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KR100843883B1 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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KR100843883B1
KR100843883B1 KR1020070043527A KR20070043527A KR100843883B1 KR 100843883 B1 KR100843883 B1 KR 100843883B1 KR 1020070043527 A KR1020070043527 A KR 1020070043527A KR 20070043527 A KR20070043527 A KR 20070043527A KR 100843883 B1 KR100843883 B1 KR 100843883B1
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KR
South Korea
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gate
forming
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region
lower separator
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KR1020070043527A
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Korean (ko)
Inventor
정성웅
Original Assignee
주식회사 하이닉스반도체
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Abstract

본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 소스/드레인 접합 영역 간의 누설전류를 감소시키기 위해, 반도체 기판 상부에 활성영역 상의 비트라인 콘택 예정영역을 노출시키는 하부 분리막 패턴을 형성하는 단계와, 전체 표면 상부에 도전층을 형성하는 단계와, 소자분리 마스크를 이용하여 소자분리 영역 상의 도전층, 하부 분리막 패턴 및 반도체 기판을 식각하여 트렌치를 형성하고, 이를 매립하여 소자분리막을 형성하는 단계와, 활성영역 내의 게이트 예정영역을 식각하여 리세스를 형성하는 단계 및 리세스 상에 게이트를 형성하는 단계를 포함하여, 소스/드레인 접합 영역 간의 누설전류를 방지할 수 있고, 소스/드레인 접합 영역의 깊이를 충분히 깊게 하더라도 인접 게이트 영향을 받지 않아 문턱전압 변화를 방지할 수 있는 기술이다.The present invention relates to a method of fabricating a semiconductor device, the method comprising: forming a lower separator pattern exposing a bit line contact region on an active region on an upper portion of a semiconductor substrate to reduce leakage current between a source / drain junction region; Forming a conductive layer over the surface, forming a trench by etching the conductive layer, the lower separator pattern, and the semiconductor substrate on the device isolation region using a device isolation mask, and filling the trench to form a device isolation layer; Forming a recess by etching the gate predetermined region in the region, and forming a gate on the recess, thereby preventing leakage current between the source / drain junction region and reducing the depth of the source / drain junction region. Even if it is deep enough, it is not affected by the adjacent gate and thus the threshold voltage change can be prevented.

Description

반도체 소자의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}Manufacturing method of semiconductor device {METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}

도 1은 종래 기술에 따른 반도체 소자를 도시한 레이아웃도.1 is a layout showing a semiconductor device according to the prior art.

도 2a 내지 도 2c는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조방법을 도시한 단면도.2A to 2C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the prior art.

도 3a 내지 도 3j는 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조방법을 도시한 단면도.3A to 3J are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with the present invention.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 도시한 단면도.4A to 4D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with another embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조방법의 효과를 설명하기 위한 도면.5 is a view for explaining the effect of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 SOI(Silicon-on-Insulator) 형태의 기판을 제조하여 공핍형 채널영역을 형성함으로써 소스/드레인 접합 영역을 깊게 형성하여도 단채널 효과 및 인접 게이트 영향을 최소화시킬 수 있는 반도체 소자의 제조방법에 관한 기술이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device. In particular, a short channel effect and an adjacent gate are formed even when a source / drain junction region is deeply formed by fabricating a silicon-on-insulator (SOI) substrate to form a depletion channel region The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device capable of minimizing the influence.

일반적으로, 셀 트랜지스터의 채널 길이가 감소할수록 셀 트랜지스터의 문턱 전압을 맞추기 위하여 셀 채널의 이온 농도를 증가시키고, 이로 인하여 소스/드레인 영역의 전계가 증가되어 누설 전류가 증가함으로 DRAM의 리프레쉬 특성은 나빠진다. 따라서, 셀 트랜지스터의 채널 길이를 늘이기 위하여 다음과 같은 반도체 소자의 구조가 제안되었다.In general, as the channel length of the cell transistor decreases, the ion concentration of the cell channel is increased to meet the threshold voltage of the cell transistor, and as a result, the electric field of the source / drain region is increased, thereby increasing the leakage current. Falls out. Therefore, the following semiconductor device structure has been proposed in order to increase the channel length of the cell transistor.

