KR100733417B1 - Saddle type transistor and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래기술에 따른 새들형 트랜지스터를 나타낸 평면도.1 is a plan view showing a saddle transistor according to the prior art.
도 2는 도 1의 X-X`의 절단면에 따른 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the cut plane of X-X` of FIG. 1. FIG.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 새들형 트랜지스터를 나타낸 평면도.3 is a plan view showing a saddle-type transistor according to an embodiment of the present invention.
도 4a 내지 도 4e는 도 3의 Y-Y`의 절단면에 따른 새들형 트랜지스터의 제조 공정을 나타낸 단면도.4A to 4E are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a saddle-type transistor along a cutting plane taken along the line Y-Y` of FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
41 : 반도체 기판 42 : 소자분리막41
43a : 질화막 45 : 게이트 전극43a: nitride film 45: gate electrode
본 발명은 반도체 제조기술에 관한 것으로, 특히 핀형(fin type)과 리세스형 (recessed type)을 혼합한 새들형(saddle type) 트랜지스터의 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor manufacturing technology, and more particularly, to a method of manufacturing a saddle type transistor in which a fin type and a recessed type are mixed.
반도체 산업에서 웨이퍼(Wafer)당 생산할 수 있는 칩(Chip) 또는 다이(Die)의 숫자가 많아질수록 원가경쟁에서 우위를 점할 수 있게 됨으로써, 그 숫자를 늘리려는 노력은 어느 업체에서나 끊임없이 추구되는 방향이라 할 수 있고, 이러한 추세를 구현하기 위한 가장 직접적인 방법 중의 하나가 소자의 크기를 줄이는 것이라 할 수 있다. 다시말해, 경쟁적으로 회로의 선폭을 줄이는 작업을 전개하고 있는 것이다. 그러나 선폭을 줄임으로써 SCE(Short Channel Effect), PTB(Punch Through Breakdown), DIBL(Drain Induced Barrier Lowering) 및 GIDL(Gate Induced Drain Leakage)과 같은 폐해들이 발생하였고, 이 폐해를 해결하기 위해 트랜지스터의 채널 또는 소스/드레인 정션 부분에 불순물의 이온주입 농도를 조절하게 되는 것이 현재의 추세이다. 그러나, 이와 같은 해결책은 낮은 채널 전류를 가져오게 됨으로써, 새로운 문제점을 낳고 있다.In the semiconductor industry, the more chips or dies that can be produced per wafer, the more competitive it can be in cost competition. One of the most direct ways to implement this trend is to reduce the size of the device. In other words, we are working to reduce the line width of the circuit competitively. Reducing the linewidth, however, has caused harms such as Short Channel Effect (SCE), Punch Through Breakdown (PTB), Drain Induced Barrier Lowering (DIBL), and Gate Induced Drain Leakage (GIDL). Or the current trend is to control the ion implantation concentration of impurities in the source / drain junction portion. However, this solution introduces a new problem by bringing low channel current.
이러한 상황에서 기존의 핀 트랜지스터의 경우, 우수한 SCE 방지 현상을 가짐과 동시에 높은 채널 전류를 확보함으로써 소자의 고집적화와 특성 열화의 방지를 동시에 기할 수 있는 장점을 갖는다. 특히, 다마신 방식을 이용한 새들형 트랜지스터의 경우 게이트 전극 형성을 위한 식각 공정이 용이한 기술로서 각광받고 있다.In such a situation, the conventional pin transistor has an excellent SCE prevention phenomenon and at the same time secures a high channel current, thereby achieving high integration of the device and prevention of deterioration of characteristics. In particular, the saddle-type transistor using the damascene method has been spotlighted as an easy technique for etching the gate electrode.
도 1은 종래기술에 따른 새들형 트랜지스터를 나타낸 평면도이다.1 is a plan view illustrating a saddle transistor according to the prior art.
도 1을 참조하면, 소자분리막(12)에 의해 정의된 활성영역(11)과 활성영역 (11)과 교차하는 게이트 전극(13)이 형성되어 있음을 확인할 수 있다. 여기서, 게이트 전극(13)은 활성영역(11)을 선택적으로 식각하여 핀 트랜지스터와 리세스 트랜지스터가 혼합된 형태의 새들형 활성영역에 형성된다.Referring to FIG. 1, it can be seen that the
그런데, 하나의 활성영역(11)에는 기본적으로 트랜지스터의 역할을 수행할 수 있는 두 개의 게이트 전극(13)이 가로지르게 되는데, 실제적으로는 활성영역(11)의 양쪽 모서리에 인접하는 활성영역(11)의 게이트 전극(13)이 지나가게 된다. 이를 패싱 게이트(C)라 한다.However, in one
도 2는 도 1의 X-X`의 절단면에 따른 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the cutting plane of X-X ′ of FIG. 1.
