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KR20080081550A - MOSFET device and its manufacturing method - Google Patents

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KR20080081550A
KR20080081550A KR1020070021690A KR20070021690A KR20080081550A KR 20080081550 A KR20080081550 A KR 20080081550A KR 1020070021690 A KR1020070021690 A KR 1020070021690A KR 20070021690 A KR20070021690 A KR 20070021690A KR 20080081550 A KR20080081550 A KR 20080081550A
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South Korea
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gate
silicon
layer
oxide film
groove
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Withdrawn
Application number
KR1020070021690A
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Inventor
이상호
Original Assignee
주식회사 하이닉스반도체
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Publication date
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Abstract

모스펫 소자는, 실리콘 기판; 상기 실리콘 기판 상에 형성된 산화막; 상기 산화막 상에 형성된 실리콘층; 상기 실리콘층 상에 형성된 게이트; 및 상기 게이트 양측의 실리콘층 내에 형성된 소오스/드레인 영역;을 포함하는 모스펫 소자에 있어서, 상기 실리콘층 및 산화막과 상기 실리콘 기판의 일부 두께가 리세스되어 게이트용 홈이 구비되고, 상기 게이용 홈을 포함한 실리콘층 상에는 상기 게이트용 홈의 프로파일을 따라 실리콘에피층이 형성되며, 상기 게이트는 상기 게이트용 홈의 실리콘에피층 상에 형성되고, 상기 소오스/드레인 영역은 상기 실리콘에피층을 포함하여 실리콘층 내에 상승된(Elevated) 구조로 형성된다.The MOSFET device includes a silicon substrate; An oxide film formed on the silicon substrate; A silicon layer formed on the oxide film; A gate formed on the silicon layer; And a source / drain region formed in the silicon layers on both sides of the gate, wherein the thickness of the silicon layer, the oxide layer, and the silicon substrate is recessed so that a gate groove is provided, and the gay groove is formed. A silicon epitaxial layer is formed on the silicon layer including a silicon epitaxial layer along a profile of the gate groove, the gate is formed on the silicon epitaxial layer of the gate groove, and the source / drain region includes the silicon epitaxial layer. It is formed into an elevated structure within.

Description

모스펫 소자 및 그의 제조방법{MOSFET DEVICE AND METHOD OF MAMUFACTURING THE SAME}MOSFET device and its manufacturing method {MOSFET DEVICE AND METHOD OF MAMUFACTURING THE SAME}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모스펫 소자를 설명하기 위한 단면도.1 is a cross-sectional view for explaining a MOSFET device according to an embodiment of the present invention.

도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 일실시예에 따른 모스펫 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.Figure 2a to 2g is a cross-sectional view for each process for explaining the manufacturing method of the MOSFET device according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모스펫 소자를 설명하기 위한 단면도.3 is a cross-sectional view illustrating a MOSFET device according to another exemplary embodiment of the present invention.

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

100,200,300 : 실리콘 기판 110,210,310 : 산화막100,200,300: silicon substrate 110,210,310: oxide film

120,220,320 : 실리콘층 H : 게이트용 홈120,220,320: Silicon layer H: Gate groove

130,230,330 : 실리콘에피층 132,232,332 : 게이트절연막130,230,330: Silicon epitaxial layer 132,232,332: Gate insulating film

134,234,334 : 게이트도전막 136,236,336 : 하드마스크막134,234,334: Gate conductive film 136,236,336: Hard mask film

140,240,340 : 게이트 150,250,350 : 스페이서막140,240,340: Gate 150,250,350: Spacer film

160,260,360 : 소오스/드레인 영역160,260,360: source / drain regions

본 발명은 모스펫 소자 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 단채널효과(Short Channel Effect)를 개선하여 반도체 소자 특성을 향상시킬 수 있는 모스펫 소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a MOSFET device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a MOSFET device and a method of manufacturing the same that can improve the characteristics of the semiconductor device by improving the short channel effect (Short Channel Effect).

최근 개발되고 있는 모스펫(MOSFET) 소자의 디자인 룰이 감소할수록 셀의 문턱전압(Vt) 타켓(target)을 마추기 위해 셀의 문턱전압 이온주입의 도우즈(dose)량을 증가시키고 있는 추세이다. As the design rules of MOSFETs, which are being developed recently, have decreased, the dose of the cell's threshold voltage ion implantation has been increasing to meet the cell's threshold voltage (Vt) target.

