KR100732762B1 - Test pattern of semiconductor device having recess gate and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명의 리세스게이트를 갖는 반도체소자의 테스트패턴은, 제1 활성영역에 배치되는 제1 트랜지스터와, 제1 활성영역에 인접한 제2 활성영역에 배치되는 제2 트랜지스터의 각각의 문턱전압의 변화를 검출하기 위한 반도체소자의 테스트패턴에 있어서, 제1 및 제2 활성영역 주변의 제1 테스트영역 및 제2 테스트영역에, 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터와 각각 동일한 구조를 가지면서 각각 배치되는 제1 테스트패턴 및 제2 테스트패턴을 구비하며, 제1 테스트패턴의 비트라인컨택영역과 제2 테스트패턴의 비트라인컨택영역이 전기적으로 연결된다.The test pattern of the semiconductor device having the recess gate according to the present invention includes a change in the threshold voltage of each of the first transistor disposed in the first active region and the second transistor disposed in the second active region adjacent to the first active region. In the test pattern of the semiconductor device for detecting the semiconductor device, the first test region and the second test region around the first and second active regions, respectively, having the same structure as the first transistor and the second transistor, respectively; A first test pattern and a second test pattern are provided, and the bit line contact region of the first test pattern and the bit line contact region of the second test pattern are electrically connected to each other.
리세스게이트, 오버레이, 미스얼라인, 문턱전압, 테스트패턴 Recess gate, overlay, misalignment, threshold voltage, test pattern
Description
도 1은 미스얼라인 발생에 따른 셀 문턱전압 및 드레인전류의 변화를 나타내 보인 그래프이다.1 is a graph illustrating changes in cell threshold voltage and drain current according to misalignment.
도 2는 미스얼라인에 따른 리프레시 타임 및 스토리지노드에서의 누설전류의 변화를 나타내 보인 그래프이다.FIG. 2 is a graph illustrating a change in leakage time at a refresh node and a storage node according to misalignment.
도 3은 본 발명에 따른 리세스게이트를 갖는 반도체소자의 테스트패턴을 나타내 보인 레이아웃도이다.3 is a layout illustrating a test pattern of a semiconductor device having a recess gate according to the present invention.
도 4는 도 3의 테스트패턴의 등가회로도이다.4 is an equivalent circuit diagram of the test pattern of FIG. 3.
도 5는 도 3의 테스트패턴의 레이아웃설계를 나타내 보인 도면이다.5 is a view illustrating a layout design of the test pattern of FIG. 3.
도 6 내지 도 11은 본 발명에 따른 테스트패턴을 제조하는 방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 레이아웃도들이다.6 to 11 are layout diagrams shown to explain a method of manufacturing a test pattern according to the present invention.
본 발명은 리세스게이트를 갖는 반도체소자에서의 셀의 문턱전압 변화를 검 출하기 위한 테스트패턴 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a test pattern for detecting a change in the threshold voltage of a cell in a semiconductor device having a recess gate and a method of manufacturing the same.
최근 집적회로 반도체소자의 집적도가 증가하고 디자인 룰(design rule)이 급격하게 감소함에 따라 트랜지스터의 안정적인 동작을 확보하는데 어려움이 증대되고 있다. 예컨대 게이트의 폭이 감소되어 트랜지스터의 단채널화가 급격하게 진행되고 있으며, 이에 따라 단채널효과(short channel effect)가 빈번하게 발생하고 있다. 상기 단채널효과로 인하여, 트랜지스터의 소스와 드레인 사이의 펀치스루(punch-through)가 심각하게 발생되고 있으며, 이러한 펀치스루는 소자의 오동작의 주요원인으로 인식되고 있다. 따라서 최근 단채널효과의 극복을 위해서 디자인 룰의 증가 없이 채널의 길이를 보다 더 확보하는 방법들이 다양하게 연구되고 있다. 특히 제한된 게이트선폭에 대해 채널의 길이를 보다 확장시켜 주는 구조로서 게이트 아래의 반도체기판을 리세스하여 채널의 길이를 보다 연장시키는 리세스게이트구조의 반도체소자가 각광받고 있다.Recently, as the degree of integration of integrated circuit semiconductor devices has increased and design rules have sharply decreased, it is increasingly difficult to secure stable operation of transistors. For example, the shortening of transistors is rapidly progressing due to the decrease in the width of the gate, and thus short channel effects are frequently generated. Due to the short channel effect, punch-through between the source and the drain of the transistor is seriously generated, which is recognized as a major cause of malfunction of the device. Therefore, in order to overcome the short channel effect, various methods for securing channel lengths without increasing design rules have been studied in various ways. In particular, as a structure for extending the channel length for a limited gate line width, a semiconductor device having a recess gate structure that extends the channel length by recessing the semiconductor substrate under the gate has been in the spotlight.
