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KR20080077856A - A method of manufacturing a semiconductor device having a buried gate electrode. - Google Patents

A method of manufacturing a semiconductor device having a buried gate electrode. Download PDF

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KR20080077856A
KR20080077856A KR1020070017584A KR20070017584A KR20080077856A KR 20080077856 A KR20080077856 A KR 20080077856A KR 1020070017584 A KR1020070017584 A KR 1020070017584A KR 20070017584 A KR20070017584 A KR 20070017584A KR 20080077856 A KR20080077856 A KR 20080077856A
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KR
South Korea
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layer
forming
cell
film
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KR1020070017584A
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채정훈
황재성
서준
조성일
박상준
강은영
김현철
권용현
Original Assignee
삼성전자주식회사
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Abstract

매몰 게이트 전극을 구비하는 반도체소자의 제조방법을 제공한다. 이 방법은 반도체 기판 내에 활성영역을 한정하는 소자분리막을 형성하는 것을 포함한다. 상기 소자분리막을 갖는 기판 상에 상기 활성영역을 가로지르는 제 1 및 제 2 마스크 패턴들을 형성한다. 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들을 식각마스크로 이용하여 상기 반도체 기판 및 상기 소자분리막을 식각하여 상기 활성영역을 가로지르는 채널 트렌치를 형성한다. 이때, 상기 제 2 마스크 패턴은 상기 제 1 마스크 패턴 보다 얇은 두께로 식각된다. 상기 채널 트렌치를 채우는 게이트 전극 패턴을 형성한다. 상기 게이트 전극 패턴을 갖는 기판 상에 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들의 단차를 완화시키는 완충 마스크막을 형성한다. 상기 완충 마스크막, 및 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들을 에치백하여 제거한다. A method of manufacturing a semiconductor device having a buried gate electrode is provided. The method includes forming a device isolation film defining an active region in a semiconductor substrate. First and second mask patterns crossing the active region are formed on a substrate having the device isolation layer. The semiconductor substrate and the device isolation layer are etched using the first and second mask patterns as etch masks to form channel trenches crossing the active region. In this case, the second mask pattern is etched to a thickness thinner than the first mask pattern. A gate electrode pattern is formed to fill the channel trench. A buffer mask layer is formed on the substrate having the gate electrode pattern to alleviate the step difference between the first and second mask patterns. The buffer mask layer and the first and second mask patterns are etched back and removed.

Description

매몰 게이트 전극을 갖는 반도체소자의 제조방법.{Method of fabricating semiconductor device having buried gate electrode}Method of fabricating a semiconductor device having a buried gate electrode {Method of fabricating semiconductor device having buried gate electrode}

도 1a 내지 도 1f는 종래기술에 따른 반도체소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1A to 1F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the prior art.

도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체소자의 제조방법을 설명하기 위한 평면도이다. 2 is a plan view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with embodiments of the present invention.

도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체소자의 제조방법을 설명하기 위해 도 2의 절단선 Ⅰ-Ⅰ' 및 Ⅱ-Ⅱ'에 따른 단면도들이다. 3A to 3H are cross-sectional views taken along cut lines I-I 'and II-II' of FIG. 2 to explain a method of manufacturing a semiconductor device according to example embodiments.

본 발명은 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 매몰 게이트 전극을 갖는 반도체소자의 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 having a buried gate electrode.

디램 소자와 같은 반도체 기억소자의 집적도가 증가함에 따라, 모스 트랜지스터가 차지하는 평면적은 점점 감소하고 있다. 그 결과, 상기 모스 트랜지스터의 채널 길이가 감소하여 단채널 효과를 발생시킨다. 특히, 상기 디램 소자의 메모리 셀에 채택되는 억세스 모스 트랜지스터에서 상기 단채널 효과가 발생하면, 상기 디램 셀의 문턱 전압이 감소되고 누설전류가 증가되어 상기 디램 소자의 리프레쉬 특성을 저하시킨다. As the degree of integration of semiconductor memory devices such as DRAM devices increases, the planar area occupied by MOS transistors decreases. As a result, the channel length of the MOS transistor is reduced to generate a short channel effect. In particular, when the short channel effect occurs in an access MOS transistor adopted in the memory cell of the DRAM device, the threshold voltage of the DRAM cell is decreased and the leakage current is increased to degrade the refresh characteristic of the DRAM device.

이에 따라, 상기 디램 소자의 집적도가 증가 할지라도, 상기 게이트 채널 길이를 증가시켜 단채널 효과를 억제할 수 있는 모스 트랜지스터로서 리세스 게이트 모스 트랜지스터가 소개된 바 있다. 그러나, 디램 소자와 같은 반도체소자에 상기 리세스 게이트 모스 트랜지스터를 적용하더라도 소자의 고집적화에는 한계가 있을 수 있다. 상기 리세스 게이트 모스 트랜지스터의 소스/드레인 영역들 상에는 비트라인 및/또는 캐패시터와의 전기적인 연결을 위한 콘택 구조물이 형성되는데, 접촉저항을 감소시키고 이웃하는 콘택 구조물 간 또는 콘택 구조물과 상기 게이트 전극 간의 전기적 단락을 억제하기 위하여는 적절한 콘택 면적이 확보되어야 한다. 즉, 상기 소스/드레인 영역들이 형성되는 상기 게이트 전극 양옆의 상기 활성영역은 양호한 콘택 형성을 위하여 일정 정도 이상의 면적을 가져야 한다. 다시말해, 상기 리세스 게이트 모스 트랜지스터를 적용함으로써 상기 단채널 효과에 의한 문제점들은 억제될 수 있을 지라도, 상술한 바와 같이 적절한 콘택 면적에 대한 요구는 여전히 존재하게 된다. Accordingly, a recess gate MOS transistor has been introduced as a MOS transistor capable of suppressing a short channel effect by increasing the gate channel length even if the integration degree of the DRAM device is increased. However, even if the recess gate MOS transistor is applied to a semiconductor device such as a DRAM device, the integration of the device may be limited. Contact structures for electrical connection with bit lines and / or capacitors are formed on the source / drain regions of the recess gate MOS transistor, reducing contact resistance and between neighboring contact structures or between the contact structures and the gate electrode. Proper contact area must be ensured to suppress electrical shorts. That is, the active region on both sides of the gate electrode where the source / drain regions are formed should have an area of a certain degree or more for good contact formation. In other words, although the problems due to the short channel effect can be suppressed by applying the recess gate MOS transistor, there is still a need for an appropriate contact area as described above.