도 1은 종래 기술에 따른 반도체 소자를 도시한 레이아웃도로서, 소자분리막(12)에 의해 정의되는 활성영역(14) 및 리세스(16)를 도시한 것이다.FIG. 1 is a layout diagram illustrating a semiconductor device according to the related art, and shows an active region 14 and a recess 16 defined by an isolation layer 12.

도 2a 내지 도 2c는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조방법을 도시한 단면도로서, 도 2a는 도 1의 A-A' 절단면을 따라 도시한 것이고, 도 2b 및 도 2c는 도 1의 B-B' 절단면을 따라 도시한 것이다.2A to 2C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the prior art, and FIG. 2A is a cross sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1, and FIGS. 2B and 2C are cross sectional views taken along line BB ′ of FIG. 1. It is shown.

도 2a를 참조하면, 반도체 기판(10) 상부에 패드 산화막, 패드 질화막을 형성하고, 소자분리 마스크로 상기 패드 산화막, 상기 패드 질화막 및 소정깊이의 상기 반도체 기판(10)을 식각하여 소자분리용 트렌치를 형성한다.Referring to FIG. 2A, a pad isolation layer and a pad nitride layer are formed on the semiconductor substrate 10, and the pad oxide layer, the pad nitride layer, and the semiconductor substrate 10 having a predetermined depth are etched using an element isolation mask to form a trench for device isolation. To form.

그 다음, 상기 소자분리용 트렌치를 매립하는 절연막을 형성하고, 상기 패드 질화막을 노출될 때까지 평탄화 공정을 수행한다.Next, an insulating film filling the device isolation trench is formed, and a planarization process is performed until the pad nitride film is exposed.

그 다음, 상기 패드 질화막 및 상기 패드 산화막을 제거하여 소자분리막(12)을 형성하여 활성영역(14)을 정의한다.Next, the pad nitride layer and the pad oxide layer are removed to form an isolation layer 12 to define an active region 14.

도 2b를 참조하면, 리세스 마스크로 게이트 예정영역의 상기 반도체 기판(10)을 식각하여 리세스(16)를 형성한다.Referring to FIG. 2B, a recess 16 is formed by etching the semiconductor substrate 10 in the gate predetermined region using a recess mask.

도 2c를 참조하면, 상기 반도체 기판(10)에 소스/드레인 이온주입 공정을 수 행하여 소스/드레인 접합영역(18)을 형성한다.2C, a source / drain junction region 18 is formed by performing a source / drain ion implantation process on the semiconductor substrate 10.

그런데, 상기 소스/드레인 접합영역(18) 형성시 접합깊이를 깊게 하면 리세스(16) 하부에 형성되는 채널 영역에서 상기 소스/드레인 접합영역(18) 간의 누설전류가 급격히 증가되고, 접합깊이를 얕게 하면 접합 누설전류가 증가되거나 인접 게이트로 인가된 전압의 영향을 크게 받아 문턱전압(Vt)이 변화하는 문제점이 있다. However, when the junction depth is deepened when the source / drain junction region 18 is formed, the leakage current between the source / drain junction region 18 is rapidly increased in the channel region formed under the recess 16, and the junction depth is increased. If it is made shallower, there is a problem in that the threshold voltage Vt changes due to an increase in the junction leakage current or a large influence of the voltage applied to the adjacent gate.

본 발명은 소스/드레인 접합 영역 간의 누설전류를 감소시킬 수 있고, 인접 게이트 영향에 의한 문턱전압 변화를 방지할 수 있는 반도체 소자의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of reducing leakage current between source / drain junction regions and preventing a change in threshold voltage due to adjacent gate influence.