리세스게이트구조의 반도체소자는, 통상적으로 소자분리막에 의해 한정되는 복수개의 활성영역들이 상호 이격되도록 배치되고, 각 활성영역에는 두 개의 게이트라인과 중첩되는 구조를 갖는다. 이에 따라 각 활성영역에는 2개의 트랜지스터가 배치된다. 이와 같은 리세스게이트구조의 반도체소자를 형성하는데 있어서, 오버레이(overlay)의 불일치 등의 원인에 의한 미스얼라인(misalign)이 발생할 수 있으며, 이 미스얼라인에 의해 트랜지스터의 문턱전압이 변화될 수 있다. 트랜지스터의 문턱전압은 소자의 동작특성에 중요한 영향을 끼치는 인자(factor)로서, 이와 같은 문턱전압의 변화를 정확하게 검출하여, 소자가 문턱전압의 변화에 관계없이 정상적 으로 동작할 수 있도록 할 필요가 있다.A semiconductor device having a recess gate structure is typically arranged such that a plurality of active regions defined by an isolation layer are spaced apart from each other, and each active region has a structure overlapping two gate lines. Accordingly, two transistors are disposed in each active region. In forming a semiconductor device having such a recessed gate structure, misalignment may occur due to inconsistency of an overlay, and the threshold voltage of the transistor may be changed by this misalignment. have. The threshold voltage of the transistor is a factor that has an important effect on the operation characteristics of the device. It is necessary to accurately detect such a change in the threshold voltage so that the device can operate normally regardless of the change in the threshold voltage. .
도 1은 미스얼라인 발생에 따른 셀 문턱전압 및 드레인전류의 변화를 나타내 보인 그래프이다. 그리고 도 2는 미스얼라인에 따른 리프레시 타임 및 스토리지노드에서의 누설전류의 변화를 나타내 보인 그래프이다.1 is a graph illustrating changes in cell threshold voltage and drain current according to misalignment. FIG. 2 is a graph showing changes in leakage time at the refresh node and the storage node according to misalignments.
먼저 도 1을 참조하면, 미스얼라인이 비트라인쪽으로 치우칠수록, 즉 그래프에서 미스얼라인이 +값을 가질수록 셀 문턱전압(CVT)은 증가되는 반면(110 참조), 드레인전압(Id)은 감소한다(120 참조). 반대로 미스얼라인이 스토리지노드쪽으로 치우칠수록, 즉 그래프에서 미스얼라인이 -값을 가질수록 셀 문턱전압(CVT)은 감소하는 반면(110 참조), 드레인전압(Id)은 증가한다(120 참조). 이는 스토리지노드쪽으로 미스얼라인이 커지는 경우 수평 게이트산화막의 두께가 두꺼운 비트라인영역의 포텐셜(potential) 효과와 n형 불순물이온의 도핑과, 그리고 셀-할로 카운터도핑의 영향에 따른 n-저항의 증가 때문이다.Referring first to FIG. 1, the cell threshold voltage CVT increases as the misalignment is biased toward the bit line, that is, as the misalignment has a + value in the graph (see 110), while the drain voltage Id is Decrease (see 120). Conversely, the cell threshold voltage CVT decreases (see 110) while the misalignment is biased toward the storage node, i.e., the misalignment has a negative value in the graph (see 110), while the drain voltage (Id) increases (see 120). . This increases the potential of n-type impurity ions and the increase of n-resistance due to the effect of cell-halo counter doping when the misalignment increases toward the storage node. Because.
