 버퍼 산화막 상부 표면을 드러내는 시점까지 평탄화하는 단계와, 버퍼 산화막을 마스크로 실리콘 에피택셜막에 채널 이온을 주입하는 단계와, 버퍼 산화막을 제거하는 단계와, 버퍼 산화막이 제거된 기판 위에 실리콘 에피택셜막과 소정 부분 중첩하는 게이트 패턴을 형성하는 단계와, 게이트 패턴의 측벽에 게이트 스페이서를 형성하는 단계 및 게이트 스페이서를 마스크로 기판에 소오스/드레인 형성용 이온을 주입하여 소오스/드레인 접합부를 형성하는 단계를 포함한다.This method includes performing a plurality of ion implantation processes in an active region of a silicon substrate divided into an active region and a device isolation region, forming a buffer oxide layer defining a bit line contact portion on the silicon substrate, and forming a substrate on which the buffer oxide layer is formed. Selectively epitaxially growing silicon on the surface to form a silicon epitaxial layer, planarizing the silicon epitaxial layer to the point where the upper surface of the buffer oxide layer is exposed, and implanting channel ions into the silicon epitaxial layer using the buffer oxide layer as a mask. Removing the buffer oxide film, forming a gate pattern on the substrate from which the buffer oxide film has been removed, partially overlapping the silicon epitaxial film, forming a gate spacer on the sidewall of the gate pattern, and forming a gate spacer. Source / drain formation ions are applied to the substrate using a mask. And forming a source / drain junction.

문턱 전압, 비대칭 접합, 계단식 프로파일, 확산 방지, 실리콘 에피택셜막Threshold Voltage, Asymmetric Junction, Stepped Profile, Diffusion-Proof, Silicon Epitaxial

Description

반도체 소자의 트랜지스터 제조 방법{Method for forming transistor of semiconductor device} Method for forming transistor of semiconductor device             

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 트랜지스터 제조 방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다.1A and 1B are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a transistor of a semiconductor device according to the prior art.

도 2는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 트랜지스터 제조 방법에 의해 제조된 트랜지스터의 전계 분포를 나타낸 시뮬레이션 결과 도면이다.2 is a simulation result diagram showing an electric field distribution of a transistor manufactured by a transistor manufacturing method of a semiconductor device according to the prior art.

도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 트랜지스터 제조 방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다.
3A through 3H are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a transistor of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -   -Explanation of symbols for the main parts of the drawings-

100 : 실리콘 기판 110 : 소자 분리막100: silicon substrate 110: device isolation film

120 : 버퍼막 130 : 실리콘 에피택셜막120: buffer film 130: silicon epitaxial film

140 : 게이트 패턴 150 : 열 산화막140: gate pattern 150: thermal oxide film

165 : 게이트 스페이서 170 : 소오스/드레인 접합부
165: gate spacer 170: source / drain junction

본 발명은 반도체 소자의 트랜지스터 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스토리지 노드부에서의 도펀트 증가를 방지하여 누설 전류를 감소시킴으로써, 리플레쉬 특성을 개선하도록 하는 반도체 소자의 트랜지스터 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a transistor manufacturing method of a semiconductor device, and more particularly, to a transistor manufacturing method of a semiconductor device to improve the refresh characteristics by preventing the dopant increase in the storage node portion to reduce the leakage current.

디램 소자는 데이터를 저장해두고 필요한 경우에 꺼내서 판독하도록 하는 메모리 소자로서, 전하, 즉 데이터를 저장해 두는 커패시터와 커패시터에 저장된 전하를 꺼낼 수 있도록 스위칭 하는 트랜지스터로 구성되는 셀들의 집합으로 구성된다. A DRAM device is a memory device that stores data and retrieves it if necessary. The DRAM device is composed of a set of cells, which are composed of a capacitor that stores data, and a transistor that switches out a charge stored in the capacitor.

