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KR101060697B1 - MOS transistor with increased channel width and manufacturing method thereof - Google Patents

MOS transistor with increased channel width and manufacturing method thereof Download PDF

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KR101060697B1
KR101060697B1 KR1020030048844A KR20030048844A KR101060697B1 KR 101060697 B1 KR101060697 B1 KR 101060697B1 KR 1020030048844 A KR1020030048844 A KR 1020030048844A KR 20030048844 A KR20030048844 A KR 20030048844A KR 101060697 B1 KR101060697 B1 KR 101060697B1
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trench
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mos transistor
semiconductor substrate
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차재한
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매그나칩 반도체 유한회사
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Abstract

본 발명은 채널 폭이 증가된 MOS 트랜지스터 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 반도체 기판의 활성 영역에 트랜지스터의 게이트 전극의 길이 방향으로 트렌치를 형성하는 단계와, 반도체 기판의 트렌치 부위를 굴곡진 요철 표면으로 만드는 단계와, 반도체 기판의 비활성 영역에 소자 분리막을 형성하는 단계와, 반도체 기판의 활성 영역 상부에 게이트 절연막 및 게이트 전극을 적층하는 단계와, 게이트 전극에 의해 서로 분리된 굴곡진 요철 표면의 기판 활성 영역 내에 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a MOS transistor having an increased channel width and a method of manufacturing the same. Forming a device isolation film in an inactive region of the semiconductor substrate, laminating a gate insulating film and a gate electrode over the active region of the semiconductor substrate, and actuating the substrate on the curved uneven surface separated by the gate electrode. Forming a source / drain region in the region.

MOS 트랜지스터, 채널 폭 증가, 게이트 전극, H2 어닐, 트렌치MOS transistor, channel width increase, gate electrode, H2 anneal, trench

Description

채널 폭이 증가된 MOS 트랜지스터 및 그 제조 방법{MOS transistor of increased channel width and method for fabricating the same}MOS transistor with increased channel width and method for fabricating the same

도 1은 종래 기술에 의한 MOS 트랜지스터의 수직 단면도,1 is a vertical sectional view of a MOS transistor according to the prior art,

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 MOS 트랜지스터 제조 공정시 게이트 전극 채널 길이 방향의 활성 영역을 오프닝하기 위한 마스크 평면도 및 이를 이용한 식각 공정의 예를 나타낸 수직 단면도,2A and 2B are a plan view showing a mask plan view for opening an active region in a gate electrode channel length direction during an MOS transistor manufacturing process according to the present invention and an example of an etching process using the same;

도 3은 본 발명의 MOS 트랜지스터의 제조 공정시 채널 길이 방향으로 오픈되어 식각된 기판에 H2 어닐 공정을 실시한 예를 나타낸 수직 단면도,3 is a vertical cross-sectional view showing an example of performing an H2 annealing process on a substrate opened and etched in a channel length direction during a manufacturing process of the MOS transistor of the present invention;

도 4는 본 발명의 MOS 트랜지스터의 소자 분리막 제조 공정의 예를 나타낸 수직 단면도,4 is a vertical sectional view showing an example of a device isolation film manufacturing process of the MOS transistor of the present invention;

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따라 게이트 전극 및 소오스/드레인 영역이 완성된 MOS 트랜지스터의 채널 길이 및 채널 폭 방향의 수직 단면도. 5A and 5B are vertical cross sectional views of a channel length and a channel width direction of a MOS transistor in which a gate electrode and a source / drain region are completed according to the present invention;

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 비활성 영역 102 : 활성 영역100: inactive area 102: active area

104 : 채널 길이 방향의 활성 영역 일부를 식각할 마스크 영역104: mask area to etch a portion of the active area in the longitudinal direction of the channel

106 : 게이트 전극 마스크 110 : 반도체 기판 106: gate electrode mask 110: semiconductor substrate                 