하지만, 이러한 현상은 소자가 고집적화가 되어감에 따라 셀의 누설전류(leakge current) 증가 및 문턱전압이 급격히 낮아지는, 이른바 단채널효과(short channel effect)의 원인이 되며, 또한, 전기장(Electron Field) 증가에 따른 접합 누설전류 증가 현상을 발생시켜 소자의 리프레쉬(Refresh) 특성을 열화시키게 된다.However, this phenomenon causes a so-called short channel effect in which the leakage current of the cell and the threshold voltage are drastically lowered as the device becomes more integrated, and also, the electric field (Electron Field) This increases the junction leakage current with the increase of) and deteriorates the refresh characteristics of the device.

한편, 최근에는 반도체 소자의 고집적화에 따른 소자의 전기적 특성 저하 문제를 방지하기 위한 다양한 기술들이 제안되고 있으며, 예컨대, 상기 단채널효과를 개선하기 위한 방법들 중의 하나로서, SOI(Silicon On Insulator) 트랜지스터를 적용하고 있다.Recently, various techniques for preventing a problem of deterioration of electrical characteristics of a device due to high integration of semiconductor devices have been proposed. For example, as one of methods for improving the short channel effect, a silicon on insulator (SOI) transistor is proposed. Is applied.

상기 SOI 트랜지스터는 실리콘 기판 상에 산화막을 형성하고, 상기 산화막 상에 실리콘층을 증착한 다음, 상기 실리콘층 상부에 트랜지스터를 형성하는 구조로서, 트랜지스터의 유효 채널 길이(Effective Channel Length)를 증가시켜 상기 단채널효과를 개선할 수 있으며, 또한, 소오스/드레인 영역 간의 간섭이 일어나는 DIBL(Drain-Induced Barrier Lowering) 현상을 최소화시킨다.The SOI transistor has a structure in which an oxide film is formed on a silicon substrate, a silicon layer is deposited on the oxide film, and a transistor is formed on the silicon layer, and the effective channel length of the transistor is increased to increase the effective channel length. The short channel effect can be improved, and also minimizes the drain-induced barrier lowering (DIBL) phenomenon in which interference between source / drain regions occurs.

그러나, 상기 SOI 트랜지스터의 경우에는, 산화막 상에 형성된 실리콘층이 플로팅(Floating)된 상태이므로, 상기 실리콘층의 제어가 어렵다. 즉, 트랜지스터의 동작시 발생되는 핫 캐리어(Hot Carrier)로 인해 상기 실리콘층의 포텐샬(Potential)이 변화하며, 이 때문에, 문턱 전압(Threshold Voltage : Vt)이 변하는 등 반도체 소자의 특성이 저하된다.However, in the SOI transistor, since the silicon layer formed on the oxide film is in a floating state, it is difficult to control the silicon layer. That is, the potential of the silicon layer changes due to hot carriers generated during operation of the transistor, and thus, the characteristics of the semiconductor device are degraded, such as a threshold voltage (Vt).

따라서, 본 발명은 SOI(Silicon On Insulator) 트랜지스터의 적용시 단채널효과(Short Channel Effect)를 효과적으로 개선하여 반도체 소자 특성을 향상시킬 수 있는 모스펫 소자 및 그의 제조방법을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a MOSFET device and a method of manufacturing the same which can improve the characteristics of semiconductor devices by effectively improving the short channel effect when applying a silicon on insulator (SOI) transistor.

일 실시예에 있어서, 모스펫 소자는, 실리콘 기판; 상기 실리콘 기판 상에 형성된 산화막; 상기 산화막 상에 형성된 실리콘층; 상기 실리콘층 상에 형성된 게이트; 및 상기 게이트 양측의 실리콘층 내에 형성된 소오스/드레인 영역;을 포함하는 모스펫 소자에 있어서, 상기 실리콘층 및 산화막과 상기 실리콘 기판의 일부 두께가 리세스되어 게이트용 홈이 구비되고, 상기 게이용 홈을 포함한 실리콘층 상에는 상기 게이트용 홈의 프로파일을 따라 실리콘에피층이 형성되며, 상기 게이트는 상기 게이트용 홈의 실리콘에피층 상에 형성되고, 상기 소오스/드레인 영역은 상기 실리콘에피층을 포함하여 실리콘층 내에 상승된(Elevated) 구조로 형성된다.In one embodiment, the MOSFET device comprises a silicon substrate; An oxide film formed on the silicon substrate; A silicon layer formed on the oxide film; A gate formed on the silicon layer; And a source / drain region formed in the silicon layers on both sides of the gate, wherein the thickness of the silicon layer, the oxide layer, and the silicon substrate is recessed so that a gate groove is provided, and the gay groove is formed. A silicon epitaxial layer is formed on the silicon layer including a silicon epitaxial layer along a profile of the gate groove, the gate is formed on the silicon epitaxial layer of the gate groove, and the source / drain region includes the silicon epitaxial layer. It is formed into an elevated structure within.