따라서, 상기와 같은 문제점들을 극복하기 위하여 매립 워드라인(buried word line)을 갖는 반도체소자가 미국특허 제6,770,535 B2호에 "반도체소자 및 그 제조공정(Semiconductor integrated circuit device and process for manufacturing the same)"이라는 제목으로 야마다 등(Yamada et al.)에 의해 개시된바 있다. 야마다에 따르면, 채널영역 및 소자분리막을 가로지르는 트렌치를 형성한다. 상기 트렌치 내의 일부분을 채우는 워드라인을 형성한다. 상기 트렌치 내의 나머지 부분을 채우는 절연패턴을 형성한다. 그 결과, 상기 워드라인은 반도체 기판의 표면보다 아래에 매립된다. 상기 매립된 워드라인은 상대적으로 큰 유효채널 길이를 제공한다. Accordingly, in order to overcome the above problems, a semiconductor device having a buried word line is disclosed in US Patent No. 6,770,535 B2 entitled "Semiconductor integrated circuit device and process for manufacturing the same." It was disclosed by Yamada et al. Under the title. According to Yamada, trenches are formed across the channel region and the device isolation film. A word line is formed to fill a portion of the trench. An insulating pattern is formed to fill the remaining portion of the trench. As a result, the word line is buried below the surface of the semiconductor substrate. The buried word line provides a relatively large effective channel length.

도 1a 내지 도 1f는 종래기술에 따른 반도체소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 참조부호 'C0' 및 'P0'는 각각 셀 영역 및 주변회로 영역을 나타낸다. 1A to 1F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the prior art. Reference numerals 'C0' and 'P0' denote cell areas and peripheral circuit areas, respectively.

도 1a를 참조하면, 셀 영역(C0) 및 주변 영역(P0)을 갖는 반도체 기판(1)을 준비한다. 상기 반도체 기판(1) 내에 소자분리막(2)을 형성한다. 상기 소자분리막(2)은 공지의 얕은 트렌치 분리(shallow trench isolation) 기술에 의하여 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 소자분리막을 형성하는 것은, 상기 반도체 기판(1) 내에 트렌치(2t)를 형성하고, 상기 트렌치(2t) 내부를 채우는 소자분리 절연막(2)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 소자분리 절연막(2)은 HDP(high density plasma) 산화막과 같은 실리콘 산화막으로 형성될 수 있다. 상기 소자분리막(2)에 의하여 상기 셀 영역(C0)에 셀 활성영역(1c)이 한정되고, 상기 주변회로 영역(P0)에 주변 활성영역(1p)이 한정된다.Referring to FIG. 1A, a semiconductor substrate 1 having a cell region C0 and a peripheral region P0 is prepared. An isolation layer 2 is formed in the semiconductor substrate 1. The device isolation film 2 may be formed by a known shallow trench isolation technique. Specifically, forming the device isolation film may include forming a trench 2t in the semiconductor substrate 1 and forming a device isolation insulating film 2 filling the inside of the trench 2t. The device isolation insulating film 2 may be formed of a silicon oxide film such as a high density plasma (HDP) oxide film. A cell active region 1c is defined in the cell region C0 and a peripheral active region 1p is defined in the peripheral circuit region P0 by the device isolation layer 2.

상기 소자분리막(2)을 갖는 상기 반도체 기판(1) 상에 버퍼 절연막(4)을 형성할 수 있다. 상기 버퍼 절연막(4)은 실리콘 산화막으로 형성될 수 있다. 이어, 상기 반도체 기판(1) 상에 도전막(6)을 형성할 수 있다. 상기 도전막(6)은 폴리실리콘막으로 형성될 수 있다. 상기 도전막(6) 상에 제1 마스크막(8)을 형성할 수 있다. 상기 제1 마스크막(8)은 실리콘 질화막으로 형성될 수 있다. A buffer insulating film 4 may be formed on the semiconductor substrate 1 having the device isolation film 2. The buffer insulating film 4 may be formed of a silicon oxide film. Subsequently, a conductive film 6 may be formed on the semiconductor substrate 1. The conductive film 6 may be formed of a polysilicon film. The first mask layer 8 may be formed on the conductive layer 6. The first mask layer 8 may be formed of a silicon nitride layer.

상기 제1 마스크막(8)을 패터닝하여 상기 셀 영역(C0)에 제1 마스크 패턴(8')을 형성할 수 있다. 상기 제1 마스크막(8)은 통상의 사진 공정 및 식각공정에 의하여 패터닝될 수 있다. 상기 제1 마스크 패턴(8')은, 상기 셀 활성영역(1c)의 양단부들과 중첩되는 부분의 상기 도전막(6)을 덮고, 상기 양단부들 사이의 상기 셀 활성영역(1c) 사이의 중심부와 중첩되는 부분의 상기 도전막(6)을 노출시키도록 형성될 수 있다. 한편, 상기 주변회로 영역(P0)의 상기 제1 마스크막(8)은 패터닝되지 않고 그대로 잔존할 수 있다.The first mask layer 8 may be patterned to form a first mask pattern 8 ′ in the cell region C0. The first mask layer 8 may be patterned by conventional photolithography and etching processes. The first mask pattern 8 ′ covers the conductive film 6 in a portion overlapping with both ends of the cell active region 1c, and a center portion between the cell active regions 1c between the both ends. It may be formed to expose the conductive film 6 of the portion overlapping with. The first mask layer 8 of the peripheral circuit region P0 may remain as it is without patterning.