112 : 패드 절연막 114 : 하드 마스크막112: pad insulating film 114: hard mask film

116 : 트렌치 116a : 채널 길이 방향으로 굴곡진 요철 표면116: trench 116a: uneven surface curved in the longitudinal direction of the channel

118 : 소자 분리막 120 : 게이트 절연막118 device isolation film 120 gate insulating film

122 : 게이트 전극 124 : 스페이서122: gate electrode 124: spacer

126 : 소오스/드레인 영역 ℓ : 채널 길이126 source / drain region l channel length

w : 채널 폭
w: channel width

본 발명은 MOS 트랜지스터의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 게이트 전극의 선폭(CD : Critical Dimension)을 증가시키지 않고서도 게이트 전극의 채널 폭을 증가시킬 수 있는 MOS 트랜지스터의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a MOS transistor, and more particularly, to a method of manufacturing a MOS transistor capable of increasing the channel width of the gate electrode without increasing the critical dimension (CD) of the gate electrode.

반도체 소자의 집적도가 높아지면서 소자의 속도 향상과 집적화를 위해서 소자 분리막을 LOCOS(LOCal Oxidation of Silicon) 구조가 아닌 STI(Shallow Trench Isolation) 구조를 채택하고 있으며 게이트 전극의 선폭(CD)또한 점차 축소되고 있는 실정이다. 이렇게 게이트 전극의 선폭이 작아질수록 쇼트 채널 효과(short channel effect)에 따라 문턱전압이 급격히 감소하며 동시에 핫 캐리어(hot carrier) 효과도 심하게 발생한다. 이러한 쇼트 채널 효과 및 핫 캐리어 효과를 줄이기 위하여 소오스/드레인 영역을 LDD(Lightly Doped Drain) 구조로 채택하고 있다.As the integration of semiconductor devices increases, the device isolation layer adopts a shallow trench isolation (STI) structure rather than a LOCal (LOCal Oxidation of Silicon) structure, and the gate width (CD) of the gate electrode gradually decreases. There is a situation. As the line width of the gate electrode decreases, the threshold voltage decreases rapidly according to the short channel effect, and at the same time, the hot carrier effect occurs severely. In order to reduce the short channel effect and the hot carrier effect, the source / drain region is adopted as a lightly doped drain (LDD) structure.

도 1은 종래 기술에 의한 MOS 트랜지스터의 수직 단면도로서, 이를 참조하면 종래 MOS 트랜지스터를 제조하는 방법은 다음과 같다.1 is a vertical cross-sectional view of a MOS transistor according to the prior art. Referring to this, a method of manufacturing a conventional MOS transistor is as follows.

반도체 기판(10)으로서 실리콘 기판에 STI 등의 소자 분리 공정을 진행하여 소자의 활성 영역(active region)과 비활성 영역(nonactive region)을 정의하는 소자 분리막(12)을 형성한다. 반도체 기판(10)의 활성 영역 상부에 순차적으로 게이트 절연막(14), 도프트 폴리실리콘 등의 도전막으로 이루어진 게이트 전극(16)을 형성한다. 이때 게이트 전극(16)의 상부면에는 하드 마스크(hard mask)의 절연막 및 반사 방지막(anti reflective coating layer) 등이 추가 형성될 수 있다. 그리고 게이트 전극(16) 및 게이트 절연막(14)의 측면에 절연 물질로 된 스페이서(spacer)(20)를 형성한다. 그 다음 소오스/드레인 이온 주입 공정을 진행하여 게이트 전극(16)에 의해 분리된 기판내에 소오스/드레인 영역(22)을 형성한다. 이때 소오스/드레인 영역(22)은 스페이서(20) 제조 공정 이전에 LDD 이온 주입 공정을 실시하여 LDD 구조를 갖도록 할 수도 있다.As the semiconductor substrate 10, an element isolation process such as STI is performed on a silicon substrate to form an element isolation layer 12 that defines an active region and a nonactive region of the element. A gate electrode 16 made of a conductive film such as a gate insulating film 14 and a doped polysilicon is sequentially formed on the active region of the semiconductor substrate 10. In this case, an insulating film of a hard mask and an anti reflective coating layer may be further formed on the upper surface of the gate electrode 16. A spacer 20 made of an insulating material is formed on side surfaces of the gate electrode 16 and the gate insulating layer 14. A source / drain ion implantation process is then performed to form the source / drain regions 22 in the substrate separated by the gate electrode 16. In this case, the source / drain regions 22 may have an LDD structure by performing an LDD ion implantation process before the spacer 20 manufacturing process.