도 2를 참조하면, 전술한 바와 같이 새들형 활성영역(22)에 게이트 전극(24)이 형성되고, 활성영역의 양쪽 모서리에 패싱 게이트(C)가 형성되어 있다.Referring to FIG. 2, as described above, the
이러한 구조에서 패싱 게이트(C)와 인접한 소스/드레인 영역이 접하게되는데, 일반적으로 패싱 게이트(C)와 소스/드레인 영역이 접하게되면 상호작용에 의해 커플링 노이즈(coupling noise)가 발생되며 트랜지스터의 정교한 제어가 어려워지게 된다. In this structure, the source / drain regions adjacent to the passing gate C are in contact with each other. In general, when the passing gate C and the source / drain regions are in contact with each other, the coupling noise is generated by the interaction, and the transistors have a delicate structure. Control becomes difficult.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 패싱 게이트에 의한 커플링 노이즈를 감소시키는 새들형 트랜지스터의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a saddle-type transistor that reduces coupling noise caused by passing gates.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 활성영역과, 상기 활성영역을 정의하는 소자분리막과, 상기 활성영역을 단축방향으로 가로지르는 복수의 게이트라인과, 상기 게이트라인 중 일부가 상기 활성영역의 일측 끝단과 오버랩되고 나머지 일부가 상기 소자분리막과 오버랩되는 게이트라인과 상기 소자분리막 사이에 형성된 식각정지막을 포함하는 새들형 트랜지스터를 제공한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판 내에 소자분리막을 형성하여 활성영역을 정의하는 단계와, 상기 소자분리막의 일부를 리세스시키는 단계와, 상기 소자분리막의 리세스부위에 식각정지막을 형성하는 단계와, 상기 활성영역의 단축방향으로 가로지르는 복수의 게이트라인을 형성하되, 상기 복수의 게이트라인 중 어느 하나는 일부가 상기 활성영역의 일측 끝단과 오버랩되고, 나머지 일부는 상기 식각정지막과 오버랩되도록 형성하는 단계를 포함하는 새들형 트랜지스터의 제조 방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, a plurality of active regions, a device isolation film defining the active region, a plurality of gate lines crossing the active region in the uniaxial direction, and among the gate lines A saddle transistor includes a gate line overlapping a portion of one end of the active region and a portion overlapping the device isolation layer and an etch stop layer formed between the device isolation layer.
In addition, according to another aspect of the present invention for achieving the above object, forming an isolation layer in the substrate to define an active region, the step of recessing a portion of the isolation layer, the recess of the isolation layer Forming an etch stop layer on the portion, and forming a plurality of gate lines crossing in the axial direction of the active region, wherein one of the plurality of gate lines partially overlaps one end of the active region, and the other portion The method provides a method of manufacturing a saddle-type transistor, the method including forming an overlap with the etch stop layer.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. .
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 새들형 트랜지스터를 나타낸 평면도이다.3 is a plan view illustrating a saddle transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 소자분리막(32)에 의해 정의된 활성영역(31)과 활성영역(31)과 교차하는 게이트 전극(33)이 형성되어 있음을 확인할 수 있다. 여기서, 게 이트 전극(33)은 활성영역(31)을 선택적으로 식각하여 핀 트랜지스터와 리세스 트랜지스터가 혼합된 형태의 새들형 활성영역에 형성된다. 그리고, 패싱 게이트(D)도 형성되어 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that the
그리고, 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 수단으로써, 소자분리막(32)을 일부 식각하여 형성되고, 패싱 게이트(D)의 하부에 형성된 식각 정지막으로 질화막(34)이 있다.In addition, as a means for solving the above-described conventional problems, the
도 4a 내지 도 4e는 도 3의 Y-Y`의 절단면에 따른 새들형 트랜지스터의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.4A to 4E are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the saddle-type transistor along the cutting line Y-Y` of FIG.
우선, 도 4a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(41) 상에 패드 산화막과 패드 질화막이 순차적으로 적층된 구조의 패드층(43)을 형성하고, 상기 패드층(43)을 선택적 식각하여 소자분리영역을 오픈한다.First, as shown in FIG. 4A, a
이어서, 상기 패드층(43)을 식각 장벽으로 상기 반도체 기판(41)을 식각하여 상기 소자분리용 트렌치를 형성하고, 트렌치 내에 버퍼 산화막, 라이너 질화막 및 절연용 산화막을 순차적으로 형성하여 소자분리막(42)을 형성한다.Subsequently, the
이때, 상기 버퍼 산화막은 열산화막 또는 CVD(Chemical Vapor Deposition)방식으로 형성된 산화막으로 형성할 수 있는데, CVD방식으로 형성된 산화막으로 형성할 경우 증착초기는 열산화분위기에서 증착함으로써 기판의 격자결함을 치유한다. In this case, the buffer oxide film may be formed of an oxide film formed by a thermal oxide film or a chemical vapor deposition (CVD) method, and when formed into an oxide film formed by a CVD method, the initial deposition may be performed in a thermal oxidation atmosphere to heal the lattice defect of the substrate. .