여기서, 상기 게이트용 홈은 상기 게이트 아래의 채널 부분이 상기 산화막 위쪽에 배치되도록 형성된다.Here, the gate groove is formed such that a channel portion below the gate is disposed above the oxide film.

상기 게이트용 홈은 상기 게이트 아래의 채널 부분이 상기 산화막 아래쪽에 배치되도록 형성된다.The gate groove is formed such that a channel portion below the gate is disposed below the oxide film.

상기 상승된 구조를 갖는 소오스/드레인 영역은 상기 산화막과 접하지 않는 깊이로 형성된다.The source / drain region having the raised structure is formed to a depth not in contact with the oxide film.

다른 실시예에 있어서, 모스펫 소자의 제조방법은, 게이트 형성 영역을 갖는 실리콘 기판 상에 산화막을 형성하는 단계; 상기 산화막 상에 실리콘층을 형성하는 단계; 상기 게이트 형성 영역에 대응하는 실리콘층과 산화막 및 실리콘 기판 부분의 일부 두께를 리세스하여 게이트용 홈을 형성하는 단계; 상기 게이트용 홈이 형성된 기판 결과물로부터 상기 게이트용 홈의 프로파일을 따라 상기 실리콘 기판과 실리콘층을 연결시키는 실리콘에피층을 성장시키는 단계; 상기 게이트용 홈의 실리콘에피층 상에 게이트를 형성하는 단계; 상기 게이트의 양측벽에 스페이서막을 형성하는 단계; 및 상기 게이트의 양측의 실리콘에피층을 포함한 실리콘층 내에 상승된(Elevated) 구조를 갖는 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계;를 포함한다.In another embodiment, a method of manufacturing a MOSFET device may include forming an oxide film on a silicon substrate having a gate formation region; Forming a silicon layer on the oxide film; Recessing a portion of the silicon layer, the oxide film, and a portion of the silicon substrate corresponding to the gate formation region to form a groove for the gate; Growing a silicon epitaxial layer connecting the silicon substrate and the silicon layer along the profile of the gate groove from the substrate resultant in which the gate groove is formed; Forming a gate on a silicon epi layer of the gate groove; Forming a spacer layer on both sidewalls of the gate; And forming a source / drain region having an elevated structure in the silicon layer including the silicon epitaxial layers on both sides of the gate.

여기서, 상기 산화막은 50∼500Å의 두께로 형성한다.Here, the oxide film is formed to a thickness of 50 to 500 kPa.

상기 게이트용 홈은 실리콘 기판을 50∼300Å의 두께만큼 리세스하여 형성한다.The gate groove is formed by recessing the silicon substrate by a thickness of 50 to 300 Å.

상기 실리콘에피층은 200∼1000Å의 두께만큼 성장시킨다.The silicon epitaxial layer is grown by a thickness of 200 to 1000 GPa.

상기 게이트용 홈 및 실리콘에피층은 상기 게이트 아래의 채널 부분이 상기 산화막 위쪽에 배치되도록 형성한다.The gate groove and the silicon epitaxial layer are formed such that a channel portion below the gate is disposed above the oxide film.

상기 게이트용 홈 및 실리콘에피층은 상기 게이트 아래의 채널 부분이 상기 산화막 아래쪽에 배치되도록 형성한다.The gate groove and the silicon epitaxial layer are formed such that a channel portion under the gate is disposed below the oxide layer.

상기 상승된 구조를 갖는 소오스/드레인 영역은 상기 산화막과 접하지 않는 깊이로 형성한다.The source / drain regions having the raised structure are formed to a depth not in contact with the oxide film.