다음에 도 2를 참조하면, 미스얼라인이 비트라인쪽으로 치우칠수록, 즉 그래프에서 미스얼라인이 +값을 가질수록 리프레시 타임(tREF)은 증가되는 반면(210 참조), 스토리지노드에서의 누설전류(S-Lka)는 감소한다(220 참조). 반대로 미스얼라인이 스토리지노드쪽으로 치우칠수록, 즉 그래프에서 미스얼라인이 -값을 가질수록 리프레시 타임(tREF)은 감소하는 반면(210 참조), 스토리지노드에서의 누설전류(S-Lka)는 증가한다(220 참조).Referring next to FIG. 2, the refresh time tREF increases as the misalignment is biased toward the bitline, i.e., the misalignment has a positive value in the graph (see 210), while the leakage current at the storage node is increased. (S-Lka) decreases (see 220). Conversely, as the misalignment is biased toward the storage node, i.e., the misalignment has a negative value in the graph, the refresh time (tREF) decreases (see 210), while the leakage current (S-Lka) on the storage node increases. (See 220).
종래에는 리세스게이트구조의 반도체소자의 문턱전압 변화를 검출하기 위하여, 활성영역 주변에 활성영역의 소자패턴과 동일한 테스트패턴을 배치하였다. 즉 이 테스트패턴을 외부 단자와 연결시킨 후에 문턱전압을 측정함으로써 문턱전압의 변화를 검출하였다. 그런데 이와 같은 테스트패턴을 이용하여 문턱전압의 변화를 검출하는데 있어서, 각 활성영역의 트랜지스터에 대해 개별적으로 검출이 이루어졌으며, 이에 따라 검출을 위한 테스트횟수의 증가로 인하여 검출시간이 길어지고, 각각의 문턱전압 변화를 정확하게 상호 비교하기 어렵다는 문제가 있다.Conventionally, in order to detect a change in the threshold voltage of a semiconductor device having a recess gate structure, a test pattern identical to the device pattern of the active region is disposed around the active region. That is, the change of the threshold voltage was detected by measuring the threshold voltage after connecting the test pattern with an external terminal. However, in detecting the change of the threshold voltage by using the test pattern, the detection of the transistors in each active region is performed separately. Accordingly, the detection time becomes longer due to the increase in the number of tests for detection. There is a problem that it is difficult to accurately compare the threshold voltage changes with each other.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 미스얼라인에 의한 문턱전압의 변화를 1회의 테스트를 통해 두 개의 트랜지스터에 대해 정확하게 검출할 수 있는 리세스게이트를 갖는 반도체소자의 테스트패턴을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a test pattern of a semiconductor device having a recess gate capable of accurately detecting a change in a threshold voltage caused by a misalignment with respect to two transistors through a single test.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 테스트패턴을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing the test pattern.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 리세스게이트를 갖는 반도체소자의 테스트패턴은, 제1 활성영역에 배치되는 제1 트랜지스터와, 제1 활성영역에 인접한 제2 활성영역에 배치되는 제2 트랜지스터의 각각의 문턱전압의 변화를 검출하기 위한 반도체소자의 테스트패턴에 있어서, 상기 제1 및 제2 활성영역 주변의 제1 테스트영역 및 제2 테스트영역에, 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터와 각각 동일한 구조를 가지면서 각각 배치되는 제1 테스트패턴 및 제2 테스트패턴을 구비하며, 상기 제1 테스트패턴의 비트라인컨택영역과 상기 제2 테스트패턴의 비트라인컨택영역이 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, a test pattern of a semiconductor device having a recess gate according to the present invention includes a first transistor disposed in a first active region and a second active region disposed in a second active region adjacent to the first active region. A test pattern of a semiconductor device for detecting a change in the threshold voltage of each of the two transistors, the first test region and the second test region surrounding the first and second active regions, the first transistor and the second transistor; Each of the first and second test patterns has the same structure and is disposed, and the bit line contact region of the first test pattern and the bit line contact region of the second test pattern are electrically connected to each other. It is done.