상기 디램 소자의 데이터 저장은 커패시터에 전하가 축적되어 있는 것을 의미하는 것으로, 이상적으로는 커패시터에 저장된 전하는 소멸되지 않는다. 그러나, 최근 소자의 디자인 룰이 감소됨에 따라 소오스와 드레인 간의 채널 길이 또한 점점 감소되어 문턱 전압이 증가하거나 접합 영역의 누설 전류가 증가한다. 그 결과, 커패시터에 저장된 데이터가 손실되고, 손실된 전하를 재충전하는 리플레쉬 특성이 저하된다. The data storage of the DRAM device means that the charge is accumulated in the capacitor, and ideally, the charge stored in the capacitor does not disappear. However, as the design rule of the device decreases recently, the channel length between the source and the drain also decreases gradually, increasing the threshold voltage or increasing the leakage current in the junction region. As a result, data stored in the capacitor is lost, and the refresh characteristic of recharging the lost charge is degraded.

이러한 리플레쉬 특성의 저하를 방지하기 위하여 채널 이온 주입 공정 시, 스토리지 노드 즉, 커패시터와 콘택이 연결될 접합 부분을 부분적으로 차단한 상태에서 채널 문턱 전압 조절용 이온 주입을 추가적으로 실시하기도 하였으나, 이 경우, 또한 문턱 전압 이온 주입 시, 채널 영역의 농도가 급격히 증가하여 리플레쉬 특성을 저하시키는 문제가 있다.In order to prevent such deterioration of the refresh characteristics, the channel threshold voltage adjustment ion implantation was additionally performed in the state of partially blocking the storage node, that is, the junction portion to which the capacitor and the contact are to be connected, in this case. In the case of threshold voltage ion implantation, there is a problem in that the concentration of the channel region is rapidly increased, thereby lowering the refresh characteristics.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 의한 반도체 소자의 트랜지스터 제조 방법에 따른 문제점을 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the problem according to the transistor manufacturing method of the semiconductor device according to the prior art.

도1a 및 도1b는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 트랜지스터 제조 방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다.1A and 1B are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a transistor of a semiconductor device according to the prior art.

우선, 도시하지는 않지만, 실리콘 기판(10) 내에 각종 이온 주입 공정 즉, 웰, 필드 스탑, 펀치 스탑, 및 채널 문턱 전압 조절 이온 주입 공정을 진행한다.Although not shown in the drawing, various ion implantation processes, that is, well, field stop, punch stop, and channel threshold voltage regulation ion implantation processes are performed in the silicon substrate 10.

그리고, 도 1a에 도시한 바와 같이, 실리콘 기판(10) 위에 게이트 산화막(20) 및 게이트 폴리실리콘(도시하지 않음)을 증착한 후 선택적인 사진 및 식각 공정을 진행하여 게이트 전극(30)을 형성한다. 그 후, 게이트 전극(30)이 형성된 기판(10)의 전면에 절연물을 증착한 다음, 이를 선택적 식각하여 게이트 전극(30)의 측벽에 절연물로 이루어진 게이트 스페이서(40)를 형성한다.As shown in FIG. 1A, after the gate oxide layer 20 and the gate polysilicon (not shown) are deposited on the silicon substrate 10, the gate electrode 30 is formed by performing a selective photographing and etching process. do. Thereafter, an insulator is deposited on the entire surface of the substrate 10 on which the gate electrode 30 is formed, and then selectively etched to form a gate spacer 40 made of an insulator on the sidewall of the gate electrode 30.

이어서, 상기 게이트 스페이서(40)를 이온 주입 마스크로 실리콘 기판(10)에 불순물 이온 주입 공정을 진행하여 셀 접합 영역을 형성하기 위한 접합 영역(50)을 형성한다. Subsequently, an impurity ion implantation process is performed on the silicon substrate 10 using the gate spacer 40 as an ion implantation mask to form a junction region 50 for forming a cell junction region.

이어서, 도 1b에 도시한 바와 같이, 실리콘 기판(10)에 후속 비트라인과 콘택될 접합 예정 영역인 비트라인 콘택부의 기판(10) 표면만 노출되도록 감광막 패턴(60)을 형성한 후, 채널 문턱 이온 주입을 추가로 실시함으로써, 비대칭적인 접합 구조를 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 1B, after the photoresist pattern 60 is formed on the silicon substrate 10 to expose only the surface of the substrate 10 of the bit line contact portion, which is a region to be joined with the subsequent bit line, the channel threshold is formed. By further performing ion implantation, an asymmetric junction structure is formed.