(실시예)(Example)

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은, SOI(Silicon On Insulator) 트랜지스터를 적용하는 모스펫 소자의 제조시, 채널 영역의 산화막을 제거한 후에 실리콘에피층을 성장시켜 상기 산화막 하부의 실리콘 기판과 산화막 상부의 실리콘층을 연결시킨 후, 게이트 양측 실리콘층 내에 상승된(Elevated) 구조를 갖는 소오스/드레인 영역을 형성한다.In the present invention, when manufacturing a MOSFET device applying a silicon on insulator (SOI) transistor, after removing the oxide layer of the channel region, a silicon epitaxial layer is grown to connect the silicon substrate under the oxide layer and the silicon layer above the oxide layer, A source / drain region having an elevated structure is formed in the silicon layers on both sides of the gate.

이렇게 하면, 상기 산화막 상부의 실리콘층에 바이어스 파워(Bias Power)를 인가하여 상기 실리콘층을 외부에서 용이하게 제어함으로써, 단채널효과를 개선할 수 있으며, 이를 통해, 반도체 소자의 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 게이트의 양측 실리콘층 내에 상승된 구조를 갖는 소오스/드레인 영역을 형성함으로써 상기 단채널효과를 더욱 효과적으로 개선할 수 있다.In this case, by applying a bias power to the silicon layer on the oxide layer to easily control the silicon layer from the outside, it is possible to improve the short channel effect, thereby improving the characteristics of the semiconductor device. have. In addition, the present invention can more effectively improve the short channel effect by forming a source / drain region having an elevated structure in both silicon layers of the gate.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모스펫 소자를 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a MOSFET device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 모스펫 소자는 실리콘 기판(100), 상기 실리콘 기판(100) 상에 형성된 산화막(110), 상기 산화막(110) 상에 형성된 실리콘층(120), 상기 실리콘층(120) 상에 형성된 게이트(140) 및 상기 게이트(140) 양측의 실리콘층(120) 내에 형성된 소오스/드레인 영역(160)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a MOSFET device includes a silicon substrate 100, an oxide film 110 formed on the silicon substrate 100, a silicon layer 120 formed on the oxide film 110, and an upper portion of the silicon layer 120. And a source / drain region 160 formed in the silicon layer 120 at both sides of the gate 140.

여기서, 본 발명의 모스펫 소자는 상기 실리콘층(120) 및 산화막(110)과 상기 실리콘 기판(100)의 일부 두께가 리세스되어 게이트용 홈(H)이 구비되고, 상기 게이용 홈(H)을 포함한 실리콘층(120) 상에는 상기 게이트용 홈(H)의 프로파일을 따라 상기 실리콘 기판(100)과 실리콘층(120)을 연결시키는 실리콘에피층(130)이 형성된다.In the MOSFET device, a thickness of the silicon layer 120, the oxide layer 110, and a portion of the silicon substrate 100 is recessed to provide the gate groove H, and the gay groove H. The silicon epitaxial layer 130 is formed on the silicon layer 120 including the silicon substrate 100 and the silicon layer 120 along the profile of the gate groove H.

그리고, 상기 게이트(140)는 상기 게이트용 홈(H)의 실리콘에피층(130) 상에 형성되고 게이트절연막(132)과 게이트도전막(134) 및 하드마스크막(136)의 적층막 구조를 가지며, 상기 게이트(140)의 양측벽에는 스페이서막(150)이 형성된다. 이때, 상기 게이트용 홈(H)은 상기 게이트(140) 아래의 채널 부분이 상기 산화막(110) 위쪽에 배치되도록 형성됨이 바람직하다.The gate 140 is formed on the silicon epitaxial layer 130 of the gate groove H, and has a stacked structure of a gate insulating layer 132, a gate conductive layer 134, and a hard mask layer 136. The spacer layer 150 is formed on both sidewalls of the gate 140. In this case, the gate groove H is preferably formed such that a channel portion under the gate 140 is disposed above the oxide film 110.

또한, 상기 소오스/드레인 영역(160)은 상기 실리콘에피층(130)을 포함하여 실리콘층(120) 내에 상승된(Elevated) 구조로 형성되는데, 상기 상승된 구조를 갖는 소오스/드레인 영역(160)은 상기 산화막(110)과 접하지 않는 깊이로 형성됨이 바람직하다.In addition, the source / drain region 160 may be formed to have an elevated structure in the silicon layer 120 including the silicon epitaxial layer 130. The source / drain region 160 having the raised structure may be formed. Is preferably formed to a depth not in contact with the oxide film 110.