상기 제1 테스트패턴 및 제2 테스트패턴은, 상기 테스트영역 내의 제1 영역 및 제2 영역을 각각 지나는 스트라이프 형태의 제1 및 제2 리세스게이트; 상기 제1 영역 내의 비트라인컨택영역 및 제2 영역 내의 비트라인컨택영역에 연결되는 제1 및 제2 비트라인컨택; 및 상기 제1 및 제2 비트라인컨택과 연결되면서 상기 제1 및 제2 리세스게이트와 교차하는 스트라이프 형태를 갖는 비트라인을 구비하는 것이 바람직하다.The first test pattern and the second test pattern may include: first and second recess gates each having a stripe shape passing through the first area and the second area in the test area; First and second bit line contacts connected to the bit line contact region in the first region and the bit line contact region in the second region; And a bit line having a stripe shape connected to the first and second bit line contacts and intersecting the first and second recess gates.
상기 제1 리세스게이트 및 제2 리세스게이트는 동일한 메탈라인을 통해 외부단자에 공통으로 연결되는 것이 바람직하다.The first recess gate and the second recess gate may be commonly connected to an external terminal through the same metal line.
상기 제1 영역 및 제2 영역을 그루브드형인 것이 바람직하다.It is preferable that the said 1st area | region and the 2nd area | region are grooved type.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 리세스게이트를 갖는 반도체소자의 테스트패턴의 제조방법은, 제1 활성영역에 배치되는 제1 트랜지스터 및 상기 제1 활성영역에 인접하는 제2 활성영역에 배치되는 제2 트랜지스터의 각각의 문턱전압 변화를 검출하기 위한 리세스게이트를 갖는 반도체소자의 테스트패턴의 제조방법에 있어서, 기판상에 소자분리영역에 의해 한정되는 제1 영역 및 제2 영역을 형성하는 단계; 상기 제1 영역 및 제2 영역을 가로지르는 제1 리세스게이트용 트랜치 및 제2 리세스게이트용 트랜치를 형성하는 단계; 상기 제1 리세스게이트용 트랜치 및 제2 리세스게이트용 트랜치를 매립하는 스트라이프 형태의 제1 리세스게이트 및 제2 리세스게이트를 형성하는 단계; 상기 제1 리세스게이트 및 제2 리세스게이트에 의해 한정되는 상기 기판의 제1 및 제2 비트라인컨택영역에 접하는 제1 및 제2 비트라인컨택을 형성하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 비트라인컨택에 동시에 연결되면서 상기 제1 리세스게이트 및 제2 리세스게이트와 교차되는 스트라이프 형태의 비트라인을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, a method of manufacturing a test pattern of a semiconductor device having a recess gate according to the present invention includes a first transistor disposed in a first active region and a second active adjacent to the first active region. A method of manufacturing a test pattern of a semiconductor device having a recess gate for detecting a change in threshold voltage of each second transistor disposed in a region, the method comprising: a first region and a second region defined by an isolation region on a substrate Forming a; Forming a trench for a first recess gate and a trench for a second recess gate crossing the first region and the second region; Forming a first recess gate and a second recess gate in a stripe form to fill the trench for the first recess gate and the trench for the second recess gate; Forming first and second bit line contacts in contact with first and second bit line contact regions of the substrate defined by the first recess gate and the second recess gate; And forming a stripe-shaped bit line connected to the first and second bit line contacts while crossing the first recess gate and the second recess gate.
상기 제1 영역 및 제2 영역을 형성하는 단계는, 상기 소자분리영역에 대응되는 광투과영역과, 상기 제1 영역 및 제2 영역에 대응되며 그루브드형으로 이루어진 광차단패턴을 구비하는 마스크를 사용하여 수행하는 것이 바람직하다.The forming of the first region and the second region may include a mask including a light transmission region corresponding to the device isolation region, and a light blocking pattern corresponding to the first region and the second region and having a groove shape. It is preferable to carry out.
본 발명에 있어서, 상기 제1 리세스게이트 및 제2 리세스게이트를 동일 배선으로 연결시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.In the present invention, the method may further include connecting the first recess gate and the second recess gate with the same wiring.
이 경우 상기 배선에 연결되는 제1 외부단자와, 상기 비트라인에 연결되는 제2 외부단자와, 상기 제1 영역의 스토리지노드영역에 연결되는 제3 외부단자와, 상기 제2 영역의 스토리지노드영역에 연결되는 제4 외부단자와, 그리고 상기 기판에 연결되는 제5 외부단자를 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.In this case, a first external terminal connected to the wiring, a second external terminal connected to the bit line, a third external terminal connected to the storage node region of the first region, and a storage node region of the second region The method may further include forming a fourth external terminal connected to the first external terminal and a fifth external terminal connected to the substrate.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below.
