KR101067875B1 - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 셀 영역에서의 매립 게이트 형성후 소자 분리막과 액티브 영역의 손상을 방지할 수 있는 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다. 반도체 소자의 제조방법은 먼저, 반도체 기판상에 셀 영역의 일부분을 노출시키고, 주변 회로 영역은 덮어주는 상기 반도체 기판과는 다른 식각 선택비를 갖는 하드 마스크층을 형성한다. 상기 하드 마스크층을 이용하여 상기 셀 영역의 노출된 부분을 식각하여 게이트용 트렌치를 형성한다. 상기 게이트용 트렌치의 저부에 게이트 전극을 형성한다. 상기 게이트 전극상의 상기 게이트용 트렌치내에 캡핑막을 형성하고, 기판 전면에 걸쳐 실링층을 형성한다. 상기 주변 회로 영역의 상기 실링층과 상기 하드 마스크층을 상기 반도체 기판과는 다른 식각 선택비를 갖는 물질을 이용하여 식각하여 반도체 기판을 노출시켜 준다. The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device capable of preventing damage to the device isolation layer and the active region after forming the buried gate in the cell region. The method of manufacturing a semiconductor device firstly forms a hard mask layer having an etching selectivity different from that of the semiconductor substrate which exposes a portion of the cell region on the semiconductor substrate and covers the peripheral circuit region. An exposed portion of the cell region is etched using the hard mask layer to form a gate trench. A gate electrode is formed at the bottom of the gate trench. A capping film is formed in the gate trench on the gate electrode, and a sealing layer is formed over the entire surface of the substrate. The sealing layer and the hard mask layer of the peripheral circuit region are etched using a material having an etching selectivity different from that of the semiconductor substrate to expose the semiconductor substrate.
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 셀영역의 매립 게이트 형성후 액티브 영역 및 소자분리막의 손상을 방지할 수 있는 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a semiconductor device capable of preventing damage to an active region and a device isolation film after formation of a buried gate in a cell region.
소자의 크기가 축소됨에 따라 트랜지스터의 채널 길이가 짧아지게 되었다. 이에 따라 트랜지스터 특성을 확보하기 위하여 높은 채널 도핑을 실시하는 방법이 제안되었으나, 높은 채널 도핑으로 인해 리프레쉬 특성이 열화되었다. 또한, 낮은 스토리지 캐패시턴스(Cs)로 인해 충분한 센싱 마진을 확보하기 어려워 기생 캐패시턴스(Cb)를 낮추기 위한 노력이 진행되고 있다. As the device size shrinks, the channel length of the transistors becomes shorter. Accordingly, a method of performing high channel doping has been proposed in order to secure transistor characteristics, but the refresh characteristic is degraded due to high channel doping. In addition, due to the low storage capacitance (Cs) it is difficult to secure a sufficient sensing margin is making efforts to lower the parasitic capacitance (Cb).
상기 문제점을 해결하기 위한 방법으로 게이트가 비트라인 하부에 배열되는 매립 게이트 구조가 제안되었다. 이러한 매립 게이트 구조는 워드라인과 비트라인간의 캐패시턴스와 비트라인 전체 캐패시턴스를 감소시킬 수 있어 기생 개패시턴스를 감소시킬 수 있었다. In order to solve the above problem, a buried gate structure in which a gate is arranged under a bit line has been proposed. Such a buried gate structure can reduce the capacitance between the word line and the bit line and the overall capacitance of the bit line, thereby reducing parasitic capacitance.
일반적으로, 셀 영역에서는 매립 게이트를 형성하고, 주변 회로영역에서는 스택 게이트를 형성하였다. 그러므로, 셀 영역과 주변 회로영역에서 게이트를 동시에 형성할 수 없기 때문에, 셀 영역에서 매립 게이트를 먼저 형성한 다음, 주변 회로영역에서 스택 게이트를 형성하였다.In general, a buried gate is formed in a cell region, and a stack gate is formed in a peripheral circuit region. Therefore, since gates cannot be simultaneously formed in the cell region and the peripheral circuit region, the buried gate is first formed in the cell region and then the stack gate is formed in the peripheral circuit region.
따라서, 셀 영역에서 매립 게이트를 형성한 다음, 매립 게이트를 위해 형성된 질화막으로 된 실링층과 산화막으로 된 하드 마스크층을 주변 회로영역에서는 제거하여야 한다. 그러나, 상기 식각 공정을 수행하게 되면, 주변 회로영역에서 소자 분리막이 손실되게 된다. 이러한 소자분리막의 손상은 주변회로영역에서 스택 게이트를 형성하기 위하여 식각 공정을 수행하는 경우, CD 가 작아지게 되고, 게이트 기울임 현상이 발생하게 된다. 또한, 기판과 소자분리막간의 단차가 발생되어 액티브 영역이 손상되는 문제점이 발생되었다.Therefore, after the buried gate is formed in the cell region, the sealing layer of the nitride film and the hard mask layer of the oxide film formed for the buried gate should be removed from the peripheral circuit region. However, when the etching process is performed, the device isolation layer is lost in the peripheral circuit area. The damage of the device isolation layer may result in a smaller CD and a gate tilt phenomenon when the etching process is performed to form the stack gate in the peripheral circuit region. In addition, a step occurs between the substrate and the device isolation layer, thereby causing a problem in that the active region is damaged.
본 발명은 셀 영역에서 매립 게이트 형성 후 주변 회로영역에서 스택 게이트 형성시 소자 분리막과 액티브 영역의 식각 손상을 방지할 수 있는 반도체 소자의 제조방법을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of preventing etch damage of an isolation layer and an active region when forming a gate of a stack in a peripheral circuit region after forming a buried gate in a cell region.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법은 다음과 같다. 먼저 반도체 기판상에 셀 영역의 일부분을 노출시키고, 주변 회로 영역은 덮어주는 상기 반도체 기판과는 다른 식각 선택비를 갖는 하드 마스크층을 형성한다. 상기 하드 마스크층을 이용하여 상기 셀 영역의 노출된 부분을 식각하여 게이트용 트렌치를 형성한다. 상기 게이트용 트렌치의 저부에 게이트 전극을 형성한다. 상기 게이트 전극상의 상기 게이트용 트렌치내에 캡핑막을 형성하고, 기판 전면에 걸쳐 실링층을 형성한다. 상기 주변 회로 영역의 상기 실링층과 상기 하드 마스크층을 식각하여 반도체 기판을 노출시켜 준다. A method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention is as follows. First, a portion of the cell region is exposed on the semiconductor substrate, and a hard mask layer having an etch selectivity different from that of the semiconductor substrate overlying the peripheral circuit region is formed. An exposed portion of the cell region is etched using the hard mask layer to form a gate trench. A gate electrode is formed at the bottom of the gate trench. A capping film is formed in the gate trench on the gate electrode, and a sealing layer is formed over the entire surface of the substrate. The sealing layer and the hard mask layer of the peripheral circuit region are etched to expose a semiconductor substrate.
상기 하드 마스크층은 질화막을 포함하고, 상기 실링층은 질화막을 포함할 수 있다.The hard mask layer may include a nitride film, and the sealing layer may include a nitride film.
상기 캡핑막과 실링층을 형성하는 것은 상기 게이트용 트렌치가 매립되도록 상기 하드 마스크층상에 캡핑용 절연막을 형성하고, 상기 캡핑용 절연막을 식각하여 상기 게이트용 트렌치내의 상기 게이트 전극상에 상기 캡핑막을 형성하며, 및 상기 캡핑막이 형성된 기판 전면에 실링층을 형성하는 것을 포함할 수 있다.The capping layer and the sealing layer may be formed by forming a capping insulating layer on the hard mask layer to fill the gate trench, and etching the capping insulating layer to form the capping layer on the gate electrode in the gate trench. And forming a sealing layer on the entire surface of the substrate on which the capping film is formed.
상기 캡핑막과 실링층을 형성하는 것은 상기 게이트용 트렌치가 매립되도록 상기 하드 마스크 패턴상에 절연막을 형성하고, 상기 절연막을 평탄화시켜 상기 게이트용 트렌치내의 상기 게이트 전극상에 상기 캡핑막을 형성하고 기판 전면에 실링층을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 절연막은 상기 반도체 기판과는 다른 식각 선택비를 갖는 물질, 예를 들어, 질화막을 포함할 수 있다. Forming the capping film and the sealing layer may include forming an insulating film on the hard mask pattern to fill the gate trench, and planarizing the insulating film to form the capping film on the gate electrode in the gate trench and to cover the entire substrate. It may include forming a sealing layer in. The insulating layer may include a material having an etching selectivity different from that of the semiconductor substrate, for example, a nitride layer.
상기 반도체 기판의 상기 노출된 주변 회로 영역상에 게이트 절연막을 더 형성할 수 있다. A gate insulating layer may be further formed on the exposed peripheral circuit region of the semiconductor substrate.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법은 다음과 같다. 먼저, 셀 영역과 주변 회로 영역을 구비하는 반도체 기판상에 식각 정지막과 하드 마스크층을 순차적으로 형성한다. 상기 셀 영역의 일부분을 노출시키고, 주변 회로 영역은 덮어주도록 상기 식각 정지막과 하드 마스크층을 패터닝한다. 상기 하드 마스크층을 이용하여 상기 셀 영역의 노출된 부분을 식각하여 게이트용 트렌치를 형성한다. 상기 게이트용 트렌치의 저부에 게이트 전극을 형성한다. 상기 게이트 전극상의 상기 게이트용 트렌치내에 캡핑막을 형성하고, 기판 전면에 걸쳐 실링층을 형성한다. 상기 주변 회로 영역의 상기 실링층과 상기 하드 마스크층을 상기 식각 정지막을 이용하여 식각한다. 상기 주변 회로 영역의 상기 식각 정지막을 식각하여 반도체 기판을 노출시켜 준다. In addition, a method of manufacturing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention is as follows. First, an etch stop film and a hard mask layer are sequentially formed on a semiconductor substrate including a cell region and a peripheral circuit region. The etch stop layer and the hard mask layer are patterned to expose a portion of the cell region and cover the peripheral circuit region. An exposed portion of the cell region is etched using the hard mask layer to form a gate trench. A gate electrode is formed at the bottom of the gate trench. A capping film is formed in the gate trench on the gate electrode, and a sealing layer is formed over the entire surface of the substrate. The sealing layer and the hard mask layer of the peripheral circuit region are etched using the etch stop layer. The etch stop layer in the peripheral circuit region is etched to expose a semiconductor substrate.
상기 식각 정지막은 상기 반도체 기판과는 다른 식각 선택비를 갖는 물질, 예를 들어 질화막을 포함할 수 있다.The etch stop layer may include a material having an etching selectivity different from that of the semiconductor substrate, for example, a nitride layer.
본 발명의 반도체 소자의 제조방법에 따르면, 셀 영역에서 매립 게이트를 형성하기 위한 하드 마스크층으로 소자 분리막과 액티브 영역과는 식각 선택비를 갖는 질화막을 사용한다. 그러므로, 주변 회로영역에서 스택 게이트를 형성하기 위하여 하드 마스크층을 제거하기 위한 습식 식각공정시, 소자 분리막의 손실을 방지할 수 있다. According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a nitride film having an etch selectivity between the device isolation layer and the active region is used as a hard mask layer for forming the buried gate in the cell region. Therefore, in the wet etching process for removing the hard mask layer to form the stack gate in the peripheral circuit region, it is possible to prevent the loss of the device isolation layer.
또한, 본 발명은 매립 게이트를 형성하기 전에 질화막으로 된 식각 정지막을 형성한다. 그러므로, 하드 마스크층을 산화막으로 그대로 사용하더라도 상기 식각 정지막에 의해 소자 분리막의 식각 손실을 방지할 수 있다. 따라서, 소자 분리막의 식각 손실에 따른 액티브 영역의 손상을 방지할 수 있으며, CD 감소에 따른 게이트 기울임 현상을 방지할 수 있다.In addition, the present invention forms an etch stop film made of a nitride film before forming the buried gate. Therefore, even if the hard mask layer is used as the oxide film, the etching stop film can prevent the etching loss of the device isolation film. Therefore, damage to the active region due to the etching loss of the device isolation layer can be prevented, and the gate tilt phenomenon due to the CD decrease can be prevented.
도 1 내지 도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 8 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 10 내지 도 13는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.1 to 7 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
8 to 9 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with another embodiment of the present invention.
10 to 13 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with still another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.1 to 7 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 반도체 기판(100)이 제공된다. 상기 반도체 기판(100)은 실리콘 기판을 포함할 수 있다. 상기 반도체 기판(100)은 메모리 셀들이 배열되는 셀 영역(101)과 주변 회로들이 배열될 주변 회로영역(105)을 구비할 수 있다. 소자 분리막 공정을 수행하여, 상기 소자 분리용 트렌치내에 셀 영역(101)과 주변 회로 영역(105)의 액티브 영역들(120)을 한정하는 소자 분리막(110)을 형성한다. 상기 소자 분리막은 SOD(spin on dielectric) 계열의 절연막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 소자 분리막은 산화막을 포함할 수 있다. 상기 소자 분리막(110)을 형성하기 전에, 상기 소자 분리용 트렌치의 저면 및 측벽에 라이너 질화막(미도시)과 라이너 산화막(미도시)을 더 형성할 수도 있다.Referring to FIG. 1, a
도 2를 참도하면, 상기 소자 분리막(110)이 형성된 상기 반도체 기판(100)상에 하드 마스크층(130)을 형성한다. 이어서 게이트 마스크(미도시)을 이용하여, 상기 하드 마스크층(130)을 식각하여 상기 셀 영역(101)의 상기 액티브 영역(120)중 게이트 형성영역을 노출시켜 준다. Referring to FIG. 2, a
이때, 상기 하드 마스크층(130)은 상기 셀 영역(101)의 상기 소자 분리막(110)의 일부분을 노출시켜 줄 수도 있다. 상기 하드 마스크층(130)은 상기 반도체 기판(100)과 상기 소자 분리막(110)과는 다른 식각 선택비를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 상기 하드 마스크층(130)은 질화막을 포함할 수 있다.In this case, the
이어서, 상기 하드 마스크층(130)을 이용하여 상기 셀 영역(101)의 상기 액티브 영역(120)의 노출된 부분을 일정 깊이만큼 식각하여 상기 셀 영역(101)의 액티브 영역(120)에 게이트용 트렌치(140)를 형성한다. 이때, 상기 셀 영역(101)의 상기 소자분리막(110)의 일부분도 소정 깊이로 식각되어 상기 소자 분리막(110)에도 상기 게이트용 트렌치(140)를 형성할 수 있다. Subsequently, the exposed portion of the
도 3를 참조하면, 상기 게이트용 트렌치(140)의 저면 및 측벽에 게이트 절연막(145)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(145)이 산화공정을 통해 형성된 산화막을 포함하는 경우, 상기 게이트 절연막(145)은 상기 게이트용 트렌치(140)내에만 배열될 수 있다. 상기 게이트용 트렌치(140)가 매립되도록 상기 하드 마스크층(130)상에 게이트 전극물질(미도시)을 형성한다. Referring to FIG. 3, a
이어서, 상기 게이트 전극물질을 CMP 공정 및/또는 에치백 공정을 통해 식각하여 상기 게이트용 트렌치(140)의 저부에 게이트 전극(150)을 형성한다. 상기 게이트 전극(150)은 배리어막과 게이트 메탈층의 적층구조를 가질 수 있다. 상기 배리어 메탈은 TiN을 포함할 수 있고, 상기 게이트 메탈층은 텅스텐막을 포함할 수 있다.Subsequently, the gate electrode material is etched through the CMP process and / or the etch back process to form the
도 4를 참조하면, 상기 게이트용 트렌치(140)의 상부가 매립되도록 상기 하드 마스크층(130)상에 캡핑 절연막(미도시)을 형성한다. 상기 캡핑 절연막은 상기 소자 분리막(110) 및 상기 반도체 기판(100)과는 다른 식각 선택비를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 상기 캡핑 절연막은 질화막을 포함할 수 있다. 상기 캡핑 절연막을 CMP 공정 또는 에치백 공정등을 통해 식각하여, 상기 게이트 전극(150)상에 상기 게이트용 트렌치(140)가 매립되도록 캡핑막(155)을 형성한다. 따라서, 상기 게이트용 트렌치내에 매립된, 상기 게이트 절연막(145), 상기 게이트 전극(150) 및 상기 캡핑막(155)을 포함하는 매립 게이트가 형성된다. Referring to FIG. 4, a capping insulating layer (not shown) is formed on the
도 5를 참조하면, 상기 하드 마스크층(130)과 상기 매립 게이트상에 실링층(160)을 형성한다. 상기 실링층(160)은 질화막을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, a
도 6를 참조하면, 상기 주변 회로 영역(105)상의 상기 실링층(160)이 노출되도록, 상기 실링층(160)상에 감광막 패턴(미도시)을 형성한다. 상기 감광막을 식각 마스크로 하여 상기 실링층(160)과 하드 마스크층(130)을 식각하여 상기 주변 회로 영역의 반도체 기판(100)이 노출되도록 한다. 상기 실링층(160)과 하드 마스크층(130)은 습식 식각공정 또는 건식 식각공정을 통해 제거할 수 있다.Referring to FIG. 6, a photoresist pattern (not shown) is formed on the
도 7을 참조하면, 상기 주변 회로 영역(105)의 상기 반도체 기판(100)상에 주변회로용 게이트 절연막(170)을 형성한다. 도면상에는 도시되지 않았으나, 상기 게이트 절연막(170)상에 게이트 형성공정을 통해 스택 게이트를 형성한다.Referring to FIG. 7, a
도 8과 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다. 도 8과 도 9는 게이트 캡핑층과 실링층을 형성하는 공정에 한하여 도시한 것이다.8 and 9 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with another embodiment of the present invention. 8 and 9 illustrate only the process of forming the gate capping layer and the sealing layer.
게이트용 트렌치(140)내에 게이트 전극(150)을 형성하기 까지의 공정은 도 1 내지 도 3에 도시된 공정과 동일하게 진행될 수 있다.The process of forming the
이어서, 상기 게이트 전극(150)을 상기 게이트용 트렌치(140)의 저부에 형성한 다음, 캡핑막과 실링층을 위한 질화막(180)을 한번의 증착 공정을 통해 도 8과 같이 증착한다. 이어서, 상기 질화막(180)을 CMP 공정 또는 에치백 공정 등을 통해 평탄화시켜 준다. 따라서, 상기 질화막(180)은 상기 게이트 전극(150)상에 형성되어 상기 게이트용 트렌치(140)내에 매립되는 갭핑막과 상기 하드 마스크층(130)상에 배열되는 실링층으로서 작용하게 된다.Subsequently, the
이후의 주변 회로 영역(105)에서 상기 질화막(180)을 제거하여 주변 회로 영역(105)의 상기 반도체 기판(100)을 노출시켜 주는 공정과 상기 게이트 절연막(170)을 형성하는 이후의 공정은 도 6 및 도 7과 동일하게 진행될 수 있다.The process of exposing the
도 10 내지 및 도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다. 10 to 13 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with still another embodiment of the present invention.
도 10를 참조하면, 도 1과 같은 방법으로 반도체 기판(10)의 셀 영역(101)과 주변 회로영역(105)에 액티브 영역(120)을 한정하는 소자 분리막(110)을 형성한다. 이어서, 상기 소자 분리막(110)을 포함하는 상기 반도체 기판(100)상에 식각 정지막(190)을 형성한다. 상기 식각 정지막(190)은 상기 반도체 기판(100) 및 상기 소자 분리막(110)과는 다른 식각 선택비를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 상기 식각 정지막(190)은 질화막을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 10, the
도 11을 참조하면, 상기 식각 정지막(110)상에 하드 마스크층(130)을 형성한 다음 게이트 마스크(미도시)을 이용하여 상기 식각 정지막(190)과 상기 하드 마스크층(130)을 식각하여 상기 셀 영역(101)의 액티브 영역(120)의 소정 부분을 노출시켜 준다. 이어서, 상기 하드 마스크층(130)을 마스크로 하여 상기 셀 영역(101)에서 상기 액티브 영역(120)의 상기 노출된 부분을 식각하여 게이트용 트렌치(140)를 형성한다.Referring to FIG. 11, a
상기 하드 마스크층(130)은 그 하부에 상기 반도체 기판(100)과 상기 소자 분리막(110)과는 다른 식각 선택비를 갖는 식각 정지막(190)이 배열되어 있으므로, 산화막 또는 질화막을 포함할 수 있다. 상기 하드 마스크층(130)을 위한 산화막으로 TEOS 막이 사용될 수 있다.The
도 12를 참조하면, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같은 공정을 수행하여, 상기 게이트용 트렌치(140)내에 게이트 절연막(145), 게이트 전극(150) 및 캡핑막(155)을 포함하는 매립 게이트를 형성하고, 상기 매립 게이트를 포함하는 상기 하드 마스크층(130)상에 실링층(160)을 형성한다. 이때, 캡핑층(155)과 실링층(160)은 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 단일의 질화막(180)으로 구성되어 캡핑층과 실링층이 통합된 구조를 가질 수 있다. 상기 실링층(160)은 질화막을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 12, a process including a
도 13을 참조하면, 상기 주변 회로영역(105)에서 상기 하드 마스크층(130)과 상기 실링층(160)을 상기 식각 정지막(190)을 이용하여 제거한 다음, 상기 주변 회로 영역(105)에서의 상기 식각 정지막(190)을 제거하여 상기 주변 회로 영역(105)의 상기 반도체 기판(100)을 노출시켜 준다. 상기 식각 정지막(190)은 인산 용액을 이용하여 제거할 수 있다. 상기 주변 회로 영역(105)의 상기 노출된 반도체 기판(100)상에 게이트 절연막(170)을 형성한 다음, 그위에 스택 게이트(미도시)를 형성할 수 있다.Referring to FIG. 13, the
이상에서, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.In the above, the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, various modifications and changes by those skilled in the art within the spirit and scope of the present invention Changes are possible.
100: 반도체 기판 110: 소자 분리막
120: 액티브 영역 130: 하드 마스크층
140: 게이트용 트렌치 145, 170: 게이트 절연막
150: 게이트 전극 155: 캡핑막
160: 실링층 180: 질화막
190: 식각 정지막100: semiconductor substrate 110: device isolation film
120: active region 130: hard mask layer
140:
150: gate electrode 155: capping film
160: sealing layer 180: nitride film
190: etching stop film
Claims (15)
상기 하드 마스크층을 이용하여 상기 셀 영역의 노출된 부분을 식각하여 게이트용 트렌치를 형성하는 단계;
상기 게이트용 트렌치의 저부에 게이트 전극을 형성하는 단계;
상기 게이트 전극상의 상기 게이트용 트렌치내에 캡핑막을 형성하고, 기판 전면에 걸쳐 실링층을 형성하는 단계; 및
상기 주변 회로 영역의 상기 실링층과 상기 하드 마스크층을 상기 반도체 기판과는 다른 식각 선택비를 갖는 물질을 이용하여 식각하여 반도체 기판을 노출시키는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조방법.Forming a hard mask layer on the semiconductor substrate, the hard mask layer having an etch selectivity different from that of the semiconductor substrate exposing a portion of the cell region and covering the peripheral circuit region;
Etching the exposed portion of the cell region by using the hard mask layer to form a gate trench;
Forming a gate electrode at a bottom of the gate trench;
Forming a capping film in the gate trench on the gate electrode, and forming a sealing layer over the entire surface of the substrate; And
And etching the sealing layer and the hard mask layer in the peripheral circuit region using a material having an etching selectivity different from that of the semiconductor substrate to expose the semiconductor substrate.
상기 게이트용 트렌치가 매립되도록 상기 하드 마스크층상에 캡핑용 절연막을 형성하는 단계; 및
상기 캡핑용 절연막을 식각하여 상기 게이트용 트렌치내의 상기 게이트 전극상에 상기 캡핑막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the forming of the capping layer is performed.
Forming a capping insulating layer on the hard mask layer to fill the gate trench; And
Etching the capping insulating layer to form the capping layer on the gate electrode in the gate trench.
상기 게이트용 트렌치가 매립되도록 상기 하드 마스크 패턴상에 절연막을 형성하는 단계; 및
상기 절연막을 평탄화시켜 상기 게이트용 트렌치내의 상기 게이트 전극상에 상기 캡핑막을 형성하고 기판 전면에 실링층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the forming of the capping layer and the sealing layer is performed.
Forming an insulating film on the hard mask pattern to fill the gate trench; And
And planarizing the insulating film to form the capping film on the gate electrode in the gate trench and to form a sealing layer on the entire surface of the substrate.
상기 셀 영역의 일부분을 노출시키고, 주변 회로 영역은 덮어주도록 상기 식각 정지막과 하드 마스크층을 패터닝하는 단계;
상기 하드 마스크층을 이용하여 상기 셀 영역의 노출된 부분을 식각하여 게이트용 트렌치를 형성하는 단계;
상기 게이트용 트렌치의 저부에 게이트 전극을 형성하는 단계;
상기 게이트 전극상의 상기 게이트용 트렌치내에 캡핑막을 형성하고, 기판 전면에 걸쳐 실링층을 형성하는 단계;
상기 주변 회로 영역의 상기 실링층과 상기 하드 마스크층을 상기 식각 정지막을 이용하여 식각하는 단계; 및
상기 주변 회로 영역의 상기 식각 정지막을 식각하여 반도체 기판을 노출시키는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조방법.Sequentially forming an etch stop layer and a hard mask layer on the semiconductor substrate including the cell region and the peripheral circuit region;
Patterning the etch stop layer and hard mask layer to expose a portion of the cell region and cover a peripheral circuit region;
Etching the exposed portion of the cell region by using the hard mask layer to form a gate trench;
Forming a gate electrode at a bottom of the gate trench;
Forming a capping film in the gate trench on the gate electrode, and forming a sealing layer over the entire surface of the substrate;
Etching the sealing layer and the hard mask layer in the peripheral circuit region using the etch stop layer; And
Etching the etch stop layer in the peripheral circuit region to expose a semiconductor substrate.
상기 게이트용 트렌치가 매립되도록 상기 하드 마스크 패턴상에 절연막을 형성하는 단계; 및
상기 절연막을 평탄화시켜 상기 게이트용 트렌치내의 상기 게이트 전극상에 상기 캡핑막을 형성하고 기판 전면에 실링층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.The method of claim 10, wherein the forming of the capping layer and the sealing layer is performed.
Forming an insulating film on the hard mask pattern to fill the gate trench; And
And planarizing the insulating film to form the capping film on the gate electrode in the gate trench and to form a sealing layer on the entire surface of the substrate.
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