도 2는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 트랜지스터 제조 방법에 의해 제조 된 트랜지스터의 전계 분포를 나타낸 시뮬레이션 결과 도면으로, 여기에 도시한 바와 같이 예상 문턱 전압(Vt)이 ~1.7E13V, 최대 전계가 ~0.58MV/㎝ 정도로, 접합 영역에서의 전계가 높은 것을 볼 수 있다.FIG. 2 is a simulation result diagram showing electric field distribution of a transistor manufactured by a transistor manufacturing method of a semiconductor device according to the prior art. As shown here, the expected threshold voltage Vt is ~ 1.7E13V, and the maximum electric field is ~ 0.58. It can be seen that the electric field in the junction region is high at about MV / cm.

앞서 설명한 바와 같이, 종래 기술에 따른 반도체 소자의 트랜지스터 제조 방법에 의하면, 디램의 디자인 룰이 감소함에 따라, 비트라인과 콘택될 접합부인 비트라인 콘택부만 추가 이온 주입 공정을 진행하게 되면, 채널 영역의 불순물 농도가 비정상적으로 증가하게 되고, 채널과 접합간의 가파른 도핑 프로파일이 형성되어 전계를 증가한다. 이와 같이, 전계가 증가하면 리플레쉬 특성 또한 저하된다.As described above, according to the transistor manufacturing method of the semiconductor device according to the related art, as the design rule of the DRAM decreases, when only the bit line contact portion, which is a junction portion to be contacted with the bit line, is further ion implanted, The impurity concentration of is abnormally increased, and a steep doping profile between the channel and the junction is formed to increase the electric field. As such, when the electric field increases, the refresh characteristics also decrease.

또한, 디램의 디자인 룰이 감소함에 따라, 추가 이온 주입 공정을 위해 비트라인 콘택부만 노출시키도록 형성한 마스크의 제거 공정이 어려워진다. 즉, 마스크를 이루는 감광물질 따위가 전부 식각되지 않고 잔류되는 등의 문제가 있다.
In addition, as the DRAM design rules decrease, the process of removing the mask formed to expose only the bit line contact portion for the additional ion implantation process becomes difficult. That is, there is a problem that all of the photosensitive material constituting the mask is left without being etched.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 스토리지 노드부와 비트라인 콘택부 간의 이온 확산을 방지함으로써, 스토리지 노드부의 농도 증가를 방지하여 디램 메모리 셀의 리프레쉬 특성을 확보하도록 하는 반도체 소자의 트랜지스터 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
An object of the present invention is to solve the above problems, by preventing ion diffusion between the storage node portion and the bit line contact portion, thereby increasing the concentration of the storage node portion to secure the refresh characteristics of the DRAM memory cell It is to provide a method for manufacturing a transistor.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 활성 영역과 소자 분리영역으로 구 분되어 있는 실리콘 기판의 활성 영역에 다수의 이온 주입 공정을 진행하는 단계와, 상기 실리콘 기판 위에 비트라인 콘택부를 정의하는 버퍼 산화막을 형성하는 단계와, 상기 버퍼 산화막이 형성된 상기 기판 표면의 실리콘을 선택적 에피택셜 성장시켜 실리콘 에피택셜막을 형성하는 단계와, 상기 실리콘 에피택셜막을 상기 버퍼 산화막 상부 표면을 드러내는 시점까지 평탄화하는 단계와, 상기 버퍼 산화막을 마스크로 실리콘 에피택셜막에 채널 이온을 주입하는 단계와, 상기 버퍼 산화막을 제거하는 단계와, 상기 버퍼 산화막이 제거된 기판 위에 상기 실리콘 에피택셜막과 소정 부분 중첩하는 게이트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 게이트 패턴의 측벽에 게이트 스페이서를 형성하는 단계 및 상기 게이트 스페이서를 마스크로 상기 기판에 소오스/드레인 형성용 이온을 주입하여 소오스/드레인 접합부를 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 트랜지스터 제조 방법을 마련한다.In order to achieve the above object, the present invention includes performing a plurality of ion implantation processes in an active region of a silicon substrate, which is divided into an active region and an isolation region, and a buffer oxide layer defining bit line contact portions on the silicon substrate. Forming a silicon epitaxial film by selectively epitaxially growing silicon on the surface of the substrate on which the buffer oxide film is formed, and planarizing the silicon epitaxial film to a point where the upper surface of the buffer oxide film is exposed; Implanting channel ions into the silicon epitaxial layer using the buffer oxide layer as a mask, removing the buffer oxide layer, and forming a gate pattern partially overlapping the silicon epitaxial layer on the substrate from which the buffer oxide layer is removed. And a gate spacer on sidewalls of the gate pattern. And the step of forming the gate and spacers as a mask, ion implantation for source / drain formed on the substrate to provide a method of manufacturing a semiconductor transistor device comprising the steps of forming a source / drain junction.