그런데, 이와 같은 일반 MOS 트랜지스터는 디자인 룰에 따라 게이트 전극의 패터닝 공정시 게이트 전극의 선폭, 즉 채널 길이(ℓ)와 그 폭(w)이 결정된다. 반도체 소자의 고집적화가 급속히 진행되고 있는 상황에서 MOS 트랜지스터의 온(on) 전류 특성을 유지 혹은 개선하기 위하여 게이트 전극의 채널 길이(L)를 줄이면서 트랜지스터의 게이트 절연막 두께또한 줄여서 게이트 전극의 커패시턴스(capacitance)를 증가시킴과 동시에 문턱 전압도 낮추는 추세에 있다. 또한 MOS 트랜지스터의 온 전류 특성을 확보하기 위하여 실리콘게르마늄(SiGe) 에피택셜 성장 방법으로 채널의 캐리어 이동도를 개선하는 방안도 제시되고 있다.However, in such a general MOS transistor, the line width of the gate electrode, that is, the channel length l and its width w, is determined during the patterning process of the gate electrode according to a design rule. In order to maintain or improve the on-current characteristics of the MOS transistor in a situation where the integration of semiconductor devices is rapidly progressing, the gate insulating film thickness of the transistor is also reduced to reduce the gate electrode capacitance by reducing the channel length (L) of the gate electrode. ) And the threshold voltage is also decreasing. In addition, in order to secure the on-current characteristics of the MOS transistor, a method of improving carrier mobility of a channel by a silicon germanium (SiGe) epitaxial growth method has been proposed.