상기 제1 마스크 패턴(8')의 측벽들을 덮는 희생 스페이서들(10)을 형성할 수 있다. 상기 희생 스페이서들(10)은 상기 제1 마스크 패턴(8')을 갖는 상기 반도체 기판(1) 상에 희생막(도시하지 않음)을 콘포말하게 형성하고, 상기 희생막을 전면 이방성 식각함으로써 형성될 수 있다. 상기 희생 스페이서들(10)은 상기 제1 마스크 패턴(8')에 대하여 식각선택비를 갖는 물질막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 희생 스페이서들(10)은 폴리 실리콘막으로 형성될 수 있다.Sacrificial spacers 10 may be formed to cover sidewalls of the first mask pattern 8 ′. The sacrificial spacers 10 may be formed by conformally forming a sacrificial layer (not shown) on the semiconductor substrate 1 having the first mask pattern 8 ′ and etching the sacrificial layer over the entire surface. Can be. The sacrificial spacers 10 may be formed of a material film having an etch selectivity with respect to the first mask pattern 8 ′. For example, the sacrificial spacers 10 may be formed of a polysilicon layer.

상기 희생 스페이서들(10)을 갖는 상기 반도체 기판(1) 상에 제2 마스크막(12)을 콘포말하게 형성할 수 있다. 상기 제2 마스크막(12)은 상기 제1 마스크막(8)과 동일한 물질막으로 형성할 수 있다. 상기 제2 마스크막(12)은 실리콘 질화막으로 형성될 수 있다. 다음으로, 상기 희생 스페이서들(10)의 상부면들이 노출되 도록 상기 제2 마스크막(12)을 평탄화할 수 있다. 그 결과, 상기 희생 스페이서들(10) 사이에 잔존하는 제2 마스크 패턴(12')이 형성된다. 한편, 상기 주변회로 영역(P0)의 상기 제 1 마스크막(8) 상에 평탄화된 상기 제2 마스크막(12)이 잔존할 수 있다. 상기 제2 마스크막(12)을 평탄화하는 것은 화학기계적 연마(Chemical mechanical polishing) 공정 또는 에치백(etch-back) 공정에 의하여 수행될 수 있다. 또한, 상기 평탄화 공정 중에 상기 제1 마스크 패턴(8')의 상부면들 또한 노출될 수 있다.The second mask layer 12 may be conformally formed on the semiconductor substrate 1 having the sacrificial spacers 10. The second mask layer 12 may be formed of the same material layer as the first mask layer 8. The second mask layer 12 may be formed of a silicon nitride layer. Next, the second mask layer 12 may be planarized to expose the top surfaces of the sacrificial spacers 10. As a result, the second mask pattern 12 ′ remaining between the sacrificial spacers 10 is formed. The planarized second mask layer 12 may remain on the first mask layer 8 in the peripheral circuit region P0. The planarization of the second mask layer 12 may be performed by a chemical mechanical polishing process or an etch-back process. In addition, upper surfaces of the first mask pattern 8 ′ may also be exposed during the planarization process.

도 1b를 참조하면, 상기 희생 스페이서들(10)을 선택적으로(selectively) 제거할 수 있다. 상기 희생 스페이서들(10)을 선택적으로 제거한 결과, 상기 도전막(6) 상에 상기 셀 활성영역(1c)을 가로지르는 개구부들(14)을 갖는 제 1 및 제 2 마스크 패턴들(8',12')이 형성될 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들(8',12')을 식각 마스크로 사용하여 상기 도전막(6) 및 상기 버퍼 절연막(4)을 차례로 식각하고, 이어서 상기 반도체 기판(1)을 소정 깊이로 식각한다. 그 결과, 상기 반도체 기판(1) 내에 상기 셀 활성영역(1c)을 가로지르는 채널 트렌치들(18)이 형성된다. 상기 채널 트렌치들(18)은 상기 셀 활성영역(1c)을 가로지르고, 상기 셀 활성영역(1c)과 인접하는 상기 소자분리막(2)으로 연장될 수 있다. 또한 이와 동시에, 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들(8',12') 또한 일부 식각된다. 특히, 상기 제 2 마스크 패턴(12')은 상기 제 1 마스크 패턴(8') 보다 좁은 폭을 갖고 있으므로 더 많이 식각되게 된다. 그 결과, 상기 제 1 마스크 패턴(8') 보다 두께가 얇아진 제 2 마스크 패턴(12")이 형성된다. 다시말해, 상기 제 1 및 제 2 마스크 패 턴들(8',12"), 및 상기 주변회로 영역(P0)의 적층된 상기 제 1 및 제 2 마스크막(8,12)의 두께가 서로 다르며, 특히, 상기 제 2 마스크 패턴(12")은 상기 주변회로 영역(P0)의 적층된 상기 제 1 및 제 2 마스크막(8,12)의 두께와 비교하여 매우 얇은 두께를 가지게 된다. Referring to FIG. 1B, the sacrificial spacers 10 may be selectively removed. As a result of selectively removing the sacrificial spacers 10, first and second mask patterns 8 ′ having openings 14 crossing the cell active region 1c on the conductive layer 6 are formed. 12 ') can be formed. The conductive layer 6 and the buffer insulating layer 4 are sequentially etched using the first and second mask patterns 8 ′ and 12 ′ as etching masks, and then the semiconductor substrate 1 is etched to a predetermined depth. Etch with. As a result, channel trenches 18 are formed in the semiconductor substrate 1 across the cell active region 1c. The channel trenches 18 may cross the cell active region 1c and may extend to the device isolation layer 2 adjacent to the cell active region 1c. At the same time, the first and second mask patterns 8 'and 12' are also partially etched. In particular, since the second mask pattern 12 ′ has a narrower width than the first mask pattern 8 ′, the second mask pattern 12 ′ is etched more. As a result, a second mask pattern 12 "thinner than the first mask pattern 8 'is formed. In other words, the first and second mask patterns 8' and 12", and the The thicknesses of the first and second mask layers 8 and 12 stacked in the peripheral circuit region P0 are different from each other. In particular, the second mask pattern 12 ″ may be stacked in the peripheral circuit region P0. Compared to the thicknesses of the first and second mask layers 8 and 12, the thickness is very thin.