본 발명에 따른 반도체 소자의 제조방법은,
반도체 기판 상부에 활성영역 상의 비트라인 콘택 예정영역을 노출시키는 하부 분리막 패턴을 형성하는 단계와,
전체 표면 상부에 도전층을 형성하는 단계와,
소자분리 마스크를 이용하여 소자분리 영역 상의 상기 도전층, 상기 하부 분리막 패턴 및 상기 반도체 기판을 식각하여 트렌치를 형성하고, 이를 매립하여 소자분리막을 형성하는 단계와,
상기 활성영역 내의 게이트 예정영역을 식각하여 리세스를 형성하는 단계와,
Method for manufacturing a semiconductor device according to the invention,
Forming a lower separator pattern on the semiconductor substrate to expose a predetermined region of the bit line contact on the active region;
Forming a conductive layer over the entire surface,
Etching the conductive layer, the lower separator pattern, and the semiconductor substrate on the device isolation region using a device isolation mask to form a trench, and filling the trench to form a device isolation layer;
Etching a gate predetermined region in the active region to form a recess;

상기 리세스 상에 게이트를 형성하는 단계Forming a gate on the recess

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를 포함하는 것을 특징으로 한다.Characterized in that it comprises a.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.

도 3a 내지 도 3j는 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조방법을 도시한 단면도이다.3A to 3J are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

도 3a를 참조하면, 반도체 기판(100) 상부에 하부 분리막(102)을 형성한다.Referring to FIG. 3A, a lower separator 102 is formed on the semiconductor substrate 100.

이때, 상기 하부 분리막(102)은 실리콘산화(SiO2)막을 1~100nm 두께로 형성하는 것이 바람직하며, 상기 하부 분리막(102) 형성 공정은 200~1000℃의 온도에서 02, H20, H2, 03 및 이들의 조합 중 선택된 가스을 포함하는 분위기에서 수행하는 것이 바람직하다.In this case, the lower separator 102 preferably forms a silicon oxide (SiO 2) film at a thickness of 1 to 100 nm, and the lower separator 102 may be formed at 02, H 20, H 2, 03 and at a temperature of 200 to 1000 ° C. It is preferable to carry out in an atmosphere containing a gas selected from a combination of these.

도 3b를 참조하면, 비트라인 콘택 예정영역의 상기 하부 분리막(102)을 식각하여 하부 분리막 패턴(102a)을 형성한다.Referring to FIG. 3B, the lower separator 102 of the bit line contact region is etched to form a lower separator pattern 102a.

이때, 상기 하부 분리막(102) 식각공정은 CxFyHz, O2, HCl, Ar, He 및 이들의 조합 중 선택된 가스를 이용한 플라즈마 식각방법으로 수행하는 것이 바람직하다. (여기서, x, y, z는 정수)In this case, the etching process of the lower separator 102 is preferably performed by a plasma etching method using a gas selected from CxFyHz, O2, HCl, Ar, He, and a combination thereof. Where x, y, and z are integers

여기서, 상기 하부 분리막 패턴(102a)은 비트라인 콘택 예정영역을 노출시키는 형태로서, 이는 후속공정에서 형성될 도전층(104)을 성장시키고, 비트라인 콘택플러그와 상기 반도체 기판(100)의 바디(Body)를 접속시키기 위한 것이다. Here, the lower isolation layer pattern 102a exposes a bit line contact predetermined region, which grows the conductive layer 104 to be formed in a subsequent process, and forms a bit line contact plug and a body of the semiconductor substrate 100. Body).

도 3c를 참조하면, 상기 하부 분리막 패턴(102a)에 의해 노출된 상기 반도체 기판(100)을 시드(Seed)층으로 하여 상기 하부 분리막 패턴(102a) 상부에 도전 층(104)을 형성한다.Referring to FIG. 3C, the conductive layer 104 is formed on the lower separator pattern 102a by using the semiconductor substrate 100 exposed by the lower separator pattern 102a as a seed layer.

이때, 상기 도전층(104)은 에피택셜 실리콘층을 10~500nm의 두께로 형성하는 것이 바람직하며, 상기 에피택셜 실리콘층 형성공정은 500~1000℃의 온도 범위에서 HCl, SiH4, SiH2, Cl2, H2 및 이들의 조합 중 선택된 가스를 이용한 선택적 에피택셜 성장(SEG; Selective Epitaxial Growth) 방법으로 수행하는 것이 바람직하다.In this case, the conductive layer 104 preferably forms an epitaxial silicon layer with a thickness of 10 to 500 nm, and the epitaxial silicon layer forming process is performed at a temperature range of 500 to 1000 ° C., such as HCl, SiH 4, SiH 2, Cl 2, It is preferable to perform the selective epitaxial growth (SEG) method using the selected gas among H 2 and a combination thereof.