도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 일실시예에 따른 모스펫 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.2A to 2G are cross-sectional views illustrating processes for manufacturing a MOSFET device according to an embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하면, 게이트 형성 영역을 갖는 실리콘 기판(200) 상에 산화막(210)을 형성한다. 상기 산화막(210)은 50∼500Å 정도의 두께로 형성한다.Referring to FIG. 2A, an oxide film 210 is formed on a silicon substrate 200 having a gate formation region. The oxide film 210 is formed to a thickness of about 50 ~ 500Å.

도 2b를 참조하면, 상기 산화막(210) 상에 실리콘층(220)을 형성하여 실리콘 기판(200)과 상기 실리콘층(220) 사이에 산화막(210)이 개재된 SOI(Silicon On Insulator) 구조를 형성한다. 그 다음, 상기 실리콘층(220)이 형성된 기판(200) 내에 게이트 형성 영역을 포함한 활성 영역을 정의하는 소자분리막(도시안됨)을 형성한 후, 불순물 이온주입을 수행하여 웰(도시안됨)을 형성한다.Referring to FIG. 2B, a silicon layer 220 is formed on the oxide layer 210 to form a silicon on insulator (SOI) structure in which an oxide layer 210 is interposed between the silicon substrate 200 and the silicon layer 220. Form. Next, an isolation layer (not shown) defining an active region including a gate formation region is formed in the substrate 200 on which the silicon layer 220 is formed, and then an impurity ion implantation is performed to form a well (not shown). do.

도 2c를 참조하면, 상기 게이트 형성 영역에 대응하는 실리콘층(220)과 산화막(210) 및 실리콘 기판(200) 부분의 일부 두께를 리세스하여 게이트용 홈(H)을 형성한다. 이때, 상기 게이트용 홈(H)은 상기 실리콘 기판(200)을 50∼300Å 정도의 두께만큼 리세스하여 게이트의 채널 예정 영역이 상기 산화막(210) 위쪽에 배치되도록 형성한다.Referring to FIG. 2C, a portion of the silicon layer 220, the oxide film 210, and the portion of the silicon substrate 200 corresponding to the gate formation region is recessed to form the groove H for the gate. In this case, the gate groove H is formed to recess the silicon substrate 200 by a thickness of about 50 to 300 Å so that the channel predetermined region of the gate is disposed above the oxide film 210.

도 2d를 참조하면, 상기 게이트용 홈(H)이 형성된 기판(200) 결과물로부터 상기 게이트용 홈(H)의 프로파일을 따라 상기 실리콘 기판(200)과 실리콘층(220)을 연결시키는 실리콘에피층(230)을 성장시킨다. 여기서, 상기 실리콘에피층(230)은 상기 리세스된 실리콘 기판(200) 부분으로부터 산화막(210)을 덮을 수 있는 두께, 바람직하게는, 200∼1000Å 정도의 두께만큼 성장시킨다.Referring to FIG. 2D, a silicon epitaxial layer connecting the silicon substrate 200 and the silicon layer 220 along the profile of the gate groove H from a result of the substrate 200 on which the gate groove H is formed. Grow 230. In this case, the silicon epitaxial layer 230 is grown to a thickness that can cover the oxide film 210 from the recessed silicon substrate 200, preferably, about 200 to 1000 Å.

도 2e를 참조하면, 상기 게이트용 홈(H)의 실리콘에피층(230) 상에 균일한 두께, 예컨데, 20∼300Å 정도의 두께로 게이트절연막(232)을 형성한 후, 상기 게이트절연막(232) 상에 게이트도전막(234)과 하드마스크막(236)을 차례로 형성한다. 상기 게이트도전막(234)은 폴리실리콘막과 텅스텐실리사이드막으로 형성하며, 상기 하드마스크막(236)은 질화막으로 형성한다.Referring to FIG. 2E, the gate insulating film 232 is formed on the silicon epitaxial layer 230 of the gate groove H to have a uniform thickness, for example, about 20 to about 300 GHz. ), The gate conductive film 234 and the hard mask film 236 are sequentially formed. The gate conductive layer 234 is formed of a polysilicon layer and a tungsten silicide layer, and the hard mask layer 236 is formed of a nitride layer.

그런 다음, 상기 하드마스크막(236)과 게이트도전막(234) 및 게이트절연막(232)를 식각하여 상기 게이트용 홈(H) 상에 게이트(240)를 형성한다. 그리고 나 서, 상기 게이트(240) 상부의 하드마스크막(236)에 대해 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 수행하여 게이트(240)의 상부를 평탄화시킨다.Thereafter, the hard mask layer 236, the gate conductive layer 234, and the gate insulating layer 232 are etched to form a gate 240 on the gate groove H. Subsequently, a chemical mechanical polishing (CMP) process is performed on the hard mask layer 236 on the gate 240 to planarize the upper portion of the gate 240.