도 1c를 참조하면, 이어, 상기 채널 트렌치들(18)의 내벽들 상에 셀 게이트 절연막(20)을 형성한다. 상기 셀 게이트 절연막(20)은 열산화 공정에 의한 실리콘 산화막으로 형성될 수 있다. 상기 셀 게이트 절연막(20)을 갖는 상기 반도체 기판(1) 상에 셀 게이트 전극막(도시하지 않음)을 형성한다. 상기 셀 게이트 전극막은 티타늄 질화막으로 형성될 수 있으며, 상기 채널 트렌치들(18)을 채우면서 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들(8',12"), 및 상기 주변회로 영역(P0)의 상기 제 2 마스크막(12) 상에 형성될 수 있다. 이후, 상기 셀 게이트 전극막을 평탄화하여 상기 채널 트렌치들(18) 내에 잔존하는 셀 게이트 전극 패턴(22)을 형성할 수 있다. 상기 셀 게이트 전극막을 평탄화하는 것은 에치백 공정에 의하여 수행될 수 있으며, 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들(8',12"), 및 상기 주변회로 영역(P0)의 상기 제 2 마스크막(12)의 상부면이 노출되도록 수행될 수 있다. Referring to FIG. 1C, a cell gate insulating layer 20 is formed on inner walls of the channel trenches 18. The cell gate insulating film 20 may be formed of a silicon oxide film by a thermal oxidation process. A cell gate electrode film (not shown) is formed on the semiconductor substrate 1 having the cell gate insulating film 20. The cell gate electrode layer may be formed of a titanium nitride layer, and fills the channel trenches 18 and fills the first and second mask patterns 8 ′ and 12 ″ and the peripheral circuit region P0. The cell gate electrode layer 22 may be planarized to form a cell gate electrode pattern 22 remaining in the channel trenches 18. The planarization of the film may be performed by an etch back process, and the upper portion of the first and second mask patterns 8 ′ and 12 ″ and the second mask layer 12 in the peripheral circuit area P0 may be formed. The surface may be performed to expose.

도 1d를 참조하면, 상기 셀 게이트 전극 패턴(22)을 형성한 후에, 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들(8',12"), 및 상기 주변회로 영역(P0)의 상기 제 1 및 제 2 마스크막들(8,12)을 에치백하여 제거한다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들(8',12"), 및 상기 주변회로 영역(P0)의 적층된 상기 제 1 및 제 2 마스크막(8,12)의 두께가 서로 다르므로 상기 에치백공정에 의해 상기 셀 영역(C0)의 상 기 도전막(6)이 일부 식각될 수 있다. 특히, 상기 제 2 마스크 패턴(12")은 가장 빨리 식각되므로 상기 제 2 마스크 패턴(12") 하부의 상기 도전막(6) 또한 가장 많이 식각되어 가장 얇은 두께를 갖는 도전막(6")이 형성될 수 있다. 또한, 제 1 마스크 패턴(8') 하부의 도전막(6') 또한 일부 식각되어, 상기 주변회로 영역(P0)의 상기 도전막(6) 보다 얇은 두께를 갖도록 형성될 수 있다.Referring to FIG. 1D, after the cell gate electrode pattern 22 is formed, the first and second mask patterns 8 ′ and 12 ″ and the first and second portions of the peripheral circuit region P0 may be formed. The mask layers 8 and 12 are etched back to remove the first and second mask patterns 8 ′ and 12 ″ and the first and second stacked regions of the peripheral circuit region P0. Since the thicknesses of the second mask layers 8 and 12 are different from each other, the conductive layer 6 of the cell region C0 may be partially etched by the etch back process. In particular, since the second mask pattern 12 ″ is etched the fastest, the conductive film 6 under the second mask pattern 12 ″ is also etched the most so that the conductive film 6 ″ having the thinnest thickness is obtained. In addition, the conductive film 6 'under the first mask pattern 8' may also be partially etched to have a thickness thinner than that of the conductive film 6 in the peripheral circuit region P0. have.

상기 도전막(6,6',6") 및 상기 셀 게이트 전극 패턴(22) 상에 게이트 도전막(24) 및 캐핑 절연막(26)을 차례로 형성할 수 있다. 상기 게이트 도전막(24)은 텅스텐과 같은 금속막으로 형성하거나, 텅스텐 실리사이드막과 같은 금속 실리사이드막으로 형성할 수 있다. 또한, 상기 캐핑 절연막(26)은 실리콘 질화막으로 형성할 수 있다.A gate conductive layer 24 and a capping insulating layer 26 may be sequentially formed on the conductive layers 6, 6 ′, 6 ″ and the cell gate electrode pattern 22. The capping insulating film 26 may be formed of a metal film such as tungsten or a metal silicide film such as a tungsten silicide film, and the capping insulating film 26 may be formed of a silicon nitride film.