도 3d를 참조하면, 상기 도전층(104) 상부에 패드 질화막(106)을 형성한다.Referring to FIG. 3D, a pad nitride film 106 is formed on the conductive layer 104.

이때, 상기 패드 질화막(106) 형성 전에 패드 산화막을 형성하여 상기 반도체 기판(100)과 상기 패드 질화막(106) 사이의 스트레스를 억제시킬 수 있다.In this case, a pad oxide layer may be formed before the pad nitride layer 106 is formed to suppress stress between the semiconductor substrate 100 and the pad nitride layer 106.

도 3e를 참조하면, 소자분리 마스크를 이용한 사진 식각공정으로 상기 패드 질화막(106), 상기 도전층(104) 및 소정 깊이의 상기 반도체 기판(100)을 식각하여 소자분리용 트렌치(108)를 형성한다.Referring to FIG. 3E, the pad nitride layer 106, the conductive layer 104, and the semiconductor substrate 100 having a predetermined depth are etched by a photolithography process using a device isolation mask to form a device isolation trench 108. do.

그 다음, 상기 소자분리용 트렌치(108)의 측벽 및 바닥에 측벽 산화막을 형성한다.Next, a sidewall oxide film is formed on the sidewalls and bottom of the device isolation trench 108.

도 3f를 참조하면, 상기 소자분리용 트렌치(108)를 포함한 상기 패드 질화막(106) 상부에 소자분리용 절연막(110)을 형성한다.Referring to FIG. 3F, a device isolation insulating layer 110 is formed on the pad nitride layer 106 including the device isolation trench 108.

이때, 상기 소자분리용 절연막(110)은 실리콘산화(SiO2)막으로 형성하는 것이 바람직하다.In this case, the isolation layer 110 is preferably formed of a silicon oxide (SiO 2) film.

그 다음, 상기 패드 질화막(106)이 노출될 때까지 상기 소자분리용 절연막(110)을 평탄화시킨다. Next, the device isolation insulating film 110 is planarized until the pad nitride film 106 is exposed.

도 3g를 참조하면, 상기 패드 질화막(106)을 제거하여 활성영역을 정의하는 소자분리막(112)을 형성한다.Referring to FIG. 3G, the pad nitride layer 106 is removed to form an isolation layer 112 that defines an active region.

이때, 상기 패드 질화막(106) 제거 공정은 가열된 인산(H3PO4)을 이용한 습식 식각 방법으로 수행하는 것이 바람직하다.In this case, the pad nitride layer 106 may be removed by a wet etching method using heated phosphoric acid (H 3 PO 4).

도 3h를 참조하면, 리세스 마스크를 이용한 사진 식각공정으로 상기 도전층(104)을 소정깊이 식각하여 리세스(114)를 형성한다.Referring to FIG. 3H, the recess 114 is formed by etching the conductive layer 104 a predetermined depth by a photolithography process using a recess mask.

이때, 상기 리세스(114)의 깊이는 상기 리세스(114)의 저부와 상기 하부 분리막 패턴(102a)간의 수직 거리(d1)가 10~100nm 만큼 이격되도록 형성하는 것이 바람직하다.In this case, the depth of the recess 114 may be formed such that the vertical distance d1 between the bottom of the recess 114 and the lower separator pattern 102a is spaced apart by 10 to 100 nm.

도 3i를 참조하면, 상기 리세스(114)를 포함한 전체 표면 상부에 게이트 산화막(116)을 형성한다.Referring to FIG. 3I, a gate oxide layer 116 is formed over the entire surface including the recess 114.

이때, 상기 게이트 산화막(116)은 실리콘 산화막, 하프늄 산화막, 알루미늄 산화막, 지르코늄 산화막, 실리콘 질화막 및 이들의 조합 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 적층 구조를 1~20nm의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.In this case, the gate oxide film 116 preferably has a thickness of 1 to 20 nm in any one or two or more layers selected from a silicon oxide film, a hafnium oxide film, an aluminum oxide film, a zirconium oxide film, a silicon nitride film, and a combination thereof.