여기서, 상기 다수의 이온 주입 공정으로는 웰, 필드 스탑, 펀치 스탑, 및 채널 이온 주입 공정을 진행하는 것이 바람직하다.Here, as the plurality of ion implantation processes, it is preferable to proceed with a well, field stop, punch stop, and channel ion implantation process.

또한, 상기 버퍼 산화막이 제거된 기판 위에 상기 실리콘 에피택셜막과 소정 부분 중첩하는 게이트 패턴을 형성하는 단계는 상기 버퍼 산화막이 제거된 기판의 전면에 게이트 산화막, 게이트 도전막 및 게이트 하드 마스크를 순차 적층하는 단계와, 상기 게이트 하드 마스크 위에 게이트 형성 영역을 정의하는 감광막 패턴을 형성하되, 게이트 형성 영역이 상기 실리콘 에피택셜막과 소정 부분 중첩하도록 하는 단계와, 상기 감광막 패턴을 마스크로 게이트 하드 마스크, 게이트 도전막 및 게이트 산화막을 순차적으로 식각하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. In addition, forming a gate pattern overlapping the silicon epitaxial layer by a predetermined portion on the substrate from which the buffer oxide layer is removed may sequentially deposit a gate oxide layer, a gate conductive layer, and a gate hard mask on the entire surface of the substrate from which the buffer oxide layer is removed. Forming a photoresist pattern defining a gate formation region on the gate hard mask, wherein the gate formation region overlaps a predetermined portion of the silicon epitaxial layer, and using the photoresist pattern as a mask as a gate hard mask and a gate. It is preferable to include the step of sequentially etching the conductive film and the gate oxide film.                     

또한, 상기 게이트 패턴을 형성하는 단계 이후에는 열산화 공정을 진행하는 단계를 더 포함하여 게이트 패턴을 형성하기 위한 식각 공정 시, 기판의 식각 손상을 보상하는 것이 바람직하다.In addition, after the forming of the gate pattern, the thermal oxidation process may be further included. In the etching process for forming the gate pattern, it is preferable to compensate the etching damage of the substrate.

또한, 상기 버퍼 산화막은 10~2500Å의 두께를 가지게 형성하여, 상기 실리콘 에피택셜막의 두께 또한 10~2500Å의 두께로 조절 가능하게 함으로써, 계단식 프로파일을 가지는 채널의 수직면의 높이를 조절할 수 있다. 계단식 프로파일의 수직면은 이온 확산을 방지하는 확산 방지 역할을 한다.In addition, the buffer oxide film is formed to have a thickness of 10 ~ 25002, the thickness of the silicon epitaxial film can also be adjusted to a thickness of 10 ~ 2500Å, it is possible to adjust the height of the vertical surface of the channel having a stepped profile. The vertical surface of the stepped profile serves as a diffusion barrier to prevent ion diffusion.

또한, 상기 실리콘 에피택셜막을 평탄화하는 단계는 화학기계적 연마 공정 또는 에치백 공정 중 어느 하나의 공정을 사용하는 진행하는 것이 바람직하다.
In addition, the planarization of the silicon epitaxial layer is preferably performed using any one of a chemical mechanical polishing process and an etch back process.

이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification.

이제 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 트랜지스터의 제조 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.A method of manufacturing a transistor of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 트랜지스터 제 조 방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다.3A through 3H are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a transistor of a semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present invention.