도 1f를 참조하면, 상기 캐핑 절연막(26), 상기 게이트 도전막(24) 및 상기 도전막(6,6',6")을 패터닝하여 상기 주변 활성영역(1p) 상에 주변 게이트 패턴(30)을 형성할 수 있다. 상기 주변 게이트 패턴(30)은 차례로 적층된 주변 게이트 전극(28) 및 주변 게이트 캐핑막(26')을 구비할 수 있다. 또한, 상기 주변 게이트 전극(28)은 차례로 적층된 도전막 패턴(6p) 및 게이트 도전막 패턴(24')으로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 주변 게이트 패턴(30)을 형성하는 동안 상기 버퍼 절연막(4) 또한 패터닝될 수 있다. 그 결과, 상기 주변 게이트 전극(28) 및 상기 주변 활성영역(1p) 사이에 개재된 주변 게이트 절연막(4')이 형성될 수 있다. 결과적으로, 상기 주변 게이트 패턴(30)은 상기 주변 활성영역(1p) 상에 차례로 적층된 주변 게이트 절연막(4'), 주변 게이트 전극(28) 및 주변 게이트 캐핑막(26')으로 구 성될 수 있다.Referring to FIG. 1F, the capping insulating layer 26, the gate conductive layer 24, and the conductive layers 6, 6 ′, and 6 ″ are patterned to form a peripheral gate pattern 30 on the peripheral active region 1p. The peripheral gate pattern 30 may include a peripheral gate electrode 28 and a peripheral gate capping layer 26 ′ that are sequentially stacked on the peripheral gate pattern 30. The buffer insulating layer 4 may be formed of a stacked conductive layer pattern 6p and a gate conductive layer pattern 24 ′. Meanwhile, the buffer insulating layer 4 may also be patterned while the peripheral gate pattern 30 is formed. A peripheral gate insulating layer 4 ′ may be formed between the peripheral gate electrode 28 and the peripheral active region 1p. As a result, the peripheral gate pattern 30 may form the peripheral active region 1p. Peripheral gate insulating film 4 ', peripheral gate electrode 28 and peripheral gay It can be configured to cache pingmak (26 ').

한편, 상기 주변 게이트 패턴(30)을 형성하는 동안 상기 셀 활성영역(1c) 상의 상기 캐핑 절연막(26), 상기 게이트 도전막(24) 및 상기 도전막(6',6")은 식각되어 제거될 수 있다. 이때, 상기 도전막(6',6")은 상기 주변회로 영역(P0)의 상기 도전막(6)에 비해 두께가 얇으므로 상기 주변 게이트 패턴(30)을 형성하는 동안 상기 셀 활성영역(1c)의 상부면이 리세스(35) 되는 불량이 발생하게 된다. 그 결과, 모스 트랜지스터의 특성이 저하될 수 있다. Meanwhile, the capping insulating layer 26, the gate conductive layer 24, and the conductive layers 6 ′ and 6 ″ on the cell active region 1c are etched away while the peripheral gate pattern 30 is formed. In this case, the conductive layers 6 ′ and 6 ″ are thinner than the conductive layer 6 in the peripheral circuit region P0, so that the cells are formed while forming the peripheral gate pattern 30. The defect that the upper surface of the active region 1c is recessed 35 occurs. As a result, the characteristics of the MOS transistor can be degraded.

상기 셀 게이트 전극 패턴들(22)은 상기 채널 트렌치들(18) 내로 리세스 될 수 있다. 상기 셀 게이트 전극 패턴들(22)은 상기 주변 게이트 패턴(30)을 형성하기 위한 식각 공정을 진행하고, 추가적인 과도 식각을 수행함으로써 상기 채널 트렌치들(18) 내로 리세스될 수 있다. 그 결과, 상기 채널 트렌치들(18) 내에 매몰된 셀 게이트 전극들(22')이 형성될 수 있다. The cell gate electrode patterns 22 may be recessed into the channel trenches 18. The cell gate electrode patterns 22 may be recessed into the channel trenches 18 by performing an etching process for forming the peripheral gate pattern 30 and performing an additional transient etching. As a result, cell gate electrodes 22 ′ buried in the channel trenches 18 may be formed.

상기 주변 게이트 패턴(30) 및 상기 셀 게이트 전극들(22')을 갖는 상기 반도체 기판(1) 상에 콘포말한 절연막(도시하지 않음)을 형성한다. 상기 절연막은 예를 들어, 실리콘 질화막, 실리콘 산화막 또는 실리콘 산질화막으로 형성될 수 있다. 이후, 상기 절연막을 전면 이방성 식각할 수 있다. 그 결과, 상기 주변 게이트 패턴(30)의 측벽들을 덮는 게이트 스페이서들(32s)이 형성됨과 동시에 상기 셀 게이트 전극들(22')의 상부면을 덮는 셀 게이트 캐핑막들(32c)이 형성될 수 있다. 상기 셀 게이트 캐핑막들(32c)은 상기 셀 게이트 전극들(22') 상의 상기 채널 트렌치들(18)을 채우도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 셀 활성영역(1c)의 상부면이 리세 스된 영역(35)에 상기 셀 게이트 캐핑막들(32c)이 연장되어 형성될 수 있다. A conformal insulating film (not shown) is formed on the semiconductor substrate 1 having the peripheral gate pattern 30 and the cell gate electrodes 22 '. The insulating film may be formed of, for example, a silicon nitride film, a silicon oxide film, or a silicon oxynitride film. Afterwards, the insulating layer may be anisotropically etched. As a result, gate spacers 32s covering sidewalls of the peripheral gate pattern 30 may be formed, and cell gate capping layers 32c covering upper surfaces of the cell gate electrodes 22 ′ may be formed. have. The cell gate capping layers 32c may be formed to fill the channel trenches 18 on the cell gate electrodes 22 ′. In this case, the cell gate capping layers 32c may be formed in the region 35 where the upper surface of the cell active region 1c is recessed.

상술한 바와 같이, 상기 도전막(6',6")은 상기 주변회로 영역(P0)의 상기 도전막(6)에 비해 두께가 얇으므로 상기 주변 게이트 패턴(30)을 형성하는 동안 상기 셀 활성영역(1c)의 상부면이 리세스(35) 되는 불량이 발생하게 된다. 따라서, 상기 주변 게이트 패턴(30)을 형성하는 동안 상기 셀 활성영역(1c)의 상부면이 리세스 되는 불량을 방지할 수 있는 방법에 대한 연구가 요구되고 있다. As described above, the conductive layers 6 ′ and 6 ″ are thinner than the conductive layer 6 in the peripheral circuit region P0, and thus, the cell is active during the formation of the peripheral gate pattern 30. The defect that the upper surface of the region 1c is recessed 35 is generated, thus preventing the defect that the upper surface of the cell active region 1c is recessed while forming the peripheral gate pattern 30. There is a need for research on how to do this.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 주변 게이트 패턴을 형성하는 동안 셀 활성영역의 상부면이 리세스 되는 불량을 방지할 수 있는 매몰 게이트 전극을 갖는 반도체소자의 제조방법들을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide methods for manufacturing a semiconductor device having an embedded gate electrode capable of preventing a defect in which an upper surface of a cell active region is recessed while forming a peripheral gate pattern.