도 2f를 참조하면, 상기 게이트(240)가 형성된 기판(200) 결과물에 대해 LDD(Light Doped Drain) 이온주입을 수행한다. 이때, 상기 LDD 이온주입은 엔모스(NMOS)의 경우에는 Ph+, 또는, As 이온을 사용하여 1×1013∼1×1015이온/cm2 정도의 도우즈로 수행하며, 피모스(PMOS)의 경우에는 B+, 또는, BF2 이온을 사용하여 1×1013∼1×1015이온/cm2 정도의 도우즈로 수행함이 바람직하다.Referring to FIG. 2F, LDD (Light Doped Drain) ion implantation is performed on the resultant of the substrate 200 on which the gate 240 is formed. In this case, the LDD ion implantation is performed in a dose of about 1 × 10 13 to 1 × 10 15 ions / cm 2 using Ph + , or As ions in the case of NMOS, and PMOS (PMOS) ), B + , or BF 2 ions using a dose of about 1 × 10 13 ~ 1 × 10 15 ions / cm 2 It is preferable.

그 다음, 상기 LDD 이온주입이 수행된 기판(200) 전면 상에 스페이서용 절연막을 증착한 후, 상기 스페이서용 절연막을 식각하여 상기 게이트(240)의 양측벽에 스페이서막(250)을 형성한다. 상기 스페이서막(250)은 산화막, 또는, 질화막으로 형성하며, 100∼500Å 정도의 두께로 형성한다.Next, after depositing an insulating film for a spacer on the entire surface of the substrate 200 on which the LDD ion implantation is performed, the spacer insulating film is etched to form a spacer film 250 on both sidewalls of the gate 240. The spacer film 250 is formed of an oxide film or a nitride film, and is formed to a thickness of about 100 to 500 Å.

도 2g를 참조하면, 상기 스페이서막(250)이 형성된 기판(200) 결과물에 대해 이온주입 공정을 수행하여 상기 게이트(240) 양측의 실리콘에피층(230)을 포함한 실리콘층(220) 내에 상승된(Elevated) 구조를 갖는 소오스/드레인 영역(260)을 형성한다. 상기 상승된 구조를 갖는 소오스/드레인 영역(260)은 상기 산화막(210)과 접하지 않는 깊이로 형성함이 바람직하다.Referring to FIG. 2G, an ion implantation process is performed on the resultant of the substrate 200 on which the spacer layer 250 is formed to be raised in the silicon layer 220 including the silicon epitaxial layer 230 on both sides of the gate 240. A source / drain region 260 having an (Elevated) structure is formed. The source / drain regions 260 having the raised structure are preferably formed to have a depth not in contact with the oxide film 210.

이후, 도시하지는 않았지만 공지된 일련의 후속 공정들을 차례로 수행하여 본 발명의 실시예에 따른 모스펫 소자를 완성한다.Thereafter, although not shown, a series of subsequent known processes are sequentially performed to complete a MOSFET device according to an embodiment of the present invention.

여기서, 본 발명은 모스펫 소자의 제조시 상기 SOI 트랜지스터의 적용함으로써 트랜지스터의 유효 채널 길이(Effective Channel Length)를 증가시켜 단채널효과를 개선할 수 있으며, 소오스/드레인 영역 간의 간섭이 일어나는 DIBL(Drain-Induced Barrier Lowering) 현상을 최소화시킬 수 있다.Here, the present invention can improve the short channel effect by increasing the effective channel length of the transistor by applying the SOI transistor in the manufacture of the MOSFET device, and the DIBL (Drain-) where interference between source / drain regions occurs. Induced Barrier Lowering can be minimized.

또한, 본 발명은 상기 산화막 상부의 실리콘층에 바이어스 파워(Bias Power)를 인가하여 상기 실리콘층을 외부에서 용이하게 제어할 수 있으며, 이를 통해, 트랜지스터의 동작시 발생되는 핫 캐리어(Hot Carrier)로 인한 실리콘층의 포텐샬(Potential) 및 문턱 전압(Threshold Voltage : Vt)이 변하는 것을 방지하여 반도체 소자의 특성을 향상시킬 수 있다.In addition, the present invention can be easily controlled from the outside by applying a bias power (Bias Power) to the silicon layer on the oxide layer, through which, as a hot carrier (Hot Carrier) generated during the operation of the transistor It is possible to prevent the potential and threshold voltage (Vt) of the silicon layer from changing, thereby improving the characteristics of the semiconductor device.