도 3은 본 발명에 따른 리세스게이트를 갖는 반도체소자의 테스트패턴을 나타내 보인 레이아웃도이다.3 is a layout illustrating a test pattern of a semiconductor device having a recess gate according to the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 반도체소자는, 제1 활성영역 및 제2 활성영역 내에 각각 배치되는 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터와, 상기 제1 및 제2 활성영역 주변의 테스트패턴영역에 배치되는 제1 테스트패턴(300) 및 제2 테스트패턴(400)을 포함하여 구성된다. 각각의 활성영역에는 두 개의 게이트라인(워드라인)이 지나가고, 두 개의 게이트라인에 의해 구분되는 3개의 영역에는 불순물영역들이 배치된다. 두 개의 게이트라인의 양쪽에 배치되는, 즉 활성영역의 양 단부에 배치되는 두 개의 불순물영역들은 각각 트랜지스터의 스토리지노드 컨택영역이 되고, 두 개의 게이트라인 사이에 배치되는 불순물영역은 트랜지스터의 공통 비트라인컨택영역이 된다.Referring to FIG. 3, a semiconductor device according to the present invention may include a first transistor and a second transistor disposed in a first active region and a second active region, and a test pattern region around the first and second active regions, respectively. The
상기 제1 테스트패턴(300) 및 제2 테스트패턴(400)은 활성영역 주변의 테스트패턴영역에 배치되며, 특히 제1 테스트패턴(300)은 제1 트랜지스터와 동일한 구조를 가지며, 제2 테스트패턴(400)은 제2 트랜지스터와 동일한 구조를 갖는다. 구체적으로, 제1 테스트패턴(300)이 배치되는 제1 테스트패턴영역에는 제1 활성영역(302)이 배치되고, 제2 테스트패턴(400)이 배치되는 제2 테스트패턴영역에는 제2 활성영역(402)이 배치된다. 제1 활성영역(302) 및 제2 활성영역(402)은 중앙이 돌출되는 그루브드형(grooved type) 활성영역이다. 제1 게이트라인(304)은 제1 활성영역(302)을 가로지르도록 배치되고, 제2 게이트라인(404)은 제2 활성영역(402)을 가로지르도록 배치된다. 비록 도면에는 제1 및 제2 활성영역(302, 402) 두 개의 영역에 제1 테스트패턴(300) 및 제2 테스트패턴(400)만을 나타내었지만, 이는 도면의 간단을 위한 것으로서, 실제로는 제1 활성영역(302)의 우측 및 제2 활성영역(402)의 좌측에도 각각 제2 테스트패턴(400) 및 제1 테스트패턴(300)과 동일한 테스트패턴이 배치될 수 있다.The
제1 활성영역(302)의 스토리지노드 컨택영역은 랜딩플러그(306), 스토리지노드 컨택(308) 및 제1 메탈라인(310)을 통해 제1 단자패드(312)와 연결된다. 제1 활성영역(302)의 비트라인컨택영역은 랜딩플러그(314), 비트라인컨택(316) 및 제2 메탈라인(318)을 통해 제2 단자패드(320)와 연결된다. 제1 활성영역(302)의 제1 게이트라인(304)은 제3 단자패드(322)와 연결된다. 마찬가지로 제2 활성영역(402)의 스토리지노드 컨택영역은 랜딩플러그(406), 스토리지노드 컨택(408) 및 제4 메탈라인(410)을 통해 제4 단자패드(412)와 연결된다. 제2 활성영역(402)의 비트라인컨택은 랜딩플러그(414), 비트라인컨택(416) 및 제2 메탈라인(318)을 통해 제2 단자패드(320)와 연결된다. 그리고 제2 활성영역(402)의 제2 게이트라인(404)은 제3 단자패드(322)와 연결된다. 상기 제1 테스트패턴(300)의 비트라인컨택영역과 제2 테스트패턴(400)의 비트라인컨택영역은, 도시된 바와 같이 제2 메탈라인(318)을 통해 서로 연결된다. 그리고, 제1 게이트라인(304)과 제2 게이트라인(404)는 제3 단자패드(322)에 공통으로 연결된다. 이와 같이, 두 테스트패턴(300, 400)의 비트라인컨택영역이 동일한 메탈라인(318)에 의해 연결되고, 두 테스트패턴(300, 400)의 게이트라인(304, 404)은 동일한 단자패드에 공통으로 연결되므로, 두 개의 트랜지스터의 문턱전압의 변화를 한 번에 검출할 수 있다.The storage node contact region of the first