우선, 도 3a에 도시한 바와 같이, 소자 분리막(110)에 의해 활성 영역과 소자 분리 영역으로 구분된 실리콘 기판(100)의 활성 영역 내에 각종 이온 주입 공정 즉, 웰, 필드 스탑, 펀치 스탑, 및 채널 이온 주입 공정을 진행한다. 이때, 주입하는 이온은 B, P, Ar 및 BF2 등의 이온을 주로 사용한다. 또한, 본 발명은 주입된 이온으로 인해 형성되는 정션 영역의 도핑 프로파일(doping profile)을 조절하기 위해 1E12~1E17의 도즈량을 5KeV~500KeV의 에너지로 주입한다. First, as shown in FIG. 3A, various ion implantation processes, that is, wells, field stops, punch stops, and the like, are formed in an active region of a silicon substrate 100 divided into an active region and an element isolation region by the device isolation layer 110. The channel ion implantation process is performed. In this case, the implanted ions mainly use ions such as B, P, Ar, and BF 2 . In addition, the present invention injects the dose of 1E12 ~ 1E17 with energy of 5 KeV ~ 500 KeV in order to adjust the doping profile of the junction region formed by the implanted ions.

그리고, 각종 이온 주입 공정이 진행된 실리콘 기판(100) 위에 버퍼 산화막(120)을 소정 두께로 증착한다. 이때, 상기 버퍼 산화막(120)의 두께는 후술하는 실리콘 에피택셜막의 두께를 조절하는 역할을 한다. 즉, 실리콘 에피택셜막의 두께는 이온 확산 방지 역할을 하는 계단식 프로파일의 수직면의 높이를 결정함으로써, 상기 버퍼 산화막(120)은 10~2500Å의 두께를 가지게 형성하는 것이 바람직하다.The buffer oxide film 120 is deposited to a predetermined thickness on the silicon substrate 100 having various ion implantation processes. At this time, the thickness of the buffer oxide film 120 serves to adjust the thickness of the silicon epitaxial film to be described later. That is, the thickness of the silicon epitaxial film is determined by determining the height of the vertical surface of the stepped profile that serves to prevent the ion diffusion, the buffer oxide film 120 is preferably formed to have a thickness of 10 ~ 25002.

이어서, 상기 버퍼 산화막(120) 위에 비트라인 콘택부를 정의하는 감광막 패턴(125)을 형성한 다음, 이를 식각 마스크로 버퍼 산화막(120)을 식각하여 비트라인 콘택부에 해당하는 영역의 실리콘 기판(100)의 표면을 드러낸다. Subsequently, a photoresist pattern 125 defining a bit line contact portion is formed on the buffer oxide layer 120, and then the buffer oxide layer 120 is etched using an etching mask to etch the silicon substrate 100 in a region corresponding to the bit line contact portion. ) Reveals the surface.

그 후, 상기 감광막 패턴(125)을 제거한다.Thereafter, the photoresist pattern 125 is removed.

도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 버퍼 산화막(120)에 의해 드러난 실리콘 기판(100)의 표면 실리콘을 선택적 에피택셜 성장시킨 후, 이를 상기 버퍼 산화막(120)의 표면이 드러나는 시점까지 평탄화하여 실리콘 성장막(130)을 형성한 다. 이때, 실리콘 성장막(130)을 평탄화하는 방법으로는 화학기계적 연마 공정 또는 에치백 공정 중 어느 하나의 공정을 사용한다. As shown in FIG. 3B, the silicon on the surface of the silicon substrate 100 exposed by the buffer oxide film 120 is selectively epitaxially grown, and then planarized to the point where the surface of the buffer oxide film 120 is exposed to silicon growth. The film 130 is formed. In this case, the silicon growth layer 130 is planarized by any one of a chemical mechanical polishing process or an etch back process.

도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 버퍼 산화막(120)을 이온 주입 마스크로 실리콘 성장막(130)에 추가 채널 이온 주입 공정을 진행하여 비트라인 콘택부의 저항을 감소시킨다. 이때, 추가 채널 이온 주입 공정 시, 본 발명은 별도의 이온 주입 마스크 공정 없이 상기 버퍼 산화막(120)을 이온 주입 마스크로 이용함으로써, 전체적인 공정을 단순화할 수 있다.As shown in FIG. 3C, an additional channel ion implantation process is performed on the silicon growth layer 130 using the buffer oxide layer 120 as an ion implantation mask to reduce the resistance of the bit line contact portion. At this time, in the additional channel ion implantation process, the present invention can simplify the overall process by using the buffer oxide film 120 as an ion implantation mask without a separate ion implantation mask process.

