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KR20080087442A - Recess gate forming method of semiconductor device - Google Patents

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KR20080087442A
KR20080087442A KR1020070029688A KR20070029688A KR20080087442A KR 20080087442 A KR20080087442 A KR 20080087442A KR 1020070029688 A KR1020070029688 A KR 1020070029688A KR 20070029688 A KR20070029688 A KR 20070029688A KR 20080087442 A KR20080087442 A KR 20080087442A
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groove
film
horn
etching
gate
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KR1020070029688A
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Korean (ko)
Inventor
박정훈
Original Assignee
주식회사 하이닉스반도체
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Abstract

반도체 소자의 리세스 게이트 형성방법은, 트렌치 표면 상에 측벽산화막과 선형질화막이 차례로 형성되고, 상기 선형질화막 상에 트렌치를 매립하도록 절연막이 형성되어 구성된 활성영역을 한정하는 소자분리막을 구비한 반도체 기판 상에 상기 활성영역에서의 게이트 형성 영역을 노출시키는 하드마스크를 형성하는 단계; 상기 노출된 활성영역의 게이트 형성 영역을 식각하여 저면 가장자리에 혼(horn)이 유발된 홈을 형성하는 단계; 상기 혼 부위가 노출되도록 측벽산화막 부분을 1차로 리세스시키는 단계; 상기 홈 저면 가장자리의 혼을 제거하여 상기 홈 저면 가장자리에 인접한 측벽산화막 부분을 2차로 리세스시키는 단계; 및 상기 홈 표면 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계;를 포함한다. In the method of forming a recess gate of a semiconductor device, a semiconductor substrate having a device isolation film defining an active region in which a sidewall oxide film and a linear nitride film are sequentially formed on a trench surface, and an insulating film is formed to fill a trench on the linear nitride film. Forming a hard mask on the substrate to expose a gate forming region in the active region; Etching a gate forming region of the exposed active region to form a horn-induced groove in a bottom edge thereof; Firstly recessing the sidewall oxide layer so that the horn portion is exposed; Removing the horn at the bottom edge of the groove to secondary recess the sidewall oxide portion adjacent the bottom edge of the groove; And forming a gate insulating film on the groove surface.

Description

반도체 소자의 리세스 게이트 형성방법{Method for forming recess gate of semiconductor device}Method for forming recess gate of semiconductor device

도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 리세스 게이트 형성방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.1A to 1F are cross-sectional views illustrating processes of forming a recess gate of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

100 : 반도체 기판 102 : 측벽산화막100 semiconductor substrate 102 sidewall oxide film

104 : 선형질화막 106 : 절연막104: linear nitride film 106: insulating film

T : 트렌치 108 : 소자분리막 T: trench 108: device isolation film

110 : 버퍼산화막 112 : 질화막110: buffer oxide film 112: nitride film

114 : 비정질카본막 116 : 반사방지막114: amorphous carbon film 116: antireflection film

118 : 하드마스크막 120 : 게이트 절연막118: hard mask film 120: gate insulating film

122 : 게이트 도전막 124 : 게이트 하드마스크막122: gate conductive film 124: gate hard mask film

126 : 게이트 H : 혼126: gate H: horn

A : 홈 A: Home

본 발명은 반도체 소자의 리세스 게이트 형성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 혼(horn)에 의해 유발될 수 있는 리프레쉬 감소 및 셀 저항 증가를 방지할 수 있는 리세스 게이트 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a recess gate of a semiconductor device, and more particularly, to a method of forming a recess gate capable of preventing a decrease in refresh and an increase in cell resistance which may be caused by a horn.

반도체 소자의 고집적화가 진행됨에 따라 채널의 길이 및 폭이 작아지는 문제로 인하여 문턱전압 및 리프레쉬 감소로 상당한 어려움을 겪고 있어, 이들의 특성을 확보하기 위한 다양한 연구들이 진행되고 있다.As the integration of semiconductor devices proceeds, there is a considerable difficulty due to the reduction of the threshold voltage and the refresh due to the problem of decreasing the length and width of the channel, and various studies have been conducted to secure their characteristics.

그 하나의 예로서, 반도체 소자의 채널 길이를 확보하면서 리프레쉬 특성을 개선하기 위하여 채널 영역을 리세스(Recess)시켜 홈을 형성한 후, 상기 홈 상에 게이트를 형성하는 리세스 게이트(recessed gate) 형성방법이 도입되었다.As one example, a recessed gate for recessing a channel region to form a groove in order to improve refresh characteristics while securing a channel length of a semiconductor device, and then forming a gate on the recess. Forming method was introduced.

상기 리세스 게이트는 기존의 플래나 게이트(Planar gate)에 비해 유효 채널 길이(Effective Channel Length)를 증가시킨 구조로서, 단채널(Short Channel) 특성을 줄여 주어 소자 특성을 향상시킬 수 있다. The recess gate is a structure in which an effective channel length is increased as compared to a conventional planar gate, and thus, short channel characteristics can be reduced to improve device characteristics.

이하에서는 현재 수행되고 있는 리세스 게이트 형성방법을 간략하게 설명하도록 한다.Hereinafter, the recess gate forming method currently being performed will be briefly described.

먼저, 활성영역을 한정하는 소자분리막이 형성된 반도체 기판 상에 게이트 형성 영역을 노출시키는 리세스 마스크를 형성한다. 그런 다음, 상기 리세스 마스크를 식각마스크로 이용하여 기판의 노출된 부분을 식각해서 홈을 형성한 후, 상기 리세스 마스크를 제거한다. 다음으로, 상기 홈 상에 게이트 절연막, 게이트 도전막 및 게이트 하드마스크막을 차례로 형성한 후, 이들을 식각하여 상기 홈 상에 리세스 게이트를 형성한다.First, a recess mask for exposing a gate forming region is formed on a semiconductor substrate on which a device isolation film defining an active region is formed. Thereafter, the recess mask is used as an etch mask to etch exposed portions of the substrate to form grooves, and then the recess mask is removed. Next, a gate insulating film, a gate conductive film, and a gate hard mask film are sequentially formed on the grooves, and then, they are etched to form recess gates on the grooves.

그러나, 상기와 같은 방법으로 리세스 게이트를 형성할 경우, 채널 폭 방향으로는 소자분리막과 반도체 기판간의 계면이 반도체 기판 입장에서 음의 경사를 지니기 때문에, 홈 형성을 위한 기판의 식각시, 기판이 완전히 식각되지 않고 남는 현상이 나타나게 된다. 즉, 저면의 프로파일(Profile)을 채널 폭 방향에서 보았을 때, 평평하지 않고 양끝이 위로 굽어 있는 형상의 혼(Horn)이 형성된다. 이로 인해, 채널 길이가 감소하게 되어 문턱전압(Vt)이 급격히 감소하게 되는 단채널효과가 발생하게 된다. However, when the recess gate is formed in the same manner as described above, since the interface between the device isolation film and the semiconductor substrate has a negative inclination from the position of the semiconductor substrate in the channel width direction, when the substrate is etched to form the groove, The phenomenon remains without being fully etched. That is, when the profile of the bottom surface is viewed in the channel width direction, a horn is formed that is not flat but is curved at both ends. As a result, a short channel effect is generated in which the channel length is reduced and the threshold voltage Vt is drastically reduced.

또한, 종래에는 혼이 발생된 상태에서 상기 단채널효과를 감소시키기 위해 채널의 도핑 불순물을 과도 주입함에 따라, 문턱전압 타겟 위치의 상향을 가져와 소자의 결함(defect) 및 트랩(trap)이 증가하게 되어, 리프레쉬 감소 및 셀 저항 증가 등의 부수적인 부작용이 유발된다. In addition, conventionally, when the doping impurities of the channel are excessively injected to reduce the short channel effect in the horn state, the threshold voltage target position is increased to increase the defects and traps of the device. This results in side effects such as reduced refresh and increased cell resistance.

본 발명은, 기판 식각시 발생되는 혼(horn)을 제거해주는 반도체 소자의 리세스 게이트 형성방법을 제공한다. The present invention provides a method of forming a recess gate of a semiconductor device that removes a horn generated during substrate etching.

또한, 본 발명은 혼에 기인하는 리프레쉬 특성 감소 및 셀 저항 증가를 방지할 수 있는 반도체 소자의 리세스 게이트 형성방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method of forming a recess gate of a semiconductor device capable of preventing a decrease in refresh characteristics due to horns and an increase in cell resistance.

본 발명에 따른 반도체 소자의 리세스 게이트 형성방법은, 트렌치 표면 상에 측벽산화막과 선형질화막이 차례로 형성되고, 상기 선형질화막 상에 트렌치를 매립하도록 절연막이 형성되어 구성된 활성영역을 한정하는 소자분리막을 구비한 반도 체 기판 상에 상기 활성영역에서의 게이트 형성 영역을 노출시키는 하드마스크를 형성하는 단계; 상기 노출된 활성영역의 게이트 형성 영역을 식각하여 저면 가장자리에 혼(horn)이 유발된 홈을 형성하는 단계; 상기 혼 부위가 노출되도록 측벽산화막 부분을 1차로 리세스시키는 단계; 상기 홈 저면 가장자리의 혼을 제거하여 상기 홈 저면 가장자리에 인접한 측벽산화막 부분을 2차로 리세스시키는 단계; 및 상기 홈 표면 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계;를 포함한다.A method of forming a recess gate of a semiconductor device according to the present invention includes a device isolation film defining an active region in which a sidewall oxide film and a linear nitride film are sequentially formed on a trench surface, and an insulating film is formed to fill a trench on the linear nitride film. Forming a hard mask on the semiconductor substrate, the hard mask exposing the gate forming region in the active region; Etching a gate forming region of the exposed active region to form a horn-induced groove in a bottom edge thereof; Firstly recessing the sidewall oxide layer so that the horn portion is exposed; Removing the horn at the bottom edge of the groove to secondary recess the sidewall oxide portion adjacent the bottom edge of the groove; And forming a gate insulating film on the groove surface.

상기 하드마스크는 패드산화막 및 패드질화막의 적층막으로 형성한다.The hard mask is formed of a laminated film of a pad oxide film and a pad nitride film.

상기 상기 하드마스크의 패드질화막은 상기 혼 부위가 노출되도록 측벽산화막 부분을 1차로 리세스시키는 단계 후, 그리고, 상기 홈 저면 가장자리의 혼을 제거하는 단계 전, 제거한다.The pad nitride layer of the hard mask is removed after first recessing the sidewall oxide layer to expose the horn portion and before removing the horn of the bottom edge of the groove.

상기 하드마스크는 식각장벽 특성이 개선되도록 상기 패드질화막 상에 비정질카본막 및 실리콘질산화막을 더 형성한다.The hard mask further forms an amorphous carbon film and a silicon nitride oxide film on the pad nitride film so that the etching barrier property is improved.

상기 노출된 활성영역의 게이트 형성 영역의 식각은 Cl2, HBr 및 SF6의 조합 가스를 이용하여 TCP 방식으로 수행한다.The etching of the gate forming region of the exposed active region is performed by TCP using a combination gas of Cl2, HBr and SF6.

상기 노출된 활성영역의 게이트 형성 영역의 식각은 반도체 기판의 측벽 보호를 위해 N2 또는 H2 가스를 추가하여 수행한다.The etching of the gate forming region of the exposed active region is performed by adding N2 or H2 gas to protect sidewalls of the semiconductor substrate.

상기 혼 부위가 노출되도록 측벽산화막 부분을 1차로 리세스시키는 단계는 HF 또는 BOE 용액을 사용하여 수행한다.The step of first recessing the sidewall oxide layer so that the horn portion is exposed is performed using HF or BOE solution.

상기 혼 부위가 노출되도록 측벽산화막 부분을 1차로 리세스시키는 단계 전, 상기 홈 저면 가장자리에 윗면이 좁은 사다리꼴 형상가 얻어지도록 CxHyFz와 O2의 조합 가스를 이용한 이방성 또는 등방성 식각을 수행하는 단계를 더 포함한다. And performing anisotropic or isotropic etching using a combination gas of CxHyFz and O2 to obtain a narrow trapezoidal shape at the top of the groove bottom edge prior to the step of primarily recessing the sidewall oxide layer so that the horn portion is exposed. .

상기 홈 저면을 식각하는 단계는 척 바이스를 주는 이방성 식각 및 바이어스를 인가하지 않는 등방성 식각을 조합하여 수행해서 혼 부위가 우선적으로 식각되는 조건으로 수행한다.The etching of the bottom of the groove is performed by a combination of anisotropic etching giving a chuck vice and isotropic etching without applying a bias, under conditions in which the horn portion is preferentially etched.

상기 홈 저면 가장자리에 인접한 측벽산화막 부분을 2차로 리세스시키는 단계는 HF 또는 BOE 용액을 사용하여 수행한다.Secondly recessing the sidewall oxide layer portion adjacent to the groove bottom edge is performed using HF or BOE solution.

상기 게이트 절연막은 건식, 습식 및 라디컬 산화를 조합하는 공정을 사용하여 형성한다.The gate insulating film is formed using a process combining dry, wet and radical oxidation.

(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 리세스 게이트 형성시의 기판 식각시 발생되는 혼(horn)을 게이트 절연막 형성 이전에 제거해주거나, 또는, 상기 혼이 음의 프로파일을 갖도록 만들어준다.The present invention removes the horn generated during the etching of the substrate during the formation of the recess gate before forming the gate insulating film, or makes the horn have a negative profile.

이렇게 하면, 본 발명은 종래와 비교해서 혼에 기인하는 채널 길이의 감소를 방지할 수 있기 때문에 문턱전압 마진(Vt Margin) 증가에 의한 리프레쉬 특성 및 셀 저항 특성을 개선시킬 수 있다.In this way, since the present invention can prevent the reduction in the channel length due to the horn as compared with the related art, the refresh characteristics and the cell resistance characteristics due to the increase in the threshold voltage margin Vt Margin can be improved.

자세하게, 도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 리세스 게이트 형성방법을 설명하기 위한 공정별 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.1A to 1F are cross-sectional views illustrating processes of forming a recess gate of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 1a를 참조하면, 공지된 STI 공정에 따라 활성영역을 한정하는 소자분리막(108)이 형성된 반도체 기판(100) 상에 리세스 마스크를 형성하기 위하여 버퍼산화막(110), 질화막(112), 비정질카본막(114), 실리콘질산화막 재질의 반사방지막(116)을 차례로 형성한다. Referring to FIG. 1A, a buffer oxide film 110, a nitride film 112, and an amorphous film are formed to form a recess mask on a semiconductor substrate 100 on which a device isolation film 108 defining an active region is formed according to a known STI process. The carbon film 114 and the antireflection film 116 made of silicon nitride oxide film are sequentially formed.

여기서, 상기 소자분리막(108)은 트렌치(T) 표면에 측벽산화막(102)과 선형질화막(104)이 차례로 형성되고, 상기 선형질화막(104) 상에 트렌치(T)를 매립하도록 절연막(106)이 형성된 구조로 이루어진다.In this case, the device isolation layer 108 includes a sidewall oxide layer 102 and a linear nitride layer 104 formed on the surface of the trench T in order, and the insulating layer 106 to fill the trench T on the linear nitride layer 104. It is made of a formed structure.

도 1b를 참조하면, 반사방지막(116) 상에 게이트 형성 영역을 노출시키는 마스크패턴(미도시)을 사용하여 상기 반사방지막(116), 비정질카본막(114), 질화막(112) 및 버퍼산화막(110)을 차례로 식각한다. 그런다음, 상기 식각된 질화막(112)을 식각마스크로 이용해서 반도체 기판(100)을 식각하여 홈(A)을 형성한다. 이때, 상기 반사방지막(116)과 비정질카본막(114)은 상기 질화막(112), 버퍼산화막(110) 및 반도체 기판(100)의 식각시 함께 식각되어 제거된다. Referring to FIG. 1B, the antireflection film 116, the amorphous carbon film 114, the nitride film 112, and the buffer oxide film may be formed using a mask pattern (not shown) exposing a gate formation region on the antireflection film 116. Etch 110) sequentially. Thereafter, the semiconductor substrate 100 is etched using the etched nitride film 112 as an etch mask to form the groove A. In this case, the anti-reflection film 116 and the amorphous carbon film 114 are etched and removed together during the etching of the nitride film 112, the buffer oxide film 110, and the semiconductor substrate 100.

여기서, 상기 홈(A) 형성을 위한 기판(100) 식각은 Cl2, HBr 및 SF6의 조합 가스를 이용한 TCP(Transfomer Coupled Plasma) 식각으로 수행하며, 또한, 반도체 기판(100)의 측벽 보호를 위해 N2 또는 H2 가스를 추가하여 수행할 수 있다. 상기 TCP 식각은 고밀도 플라즈마를 얻기 위해 두 개의 RF(Radio Frequence) 파워를 가진 식각공정을 말한다. The etching of the substrate 100 for forming the groove A may be performed by using a TCP (Transfomer Coupled Plasma) etching using a combination gas of Cl 2, HBr, and SF 6, and N2 for protecting sidewalls of the semiconductor substrate 100. Or by adding H2 gas. The TCP etching refers to an etching process having two radio frequency (RF) powers to obtain a high density plasma.

한편, 상기 홈(A)을 형성하기 위한 기판(100)의 식각시, 채널 폭 방향으로는 소자분리막(108)과 반도체 기판(100)간의 계면이 반도체 기판(100) 입장에서 음의 경사를 가지기 때문에 상기 반도체 기판(100)이 완전히 식각되지 않고 남는 현상이 발생되며, 이에 따라, 상기 홈(A) 저면의 채널 폭 방향으로의 가장자리에서 양끝이 평평하지 않고 위로 굽어 있는 형상의 혼(Horn; H)이 발생된다. Meanwhile, when etching the substrate 100 for forming the groove A, an interface between the device isolation layer 108 and the semiconductor substrate 100 has a negative inclination in the semiconductor substrate 100 position in the channel width direction. Therefore, the semiconductor substrate 100 may be left without being completely etched. Accordingly, a horn H of the shape in which both ends are not flat at the edges of the bottom surface of the groove A in the channel width direction may be bent upward. ) Is generated.

도 1c를 참조하면, 상기 홈(A)에 의해 노출된 소자분리막(108)의 측벽산화막(102) 부분을 HF 또는 BOE 용액을 이용한 습식 식각으로 제거하고, 연이어, 상기 혼(H) 부위가 노출될 수 있도록 상기 혼(H)이 발생된 부위의 측벽산화막(102)을 마찬가지로 HF 또는 BOE 용액을 이용한 습식 식각으로 1차 리세스시킨다. 그런다음, 상기 하드마스크막(118)으로 사용된 질화막(112)을 H3PO4 용액을 이용한 습식 세정으로 제거한다. Referring to FIG. 1C, a portion of the sidewall oxide layer 102 of the device isolation layer 108 exposed by the groove A is removed by wet etching using an HF or BOE solution, and subsequently, the horn portion H is exposed. As such, the sidewall oxide layer 102 of the portion where the horn H is generated is similarly first recessed by wet etching using HF or BOE solution. Then, the nitride film 112 used as the hard mask film 118 is removed by wet cleaning using a H 3 PO 4 solution.

한편, 상기 홈(A)에 의해 노출된 측벽산화막(102) 부분을 제거한 후, 그리고, 상기 혼(H)이 발생된 부위의 측벽산화막(102)을 1차 리세스시키기 전, 상기 홈(A) 저면 가장자리에 윗면이 좁은 사다리꼴 형상이 얻어지도록 CxHyFz와 O2의 조합 가스를 이용한 이방성 또는 등방성 식각을 수행함이 바람직하다. Meanwhile, after the portion of the sidewall oxide film 102 exposed by the groove A is removed, and before the sidewall oxide film 102 of the portion where the horn H is generated is first recessed, the groove A is removed. ) It is preferable to perform anisotropic or isotropic etching using a combination gas of CxHyFz and O2 to obtain a trapezoidal shape with a narrow upper surface at the bottom edge.

도 1d를 참조하면, N2 및 O2 플라즈마를 사용하여 상기 혼(H) 부위를 포함한 홈(A) 저면을 산화시킨다. 그런다음, 상기 산화의 결과로 홈(A) 표면에 형성된 산화막(미도시)을 CF4 가스를 이용하여 식각하고, 연이어, 기판 결과물에 대해 TCP 식각을 수행하여 상기 홈(A) 저면 가장자리의 혼(H)을 제거하고, 이를 통해, 상기 홈(A)의 저면을 평탄화시킨다.Referring to FIG. 1D, the bottom surface of the groove A including the horn H is oxidized using N 2 and O 2 plasma. Then, an oxide film (not shown) formed on the surface of the groove A as a result of the oxidation is etched using CF4 gas, and subsequently, TCP etching is performed on the substrate resultant, so that the horn of the bottom edge of the groove A is formed. H) is removed, thereby flattening the bottom surface of the groove (A).

여기서, 상기 TCP 식각은 Cl2, HBr 및 SF6의 조합 가스를 사용하여 수행하며, 특히, 척 바이어스를 주는 이방성 식각 및 바이어스를 인가하지 않는 등방성 식각을 조합해서 혼(H) 부위가 우선적으로 식각되는 조건으로 수행하여 좁은 사다리꼴의 형상의 프로파일(Profile)이 형성되도록 함이 바람직하다. Here, the TCP etching is performed using a combination gas of Cl 2, HBr, and SF 6, and particularly, a condition in which the horn (H) portion is preferentially etched by combining anisotropic etching giving chuck bias and isotropic etching without applying bias. It is preferable to form a narrow trapezoidal profile by performing the process.

도 1e를 참조하면, 상기 평탄화된 홈(A)의 저면 가장자리에 인접한 측벽산화막(102) 부분을 HF 또는 BOE 용액을 사용한 습식 식각으로 2차 리세스시킨다. 여기서, 본 발명은 홈(A)의 저면 가장자리를 2차로 리세스시켜 주기 때문에 유효 채널 길이를 더욱 증가시킬 수 있으며, 그래서, 단채널 특성을 줄여 주어 소자 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.Referring to FIG. 1E, a portion of the sidewall oxide layer 102 adjacent to the bottom edge of the planarized groove A is secondary recessed by wet etching using HF or BOE solution. Here, the present invention can further increase the effective channel length because the bottom edge of the groove A is secondarily recessed, so that the short channel characteristics can be further reduced to further improve the device characteristics.

도 1f를 참조하면, 상기 홈(A)의 표면에 게이트 절연막(120)을 형성한 후, 상기 게이트 절연막(120) 상에 홈(A)을 매립하도록 게이트 도전막(122)을 형성한다. 이때, 상기 게이트 절연막(120)은 상기 혼(H) 부위의 <110>,<111> 방향의 산화양을 극대화시키기 위해서 건식, 습식, 라디컬(radical) 산화를 조합하는 공정을 사용하여 형성한다. 그런다음, 상기 게이트 도전막(122) 상에 게이트 하드마스크막(124)을 형성한 후, 상기 게이트 하드마스크막(124)과 게이트 도전막(122) 및 게이트 절연막(120)을 차례로 식각하여 게이트(126)를 형성한다.Referring to FIG. 1F, after the gate insulating layer 120 is formed on the surface of the groove A, the gate conductive layer 122 is formed to fill the groove A on the gate insulating layer 120. In this case, the gate insulating layer 120 is formed using a combination of dry, wet, and radical oxidation in order to maximize the amount of oxidation in the <110> and <111> directions of the horn portion H. . After that, the gate hard mask layer 124 is formed on the gate conductive layer 122, and the gate hard mask layer 124, the gate conductive layer 122, and the gate insulating layer 120 are sequentially etched to form a gate. 126 is formed.

여기서, 상기 홈(A) 저면의 가장자리 부위는 사방이 충분히 노출되어 있고, (110) 또는 (111)면에 가까워서 산화속도가 빠르므로, 홈(A)의 저면은 전체적으로 평평하거나, 또는, 가장자리 부위가 아래로 굽은 형상의 프로파일을 가질 수 있다. 따라서, 본 발명은 기판 식각시 발생되는 혼(H)을 게이트 절연막 형성 이전에 제거해 주거나, 또는, 홈(A)의 가장자리가 아래로 굽은 형상의 프로파일을 갖도록 해준 상태로 후속 공정을 진행함에 따라, 혼(H)에 의해 유발되는 리프레쉬 감소 및 셀 저항 증가를 방지할 수 있다.Here, since the edge portion of the bottom surface of the groove A is sufficiently exposed, and the oxidation rate is fast because it is close to the (110) or (111) surface, the bottom surface of the groove A is generally flat or the edge portion. It may have a profile of curved shape. Therefore, according to the present invention, the horn H generated during the etching of the substrate is removed before the gate insulating film is formed, or the subsequent process is performed in such a manner that the edge of the groove A has a curved profile. The decrease in refresh caused by the horn H and the increase in cell resistance can be prevented.

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 리세스 게이트 형성시 발생되는 혼을 게이트 절연막 형성 이전에 제거해주거나, 또는, 상기 혼이 음의 프로파일을 갖도록 만들어줌으로써 종래와 비교해서 혼에 기인하는 채널 길이의 감소를 방지할 수 있기 때문에 문턱전압 마진(Vt Margin) 증가에 의한 리프레쉬 특성 및 셀 저항 특성을 개선시킬 수 있다.As described above, the present invention eliminates the horn generated during the formation of the recess gate before forming the gate insulating layer, or makes the horn have a negative profile, thereby reducing the channel length caused by the horn compared to the conventional art. Since it can prevent, the refresh characteristic and the cell resistance characteristic by the increase of a threshold voltage margin (Vt Margin) can be improved.

더 나아가서는 소자의 결함(defect) 및 트랩(trap)을 감소시킬 수 있다. Furthermore, defects and traps of the device can be reduced.

Claims (12)

트렌치 표면 상에 측벽산화막과 선형질화막이 차례로 형성되고, 상기 선형질화막 상에 트렌치를 매립하도록 절연막이 형성되어 구성된 활성영역을 한정하는 소자분리막을 구비한 반도체 기판 상에 상기 활성영역에서의 게이트 형성 영역을 노출시키는 하드마스크를 형성하는 단계; A gate forming region in the active region is formed on a semiconductor substrate having a device isolation film defining an active region in which a sidewall oxide film and a linear nitride film are sequentially formed on the trench surface, and an insulating film is formed to fill a trench on the linear nitride film. Forming a hard mask exposing the hard mask; 상기 노출된 활성영역의 게이트 형성 영역을 식각하여 저면 가장자리에 혼(horn)이 유발된 홈을 형성하는 단계;Etching a gate forming region of the exposed active region to form a horn-induced groove in a bottom edge thereof; 상기 혼 부위가 노출되도록 측벽산화막 부분을 1차로 리세스시키는 단계;Firstly recessing the sidewall oxide layer so that the horn portion is exposed; 상기 홈 저면 가장자리의 혼을 제거하여 상기 홈 저면 가장자리에 인접한 측벽산화막 부분을 2차로 리세스시키는 단계; 및Removing the horn at the bottom edge of the groove to secondary recess the sidewall oxide portion adjacent the bottom edge of the groove; And 상기 홈 표면 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계;Forming a gate insulating film on the groove surface; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 리세스 게이트 형성방법.Recess gate forming method of a semiconductor device comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하드마스크는 패드산화막 및 패드질화막의 적층막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 리세스 게이트 형성방법.And the hard mask is formed of a laminated film of a pad oxide film and a pad nitride film. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 하드마스크의 패드질화막은 상기 혼 부위가 노출되도록 측벽산화막 부 분을 1차로 리세스시키는 단계 후, 그리고, 상기 홈 저면 가장자리의 혼을 제거하는 단계 전, 제거하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 리세스 게이트 형성방법.The pad nitride layer of the hard mask may be removed after first recessing the sidewall oxide layer so that the horn portion is exposed and before removing the horn at the bottom edge of the groove. A method of forming a set gate. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 하드마스크는 식각장벽 특성이 개선되도록 상기 패드질화막 상에 비정질카본막 및 실리콘질산화막을 더 형성하여 구성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 리세스 게이트 형성방법.The hard mask may be formed by forming an amorphous carbon film and a silicon nitride oxide film on the pad nitride layer so that the etching barrier property is improved. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 노출된 활성영역의 게이트 형성 영역의 식각은 Cl2, HBr 및 SF6의 조합 가스를 이용하여 TCP 방식으로 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 리세스 게이트 형성방법.And etching the gate forming region of the exposed active region by TCP using a combination gas of Cl 2, HBr, and SF 6. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 노출된 활성영역의 게이트 형성 영역의 식각은 반도체 기판의 측벽 보호를 위해 N2 또는 H2 가스를 추가하여 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 리세스 게이트 형성방법.And etching the gate forming region of the exposed active region by adding N2 or H2 gas to protect sidewalls of the semiconductor substrate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 혼 부위가 노출되도록 측벽산화막 부분을 1차로 리세스시키는 단계는 HF 또는 BOE 용액을 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 리세스 게이트 형성방법.Recessing the sidewall oxide film portion primarily so that the horn portion is exposed, the recess gate forming method of the semiconductor device, characterized in that performed using HF or BOE solution. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 혼 부위가 노출되도록 측벽산화막 부분을 1차로 리세스시키는 단계 전, 상기 홈 저면 가장자리에 윗면이 좁은 사다리꼴 형상가 얻어지도록 CxHyFz와 O2의 조합 가스를 이용한 이방성 또는 등방성 식각을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 리세스 게이트 형성방법.And performing anisotropic or isotropic etching using a combination gas of CxHyFz and O2 to obtain a narrow trapezoidal shape at the top of the groove bottom edge prior to the step of primarily recessing the sidewall oxide layer so that the horn portion is exposed. A method of forming a recess gate in a semiconductor device, characterized in that the. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 혼을 제거하는 단계는, N2 및 O2 플라즈마를 이용하여 상기 혼 부위를 포함하여 홈 저면을 산화시키는 단계; 상기 산화의 결과로 홈 표면에 형성된 산화막을 CF4 가스를 이용하여 식각하는 단계; 및 상기 홈의 저면을 Cl2, HBr 및 SF6의 조합 가스를 이용한 TCP 방식을 이용하여 식각하는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 리세스 게이트 형성방법.Removing the horn may include oxidizing a bottom of a groove including the horn portion using N2 and O2 plasma; Etching the oxide film formed on the groove surface as a result of the oxidation using CF4 gas; And etching the bottom surface of the groove using a TCP method using a combination gas of Cl 2, HBr, and SF 6. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 홈 저면을 식각하는 단계는 척 바이어스를 주는 이방성 식각 및 바이어스를 인가하지 않는 등방성 식각을 조합하여 수행해서 혼 부위가 우선적으로 식각되는 조건으로 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 리세스 게이트 형성방 법.The etching of the bottom of the groove is performed by a combination of anisotropic etching giving chuck bias and isotropic etching without applying bias, so that the horn portion is preferentially etched. method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 홈 저면 가장자리에 인접한 측벽산화막 부분을 2차로 리세스시키는 단계는 HF 또는 BOE 용액을 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 리세스 게이트 형성방법.And secondly recessing the sidewall oxide layer portion adjacent the bottom edge of the groove using HF or BOE solution. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 게이트 절연막은 건식, 습식 및 라디컬 산화를 조합하는 공정을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 리세스 게이트 형성방법.And the gate insulating film is formed using a combination of dry, wet, and radical oxidation.
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