본 발명의 일 양태에 따르면, 매몰 게이트 전극을 구비하는 반도체소자의 제조방법을 제공한다. 이 방법은 반도체 기판 내에 활성영역을 한정하는 소자분리막을 형성하는 것을 포함한다. 상기 소자분리막을 갖는 기판 상에 상기 활성영역을 가로지르는 제 1 및 제 2 마스크 패턴들을 형성한다. 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들을 식각마스크로 이용하여 상기 반도체 기판 및 상기 소자분리막을 식각하여 상기 활성영역을 가로지르는 채널 트렌치를 형성한다. 이때, 상기 제 2 마스크 패턴은 상기 제 1 마스크 패턴 보다 얇은 두께로 식각된다. 상기 채널 트렌치를 채우는 게이트 전극 패턴을 형성한다. 상기 게이트 전극 패턴을 갖는 기판 상에 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들의 단차를 완화시키는 완충 마스크막을 형성한다. 상기 완충 마스크막, 및 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들을 에치백하여 제거한다. According to an aspect of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor device having a buried gate electrode is provided. The method includes forming a device isolation film defining an active region in a semiconductor substrate. First and second mask patterns crossing the active region are formed on a substrate having the device isolation layer. The semiconductor substrate and the device isolation layer are etched using the first and second mask patterns as etch masks to form channel trenches crossing the active region. In this case, the second mask pattern is etched to a thickness thinner than the first mask pattern. A gate electrode pattern is formed to fill the channel trench. A buffer mask layer is formed on the substrate having the gate electrode pattern to alleviate the step difference between the first and second mask patterns. The buffer mask layer and the first and second mask patterns are etched back and removed.

본 발명의 몇몇 실시예들에서, 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들을 형성하는 것은, 상기 소자분리막을 갖는 기판 상에 제 1 마스크막을 형성하고, 상기 제 1 마스크막을 패터닝하여 상기 활성영역의 양단부들과 중첩되는 부분들을 덮고, 상기 양단부들 사이의 중심부와 중첩되는 부분을 노출시키는 제1 마스크 패턴을 형성하고, 상기 제1 마스크 패턴의 측벽들을 덮는 희생 스페이서들을 형성하고, 상기 희생 스페이서들 사이를 채우는 제2 마스크 패턴을 형성하고, 상기 희생 스페이서들을 선택적으로 제거하는 것을 포함할 수 있다.In some embodiments of the present disclosure, forming the first and second mask patterns may include forming a first mask layer on a substrate having the device isolation layer and patterning the first mask layer to form both ends of the active region. Forming a first mask pattern covering the overlapping portions, exposing a portion overlapping with a center portion between the both ends, forming sacrificial spacers covering sidewalls of the first mask pattern, and filling the sacrificial spacers. The method may include forming a second mask pattern and selectively removing the sacrificial spacers.

다른 실시예들에서, 상기 완충 마스크막은 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들과 동일물질막으로 형성할 수 있다. In other embodiments, the buffer mask layer may be formed of the same material layer as the first and second mask patterns.

또 다른 실시예들에서, 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴은 실리콘 질화막으로 형성할 수 있다. In other embodiments, the first and second mask patterns may be formed of silicon nitride.

또 다른 실시예들에서, 상기 완충 마스크막은 실리콘 질화막으로 형성할 수 있다. In other embodiments, the buffer mask layer may be formed of a silicon nitride layer.

또 다른 실시예들에서, 상기 완충 마스크막은 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법으로 형성될 수 있다. In other embodiments, the buffer mask layer may be formed by a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method.

또 다른 실시예들에서, 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들을 형성하기 전에, 상기 소자분리막을 갖는 기판 상에 도전막을 형성할 수 있다. 이때, 상기 도전막은 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들을 식각마스크로 이용하여 상기 활성영역을 가로지르는 채널 트렌치를 형성함과 동시에 식각될 수 있다. 상기 도전막은 폴리실리콘 막으로 형성할 수 있다.In another embodiment, before forming the first and second mask patterns, a conductive film may be formed on the substrate having the device isolation film. In this case, the conductive layer may be etched while forming a channel trench that crosses the active region by using the first and second mask patterns as an etching mask. The conductive film may be formed of a polysilicon film.

본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 매몰 게이트 전극을 구비하는 반도체소자의 제조방법을 제공한다. 이 방법은 셀 영역 및 주변회로 영역을 갖는 반도체기판을 준비하는 것을 포함한다. 상기 반도체기판 내에 셀 활성영역 및 주변 활성영역을 한정하는 소자분리막을 형성한다. 상기 반도체기판 상에 제1 도전막을 형성한다. 상기 제1 도전막 상에 상기 셀 활성영역을 가로지르는 제 1 및 제 2 마스크 패턴들 및 상기 주변회로 영역을 차례로 덮는 제 1 및 제 2 마스크막을 형성한다. 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들을 식각마스크로 이용하여 상기 제 1 도전막, 상기 반도체 기판 및 상기 소자분리막을 식각하여 상기 활성영역을 가로지르는 채널 트렌치를 형성한다. 이때, 상기 제 2 마스크 패턴은 상기 제 1 마스크 패턴 보다 얇은 두께로 식각된다. 상기 채널 트렌치를 채우는 셀게이트 전극 패턴을 형성한다. 상기 셀게이트 전극 패턴을 갖는 기판 상에 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들의 단차를 완화시키는 완충 마스크막을 형성한다. 상기 완충 마스크막, 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들, 및 상기 제 1 및 제 2 마스크막을 에치백하여 제거한다. According to another aspect of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor device having a buried gate electrode is provided. The method includes preparing a semiconductor substrate having a cell region and a peripheral circuit region. An isolation layer defining a cell active region and a peripheral active region is formed in the semiconductor substrate. A first conductive film is formed on the semiconductor substrate. First and second mask patterns crossing the cell active region and first and second mask layers covering the peripheral circuit region are sequentially formed on the first conductive layer. The first conductive layer, the semiconductor substrate, and the device isolation layer are etched using the first and second mask patterns as an etching mask to form a channel trench crossing the active region. In this case, the second mask pattern is etched to a thickness thinner than the first mask pattern. A cell gate electrode pattern is formed to fill the channel trench. A buffer mask layer is formed on the substrate having the cell gate electrode pattern to alleviate the step difference between the first and second mask patterns. The buffer mask layer, the first and second mask patterns, and the first and second mask layers are etched back and removed.