이어, 상기 버퍼 산화막(120)을 제거하여 실리콘 기판(100)을 드러낸다.Subsequently, the buffer oxide layer 120 is removed to expose the silicon substrate 100.

도 3d에 도시한 바와 같이, 상기 버퍼 산화막(120)이 제거된 기판(100)에 열산화 공정을 진행하여 게이트 산화막(143)을 형성한다.As shown in FIG. 3D, a thermal oxidation process is performed on the substrate 100 from which the buffer oxide film 120 is removed to form a gate oxide film 143.

그리고, 도 3e에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 산화막(143) 위에 게이트 도전막(145) 및 게이트 하드 마스크(147)를 순차적으로 적층한 다음, 그 위에 게이트 형성 영역을 정의하는 감광막 패턴(도시하지 않음)을 형성한다. 이때, 상기 게이트 형성 영역은 실리콘 에피택셜막(130)의 일부분 및 실리콘 에피택셜막(130)이 형성되지 않은 기판(100)의 일부분을 중첩하게 정의하고 있다.3E, a gate conductive film 145 and a gate hard mask 147 are sequentially stacked on the gate oxide film 143, and then a photoresist pattern defining a gate formation region thereon (not shown). Not formed). In this case, the gate formation region defines a portion of the silicon epitaxial layer 130 and a portion of the substrate 100 on which the silicon epitaxial layer 130 is not formed.

이어, 상기 감광막 패턴(도시하지 않음)을 마스크로 상기 게이트 하드 마스크(147), 게이트 도전막(145) 및 게이트 산화막(143)을 순차 식각하여 게이트 패턴(140)을 형성한다. 이때, 상기 게이트 패턴(140)은 하부에 위치하는 실리콘 에피택셜막(130)에 의해 계단식 프로파일을 가지는 채널을 형성한다. 이에 따라, 본 발명은 채널을 이루는 계단식 프로파일의 수직면에 의해 비트라인 콘택부에 주입된 이온이 스토리지 노드부로 확산되는 것을 차단하여, 스토리지 노드부의 농도가 증가하는 것을 방지한다.Subsequently, the gate hard mask 147, the gate conductive layer 145, and the gate oxide layer 143 are sequentially etched using the photoresist pattern (not shown) as a mask to form the gate pattern 140. In this case, the gate pattern 140 forms a channel having a stepped profile by the silicon epitaxial layer 130 disposed below. Accordingly, the present invention blocks the diffusion of ions implanted into the bitline contact portion into the storage node portion by the vertical plane of the stepped profile forming the channel, thereby preventing the concentration of the storage node portion from increasing.

그 후, 도 3f에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 패턴(140)이 형성된 기판(100)에 열 산화 공정을 진행하여 열산화막(150)을 형성한 다음, 상기 열산화막(150)이 형성된 기판(100) 위에 질화물 또는 산화물 등의 절연막(160)을 증착한다. Thereafter, as illustrated in FIG. 3F, a thermal oxidation process is performed on the substrate 100 on which the gate pattern 140 is formed to form a thermal oxide film 150, and then the substrate on which the thermal oxide film 150 is formed ( An insulating film 160 such as nitride or oxide is deposited on the substrate 100.

그리고, 도 3g에 도시한 바와 같이, 상기 절연막(160) 및 열산화막(150)을 선택적 식각하여 게이트 패턴(140)의 측벽으로부터 열산화막(150) 및 절연막(160)이 순착 적층되어 있는 구조의 게이트 스페이서(165)를 형성한다.As shown in FIG. 3G, the insulating film 160 and the thermal oxide film 150 are selectively etched to sequentially stack the thermal oxide film 150 and the insulating film 160 from sidewalls of the gate pattern 140. The gate spacer 165 is formed.