도 4는 도 3의 테스트패턴의 등가회로도이고, 도 5는 도 3의 테스트패턴의 레이아웃설계를 나타내 보인 도면이다.4 is an equivalent circuit diagram of the test pattern of FIG. 3, and FIG. 5 is a diagram illustrating a layout design of the test pattern of FIG. 3.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 테스트패턴(300)의 드레인단자(D), 소스단자(S) 및 게이트단자(G)는 각각 제1 단자패드(312), 제2 단자패드(320) 및 제3 단자패드(322)가 된다. 마찬가지로 제2 테스트패턴(400)의 드레인단자(D), 소스단자(S) 및 게이트단자(G)는 각각 제4 단자패드(412), 제2 단자패드(320) 및 제3 단자패드(322)가 된다. 즉 제1 테스트패턴(300)의 소스단자(S)와 제2 테스트패턴(400)의 소스단자(S)는 공통으로 사용되며, 제1 테스트패턴(300)의 게이트단자(G)와 제2 테스트패턴(400)의 게이트단자(G)도 공통으로 사용된다. 제1 테스트패턴(300) 및 제2 테스트패턴(400)이 배치되는 기판 또는 웰 영역에도 일정 크기의 바이어스(bias)가 인가되며, 이에 따라 기판 또는 웰 영역도 기판단자(B)(500)와 연결된다.4 and 5, the drain terminal D, the source terminal S, and the gate terminal G of the
제1 테스트패턴(300)의 스토리지노드 컨택영역과 드레인단자(D)(312) 사이에는 제1 저항(R1)이 배치되고, 비트라인컨택영역과 소스단자(S)(320) 사이에는 제2 저항(R2)이 배치된다. 상기 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)은 배선에 의해 존재하는 저항들이다. 제2 테스트패턴(500)의 스토리지노드 컨택영역과 드레인단자(D)(512) 사이에는 제3 저항(R3)이 배치되고, 비트라인컨택영역과 소스단자(S)(320) 사이에는 제4 저항(R4)이 배치된다. 이 제3 저항(R3) 및 제4 저항(R4)도 배선에 의해 존재하는 저항들이다.The first resistor R1 is disposed between the storage node contact region and the
이와 같은 테스트패턴을 이용하여, 리세스게이트용 트랜치와 리세스게이트 마스크의 오버레이 불일치로 인한 미스얼라인에 의해 발생하는 문턱전압의 변화를 검출하기 위하여, 소스단자(S)(320)에는 0V의 바이어스를 인가하고, 기판단자(B)(500)에는 -0.8V의 네가티브 바이어스를 인가하며, 그리고 드레인단자(D)(312, 412)에는 각각 1.4V의 바이어스를 인가한다. 그리고 게이트단자(G)(322)의 전압을 측정하면, 제1 테스트패턴(300) 및 제2 테스트패턴(400)의 문턱전압을 동시에 계산할 수 있으며, 이에 따라 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터의 문턱전압을 동시에 검출할 수 있다.By using such a test pattern, the source terminal (S) 320 has a voltage of 0 V to detect a change in the threshold voltage caused by the misalignment caused by the overlay mismatch between the recess gate trench and the recess gate mask. A bias is applied, a negative bias of -0.8V is applied to the substrate terminal (B) 500, and a 1.4V bias is applied to the drain terminals (D) 312 and 412, respectively. When the voltages of the gate terminals G and 322 are measured, the threshold voltages of the
도 6 내지 도 11은 본 발명에 따른 테스트패턴을 제조하는 방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 레이아웃도들이다.6 to 11 are layout diagrams shown to explain a method of manufacturing a test pattern according to the present invention.