하지만, 이러한 대책들은 대개 MOS 트랜지스터 크기 및 채널 길이 축소에 따라 트랜지스터의 특성을 개선시키는 방안이므로 소자의 고집적화에 따라 축소되고 있는 트랜지스터의 채널 폭 증가에 대한 연구/개발이 시급한 실정이다.
However, these countermeasures usually improve the characteristics of transistors according to MOS transistor size and channel length reduction. Therefore, it is urgent to research / develop the channel width of transistors that are shrinking due to high integration of devices.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 게이트 전극의 채널 폭 방향의 활성 영역 표면적을 크게 증가시켜 채널 폭이 증가된 MOS 트랜지스터의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 채널 폭이 증가된 구조의 MOS 트랜지스터를 제공하는 데 있다.
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a MOS transistor having an increased channel width by greatly increasing the active area surface area of the channel width direction of the gate electrode in order to solve the above problems of the prior art.
Another object of the present invention is to provide a MOS transistor having a structure with an increased channel width.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 MOS 트랜지스터의 제조 방법에 있어서, 반도체 기판의 활성 영역에 트랜지스터의 게이트 전극의 길이 방향으로 트렌치를 형성하는 단계와, 반도체 기판의 트렌치 부위를 굴곡진 요철 표면으로 만드는 단계와, 반도체 기판의 비활성 영역에 소자 분리막을 형성하는 단계와, 반도체 기판의 활성 영역 상부에 게이트 절연막 및 게이트 전극을 적층하는 단계와, 게이트 전극에 의해 서로 분리된 굴곡진 요철 표면의 기판 활성 영역 내에 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기 다른 목적을 이루기 위하여 본 발명에 따른 채널 폭이 증가된 MOS 트랜지스터는, 소자분리막에 의해 정의되는 활성영역에 게이트 전극의 폭 방향으로 굴곡진 요철 표면을 갖는 반도체 기판과, 요철 표면 상에 배치된 게이트 절연막 및 게이트 전극, 및 게이트 전극 양측의 반도체 기판의 요철 표면 아래에 형성된 소오스/드레인을 포함하여 이루어진다.
In order to achieve the above object, the present invention provides a method of manufacturing a MOS transistor, the method comprising the steps of forming a trench in the longitudinal direction of the gate electrode of the transistor in the active region of the semiconductor substrate, and to make the trench portion of the semiconductor substrate to the curved uneven surface Forming an isolation layer in an inactive region of the semiconductor substrate, laminating a gate insulating film and a gate electrode over the active region of the semiconductor substrate, and a substrate active region of the curved uneven surface separated from each other by the gate electrode. Forming a source / drain region within the substrate.
In order to achieve the above another object, an MOS transistor having an increased channel width according to the present invention includes a semiconductor substrate having an uneven surface curved in a width direction of a gate electrode in an active region defined by an isolation layer, and disposed on the uneven surface. And a source / drain formed under the uneven surface of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 MOS 트랜지스터 제조 공정시 게이트 전극 채널 길이 방향의 활성 영역을 오프닝하기 위한 마스크 평면도 및 이를 이용한 식각 공정의 예를 나타낸 수직 단면도이다.2A and 2B are vertical cross-sectional views illustrating mask top views for opening active regions in a gate electrode channel length direction and an etching process using the same in the MOS transistor fabrication process according to the present invention.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 반도체 기판(110)으로서 실리콘 기판의 트랜지스터가 형성될 활성 영역(102) 중에서 게이트 전극의 길이(ℓ) 방향으로 트렌치(116)를 형성한다. 이를 위하여 도 2a와 같이 기판(110)의 활성 영역(102)과 비활성 영역(100)을 구분하며 다시 활성 영역(102)내 트랜지스터의 채널 길이(ℓ)를 확장시킨 방향(소오스/드레인이 형성될 부분까지)(104)을 오프닝하기 위한 레이아웃의 포토 마스크를 사용한다. 미설명된 도면 부호 106은 게이트 전극 마스크이다.2A and 2B, a trench 116 is formed in the length (l) direction of the gate electrode among the active regions 102 in which the transistor of the silicon substrate is to be formed as the semiconductor substrate 110. To this end, as shown in FIG. 2A, the active region 102 and the inactive region 100 of the substrate 110 are separated and a direction (source / drain) in which the channel length ℓ of the transistor in the active region 102 is extended is formed. A photo mask of a layout for opening the portion 104). Unexplained reference numeral 106 is a gate electrode mask.

도 2b에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110) 상부에 패드 절연막(112)을 얇게 형성하고 그 위에 하드 마스크막(114)을 적층하고 도 2a의 포토 마스크 패턴을 이용한 건식 식각 공정으로 하드 마스크막(114) 및 패드 절연막(112)을 패터닝하고 패터닝된 막들(114, 112)에 의해 노출된 기판의 활성 영역(102)을 식각하여 게이트 전극의 길이(ℓ) 방향으로 길게 트렌치(116)를 형성한다. 이때 트렌치(116) 라인은 게이트 전극의 폭(w) 방향과 교차되도록 배치되고, 1개의 트랜지스터 활성 영역에 적어도 하나 이상 형성되도록 하며 두 개 이상의 트렌치(116) 라인의 경우 서로 소정 간격을 두고 형성되도록 한다.As shown in FIG. 2B, a thin pad insulating film 112 is formed on the semiconductor substrate 110, the hard mask film 114 is stacked thereon, and the hard mask film is formed by a dry etching process using the photomask pattern of FIG. 2A. Patterning the 114 and the pad insulating layer 112 and etching the active region 102 of the substrate exposed by the patterned layers 114 and 112 to form the trench 116 long in the length (l) direction of the gate electrode. do. In this case, the trench 116 lines are arranged to intersect the width (w) direction of the gate electrode, and at least one trench active region is formed in one transistor active region, and two or more trench 116 lines are formed at predetermined intervals from each other. do.