이어, 도 3h에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 스페이서(165)를 이온 주입 마스크로 기판(100)에 소오스/드레인 형성용 이온을 주입하여 소오스/드레인 영역(170)을 형성한다.As shown in FIG. 3H, source / drain forming ions are implanted into the substrate 100 using the gate spacer 165 as an ion implantation mask to form a source / drain region 170.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of right.

상기한 바와 같이 본 발명은 게이트의 채널 길이를 실리콘 에피택셜막을 이용하여 계단식 프로파일을 가지게 형성함으로써, 채널의 길이가 길어져 많은 량의 전류를 확보할 수 있다.As described above, in the present invention, the channel length of the gate is formed to have a stepped profile by using a silicon epitaxial film, so that the length of the channel is increased, thereby securing a large amount of current.

또한, 본 발명은 계단식 프로파일을 가지는 채널의 수직면을 확산 방지막으로 이용함으로써, 비트라인 콘택부에 추가 이온 주입 시, 이온이 스토리지 노드부로 확산되는 것을 차단하여 스토리지 노드부의 농도가 증가되는 것을 방지한다.In addition, the present invention uses a vertical surface of a channel having a stepped profile as a diffusion barrier, thereby preventing ions from diffusing into the storage node portion during additional ion implantation into the bit line contact portion, thereby preventing the concentration of the storage node portion from increasing.

따라서, 전계 집중 현상 및 누설 전류를 최소화시켜 디램 셀의 리프레쉬 특성을 개선할 수 있다.Accordingly, the refresh characteristic of the DRAM cell may be improved by minimizing electric field concentration and leakage current.

Claims (6)

활성 영역과 소자 분리영역으로 구분되어 있는 실리콘 기판의 활성 영역에 다수의 이온 주입 공정을 진행하는 단계와,Performing a plurality of ion implantation processes in the active region of the silicon substrate divided into the active region and the device isolation region; 상기 실리콘 기판 위에 비트라인 콘택부를 정의하는 버퍼 산화막을 형성하는 단계와,Forming a buffer oxide layer defining a bit line contact portion on the silicon substrate; 상기 버퍼 산화막이 형성된 상기 기판 표면의 실리콘을 선택적 에피택셜 성장시켜 실리콘 에피택셜막을 형성하는 단계와,Selectively epitaxially growing silicon on the surface of the substrate on which the buffer oxide film is formed to form a silicon epitaxial film; 상기 실리콘 에피택셜막을 상기 버퍼 산화막 상부 표면을 드러내는 시점까지 평탄화하는 단계와,Planarizing the silicon epitaxial layer to a point where the upper surface of the buffer oxide layer is exposed; 상기 버퍼 산화막을 마스크로 실리콘 에피택셜막에 채널 이온을 주입하는 단계와,Implanting channel ions into a silicon epitaxial layer using the buffer oxide layer as a mask; 상기 버퍼 산화막을 제거하는 단계와,Removing the buffer oxide layer; 상기 버퍼 산화막이 제거된 기판 위에 상기 실리콘 에피택셜막과 소정 부분 중첩하는 게이트 패턴을 형성하는 단계와,Forming a gate pattern partially overlapping the silicon epitaxial layer on the substrate from which the buffer oxide layer is removed; 상기 게이트 패턴의 측벽에 게이트 스페이서를 형성하는 단계 및Forming a gate spacer on sidewalls of the gate pattern; and 상기 게이트 스페이서를 마스크로 상기 기판에 소오스/드레인 형성용 이온을 주입하여 소오스/드레인 접합부를 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 트랜지스터 제조 방법.And forming a source / drain junction by implanting source / drain forming ions into the substrate using the gate spacer as a mask. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 다수의 이온 주입 공정은 웰, 필드 스탑, 펀치 스탑, 및 채널 이온 주입 공정인 반도체 소자의 트랜지스터 제조 방법.The plurality of ion implantation processes are wells, field stops, punch stops, and channel ion implantation processes. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 버퍼 산화막이 제거된 기판 위에 상기 실리콘 에피택셜막과 소정 부분 중첩하는 게이트 패턴을 형성하는 단계는 상기 버퍼 산화막이 제거된 기판의 전면에 게이트 산화막, 게이트 도전막 및 게이트 하드 마스크를 순차 적층하는 단계와, 상기 게이트 하드 마스크 위에 게이트 형성 영역을 정의하는 감광막 패턴을 형성하되, 게이트 형성 영역이 상기 실리콘 에피택셜막과 소정 부분 중첩하도록 하는 단계와, 상기 감광막 패턴을 마스크로 게이트 하드 마스크, 게이트 도전막 및 게이트 산화막을 순차적으로 식각하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 트랜지스터 제조 방법.Forming a gate pattern partially overlapping the silicon epitaxial layer on the substrate from which the buffer oxide layer has been removed includes sequentially depositing a gate oxide layer, a gate conductive layer, and a gate hard mask on the entire surface of the substrate from which the buffer oxide layer has been removed. And forming a photoresist pattern defining a gate formation region on the gate hard mask, wherein the gate formation region overlaps a predetermined portion of the silicon epitaxial layer, and using the photoresist pattern as a mask as a gate hard mask and a gate conductive layer. And sequentially etching the gate oxide film. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 게이트 패턴을 형성하는 단계 이후에 열산화 공정을 진행하는 단계를 더 포함하는 반도체 소자의 트랜지스터 제조 방법.And further performing a thermal oxidation process after the forming of the gate pattern. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 버퍼 산화막은 10~2500Å의 두께를 가지게 형성하는 반도체 소자의 트랜지스터 제조 방법.The buffer oxide film is a transistor manufacturing method of a semiconductor device formed to have a thickness of 10 ~ 2500Å. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 실리콘 에피택셜막을 평탄화하는 단계는 화학기계적 연마 공정 또는 에치백 공정 중 어느 하나의 공정을 사용하는 반도체 소자의 트랜지스터 제조 방법.The planarizing of the silicon epitaxial layer is a transistor manufacturing method of a semiconductor device using any one of a chemical mechanical polishing process or an etch back process.
KR1020040049159A 2004-06-28 2004-06-28 Method for forming transistor of semiconductor device KR100653985B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040049159A KR100653985B1 (en) 2004-06-28 2004-06-28 Method for forming transistor of semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040049159A KR100653985B1 (en) 2004-06-28 2004-06-28 Method for forming transistor of semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060000349A KR20060000349A (en) 2006-01-06
KR100653985B1 true KR100653985B1 (en) 2006-12-05