그리고, 상기 게이트 산화막(116)은 도 3j에 도시된 바와 같이, 상기 리세스(114) 측벽과 바닥면의 실리콘(Si) 결정 격자면이 서로 달라 상기 리세스(114)의 측벽에 형성되는 상기 게이트 산화막(116)의 두께가 바닥면에 형성되는 상기 게이트 산화막(116) 보다 0.5~2배의 두께만큼 형성된다. As shown in FIG. 3J, the gate oxide layer 116 is formed on the sidewall of the recess 114 because the silicon (Si) crystal lattice plane of the sidewall of the recess 114 and the bottom surface thereof are different from each other. The gate oxide film 116 has a thickness of 0.5 to 2 times that of the gate oxide film 116 formed on the bottom surface.

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그 다음, 상기 게이트 산화막(116) 상부에 게이트 폴리실리콘층(122), 게이트 금속층(124) 및 게이트 하드마스크층(126)을 형성한다.Next, a gate polysilicon layer 122, a gate metal layer 124, and a gate hard mask layer 126 are formed on the gate oxide layer 116.

이때, 상기 게이트 폴리실리콘층(122)은 인(Ph) 및 보론(B) 중 선택된 어느 하나를 이용하여 도핑된 폴리실리콘을 이용한 화학기상 증착법으로 형성하는 것이 바람직하며, 상기 게이트 금속층(124)은 Ti, TiN, W, Al, Cu, WSix 및 이들의 조합중 선택된 어느 하나를 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.In this case, the gate polysilicon layer 122 is preferably formed by chemical vapor deposition using polysilicon doped using any one selected from phosphorus (Ph) and boron (B), the gate metal layer 124 is It is preferable to form using any one selected from Ti, TiN, W, Al, Cu, WSix and combinations thereof.

그 다음, 게이트 마스크(미도시)를 이용한 사진 식각공정으로 상기 게이트 하드마스크층(126), 상기 게이트 금속층(124) 및 상기 게이트 폴리실리콘층(122)을 식각하여 게이트(128)를 완성한다.Next, the gate hard mask layer 126, the gate metal layer 124, and the gate polysilicon layer 122 are etched by a photolithography process using a gate mask (not shown) to complete the gate 128.

그 다음, 상기 게이트(128) 측벽에 게이트 스페이서(130)를 형성한다. 그 다음, 상기 게이트(128) 및 상기 게이트 스페이서(130)를 마스크로 하는 소스/드레인 이온주입 공정을 수행하여 반도체 기판(100) 내에 소스/드레인 접합영역(118)을 형성한다.
이때, 저장전극 콘택 예정영역 하부에 형성되는 상기 소스/드레인 접합영역(118)은 하부가 상기 하부 분리막 패턴(102a)에 의해 분리되어 상부만 이용된다. 이 상태에서 비트라인 콘택 예정영역 하부의 상기 반도체 기판(100)에 백바이어스 전압(Vbb)을 인가하면, 상기 리세스(도 3h의 114) 하부의 채널영역(120)이 공핍(Depletion) 영역이 되어 상기 소스/드레인 접합영역(118) 간의 누설전류 발생이 방지된다.
특히, 상기 리세스(114)와 상기 하부 분리막 패턴(102a) 간의 수직 거리(고 3h의 d1) 간격을 조절하면 상기 채널영역(120)이 완전 공핍 영역이 될 수 있다.
이에 따라, 상기 소스/드레인 접합영역(118)의 깊이를 깊게 형성할 수 있어 인접한 게이트로 인가되는 전압에 의한 문턱전압(Vt) 변화가 감소된다. 또한, 상기 소스/드레인 접합영역(118)에 인가되는 전압이 증가하여도 전류값의 변화가 크지 않아 소자의 리드/라이트 동작 특성을 향상시킬 수 있다.
Next, the gate spacer 130 is formed on the sidewall of the gate 128. Next, a source / drain ion implantation process using the gate 128 and the gate spacer 130 as a mask is performed to form a source / drain junction region 118 in the semiconductor substrate 100.
In this case, a lower portion of the source / drain junction region 118 formed under the storage electrode contact predetermined region is separated by the lower separator pattern 102a, and only an upper portion thereof is used. In this state, when the back bias voltage Vbb is applied to the semiconductor substrate 100 under the bit line contact region, the channel region 120 under the recess (114 in FIG. 3H) is depleted. Thus, leakage current between the source / drain junction regions 118 is prevented.
In particular, if the vertical distance (d1 of 3h) between the recess 114 and the lower separator pattern 102a is adjusted, the channel region 120 may become a complete depletion region.
As a result, the depth of the source / drain junction region 118 can be formed deep, thereby reducing the change in the threshold voltage Vt due to the voltage applied to the adjacent gate. In addition, even if the voltage applied to the source / drain junction region 118 increases, the current value is not largely changed, thereby improving read / write operation characteristics of the device.

그 다음, 전체 표면 상부에 층간절연막을 형성하고, 상기 게이트 하드마스크층(126)이 노출될 때까지 상기 층간절연막을 평탄화시킨다.Next, an interlayer insulating film is formed over the entire surface, and the interlayer insulating film is planarized until the gate hard mask layer 126 is exposed.

그 다음, 랜딩플러그 콘택 마스크를 이용한 사진 식각공정으로 상기 층간절연막을 식각하여 랜딩플러그 콘택홀을 형성한다.Next, the interlayer insulating layer is etched by a photolithography process using a landing plug contact mask to form a landing plug contact hole.

그 다음, 상기 랜딩플러그 콘택홀에 도전막을 매립하여 랜딩플러그(132)를 형성한다.Next, the landing plug 132 is formed by filling a conductive film in the landing plug contact hole.

한편, 상기 하부 분리막 패턴(102a) 형성시 노출되는 상기 반도체 기판(100)의 선폭(CD)을 감소시킬 필요가 있을 경우 다음과 같은 공정을 진행할 수 있다. Meanwhile, when it is necessary to reduce the line width CD of the semiconductor substrate 100 exposed when the lower separator pattern 102a is formed, the following process may be performed.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 도시한 단면도이다.4A to 4D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with another embodiment of the present invention.

도 4a를 참조하면, 반도체 기판(200) 상부에 하부 분리막을 형성하고, 비트라인 콘택 예정영역의 상기 하부 분리막을 제거하여 하부 분리막 패턴(202)을 형성한다.Referring to FIG. 4A, a lower separator is formed on the semiconductor substrate 200, and the lower separator of the bit line contact region is removed to form a lower separator pattern 202.

도 4b를 참조하면, 상기 하부 분리막 패턴(202)을 포함한 상기 반도체 기판(200) 상부에 절연막(204)을 형성한다.Referring to FIG. 4B, an insulating film 204 is formed on the semiconductor substrate 200 including the lower separator pattern 202.

도 4c를 참조하면, 상기 절연막(204)에 대한 전면 식각공정을 수행하여 상기 하부 분리막 패턴(202) 측벽에 절연막 패턴(204a)을 형성한다.Referring to FIG. 4C, an insulating layer pattern 204a is formed on sidewalls of the lower separator pattern 202 by performing an entire surface etching process on the insulating layer 204.

이때, 상기 절연막 패턴(204a)에 의해 상기 반도체 기판(200)이 노출되는 선폭(CD)이 도 3b에 비해 감소되는 것을 볼 수 있다.In this case, it can be seen that the line width CD to which the semiconductor substrate 200 is exposed by the insulating layer pattern 204a is reduced compared to FIG. 3B.

도 4d를 참조하면, 상기 노출된 반도체 기판(200)을 시드층으로 하여 상기 하부 분리막 패턴(202) 상부에 도전층(206)을 형성한다.Referring to FIG. 4D, the conductive layer 206 is formed on the lower separator pattern 202 by using the exposed semiconductor substrate 200 as a seed layer.

도 5는 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조방법의 효과를 설명하기 위한 도면으로서, (ⅰ)은 평면도이고, (ⅱ)는 (ⅰ)의 D-D' 절단면을 따라 도시한 단면도이다.5 is a view for explaining the effect of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, (i) is a plan view, (ii) is a cross-sectional view taken along the cutting line D-D '.

도 5를 참조하면, 셀 영역(C)에서 소자분리용 트렌치를 형성하는 경우 깊이가 서로 다른 제 1 및 제 2 소자분리용 트렌치(108a, 108b)를 형성할 수 있다.Referring to FIG. 5, when the device isolation trench is formed in the cell region C, the first and second device isolation trenches 108a and 108b having different depths may be formed.