이때 트렌치 식각의 두께는 트렌지스터의 온 전류 특성을 좌우하는 인자로써 깊으면 깊을수록 온 전류는 증가하게 된다. 따라서 깊이에 대한 한계는 소자분리막의 절연능력이 허용하는 범위내에서 가능하지만 공정 마진을 감안하여 결정하게 된다. At this time, the thickness of the trench etching is a factor that determines the on-current characteristics of the transistor, and the deeper the deeper, the on-current increases. Therefore, the limit on the depth is possible within the range that the insulation capability of the device isolation layer allows, but it is determined in consideration of the process margin.

도 3은 본 발명의 MOS 트랜지스터의 제조 공정시 채널 길이 방향으로 오픈되어 식각된 기판에 H2 어닐 공정을 실시한 예를 나타낸 수직 단면도이다.3 is a vertical cross-sectional view showing an example of performing an H 2 annealing process on a substrate opened and etched in a channel length direction during a manufacturing process of the MOS transistor of the present invention.

도 3을 참조하면, 도 2b와 같이 패터닝된 막들(114, 112)을 제거하고 트렌치(116)가 형성된 기판(110) 전면에 약 900℃ 이상의 고온에서 H2 어닐(anneal) 공정을 실시한다. H2 어닐 공정에 의해 기판 표면의 에너지가 기판 내부의 에너지보다 낮아져서 기판(110)의 트렌치 에지가 응력을 받아 굴곡진 요철 표면(116a)으로 변하게 된다. 이러한 어닐 공정은 STI의 소자 분리 공정에서 트렌치 코너 라운딩을 위해서 실시되는 기술로서 당업자라면 능히 알 수 있는 기술 수준이다.Referring to FIG. 3, the patterned films 114 and 112 are removed as shown in FIG. 2B, and an H 2 annealing process is performed on the entire surface of the substrate 110 on which the trench 116 is formed at a high temperature of about 900 ° C. or more. The energy of the substrate surface is lower than the energy inside the substrate by the H2 annealing process so that the trench edge of the substrate 110 is stressed to change to the curved uneven surface 116a. This annealing process is a technique performed for trench corner rounding in the device isolation process of STI, which is a level of skill that can be known to those skilled in the art.

한편, 본 발명은 이온 빔 또는 X-선 노광 공정으로 트렌치가 형성될 예정의 기판 활성 영역(102) 내부를 스플리트(split) 형태로 잘게 쪼갠 후에 트렌치 식각 공정을 할 경우 트렌치(116) 부위의 활성 영역 표면이 굴곡된 표면을 갖기 때문에 상기 H2 어닐 공정시 보다 넓은 요철 표면적을 확보할 수 있다.On the other hand, the present invention is to split the inside of the substrate active region 102 where the trench is to be formed by an ion beam or X-ray exposure process in a split form, and then, when the trench etching process is performed, Since the surface of the active region has a curved surface, a larger uneven surface area may be secured during the H2 annealing process.

도 4는 본 발명의 MOS 트랜지스터의 소자 분리막 형성 단계를 나타낸 수직 단면도이다.4 is a vertical cross-sectional view illustrating a device isolation film forming step of the MOS transistor of the present invention.