본 발명의 몇몇 실시예들에서, 상기 채널 트렌치를 채우는 셀게이트 전극 패턴을 형성하기 전에, 상기 채널 트렌치의 내벽들 상에 셀 게이트 절연막들을 형성할 수 있다. In some embodiments of the present disclosure, cell gate insulating layers may be formed on inner walls of the channel trench before forming the cell gate electrode pattern filling the channel trench.

다른 실시예들에서, 상기 완충 마스크막, 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들, 및 상기 제 1 및 제 2 마스크막을 에치백하여 제거한 후, 상기 제1 도전막을 패터닝하여 상기 주변 활성영역 상에 주변 게이트 전극을 형성함과 동시에 상기 셀게이 트 전극 패턴을 리세스하여 상기 채널 트렌치들 내에 매몰된 셀 게이트 전극들을 형성할 수 있다. 이어, 상기 셀 및 주변 게이트 전극들을 갖는 상기 반도체 기판 상에 콘포말한 절연막을 형성하고, 상기 절연막을 식각하여 상기 주변 게이트 전극의 측벽들 상에 게이트 스페이서를 형성함과 동시에 상기 셀 게이트 전극들을 덮는 셀 게이트 캐핑막들을 형성할 수 있다. In other embodiments, after the buffer mask layer, the first and second mask patterns, and the first and second mask layers are etched and removed, the first conductive layer is patterned to form a peripheral portion on the peripheral active region. The cell gate electrode pattern may be recessed and the cell gate electrodes embedded in the channel trenches may be formed at the same time as the gate electrode is formed. Subsequently, a conformal insulating film is formed on the semiconductor substrate having the cell and peripheral gate electrodes, and the insulating film is etched to form gate spacers on sidewalls of the peripheral gate electrode and simultaneously cover the cell gate electrodes. Cell gate capping layers may be formed.

또 다른 실시예들에서, 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들, 및 제 1 및 제 2 마스크막을 형성하는 것은, 상기 소자분리막을 갖는 기판 상에 제 1 마스크막을 형성하고, 상기 셀 영역 상의 상기 제 1 마스크막을 패터닝하여 상기 셀 활성영역의 양단부들과 중첩되는 부분들을 덮고, 상기 양단부들 사이의 중심부와 중첩되는 부분을 노출시키는 제1 마스크 패턴을 형성하고, 상기 제1 마스크 패턴의 측벽들을 덮는 희생 스페이서들을 형성하고, 상기 희생 스페이서들 사이를 채우는 제2 마스크 패턴 및 상기 주변회로 영역을 덮는 제 2 마스크막을 형성하고, 상기 희생 스페이서들을 선택적으로 제거하는 것을 포함할 수 있다. In still other embodiments, the forming of the first and second mask patterns and the first and second mask layers may include forming a first mask layer on the substrate having the device isolation layer, and forming the first mask layer on the cell region. A first mask pattern is formed by patterning a mask layer to cover portions overlapping with both ends of the cell active region, and to expose a portion overlapping with a center portion between the both ends, and to cover sidewalls of the first mask pattern. The method may include forming spacers, forming a second mask pattern filling the sacrificial spacers, a second mask layer covering the peripheral circuit region, and selectively removing the sacrificial spacers.

또 다른 실시예들에서, 상기 완충 마스크막은 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들과 동일물질막으로 형성할 수 있다.In example embodiments, the buffer mask layer may be formed of the same material layer as the first and second mask patterns.

또 다른 실시예들에서, 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴은 실리콘 질화막으로 형성할 수 있다. In other embodiments, the first and second mask patterns may be formed of silicon nitride.

또 다른 실시예들에서, 상기 완충 마스크막은 실리콘 질화막으로 형성할 수 있다. In other embodiments, the buffer mask layer may be formed of a silicon nitride layer.

또 다른 실시예들에서, 상기 완충 마스크막은 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법으로 형성될 수 있다. In other embodiments, the buffer mask layer may be formed by a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명 되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당 업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하여 위하여 과장 되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosure may be made thorough and complete, and to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity. Like numbers refer to like elements throughout.

도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체소자의 제조방법을 설명하기 위한 평면도이다. 또한, 도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체소자의 제조방법을 설명하기 위해 도 2의 절단선 Ⅰ-Ⅰ' 및 Ⅱ-Ⅱ'에 따른 단면도들이다. 참조부호 C1 및 P1은 각각 셀 영역 및 주변회로 영역을 나타낸다. 2 is a plan view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with embodiments of the present invention. 3A through 3H are cross-sectional views taken along line II ′ and II-II ′ of FIG. 2 to explain a method of manufacturing a semiconductor device according to example embodiments. Reference numerals C1 and P1 denote cell regions and peripheral circuit regions, respectively.