게다가, 본 발명은 게이트 양측의 기판 표면 내에 상승된 구조를 갖는 소오스/드레인 영역을 형성함으로써, 상기 단채널효과를 더욱 효과적으로 개선할 수 있다.In addition, the present invention can more effectively improve the short channel effect by forming a source / drain region having a raised structure in the substrate surface on both sides of the gate.

한편, 전술한 본 발명의 일실시예에서는 상기 게이트용 홈을 상기 게이트 아래의 채널 부분이 상기 산화막 위쪽에 배치되도록 형성하는 방법을 통해 반도체 소자의 특성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있으나, 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 게이트용 홈을 상기 게이트 아래의 채널 부분이 상기 산화막 아래쪽에 배치되도록 형성하는 방법을 통해 반도체 소자의 특성을 향상시킬 수 있다.Meanwhile, in the above-described embodiment of the present invention, the gate groove may be formed such that the channel portion under the gate is disposed above the oxide layer, thereby improving the characteristics of the semiconductor device. In another embodiment, the characteristics of the semiconductor device may be improved by forming the gate groove so that the channel portion under the gate is disposed under the oxide layer.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모스펫 소자를 설명하기 위한 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a MOSFET device according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 게이트용 홈(H) 및 실리콘에피층(330)은 상 기 게이트(340) 아래의 채널 부분이 실리콘 기판(300)과 실리콘층(320) 사이에 개재된 산화막(310)의 아래쪽에 배치되도록 형성된다.As shown in FIG. 3, the gate groove H and the silicon epitaxial layer 330 include an oxide layer having a channel portion under the gate 340 interposed between the silicon substrate 300 and the silicon layer 320. It is formed to be disposed below the 310.

여기서, 도 3의 미설명된 도면부호 332는 게이트절연막을, 334는 게이트도전막을, 336은 하드마스크막을, 350은 스페이서막을, 그리고, 360은 소오스/드레인 영역을 각각 나타낸다.In FIG. 3, reference numeral 332 of FIG. 3 denotes a gate insulating layer, 334 denotes a gate conductive layer, 336 denotes a hard mask layer, 350 denotes a spacer layer, and 360 denotes a source / drain region.

이상, 여기에서는 본 발명을 특정 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구의 범위는 본 발명의 정신과 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있다.As mentioned above, although the present invention has been illustrated and described with reference to specific embodiments, the present invention is not limited thereto, and the following claims are not limited to the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention. It can be easily understood by those skilled in the art that can be modified and modified.

이상에서와 같이, 본 발명은 SOI(Silicon On Insulator) 트랜지스터를 적용함으로써, 단채널효과(Short Channel Effect)를 효과적으로 개선할 수 있으며, 이를 통해, 반도체 소자 특성을 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention can effectively improve the short channel effect by applying a silicon on insulator (SOI) transistor, thereby improving the characteristics of the semiconductor device.

또한, 본 발명은 상기 SOI 트랜지스터의 적용시 산화막 하부의 실리콘 기판과 산화막 상부의 실리콘층을 연결시킴으로써, 상기 실리콘층을 용이하게 제어할 수 있다.In addition, according to the present invention, the silicon layer may be easily controlled by connecting the silicon substrate under the oxide layer and the silicon layer over the oxide layer when the SOI transistor is applied.

Claims (11)