Family

ID=37103654

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040049159A KR100653985B1 (en) 2004-06-28 2004-06-28 Method for forming transistor of semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100653985B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100806038B1 (en) * 2006-11-29 2008-02-26 동부일렉트로닉스 주식회사 Method for fabricating contact hole of semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060000349A (en) 2006-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7423318B2 (en) Recessed gate structure with stepped profile
US7381612B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device with recess channels and asymmetrical junctions
KR100668862B1 (en) Recess channel transistor and method for forming the same
US7244650B2 (en) Transistor and method for manufacturing the same
US7518175B2 (en) Semiconductor memory device and method for fabricating the same
US7265011B2 (en) Method of manufacturing a transistor
KR20120078917A (en) Semiconductor device and method for forming the same
CN108807392B (en) Flash memory and manufacturing method thereof
KR101129029B1 (en) Method of forming impurity region in vertical transistor and method of fabricating the vertical transistor
KR101160036B1 (en) Method for forming semiconductor device
KR20130107490A (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
KR100653985B1 (en) Method for forming transistor of semiconductor device
US8703564B2 (en) Method for manufacturing a transistor for preventing or reducing short channel effect
KR100642392B1 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
KR100626908B1 (en) A method for forming a field oxide of semiconductor device
KR100707800B1 (en) Semiconductor device and method for fabricating the same
US20010015465A1 (en) Method for forming a transistor for a semiconductior device
KR100636669B1 (en) Method for forming the DRAM memory cell
KR100598180B1 (en) Transistor and forming method thereof
KR100631962B1 (en) Method of manufacturing semiconductor device
KR20060046909A (en) Method for manufacturing a transistor having a recessed channel
KR100650772B1 (en) Method of manufacturing semiconductor device
KR20060000348A (en) Method for forming the semiconductor device
KR20070001754A (en) Method for manufacturing semiconductor device having step gate
KR20070111667A (en) Method of manufacturing the semiconductor memory device using asymmetric junction ion implantation

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20101025

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee