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KR100372646B1 - Method for making a vertical type transistor using a standard semiconductor process - Google Patents

Method for making a vertical type transistor using a standard semiconductor process Download PDF

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KR100372646B1
KR100372646B1 KR10-2000-0037368A KR20000037368A KR100372646B1 KR 100372646 B1 KR100372646 B1 KR 100372646B1 KR 20000037368 A KR20000037368 A KR 20000037368A KR 100372646 B1 KR100372646 B1 KR 100372646B1
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주식회사 하이닉스반도체
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Abstract

본 발명은 표준 반도체 공정을 이용한 수직형 트랜지스터의 제조 방법에 관한 것으로, 사진 식각 방법을 이용하여 상부 실리콘층의 일부를 식각한후, 소오스 또는 드레인 영역을 형성하기 위해 이온 주입 공정을 진행하는 단계, 사진 식각 방법을 이용하여 소자간의 분리를 위해 상부 실리콘층을 제거하는 단계, 층간 절연막을 형성하고, 화학 기계 연마법을 이용하여 층간 절연막을 평탄화하는 단계, 상기 평탄화된 층간 절연막을 습식 또는 건식 식각법을 이용하여 상부 실리콘층과 매몰 산화막의 경계로부터 일정 두께가 남도록 식각하는 단계, 게이트 산화막 및 게이트 물질을 연속하여 형성하고, 화학 기계 연마법을 이용하여 게이트 물질을 평탄화한 후, 습식 또는 건식 식각법을 이용하여 일정 두께의 게이트 물질을 식각한 후, 층간 절연막을 형성하는 단계, 상기 형성된 게이트 물질과 층간 절연막을 사진 식각 방법을 이용하여 식각하는 단계, 소자의 소오스 또는 드레인 영역을 형성하기 위해 사진 식각 방법을 이용하여 층간 절연막을 식각하는 단계, 이온 주입법이나 에피텍셜 성장법에 의해 도핑된 다결정 실리콘을 형성한후, 사진 식각 방법을 이용하여 소자의 소오스 또는 드레인 영역을 형성하는 단계를 포함하며, 이중막 실리콘 웨이퍼에 제작된 수직형 트랜지스터 소자를 이용함으로써, 4 G 급 이상의 고집적 DRAM 소자의 제작, 고성능의 상보성 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터 및 집적회로의 제작이 가능한 효과가 있다.The present invention relates to a method of manufacturing a vertical transistor using a standard semiconductor process, and etching a part of the upper silicon layer using a photolithography method, and then performing an ion implantation process to form a source or drain region, Removing the upper silicon layer for isolation between devices using a photolithography method, forming an interlayer insulating film, and planarizing the interlayer insulating film using chemical mechanical polishing, wet or dry etching the planarized interlayer insulating film Etching to form a thickness remaining from the boundary between the upper silicon layer and the buried oxide film using the method, forming the gate oxide film and the gate material successively, and planarizing the gate material by using chemical mechanical polishing, and then wet or dry etching. The gate material of a predetermined thickness is etched using, and then an interlayer insulating film is formed. Etching the formed gate material and the interlayer dielectric using a photolithography method; etching the interlayer dielectric using a photolithography method to form a source or drain region of the device; ion implantation or epitaxial growth Forming doped polycrystalline silicon by a method, and then forming a source or drain region of the device using a photolithography method, and using a vertical transistor device fabricated on a double-layer silicon wafer, The fabrication of the above highly integrated DRAM device and the fabrication of high performance complementary metal oxide semiconductor field effect transistors and integrated circuits are possible.

Description

표준 반도체 공정을 이용한 수직형 트랜지스터의 제조 방법{METHOD FOR MAKING A VERTICAL TYPE TRANSISTOR USING A STANDARD SEMICONDUCTOR PROCESS}Method for manufacturing vertical transistor using standard semiconductor process {METHOD FOR MAKING A VERTICAL TYPE TRANSISTOR USING A STANDARD SEMICONDUCTOR PROCESS}

본 발명은 표준 반도체 공정을 이용한 수직형 트랜지스터의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 0.1 μm 이하의 게이트 길이를 갖는 소자를 제작하기 위해 게이트길이가 사진 인쇄 공정이 아닌 게이트 물질의 두께에 의해 결정되는 수직형 트랜지스터 소자를 이중막 실리콘 웨이퍼에 제작함으로써, 0.1 μm 이하의 게이트 길이를 갖는 소자뿐만 아니라 소자간의 완벽한 분리, 소자의 신뢰성의 향상등을 꾀할 수 있는 표준 반도체 공정을 이용한 수직형 트랜지스터의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a vertical transistor using a standard semiconductor process. In particular, in order to fabricate a device having a gate length of 0.1 μm or less, the vertical length of which the gate length is determined by the thickness of the gate material rather than the photo printing process By fabricating a transistor device on a double-layer silicon wafer, a method of manufacturing a vertical transistor using a standard semiconductor process that can achieve perfect separation between devices and improvement of device reliability, as well as devices having a gate length of 0.1 μm or less. will be.

반도체 소자를 이용한 집적회로의 특성이 고집적화, 고속화, 저전력화의 추세가 지속되고 있으며, 위의 특성을 얻기 위한 과정에서 발생하는 많은 문제점들을 해결할 수 있는 방법들도 꾸준히 제시되고 있다.Increasingly high integration, high speed, and low power characteristics of integrated circuits using semiconductor devices have been continued, and methods for solving many problems in the process of obtaining the above characteristics have been steadily presented.

상기 고집적화, 고속화, 저전력화를 위해 일반적으로 추구되어 온 방법은 트랜지스터 소자의 게이트 길이를 줄이는 방법이었다.The method generally pursued for high integration, high speed, and low power has been to reduce the gate length of the transistor device.

이와 같이, 소자의 게이트 길이를 줄이는 경우에는 소자의 안정적인 동작을 확보하기 위해 게이트 산화막, 접합 깊이, 기판의 도핑 농도도 동시에 최적화해야 한다.As described above, when the gate length of the device is reduced, the gate oxide film, the junction depth, and the doping concentration of the substrate should be simultaneously optimized to ensure stable operation of the device.

DRAM 소자에 있어서, 칩 크기의 증가를 최소화하면서 메모리 용량을 증가시켜야 하기 때문에 4 G 급 이상의 DRAM 소자에서는 셀 트랜지스터의 게이트 길이가 0.1 μm 이하가 되어야 할 것으로 예측되고 있다.In DRAM devices, since the memory capacity must be increased while minimizing the increase in chip size, the gate length of the cell transistor is expected to be 0.1 μm or less in a DRAM device of 4G class or more.

따라서, 이와 같이 0.1 μm 이하의 게이트 길이를 재현성 있게 확보하기 위해서는 사진 인쇄 장비가 선행되어야 하나, 현재의 상용 제품인 DUV 장치 또는 개발되고 있는 ArF 또는 KrF 장치를 이용한다 하더라도 0.1 μm 이하의 게이트 길이를 확보하기 힘들것으로 예측되고 있다.Therefore, in order to reproducibly secure a gate length of 0.1 μm or less, a photo printing apparatus should be preceded. However, even if a commercially available DUV device or an ArF or KrF device is being developed, a gate length of 0.1 μm or less must be secured. It is expected to be hard.

따라서, 향후 4 G 급 이상의 DRAM 소자를 개발하기 위해서는 0.1 μm 이하의게이트 길이를 확보하기 위한 사진 인쇄 장치의 개발과 함께 소자의 최소 게이트 길이가 사진 인쇄 장치의 한계에 의해 제한되지 않는 소자 제조 공정의 개발이 시급한 형편이다.Therefore, in order to develop DRAM devices of 4G class or more in the future, the development of a photo printing apparatus for securing a gate length of 0.1 μm or less, and the minimum gate length of the element is not limited by the limitation of the photo printing apparatus. Development is urgent.

본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 0.1 μm 이하의 게이트 길이를 갖는 소자를 제작하기 위해 게이트 길이가 사진 인쇄 공정이 아닌 게이트 물질의 두께에 의해 결정되는 수직형 트랜지스터 소자를 이중막 실리콘 웨이퍼에 제작함으로써, 0.1 μm 이하의 게이트 길이를 갖는 소자뿐만 아니라 소자간의 완벽한 분리, 소자의 신뢰성의 향상등을 꾀할 수 있는 표준 반도체 공정을 이용한 수직형 트랜지스터의 제조 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem. In order to fabricate a device having a gate length of 0.1 μm or less, a vertical transistor device having a gate transistor whose thickness is determined by the thickness of a gate material rather than a photo printing process is used. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a vertical transistor using a standard semiconductor process capable of achieving perfect separation between devices, improvement of device reliability, as well as devices having a gate length of 0.1 μm or less by fabricating on a wafer.

도 1은 이중막 실리콘 웨이퍼의 단면도.1 is a cross-sectional view of a bilayer silicon wafer.

도 2는 사진 식각 방법을 이용하여 상부 실리콘층(3)의 일부를 식각한후, 소오스 또는 드레인 영역을 형성하기 위해 이온 주입 공정을 진행한 후의 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view after etching a part of the upper silicon layer 3 using a photolithography method and then performing an ion implantation process to form a source or drain region.

도 3은 도2에서 형성된 구조에 사진 식각 방법을 이용하여 소자간의 분리를 위해 상부 실리콘층을 제거한 후의 단면도.3 is a cross-sectional view of the structure formed in FIG. 2 after the upper silicon layer is removed for separation between devices using a photolithography method;

도 4는 도 3에서 형성된 구조에 층간 절연막을 형성하고, 화학 기계 연마법을 이용하여 평탄화한 후의 단면도.4 is a cross-sectional view after the interlayer insulating film is formed in the structure formed in FIG. 3 and planarized by chemical mechanical polishing;

도 5는 도 4에서 평탄화된 층간 절연막을 습식 또는 건식 식각법을 이용하여 상부 실리콘층과 매몰 산화막의 경계로부터 일정 두께가 남도록 식각한 후의 단면도.FIG. 5 is a cross-sectional view of the planarized interlayer insulating film of FIG. 4 after being etched using a wet or dry etching method to leave a predetermined thickness from a boundary between the upper silicon layer and the buried oxide film.

도 6은 도 5의 구조에 대해 게이트 산화막 및 게이트 물질을 연속하여 형성하고, 화학 기계 연마법을 이용하여 게이트 물질을 평탄화한 후, 습식 또는 건식 식각법을 이용하여 일정 두께의 게이트 물질을 식각한 후, 층간 절연막을 형성한 후의 단면도.FIG. 6 illustrates that the gate oxide layer and the gate material are successively formed in the structure of FIG. 5, the gate material is planarized by chemical mechanical polishing, and the gate material having a predetermined thickness is etched by wet or dry etching. After that, the cross-sectional view after forming the interlayer insulating film.

도 7은 도 6에서 형성된 게이트 물질과 층간 절연막을 사진 식각 방법을 이용하여 식각한 후의 단면도.FIG. 7 is a cross-sectional view after etching the gate material and the interlayer insulating film formed in FIG. 6 using a photolithography method; FIG.

도 8은 도 7에서 소자의 소오스 또는 드레인 영역을 형성하기 위해 사진 식각 방법을 이용하여 층간 절연막을 식각한 후의 단면도.8 is a cross-sectional view after etching the interlayer insulating film using a photolithography method to form a source or drain region of the device in FIG.

도 9는 도 8의 구조에 이온 주입법이나 에피텍셜 성장법에 의해 도핑된 다결정 실리콘을 형성한후, 사진 식각 방법을 이용하여 소자의 소오스 또는 드레인 영역을 형성한 후의 단면도.FIG. 9 is a cross-sectional view after forming polycrystalline silicon doped by an ion implantation method or epitaxial growth method in the structure of FIG. 8 and then forming a source or drain region of the device using a photolithography method. FIG.

도 10은 상기 도 1-도 9 의 공정을 통해 형성된 수직형 트랜지스터 소자의 입체도.10 is a three-dimensional view of a vertical transistor device formed through the process of FIGS. 1-9.

도 11은 본 발명의 표준 반도체 공정을 이용한 수직형 트랜지스터의 제조 방법의 공정 순서를 나타낸 순서도.11 is a flow chart showing a process sequence of a method of manufacturing a vertical transistor using a standard semiconductor process of the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

1 : 실리콘 웨이퍼 기판 2 : 매몰 산화층1 silicon wafer substrate 2 buried oxide layer

3 : 상부 실리콘층 4 : 하부의 소오스 또는 드레인 영역3: upper silicon layer 4: lower source or drain region

5, 8 : 층간 절연막 6 : 게이트 산화막5, 8: interlayer insulating film 6: gate oxide film

7 : 게이트 물질 9 : 상부의 소오스 또는 드레인 영역7: gate material 9: source or drain region on top

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 표준 반도체 공정을 이용한 수직형 트랜지스터의 제조 방법은 실리콘 기판 상에 매몰층 및 상부 실리콘층을 차례로 형성하는 단계와, 사진 식각 방법을 이용하여 상부 실리콘층의 일부를 식각한 후, 식각된 상부 실리콘층에 하부 소오스/드레인 영역 형성용 이온 주입 공정을 진행하는 단계와, 사진 식각 방법을 이용하여 소자간의 분리를 위해 이온주입된 상부 실리콘층을 식각하여 하부 소오스 또는 드레인을 형성하는 단계와, 하부 소오스 또는 드레인을 포함한 기판에 제 1층간 절연막을 형성하고, 화학 기계 연마법을 이용하여 제 1층간 절연막을 평탄화하는 단계, 평탄화된 제 1층간 절연막을 일부 식각하여 잔류된 상부 실리콘층과 매몰 산화막의 경계로부터 일정 두께가 남도록 식각하는 단계와, 상기 결과물 상에 게이트 산화막 및 게이트 물질을 연속하여 형성하고, 화학 기계 연마법을 이용하여 게이트 물질을 평탄화한 후, 습식 또는 건식 식각법을 이용하여 일정 두께의 게이트 물질을 식각한 다음, 제 2층간 절연막을 형성하는 단계와, 게이트 물질과 제 2층간 절연막을 사진 식각 방법을 이용하여 식각하는 단계와, 제 2층간 절연막을 식각하여 잔류된 상부 실리콘층을 노출시키는 단계와, 제 2층간 절연막의 식각된 부분에 이온 주입법 및 에피텍셜 성장법 중 어느 하나의 공정에 의해 도핑된 다결정 실리콘을 형성한 후, 사진 식각 방법을 이용하여 상부 소오스 또는 드레인을 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a method of manufacturing a vertical transistor using a standard semiconductor process according to the present invention may include forming a buried layer and an upper silicon layer on a silicon substrate, and then removing a portion of the upper silicon layer using a photolithography method. After etching, performing an ion implantation process for forming a lower source / drain region on the etched upper silicon layer, and etching the upper silicon layer implanted for separation between devices by using a photolithography method to etch the lower source or drain. Forming a first interlayer insulating film on a substrate including a lower source or a drain, and planarizing the first interlayer insulating film using a chemical mechanical polishing method, and partially etching the planarized first interlayer insulating film. Etching away from the boundary between the upper silicon layer and the buried oxide film to leave a predetermined thickness; A gate oxide film and a gate material are successively formed on the substrate, the gate material is planarized by chemical mechanical polishing, and the gate material having a predetermined thickness is etched by wet or dry etching, and then the second interlayer insulating film is removed. Forming, etching the gate material and the second interlayer insulating film using a photolithography method, etching the second interlayer insulating film to expose the remaining upper silicon layer, and etching the portion of the second interlayer insulating film. After forming the polycrystalline silicon doped by any one of the ion implantation method and epitaxial growth method, and forming a top source or drain using a photolithography method.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 11은 본 발명의 표준 반도체 공정을 이용한 수직형 트랜지스터의 제조 방법의 공정 순서를 나타낸 순서도이다.11 is a flowchart showing a process procedure of a method of manufacturing a vertical transistor using a standard semiconductor process of the present invention.

도 11에 도시된 바대로, 본 발명의 표준 반도체 공정을 이용한 수직형 트랜지스터의 제조 방법은 사진 식각 방법을 이용하여 상부 실리콘층의 일부를 식각한후, 소오스 또는 드레인 영역을 형성하기 위해 이온 주입 공정을 진행하는 단계(S10), 사진 식각 방법을 이용하여 소자간의 분리를 위해 상부 실리콘층을 제거하는 단계(S20), 층간 절연막을 형성하고, 화학 기계 연마법을 이용하여 층간 절연막을 평탄화하는 단계(S30), 평탄화된 층간 절연막을 습식 또는 건식 식각법을 이용하여 상부 실리콘층과 매몰 산화막의 경계로부터 일정 두께가 남도록 식각하는 단계(S40), 게이트 산화막 및 게이트 물질을 연속하여 형성하고, 화학 기계 연마법을 이용하여 게이트 물질을 평탄화한 후, 습식 또는 건식 식각법을 이용하여 일정 두께의 게이트 물질을 식각한 후, 층간 절연막을 형성하는 단계(S50), 상기 형성된 게이트 물질과 층간 절연막을 사진 식각 방법을 이용하여 식각하는 단계(S60), 소자의 소오스 또는 드레인 영역을 형성하기 위해 사진 식각 방법을 이용하여 층간 절연막을 식각하는 단계(S70), 이온 주입법이나 에피텍셜 성장법에 의해 도핑된 다결정 실리콘을 형성한후, 사진 식각 방법을 이용하여 소자의 소오스 또는 드레인 영역을 형성하는 단계(S80)를 포함한다.As shown in FIG. 11, in the method of manufacturing a vertical transistor using a standard semiconductor process of the present invention, after etching a portion of the upper silicon layer using a photolithography method, an ion implantation process is performed to form a source or drain region. In step (S10), the step of removing the upper silicon layer for separation between devices using a photolithography method (S20), forming an interlayer insulating film, and planarizing the interlayer insulating film using a chemical mechanical polishing method ( S30), etching the planarized interlayer insulating film by using a wet or dry etching method so as to leave a predetermined thickness from the boundary between the upper silicon layer and the buried oxide film (S40), successively forming the gate oxide film and the gate material, and chemical mechanical After the gate material is planarized using magic, the gate material of a certain thickness is etched using wet or dry etching, Forming an interlayer insulating film (S50), etching the formed gate material and the interlayer insulating layer using a photolithography method (S60), and forming an interlayer insulating layer using a photolithography method to form a source or drain region of the device. Etching step (S70), after forming the doped polycrystalline silicon by the ion implantation method or epitaxial growth method, and forming a source or drain region of the device using a photolithography method (S80).

부연 설명하자면 다음과 같다.In detail, it is as follows.

그리고, 하부의 소오스 또는 드레인을 이온 주입 및 확산을 통해 형성하며, 하부의 소오스 또는 드레인 영역의 상부 실리콘층의 두께는 100 nm 이상으로 조절된다.The lower source or drain is formed through ion implantation and diffusion, and the thickness of the upper silicon layer of the lower source or drain region is adjusted to 100 nm or more.

또한, 건식 및 습식 식각 방법에 의해 상부 실리콘층의 두께가 조절되고, 건식 식각 방법에 의해 채널 영역이 형성된다.In addition, the thickness of the upper silicon layer is controlled by the dry and wet etching methods, and the channel region is formed by the dry etching method.

그리고, 게이트 물질이 형성된후, 식각 방법에 의해 소자의 게이트 길이가 조절되고, 게이트 물질을 식각하기 위해 건식 및 습식 식각 방법을 이용하며, 게이트의 두께가 상부 소오스 또는 드레인보다 낮게 형성된다.After the gate material is formed, the gate length of the device is adjusted by an etching method, and dry and wet etching methods are used to etch the gate material, and the gate thickness is formed to be lower than the upper source or drain.

한편, 에피텍셜 성장법에 의해 10 nm 정도의 도핑된 에피텍셜을 성장한후, 도핑된 다결정 실리콘을 형성하며, 상부 소오스 또는 드레인 영역과 채널간에 얇게 도우핑된 드레인 구조를 형성하기 위해 이온 주입법을 이용한다.Meanwhile, after the doped epitaxial of about 10 nm is grown by epitaxial growth, doped polycrystalline silicon is formed, and an ion implantation method is used to form a thinly doped drain structure between the upper source or drain region and the channel. .

도 1은 이중막 실리콘 웨이퍼의 단면도이다. 상부 실리콘층(3)의 두께는 제작하고자 하는 소자의 게이트 길이에 따라 달라진다.1 is a cross-sectional view of a bilayer silicon wafer. The thickness of the upper silicon layer 3 depends on the gate length of the device to be manufactured.

도 2는 사진 식각 방법을 이용하여 상부 실리콘층(3)의 일부를 식각한후, 소오스 또는 드레인 영역을 형성하기 위해 이온 주입 공정을 진행한 후의 단면도이다. 이때, 식각후 남아 있는 소오스/드레인 영역의 상부 실리콘층(3)의 두께는 약 100 nm 정도 이상이어야 안정적인 저항을 얻을 수 있다.FIG. 2 is a cross-sectional view after etching a part of the upper silicon layer 3 using a photolithography method and then performing an ion implantation process to form a source or drain region. In this case, the thickness of the upper silicon layer 3 of the source / drain region remaining after etching may be about 100 nm or more to obtain stable resistance.

도 3은 도2에서 형성된 구조에 사진 식각 방법을 이용하여 소자간의 분리를 위해 상부 실리콘층을 제거한 후의 단면도이다.FIG. 3 is a cross-sectional view of the structure formed in FIG. 2 after removing the upper silicon layer to separate the devices by using a photolithography method.

도 4는 도 3에서 형성된 구조에 층간 절연막(5)을 형성하고, 화학 기계 연마법을 이용하여 평탄화한 후의 단면도이다.FIG. 4 is a cross-sectional view after the interlayer insulating film 5 is formed in the structure formed in FIG. 3 and planarized by chemical mechanical polishing.

도 5는 도 4에서 평탄화된 층간 절연막을 습식 또는 건식 식각법을 이용하여 상부 실리콘층과 매몰 산화막의 경계로부터 일정 두께가 남도록 식각한 후의 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view of the planarized interlayer insulating layer of FIG. 4 after etching to form a thickness remaining from a boundary between the upper silicon layer and the buried oxide layer using a wet or dry etching method.

도 6은 도 5의 구조에 대해 게이트 산화막(6) 및 게이트 물질(7)을 연속하여 형성하고, 화학 기계 연마법을 이용하여 게이트 물질을 평탄화한 후, 습식 또는 건식 식각법을 이용하여 일정 두께의 게이트 물질을 식각한 후, 층간 절연막을 형성한 후의 단면도이다.FIG. 6 shows the gate oxide film 6 and the gate material 7 in succession with respect to the structure of FIG. 5, planarizes the gate material by chemical mechanical polishing, and then uses a wet or dry etching method to obtain a predetermined thickness. After etching the gate material, the cross-sectional view after forming an interlayer insulating film.

도 7은 도 6에서 형성된 게이트 물질(7)과 층간 절연막(8)을 사진 식각 방법을 이용하여 식각한 후의 단면도이다.FIG. 7 is a cross-sectional view after etching the gate material 7 and the interlayer insulating film 8 formed in FIG. 6 using a photolithography method.

도 8은 도 7에서 소자의 소오스 또는 드레인 영역을 형성하기 위해 사진 식각 방법을 이용하여 층간 절연막을 식각한 후의 단면도이다.FIG. 8 is a cross-sectional view after etching an interlayer insulating film using a photolithography method to form a source or drain region of the device in FIG.

도 9는 도 8의 구조에 이온 주입법/에피 성장법/도핑된 다결정 실리콘을 형성한후, 사진 식각 방법을 이용하여 소자의 소오스 또는 드레인 영역을 형성한 후의 단면도이다.FIG. 9 is a cross-sectional view of an ion implantation method, an epitaxial growth method, and a doped polycrystalline silicon in the structure of FIG. 8, followed by forming a source or drain region of the device using a photolithography method.

도 10은 상기 도 1-도 9 의 공정을 통해 형성된 수직형 트랜지스터 소자의 입체도이다.FIG. 10 is a three-dimensional view of a vertical transistor device formed through the process of FIGS. 1 to 9.

상기 공정을 통해 이중막 실리콘 웨이퍼에 제작된 수직형 트랜지스터는 소자의 게이트 길이가 기존과 같이 사진 인쇄 방법에 의해 결정되지 않고, 게이트 물질의 형성후 수행되는 건식 또는 습식 시간에 의해 조절되기 때문에, 0.1 μm 이하의 게이트 길이를 얻기에 용이하다.The vertical transistor fabricated on the double-layer silicon wafer through the above process is 0.1 because the gate length of the device is not determined by the photo printing method as conventionally, but is controlled by dry or wet time performed after the formation of the gate material. It is easy to obtain a gate length of μm or less.

또한, 제작된 수직형 트랜지스터 소자의 채널 영역은 게이트에 의해 완전히 둘러싸여 있기 때문에, 게이트 전압 0 V 에서 완전히 공핍되는 특성이 있다.In addition, since the channel region of the fabricated vertical transistor element is completely surrounded by the gate, there is a characteristic that it is completely depleted at the gate voltage of 0V.

이러한 완전 공핍형 소자는 큰 전류 구동력, 이상적인 부임계 스윙, 낮은 문턱전압 등의 특징을 갖고 있다.These fully depleted devices feature large current driving forces, ideal subcritical swings, and low threshold voltages.

또한, 본 발명에 의해 제작된 수직형 트랜지스터 소자는 이중막 실리콘 웨이퍼에 구현되기 때문에, 소자간의 완벽한 분리가 가능하고 외부의 고에너지 입자에 대한 내구성 등의 장점도 갖고 있다.In addition, since the vertical transistor device manufactured by the present invention is implemented in a double-layer silicon wafer, it is possible to completely separate between devices and has advantages such as durability against external high energy particles.

그리고, 에픽 성장법을 이용하여 채널을 형성하는 기존의 수직형 트랜지스터 소자에 비해 소자의 전기적 특성의 균일도면에서 우수하다.In addition, it is superior in the uniformity of the electrical characteristics of the device compared to the conventional vertical transistor device to form a channel using the epic growth method.

한편, 본 발명의 다른 실시예로서는 수직형 PMOS 소자의 제조 방법을 들수 있다.On the other hand, another embodiment of the present invention includes a method of manufacturing a vertical PMOS device.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 이중막 실리콘 웨이퍼에 제작된 수직형 트랜지스터 소자를 이용함으로써, 4 G 급 이상의 고집적 DRAM 소자의 제작, 고성능의 상보성 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터 및 집적회로의 제작이 가능한 효과가 있다.As described above, the present invention uses a vertical transistor device fabricated on a double-layer silicon wafer, thereby making it possible to fabricate a high-density DRAM device of 4G class or higher, and to manufacture a high performance complementary metal oxide semiconductor field effect transistor and an integrated circuit. There is.

Claims (12)

실리콘 기판 상에 매몰층 및 상부 실리콘층을 차례로 형성하는 단계와,Sequentially forming a buried layer and an upper silicon layer on the silicon substrate; 사진 식각 방법을 이용하여 상기 상부 실리콘층의 일부를 식각한 후, 상기 식각된 상부 실리콘층에 하부 소오스/드레인 영역 형성용 이온 주입 공정을 진행하는 단계와,Etching a portion of the upper silicon layer using a photolithography method, and performing an ion implantation process for forming a lower source / drain region on the etched upper silicon layer; 사진 식각 방법을 이용하여 소자간의 분리를 위해 상기 이온주입된 상부 실리콘층을 식각하여 하부 소오스 또는 드레인을 형성하는 단계와,Etching the ion implanted upper silicon layer to form a lower source or drain for separation between devices using a photolithography method; 상기 하부 소오스 또는 드레인을 포함한 기판에 제 1층간 절연막을 형성하고, 화학 기계 연마법을 이용하여 상기 제 1층간 절연막을 평탄화하는 단계와,Forming a first interlayer insulating film on the substrate including the lower source or drain, and planarizing the first interlayer insulating film by chemical mechanical polishing; 상기 평탄화된 제 1층간 절연막을 일부 식각하여 상기 잔류된 상부 실리콘층과 상기 매몰 산화막의 경계로부터 일정 두께가 남도록 식각하는 단계와,Partially etching the planarized first interlayer insulating layer to etch a predetermined thickness from a boundary between the remaining upper silicon layer and the buried oxide film; 상기 결과물 상에 게이트 산화막 및 게이트 물질을 연속하여 형성하고, 화학 기계 연마법을 이용하여 게이트 물질을 평탄화한 후, 습식 또는 건식 식각법을 이용하여 일정 두께의 게이트 물질을 식각한 다음, 제 2층간 절연막을 형성하는 단계와,A gate oxide film and a gate material are successively formed on the resultant, the gate material is planarized by chemical mechanical polishing, and the gate material having a predetermined thickness is etched by wet or dry etching, and then interlayer between the second layers is formed. Forming an insulating film, 상기 형성된 게이트 물질과 제 2층간 절연막을 사진 식각 방법을 이용하여 식각하는 단계와,Etching the formed gate material and the second interlayer insulating layer using a photolithography method; 상기 제 2층간 절연막을 식각하여 상기 잔류된 상부 실리콘층을 노출시키는 단계와,Etching the second interlayer insulating film to expose the remaining upper silicon layer; 상기 제 2층간 절연막의 식각된 부분에 이온 주입법 및 에피텍셜 성장법 중 어느 하나의 공정에 의해 도핑된 다결정 실리콘을 형성한 후, 사진 식각 방법을 이용하여 상부 소오스 또는 드레인을 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 표준 반도체 공정을 이용한 수직형 트랜지스터의 제조 방법.Forming a doped polycrystalline silicon on the etched portion of the second interlayer insulating film by any one of ion implantation and epitaxial growth, and then forming an upper source or a drain using a photolithography method. A method of manufacturing a vertical transistor using a standard semiconductor process. 삭제delete 제1항에 있어서, 사진 식각 방법을 이용하여 상기 상부 실리콘층의 일부를 식각하는 단계에서, 상기 식각 후 잔류된 상부 실리콘층의 두께는 100 nm 이상인 것을 특징으로 하는 표준 반도체 공정을 이용한 수직형 트랜지스터의 제조 방법.The vertical transistor of claim 1, wherein in the etching of a portion of the upper silicon layer using a photolithography method, a thickness of the upper silicon layer remaining after the etching is 100 nm or more. Method of preparation. 제3항에 있어서, 건식 식각 방법에 의해 상부 실리콘층의 두께가 조절되는 표준 반도체 공정을 이용한 수직형 트랜지스터의 제조 방법.The method of claim 3, wherein the thickness of the upper silicon layer is controlled by a dry etching method. 제3항에 있어서, 습식 식각 방법에 의해 상부 실리콘층의 두께가 조절되는 표준 반도체 공정을 이용한 수직형 트랜지스터의 제조 방법.The method of claim 3, wherein the thickness of the upper silicon layer is controlled by a wet etching method. 제1항에 있어서, 건식 식각 방법에 의해 채널 영역이 형성되는 표준 반도체 공정을 이용한 수직형 트랜지스터의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the channel region is formed by a dry etching method. 제1항에 있어서, 게이트 물질이 형성된후, 식각 방법에 의해 소자의 게이트 길이가 조절되는 표준 반도체 공정을 이용한 수직형 트랜지스터의 제조 방법.The method of claim 1, wherein after the gate material is formed, the gate length of the device is adjusted by an etching method. 제7항에 있어서, 게이트 물질을 식각하기 위해 건식 식각 방법을 이용하는 표준 반도체 공정을 이용한 수직형 트랜지스터의 제조 방법.8. The method of claim 7 wherein a standard semiconductor process employs a dry etching method to etch the gate material. 제7항에 있어서, 게이트 물질을 식각하기 위해 습식 식각 방법을 이용하는 표준 반도체 공정을 이용한 수직형 트랜지스터의 제조 방법.8. The method of claim 7 wherein a standard semiconductor process employs a wet etching method to etch the gate material. 제7항에 있어서, 게이트의 두께가 상부 소오스 또는 드레인보다 낮게 형성되는 표준 반도체 공정을 이용한 수직형 트랜지스터의 제조 방법.8. The method of claim 7, wherein the thickness of the gate is lower than the top source or drain. 제1항에 있어서, 에피텍셜 성장법에 의해 10 nm 정도의 도핑된 에피텍셜을 성장한후, 도핑된 다결정 실리콘을 형성하는 표준 반도체 공정을 이용한 수직형 트랜지스터의 제조 방법.The method of manufacturing a vertical transistor using a standard semiconductor process according to claim 1, wherein after the doped epitaxial of about 10 nm is grown by epitaxial growth, a doped polycrystalline silicon is formed. 삭제delete
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