도 4를 참조하면, 활성 영역(102)의 일부가 굴곡진 요철 표면(116a)을 갖는 기판에 STI 소자 분리 공정을 실시하여 소자의 비활성 영역(100)에 소자 분리막(118)을 형성한다. 도면에 미도시되어 있지만, 소자 분리막(118) 사이의 기판 활성 영역(102)에 웰(well) 이온 주입 공정을 실시하여 웰을 형성하고 문턱 전압(threshold voltage) 조절용 이온 주입 공정을 실시하여 기판의 활성 영역(102)에 문턱 전압 조절용 불순물 영역을 형성한다. 이때 문턱 전압 이온 주입 공정을 실시한 후에, 실리콘 에피택셜 성장(SEG : Silicon Epitaxial Growth) 공정을 진행하여 활성 영역의 실리콘을 성장시킴으로써 MOS 트랜지스터의 문턱 전압 특성을 안정적으로 조정하면서 채널의 캐리어 이동도를 개선시킬 수 있다.Referring to FIG. 4, a device isolation layer 118 is formed in an inactive region 100 of a device by performing an STI device isolation process on a substrate having a part of the active region 102 having a curved uneven surface 116a. Although not shown in the drawing, a well ion implantation process may be performed in the substrate active region 102 between the device isolation layers 118 to form a well, and an ion implantation process for adjusting a threshold voltage may be used. A threshold voltage regulating impurity region is formed in the active region 102. At this time, after the threshold voltage ion implantation process, the silicon epitaxial growth (SEG) process is performed to grow silicon in the active region, thereby stably adjusting the threshold voltage characteristics of the MOS transistor while improving carrier mobility of the channel. You can.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따라 게이트 전극 및 소오스/드레인 영역이 완성된 MOS 트랜지스터의 채널 길이 및 채널 폭 방향의 수직 단면도이다.5A and 5B are vertical cross-sectional views of a channel length and a channel width direction of a MOS transistor in which a gate electrode and a source / drain region are completed according to the present invention.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 비활성 영역(100)에 소자 분리막(118)이 형성되며 활성 영역(102)의 일부에 굴곡진 요철 표면(116a)을 갖는 기판에 MOS 트랜지스터의 게이트 전극 및 소오스/드레인 제조 공정을 진행한다. 이에 기판 전면에 실리콘 산화막(SiO2) 등의 절연막을 얇게 증착하거나 열산화 공정을 진행하여 게이트 절연막(120)을 형성한다. 그리고 도전막으로 도프트 폴리실리콘을 증착하고 게이트 전극 마스크를 이용한 식각 공정으로 도프트 폴리실리콘을 패터닝하여 게이트 전극(122)을 형성하고 그 아래 게이트 절연막(120) 또한 패터닝한다.5A and 5B, an isolation layer 118 is formed in an inactive region 100 and a gate electrode and a source / source of a MOS transistor is formed on a substrate having a curved uneven surface 116a in a portion of the active region 102. Proceed with the drain manufacturing process. Accordingly, the gate insulating layer 120 is formed by thinly depositing an insulating film such as silicon oxide film (SiO 2) on the entire surface of the substrate or by performing a thermal oxidation process. Next, the doped polysilicon is deposited using the conductive layer, and the doped polysilicon is patterned by an etching process using the gate electrode mask to form the gate electrode 122, and the gate insulating layer 120 is also patterned thereunder.

계속해서 LDD 이온 주입 공정을 진행하여 게이트 전극(122)과 소자 분리막(118) 사이의 기판 활성 영역내에 LDD 영역(미도시됨)을 형성하고, 기판 전면에 절연막으로서 실리콘 질화막(Si3N4)을 증착하고 건식 식각하여 게이트 전극(122) 및 게이트 절연막(120) 측벽에 스페이서(spacer)(124)를 형성한다. 그런 다음 소오스/드레인 이온 주입 공정을 진행하여 게이트 전극(122) 및 스페이서(124)에 의해 서로 분리된 기판 활성 영역내에 소오스/드레인 영역(126)을 형성한다.Subsequently, an LDD ion implantation process is performed to form an LDD region (not shown) in the active region of the substrate between the gate electrode 122 and the device isolation layer 118, and to deposit a silicon nitride film (Si3N4) as an insulating film on the entire surface of the substrate. Dry etching may form a spacer 124 on sidewalls of the gate electrode 122 and the gate insulating layer 120. The source / drain ion implantation process is then performed to form the source / drain regions 126 in the substrate active region separated from each other by the gate electrode 122 and the spacer 124.