여기서, 상기 제 1 소자분리용 트렌치(108a)는 종래와 동일한 깊이로 형성되며, 상기 제 2 소자분리용 트렌치(108b)는 상기 하부 분리막 패턴(102a)에 의해 상기 제 1 소자분리용 트렌치(108a) 보다 얕은 깊이로 형성된다. Here, the first device isolation trench 108a is formed to the same depth as the prior art, and the second device isolation trench 108b is formed by the lower isolation pattern 102a to form the first device isolation trench 108a. Formed at a shallower depth.

즉, 상기 하부 분리막 패턴(102a)에 의해 소스/드레인 접합 영역 사이의 채널 영역이 공핍영역 특성을 가지기 때문에, 상기 제 2 소자분리용 트렌치(108b)를 얕은 깊이로 형성하여도 소자 분리 특성이 향상된다. 또한, SOI(Silicon-on-Insulator) 채널 영역으로 작용한 것과 같아 기생 캐패시턴스도 감소시킬 수 있다.That is, since the channel region between the source / drain junction region is depleted by the lower separator pattern 102a, the device isolation characteristic is improved even when the second device isolation trench 108b is formed to a shallow depth. do. In addition, the parasitic capacitance can be reduced as it acts as a silicon-on-insulator (SOI) channel region.

본 발명은 SOI(Silicon-on-Insulator) 형태의 기판을 제조하여 공핍형 채널영역을 형성함으로써 소스/드레인 접합 영역 간의 누설전류를 방지할 수 있고, 소스/드레인 접합 영역의 깊이를 충분히 깊게 하더라도 인접 게이트 영향을 받지 않아 문턱전압 변화를 방지할 수 있는 효과를 제공한다.According to the present invention, a silicon-on-insulator (SOI) -type substrate is formed to form a depletion channel region to prevent leakage current between the source / drain junction regions, and even if the depth of the source / drain junction region is sufficiently deep, Since it is not affected by the gate, it provides an effect to prevent the threshold voltage change.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. In addition, a preferred embodiment of the present invention is for the purpose of illustration, those skilled in the art will be able to various modifications, changes, substitutions and additions through the spirit and scope of the appended claims, such modifications and changes are the following claims It should be seen as belonging to a range.

Claims (15)