이어서, 소자분리막(42)에 의해 정의된 활성영역의 상부면이 노출된 기판에 수 회의 이온주입공정을 적용하여 웰, 채널 및 격리 확산층 등을 형성할 수 있다.Subsequently, a plurality of ion implantation processes may be applied to the substrate on which the upper surface of the active region defined by the
이어서, 활성영역의 양쪽 모서리에 인접하는 소자분리막(42)을 선택적 식각하기 위한 제1 마스크패턴(44)을 형성하고, 이를 식각장벽으로 소자분리막(42)을 리세스한다.Subsequently, a
다음으로, 도 4b에 도시된 바와 같이, 제1 마스크 패턴(44)과 패드층(43)을 제거한 후 소자분리막(42)에 리세스부를 형성시킨 기판 전면에 식각 정지막으로 질화막(45)을 증착한다.Next, as shown in FIG. 4B, after the
상기 질화막(45)은 LPCVD, PECVD 또는 ALD 방식으로 형성한다.The
다음으로, 도 4c에 도시된 바와 같이, 인산(H3PO4)을 이용한 식각 공정을 수행하여 소자분리막(42)의 리세스부 및 활성영역 상부의 질화막(45)을 잔류시키고, 나머지 영역의 질화막(45)은 제거한다.Next, as shown in FIG. 4C, an etching process using phosphoric acid (H 3 PO 4 ) is performed to leave the recess portion of the
다음으로, 도 4d에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(41)의 활성영역에 새들형 활성영역을 형성시키기 위해 제2 마스크 패턴(46)을 형성하고, 이를 식각하여 반도체 기판(41)의 활성영역에 리세스형 활성영역을 형성하고, 게이트 전극의 형성예정지역 하부의 소자분리막(42)을 선택적 식각하여 핀형 활성영역을 형성한다. 최종적으로는 리세스형 활성영역과 핀형 활성영역이 형성되는 데, 이를 통합하여 새들형 활성영역이라 칭한다.Next, as shown in FIG. 4D, a
이때, 패싱 게이트가 지나가게되는 영역도 함께 형성되는데, 상기 질화막(45)으로 인해 소자분리막(42)의 식각이 이루어지지 않는다. 이는 E영역을 참조하면 더욱 명확할 것이다.In this case, a region through which the passing gate passes is also formed, and the
다음으로, 도 4e에 도시된 바와 같이, 새들형 활성영역이 형성된 기판 전면에 게이트 절연막, 게이트 전도막 및 하드마스크를 순차적으로 증착하고, 이를 선택적 식각하여 게이트 전극(47)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 4E, a gate insulating film, a gate conductive film, and a hard mask are sequentially deposited on the entire surface of the substrate on which the saddle-shaped active region is formed, and then selectively etched to form the
전술한 바와 같이 본 발명은 패싱 게이트에 의해 커플링 노이즈가 발생되는 문제점을 패싱 게이트가 활성영역의 소스/드레인 영역과 접하는 면적을 적게하여 커플링 노이즈를 감소시킨다. 이는 종래기술인 도 2의 A의 길이와 본 발명의 일실시예인 도 4e의 B의 길이를 보면 더욱 명확할 것이다.As described above, the present invention reduces the coupling noise by reducing the area in which the passing gate is in contact with the source / drain regions of the active region. This will be more apparent when looking at the length of the prior art A of FIG. 2 and the length of B of FIG. 4E which is an embodiment of the present invention.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes can be made in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 트랜지스터의 SCE 방지 및 채널 전류량을 동시에 만족시키는 새들형 트랜지스터에서 커플링 노이즈를 감소시켜 소자의 회로 구동시 제품 만족도를 충족시켜줄 수 있게 된다.As described above, the present invention can reduce the coupling noise in the saddle-type transistor that satisfies the SCE prevention and the channel current amount of the transistor at the same time to satisfy the product satisfaction when driving the circuit of the device.
그리고, 누설 전류의 방지, 데이터의 왜곡 및 트랜지스터의 오작동률을 줄여 수율 향상 효과를 얻을 수 있다.In addition, the yield improvement effect can be obtained by preventing leakage current, data distortion, and transistor malfunction rate.
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US8878309B1 (en) | 2013-08-22 | 2014-11-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor device having 3D channels, and methods of fabricating semiconductor devices having 3D channels |
US9379106B2 (en) | 2013-08-22 | 2016-06-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor devices having 3D channels, and methods of fabricating semiconductor devices having 3D channels |
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2006
- 2006-02-28 KR KR1020060019605A patent/KR100733417B1/en not_active IP Right Cessation
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