도 5a와 같이, 본 발명의 제조 공정에 따라 완성된 MOS 트랜지스터에서 게이트 전극(122)의 폭(길이에 수직한 방향) 방향의 수직 단면도를 보면, 게이트 전극(122)의 폭(w), 즉 채널의 폭이 활성 영역 표면이 굴곡진 요철 형태로 증가됨을 알 수 있다.As shown in FIG. 5A, when the vertical cross-sectional view of the width (direction perpendicular to the length) of the gate electrode 122 is viewed in the MOS transistor completed according to the manufacturing process of the present invention, the width w of the gate electrode 122, that is, It can be seen that the width of the channel is increased in the form of curved irregularities on the surface of the active region.

본 발명은 게이트 전극의 길이(ℓ) 방향, 즉 소오스에서 드레인 영역 방향의 게이트 전극(122) 하부의 채널 길이 영역으로의 기판 표면이 평탄하기 때문에 일반 MOS 트랜지스터 특성과 별다른 차이가 없다. 하지만 본 발명에 따라 게이트 전극의 채널 길이 방향으로 트렌치를 형성하기 위한 포토 마스크에 의해 도 5b와 같이 소오스/드레인 영역(126)의 활성 영역 표면이 굴곡진 요철 형태로 되어 있어 그 표면적이 증가되기 때문에 콘택 전극의 저항을 늘어난 면적만큼 줄일 수 있다.According to the present invention, since the substrate surface from the source (L) direction, that is, the source to the channel length region under the gate electrode 122 in the drain region direction, the surface of the gate electrode is flat, there is no difference from the general MOS transistor characteristics. However, according to the present invention, the surface of the active region of the source / drain regions 126 is curved and irregular as shown in FIG. 5B by the photo mask for forming the trench in the channel length direction of the gate electrode, thereby increasing its surface area. The resistance of the contact electrode can be reduced by the increased area.

상기한 바와 같이, 본 발명은 소자 분리 공정을 진행하기 전에 MOS 트랜지스터의 게이트 전극 폭이 형성될 예정의 활성 영역을 트렌치로 일부 식각하고 H2 어닐 공정을 실시하여 트렌치 활성 영역을 굴곡진 요철 표면으로 변화시키고 이후 후속 게이트 절연막, 게이트 전극 및 소오스/드레인 제조 공정을 실시함으로써 디자인 룰에 설정된 게이트 전극의 폭보다 그 폭과 이에 인접된 소오스/드레인 활성 영역의 표면적을 크게 증가시킬 수 있어 트랜지스터의 온(on) 전류 특성과 더불어 채널 캐리어 이동도를 개선시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, before the device isolation process is performed, the active region where the gate electrode width of the MOS transistor is to be formed is partially etched into the trench, and the H2 annealing process is performed to change the trench active region to the curved uneven surface. Subsequently, subsequent gate insulating film, gate electrode, and source / drain fabrication processes may be performed to increase the width of the gate electrode and the surface area of the source / drain active region adjacent thereto, rather than the width of the gate electrode set in the design rule. In addition to current characteristics, channel carrier mobility can be improved.

한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described embodiment, various modifications are possible by those skilled in the art within the spirit and scope of the present invention described in the claims to be described later.