반도체 기판 상부에 활성영역 상의 비트라인 콘택 예정영역을 노출시키는 하부 분리막 패턴을 형성하는 단계;Forming a lower separator pattern on the semiconductor substrate to expose a bit line contact region on the active region; 전체 표면 상부에 도전층을 형성하는 단계;Forming a conductive layer over the entire surface; 소자분리 마스크를 이용하여 소자분리 영역 상의 상기 도전층, 상기 하부 분리막 패턴 및 상기 반도체 기판을 식각하여 트렌치를 형성하고, 이를 매립하여 소자분리막을 형성하는 단계;Etching the conductive layer, the lower separator pattern, and the semiconductor substrate on the device isolation region using a device isolation mask to form a trench, and filling the trench to form a device isolation layer; 상기 활성영역 내의 게이트 예정영역을 식각하여 리세스를 형성하는 단계; 및Etching a gate predetermined region in the active region to form a recess; And 상기 리세스 상에 게이트를 형성하는 단계Forming a gate on the recess 를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.Method of manufacturing a semiconductor device comprising a. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 분리막 패턴 형성 단계는The method of claim 1, wherein the forming of the lower separator pattern is 상기 반도체 기판 상부에 1~100nm 두께의 실리콘산화(SiO2)막으로 하부 분리막을 형성하는 단계; 및Forming a lower separator with a silicon oxide (SiO 2) film having a thickness of 1 to 100 nm on the semiconductor substrate; And 상기 비트라인 콘택 예정영역의 상기 하부 분리막을 식각하는 단계Etching the lower separator of the bit line contact region; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.Method of manufacturing a semiconductor device comprising a. 제 2 항에 있어서, 상기 하부 분리막 형성 공정은 200~1000℃의 온도에서 02, H20, H2, 03 및 이들의 조합 중 선택된 가스를 포함하는 분위기에서 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.The method of claim 2, wherein the forming of the lower separator is performed in an atmosphere containing a gas selected from 02, H20, H2, 03, and a combination thereof at a temperature of 200 ° C. to 1000 ° C. 4. 제 2 항에 있어서, 상기 하부 분리막 식각공정은 CxFyHz, O2, HCl, Ar, He 및 이들의 조합 중 선택된 가스를 이용한 플라즈마 식각방법으로 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.(여기서, x, y, z는 정수)The method of claim 2, wherein the lower separator etching process is performed by a plasma etching method using a gas selected from among CxFyHz, O 2, HCl, Ar, He, and a combination thereof. , y, z are integers) 제 1 항에 있어서, 상기 도전층은 에피택셜 실리콘층을 10~500nm의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the conductive layer forms an epitaxial silicon layer having a thickness of about 10 nm to about 500 nm. 제 5 항에 있어서, 상기 에피택셜 실리콘층 형성공정은 500~1000℃의 온도 범위에서 HCl, SiH4, SiH2, Cl2, H2 및 이들의 조합 중 선택된 가스를 이용한 선택적 에피택셜 성장(Selective Epitaxial Growth) 방법으로 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.The method of claim 5, wherein the epitaxial silicon layer forming process is a selective epitaxial growth method using a gas selected from HCl, SiH4, SiH2, Cl2, H2, and combinations thereof in a temperature range of 500 ~ 1000 ℃ Method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that carried out as. 제 1 항에 있어서, 상기 도전층 형성 단계 이후에 상기 도전층 상부에 패드 질화막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.The method of claim 1, further comprising forming a pad nitride film on the conductive layer after the conductive layer forming step. 제 7 항에 있어서, 상기 소자분리막을 형성한 후에 상기 패드 질화막을 제거하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.8. The method of claim 7, wherein the pad nitride film is removed after the device isolation film is formed. 제 8 항에 있어서, 상기 패드 질화막 제거 공정은 가열된 인산(H3PO4)을 이용한 습식 식각 방법으로 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.The method of claim 8, wherein the pad nitride film removing process is performed by a wet etching method using heated phosphoric acid (H 3 PO 4). 제 1 항에 있어서, 상기 리세스는 상기 리세스의 저부와 상기 하부 분리막 패턴간의 수직거리가 10~100nm 만큼 이격되는 깊이로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the recess is formed to have a depth at which a vertical distance between the bottom of the recess and the lower separator pattern is 10 to 100 nm apart. 제 1 항에 있어서, 상기 리세스 형성 단계 이후에 게이트 산화막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.The method of claim 1, further comprising forming a gate oxide film after the recess forming step. 제 11 항에 있어서, 상기 게이트 산화막은 실리콘 산화막, 하프늄 산화막, 알루미늄 산화막, 지르코늄 산화막, 실리콘 질화막 및 이들의 조합 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 적층구조를 1~20nm의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.12. The gate oxide film of claim 11, wherein the gate oxide film is formed of a silicon oxide film, a hafnium oxide film, an aluminum oxide film, a zirconium oxide film, a silicon nitride film, or a combination of two or more thereof, having a thickness of 1 to 20 nm. Method of manufacturing a semiconductor device. 제 1 항에 있어서, 상기 게이트는 게이트 폴리실리콘층, 게이트 금속층 및 게이트 하드마스크층의 적층구조인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the gate is a stacked structure of a gate polysilicon layer, a gate metal layer, and a gate hard mask layer. 제 13 항에 있어서, 상기 게이트 폴리실리콘층은 인(Ph) 및 보론(B) 중 선택 된 어느 하나를 이용하여 도핑된 폴리실리콘을 이용한 화학기상 증착법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.The method of claim 13, wherein the gate polysilicon layer is formed by chemical vapor deposition using polysilicon doped using any one selected from phosphorus (Ph) and boron (B). . 제 13 항에 있어서, 상기 게이트 금속층은 Ti, TiN, W, Al, Cu, WSix 및 이들의 조합 중 선택된 어느 하나를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.The method of claim 13, wherein the gate metal layer is formed using any one selected from Ti, TiN, W, Al, Cu, WSix, and a combination thereof.
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