실리콘 기판; Silicon substrates; 상기 실리콘 기판 상에 형성된 산화막;An oxide film formed on the silicon substrate; 상기 산화막 상에 형성된 실리콘층;A silicon layer formed on the oxide film; 상기 실리콘층 상에 형성된 게이트; 및A gate formed on the silicon layer; And 상기 게이트 양측의 실리콘층 내에 형성된 소오스/드레인 영역;을 포함하는 모스펫 소자에 있어서,In the MOSFET device comprising a source / drain region formed in the silicon layer on both sides of the gate, 상기 실리콘층 및 산화막과 상기 실리콘 기판의 일부 두께가 리세스되어 게이트용 홈이 구비되고,A thickness of the silicon layer and the oxide layer and the silicon substrate is recessed to provide a groove for a gate, 상기 게이용 홈을 포함한 실리콘층 상에는 상기 게이트용 홈의 프로파일을 따라 실리콘에피층이 형성되며,A silicon epitaxial layer is formed on the silicon layer including the gay groove along the profile of the gate groove. 상기 게이트는 상기 게이트용 홈의 실리콘에피층 상에 형성되고,The gate is formed on the silicon epi layer of the gate groove, 상기 소오스/드레인 영역은 상기 실리콘에피층을 포함하여 실리콘층 내에 상승된(Elevated) 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 모스펫 소자.And the source / drain region is formed to have an elevated structure in the silicon layer including the silicon epitaxial layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 게이트용 홈은 상기 게이트 아래의 채널 부분이 상기 산화막 위쪽에 배치되도록 형성된 것을 특징으로 하는 모스펫 소자.And the gate groove is formed such that a channel portion under the gate is disposed above the oxide film. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 게이트용 홈은 상기 게이트 아래의 채널 부분이 상기 산화막 아래쪽에 배치되도록 형성된 것을 특징으로 하는 모스펫 소자.And the gate groove is formed such that a channel portion under the gate is disposed under the oxide film. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상승된 구조를 갖는 소오스/드레인 영역은 상기 산화막과 접하지 않는 깊이로 형성된 것을 특징으로 하는 모스펫 소자.And the source / drain region having the raised structure is formed to a depth not in contact with the oxide film. 게이트 형성 영역을 갖는 실리콘 기판 상에 산화막을 형성하는 단계;Forming an oxide film on the silicon substrate having the gate formation region; 상기 산화막 상에 실리콘층을 형성하는 단계;Forming a silicon layer on the oxide film; 상기 게이트 형성 영역에 대응하는 실리콘층과 산화막 및 실리콘 기판 부분의 일부 두께를 리세스하여 게이트용 홈을 형성하는 단계;Recessing a portion of the silicon layer, the oxide film, and a portion of the silicon substrate corresponding to the gate formation region to form a groove for the gate; 상기 게이트용 홈이 형성된 기판 결과물로부터 상기 게이트용 홈의 프로파일을 따라 상기 실리콘 기판과 실리콘층을 연결시키는 실리콘에피층을 성장시키는 단계;Growing a silicon epitaxial layer connecting the silicon substrate and the silicon layer along the profile of the gate groove from the substrate resultant in which the gate groove is formed; 상기 게이트용 홈의 실리콘에피층 상에 게이트를 형성하는 단계;Forming a gate on a silicon epi layer of the gate groove; 상기 게이트의 양측벽에 스페이서막을 형성하는 단계; 및Forming a spacer layer on both sidewalls of the gate; And 상기 게이트의 양측의 실리콘에피층을 포함한 실리콘층 내에 상승된(Elevated) 구조를 갖는 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계;Forming a source / drain region having an elevated structure in the silicon layer including the silicon epitaxial layers on both sides of the gate; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 모스펫 소자의 제조방법.Method for producing a MOSFET device comprising a. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 산화막은 50∼500Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 모스펫 소자의 제조방법.And the oxide film is formed to a thickness of 50 to 500 GPa. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 게이트용 홈은 실리콘 기판을 50∼300Å의 두께만큼 리세스하여 형성하는 것을 특징으로 하는 모스펫 소자의 제조방법.And the gate groove is formed by recessing the silicon substrate by a thickness of 50 to 300 GPa. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 실리콘에피층은 200∼1000Å의 두께만큼 성장시키는 것을 특징으로 하는 모스펫 소자의 제조방법.The silicon epitaxial layer is grown by a thickness of 200 to 1000 kHz. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 게이트용 홈 및 실리콘에피층은 상기 게이트 아래의 채널 부분이 상기 산화막 위쪽에 배치되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 모스펫 소자의 제조방법.And the gate groove and the silicon epitaxial layer are formed such that a channel portion under the gate is disposed above the oxide layer. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 게이트용 홈 및 실리콘에피층은 상기 게이트 아래의 채널 부분이 상기 산화막 아래쪽에 배치되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 모스펫 소자의 제조방법.And the gate groove and the silicon epitaxial layer are formed such that a channel portion under the gate is disposed under the oxide film. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 상승된 구조를 갖는 소오스/드레인 영역은 상기 산화막과 접하지 않는 깊이로 형성하는 것을 특징으로 하는 모스펫 소자의 제조방법.The source / drain region having the raised structure is formed to a depth not in contact with the oxide film.
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