Claims (7)

MOS 트랜지스터의 제조 방법에 있어서,In the manufacturing method of the MOS transistor, 반도체 기판의 활성 영역에 상기 트랜지스터의 게이트 전극의 채널 길이 방향으로 연장된 트렌치를 형성하는 단계;Forming a trench extending in a channel length direction of a gate electrode of the transistor in an active region of a semiconductor substrate; 상기 트렌치가 형성된 반도체 기판에 H2 어닐 공정을 실시하여 트렌치 부위를 굴곡진 요철 표면으로 만드는 단계;Performing an H2 annealing process on the trench-formed semiconductor substrate to make the trench portion a curved uneven surface; 상기 반도체 기판의 비활성 영역에 소자 분리막을 형성하고 상기 소자 분리막 사이의 기판 활성 영역 상부에 게이트 절연막 및 게이트 전극을 적층하는 단계; 및Forming a device isolation layer in an inactive region of the semiconductor substrate and stacking a gate insulating layer and a gate electrode on the substrate active region between the device isolation layers; And 상기 게이트 전극에 의해 서로 분리된 굴곡진 요철 표면의 기판 활성 영역내에 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 채널 폭이 증가된 MOS 트랜지스터의 제조 방법.And forming a source / drain region in the substrate active region of the curved concave-convex surface separated from each other by the gate electrode. 제 1항에 있어서, 상기 트렌치를 형성하는 단계는, 이온 빔 또는 X-선 노광 공정으로 트렌치가 형성될 예정의 활성 영역 내부를 스플리트 형태로 잘게 쪼갠 후에 활성 영역의 트렌치 식각시 굴곡된 표면을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 채널 폭이 증가된 MOS 트랜지스터의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the forming of the trench comprises splitting a curved surface of the active region during the trench etching of the active region after splitting the inside of the active region in which the trench is to be formed by an ion beam or X-ray exposure process. A method of manufacturing a MOS transistor with increased channel width, characterized in that it has. 제 1항에 있어서, 상기 트렌치는 상기 게이트 전극의 폭 방향과 교차되도록 길게 배치된 것을 특징으로 하는 채널 폭이 증가된 MOS 트랜지스터의 제조 방법.2. The method of claim 1, wherein the trench is long to cross the width direction of the gate electrode. 제 1항에 있어서, 상기 트렌치는 적어도 하나 이상 형성되며, 두 개 이상일 경우 서로 소정 간격을 두고 형성되는 것을 특징으로 하는 채널 폭이 증가된 MOS 트랜지스터의 제조 방법.The method of claim 1, wherein at least one trench is formed, and at least two trenches are formed at predetermined intervals from each other. 제 1항에 있어서, 상기 소자 분리막을 형성한 후에, 기판의 활성 영역에 불순물을 이온 주입하고 실리콘 에피택셜 성장 공정을 진행하여 문턱 전압 조절용 불순물 영역을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 폭이 증가된 MOS 트랜지스터의 제조 방법.The channel of claim 1, further comprising, after forming the device isolation layer, implanting impurities into an active region of a substrate and performing a silicon epitaxial growth process to form an impurity region for adjusting a threshold voltage. Method of manufacturing a MOS transistor with increased width. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 트렌치 부위를 굴곡진 요철 표면으로 만드는 단계는,The step of making the trench portion a curved uneven surface, 상기 트렌치가 형성된 반도체 기판에 수소(H2) 어닐링 공정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 폭이 증가된 MOS 트랜지스터의 제조방법.And performing a hydrogen (H 2 ) annealing process on the trench formed semiconductor substrate. 소자분리막에 의해 정의되는 활성영역에 게이트 전극의 폭 방향으로 굴곡진 요철 표면을 갖는 반도체 기판;A semiconductor substrate having an uneven surface curved in the width direction of the gate electrode in an active region defined by the device isolation film; 상기 요철 표면 상에 배치된 게이트 절연막 및 게이트 전극; 및A gate insulating film and a gate electrode disposed on the uneven surface; And 상기 게이트 전극 양측의 상기 반도체 기판의 요철 표면 아래에 형성된 소스(source) 및 드레인(drain)을 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 폭이 증가된 MOS 트랜지스터.And a source and a drain formed under the uneven surface of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode.
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