먼저 도 6에 나타낸 바와 같이, 활성영역을 한정하는 제1 마스크패턴(600)을 이용하여 활성영역을 한정한다. 상기 제1 마스크패턴(600)은 광투과영역(610) 및 광차단패턴(620)을 갖는다. 광투과영역(610)은 트랜치소자분리막이 형성될 소자분리영역에 대응되고, 광차단영역(620)은 활성영역에 대응된다. 상기 광차단패턴(620)은 중앙이 위아래로 돌출되는 그루브드형(grooved type)이다. 이 그루브드형은 드레인전류량을 증가시킬 수 있다는 이점을 갖는다. 상기 제1 마스크패턴(600)의 광차단영역(620)이 그루브드형이므로, 형성되는 활성영역 또한 그루브드형으로 만들어진다는 것은 당연하다.First, as shown in FIG. 6, the active region is defined using the
다음에 도 7에 나타낸 바와 같이, 제2 마스크패턴(700)을 이용하여 기판내에 리세스게이트용 트랜치 및 리세스게이트를 형성한다. 통상적으로 리세스게이트용 트랜치를 형성하기 전에 버퍼산화막을 47-53Å의 두께로 형성한다. 다음에 딥 n-웰 마스크를 이용한 이온주입을 수행하여 딥 n-웰을 형성한다. 상기 이온주입은 1.0MeV의 이온주입에너지, 3,2도 및/또는 1.6도의 틸트 각도 및 1.4×1013의 농도로 포스포러스(P)를 주입시킴으로써 수행될 수 있다. 다음에 대략 950도의 온도로 어닐링을 대략 30분동안 수행한다. 다음에 p-웰 마스크를 이용한 이온주입을 수행하여 p-웰영역을 형성한다. 상기 이온주입은 300KeV의 이온주입에너지, 3,2도 및/또는 1.6도의 틸트 각도 및 2.0×1013의 농도로 보론(B)을 주입시킴으로써 수행될 수 있다. 다음에 필드스탑(field stop) 형성을 위한 이온주입을 수행한다. 이 이온주입은 90KeV의 이온주입에너지, 7도의 틸트 각도 및 3.0×1012의 농도로 보론(B)을 주입시킴으로써 수행될 수 있다. 다음에 채널 문턱전압 이온주입을 수행한다. 이 이온주입은 40KeV의 이온주입에너지로 수직하게 5.0×1012의 농도로 BF2를 주입시킴으로써 수행될 수 있다. 다음에 50:1로 희석된 HF용액으로 대략 185초동안 클리닝을 수행하고, 계속해서 NH4OH:H2O2:H2O가 1:4:20의 비율로 혼합된 용액으로 대략 25℃의 온도에서 대략 10분동안 디핑(dipping)하여 클리닝을 수행한다.Next, as shown in FIG. 7, a trench for a recess gate and a recess gate are formed in the substrate using the
이후, 상기 리세스게이트를 형성하기 위해서는, 리세스게이트용 트랜치를 형성한 후에 먼저 게이트산화막을 대략 45Å의 두께로 성장시킨다. 그리고 게이트용도전막, 예컨대 폴리실리콘막, 텅스텐실리사이드막 및 하드마스크질화막을 순차적으로 대략 2280-2520Å의 두께로 적층한다. 그리고 상기 제2 마스크패턴(700)을 이용한 패터닝을 수행하여 리세스게이트를 형성한다. 상기 제2 마스크패턴(700)은 스트라이프 형태를 갖는다. 상기 리세스게이트를 형성한 후에는 게이트 라이트(light) 산화공정을 수행하여 리세스게이트 위에 대략 49-55Å 두께의 산화막을 형성한다. 그리고 소자의 특성을 향상시키기 위하여 셀-할로 이온주입을 수행한다. 셀-할로 이온주입은 15KeV의 이온주입에너지, 12도의 틸트각도 및 1.1×1013의 농도로 보론(B)을 4회 회전시키면서 주입시킴으로써 수행될 수 있다. 셀-할로 이온주입을 수행한 후에는 기판의 비트라인컨택영역 및 스토리지노드컨택영역에 n형 불순물 이온주입을 수행한다. 이 이온주입은 5KeV의 이온주입에너지로 수직하게 5.1×1014의 농도의 아스나이드(As)를 주입시킴으로써 수행될 수 있다.Subsequently, in order to form the recess gate, the gate oxide film is first grown to a thickness of approximately 45 kV after the recess gate trench is formed. A gate conductive film such as a polysilicon film, a tungsten silicide film, and a hard mask nitride film are sequentially stacked to a thickness of approximately 2280-2520 mm 3. The recess gate is formed by patterning the
다음에 도 8에 나타낸 바와 같이, 제3 마스크패턴(800)을 이용하여 랜딩플러 그컨택(LPC; Landing Plug Contact)을 형성한다. 제3 마스크패턴(800)은 광투과영역(810) 및 광투과영역(810)에 의해 한정되는 광차단패턴(820)을 갖는다. 광차단패턴(820)의 위아래에 각각 돌출된 부분은 노광마진을 증대시키기 위한 것으로서, 경우에 따라서 상기 돌출된 부분은 없을 수도 있다. 이와 같은 제3 마스크패턴(800)을 이용하여 랜딩플러그컨택을 형성하기 위해서는, 먼저 기판의 비트라인컨택영역 및 스토리지노드컨택영역을 노출시킨 후에 전면에 랜딩플러그컨택용 도전막을 형성한다. 그리고 상기 제3 마스크패턴(800)을 이용하여 랜딩플러그컨택용 도전막을 패터닝하여 랜딩플러그컨택을 형성한다. 한편 도면에서 점선으로 나타낸 부분은 리세스게이트를 나타낸다.Next, as shown in FIG. 8, a landing plug contact (LPC) is formed using the
다음에 도 9에 나타낸 바와 같이, 제4 마스크패턴(900)을 이용하여 비트라인컨택(BLC; Bit Line Contact)을 형성한다. 제2 마스크패턴(900)은 광투과영역(910)에 의해 한정되는 광차단패턴(920)을 갖는다. 이 광차단패턴(920)은 홀 형태(hole type)로 이루어진다. 상기 비트라인컨택을 형성하기 위해서는, 먼저 전면에 층간절연막을 형성하고, 이 층간절연막을 관통하여 랜딩플러그컨택 중에서 기판의 비트라인컨택영역에 접하는 랜딩플러그컨택의 표면을 노출시키는 컨택홀을 형성한다. 그리고 이 컨택홀을 비트라인컨택용 도전막으로 채운 뒤에 상기 제4 마스크패턴(900)을 이용한 패터닝을 수행하여 비트라인컨택을 형성한다.Next, as shown in FIG. 9, a bit line contact (BLC) is formed using the
다음에 도 10에 나타낸 바와 같이, 제5 마스크패턴(1000)을 이용하여 비트라인을 형성한다. 제5 마스크패턴(1000)은 광투과영역(1010)에 의해 한정되는 광차단패턴(1020)을 갖는다. 광차단패턴(1020)은 리세스게이트라인과 실질적으로 수직하 게 교차하는 스트라이프 형태로 이루어진다. 상기 비트라인을 형성하기 위해서는, 먼저 비트라인용 도전막을 형성한다. 그리고 상기 제5 마스크패턴(1000)을 이용하여 비트라인용 도전막을 패터닝하여 비트라인을 형성한다.Next, as shown in FIG. 10, a bit line is formed using the
그러면 도 11에 나타낸 바와 같은 결과물이 만들어진다. 도 11에서 참조부호 "1110"은 리세스게이트를 나타내고, 참조부호 "1120"은 랜딩플러그컨택을 나타내고, 참조부호 "1130"은 비트라인컨택을 나타내며, 그리고 참조부호 "1140"은 비트라인을 나타낸다. 이와 같이 형성된 결과물에서의 각 활성영역에 형성된 테스트패턴은 도 3과 같은 구조가 된다.This produces a result as shown in FIG. In Fig. 11,
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 리세스게이트를 갖는 반도체소자의 테스트패턴 및 그 제조방법에 의하면, 두 개의 트랜지스터를 1회의 테스트를 통해 문턱전압의 변화를 검출할 수 있으며, 이에 따라 테스트횟수를 감소시켜 전체 테스트시간을 줄일 수 있다는 이점이 제공된다.As described above, according to the test pattern of the semiconductor device having the recess gate and the manufacturing method thereof according to the present invention, a change in the threshold voltage can be detected through one test of two transistors, and thus the number of tests This reduces the overall test time by reducing
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다.Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. Do.
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