도 2 및 도 3a를 참조하면, 셀 영역(C1) 및 주변 영역(P1)을 갖는 반도체 기판(100)을 준비한다. 상기 반도체 기판(100)은 단결정 실리콘 기판일 수 있으며, 제1 도전형, 예를 들어 P형 반도체 기판일 수 있다. 상기 반도체 기판(100) 내에 소자분리막(102)을 형성한다. 상기 소자분리막(102)은 공지의 얕은 트렌치 분리(shallow trench isolation) 기술에 의하여 형성될 수 있다. 2 and 3A, a semiconductor substrate 100 having a cell region C1 and a peripheral region P1 is prepared. The semiconductor substrate 100 may be a single crystal silicon substrate, and may be a first conductivity type, for example, a P-type semiconductor substrate. An isolation layer 102 is formed in the semiconductor substrate 100. The device isolation layer 102 may be formed by a known shallow trench isolation technique.

구체적으로, 상기 소자분리막을 형성하는 것은, 상기 반도체 기판(100) 내에 트렌치(101)를 형성하고, 상기 트렌치(101) 내부를 채우는 소자분리 절연막(102)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 소자분리 절연막(102)은 HDP(high density plasma) 산화막과 같은 실리콘 산화막으로 형성될 수 있다. 상기 소자분리막(102)에 의하여 상기 셀 영역(C1)에 셀 활성영역(100c)이 한정되고, 상기 주변회로 영역(P1)에 주변 활성영역(100p)이 한정된다.Specifically, forming the device isolation layer may include forming a trench 101 in the semiconductor substrate 100 and forming a device isolation insulating layer 102 filling the inside of the trench 101. The device isolation insulating film 102 may be formed of a silicon oxide film such as a high density plasma (HDP) oxide film. The cell isolation region 100c defines a cell active region 100c in the cell region C1, and defines a peripheral active region 100p in the peripheral circuit region P1.

상기 소자분리막(102)을 갖는 상기 반도체 기판(100) 상에 버퍼 절연막(104)을 형성할 수 있다. 상기 버퍼 절연막(104)은 예를 들어, 열산화 공정에 의한 실리콘 산화막으로 형성될 수 있다. 또한 상기 버퍼 절연막(104)은 금속 산화막, 금속 산질화막 또는 금속 실리케이트막과 같은 고유전막으로 형성될 수도 있다. 이어, 상기 반도체 기판(100) 상에 도전막(106)을 형성할 수 있다. 상기 도전막(106)은 폴리실리콘막으로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 폴리실리콘막은 예를 들어, CVD(Chemical vapor deposition) 공정에 의하여 증착될 수 있으며, 증착 공정 중에, 예를 들어 인(P) 또는 비소(As)와 같은 N형 불순물들로 인-시투(in-situ) 도핑될 수 있다. 또한, 상기 폴리실리콘막은 예를 들어, CVD 공정에 의하여 증착된 후 이온 주입공정에 의하여 불순물들로 도핑될 수 있다. 상기 도전막(106) 상에 제1 마스크막(108)을 형성할 수 있다. 상기 제1 마스크막(108)은 예를 들어 실리콘 질화막과 같은 절연막으로 형성될 수 있다. A buffer insulating layer 104 may be formed on the semiconductor substrate 100 having the device isolation layer 102. The buffer insulating film 104 may be formed of, for example, a silicon oxide film by a thermal oxidation process. In addition, the buffer insulating film 104 may be formed of a high dielectric film such as a metal oxide film, a metal oxynitride film, or a metal silicate film. Subsequently, a conductive film 106 may be formed on the semiconductor substrate 100. The conductive layer 106 may be formed of a polysilicon layer. In this case, the polysilicon film may be deposited by, for example, a chemical vapor deposition (CVD) process, and during the deposition process, for example, phosphorus (P) or phosphorus (N) -type impurities such as arsenic (As) It may be doped in-situ. In addition, the polysilicon film may be deposited by, for example, a CVD process and then doped with impurities by an ion implantation process. The first mask layer 108 may be formed on the conductive layer 106. The first mask film 108 may be formed of an insulating film, for example, a silicon nitride film.

도2 및 도 3b를 참조하면, 상기 제1 마스크막(108)을 패터닝하여 상기 셀 영역(C1)에 제1 마스크 패턴(108')을 형성할 수 있다. 상기 제1 마스크막(108)은 통상의 사진 공정 및 식각공정에 의하여 패터닝될 수 있다. 상기 제1 마스크 패턴(108')은, 상기 셀 활성영역(100c)의 양단부들과 중첩되는 부분의 상기 도전막(106)을 덮고, 상기 양단부들 사이의 상기 셀 활성영역(100c) 사이의 중심부와 중첩되는 부분의 상기 도전막(106)을 노출시키도록 형성될 수 있다. 한편, 상기 주변회로 영역(P1)의 상기 제1 마스크막(108)은 패터닝되지 않고 그대로 잔존할 수 있다.2 and 3B, the first mask layer 108 may be patterned to form a first mask pattern 108 ′ in the cell region C1. The first mask layer 108 may be patterned by conventional photolithography and etching processes. The first mask pattern 108 ′ covers the conductive layer 106 in a portion overlapping with both ends of the cell active region 100 c, and a center portion between the cell active regions 100 c between the both ends. It may be formed to expose the conductive film 106 of the portion overlapping with. Meanwhile, the first mask layer 108 in the peripheral circuit region P1 may remain as it is without patterning.

상기 제1 마스크 패턴(108')의 측벽들을 덮는 희생 스페이서들(110)을 형성할 수 있다. 상기 희생 스페이서들(110)은 상기 제1 마스크 패턴(108')을 갖는 상기 반도체 기판(100) 상에 희생막(도시하지 않음)을 콘포말하게 형성하고, 상기 희생막을 전면 이방성 식각함으로써 형성될 수 있다. 상기 희생 스페이서들(110)은 상기 제1 마스크 패턴(108')에 대하여 식각선택비를 갖는 물질막, 예를 들어, 상기 제1 마스크 패턴(108') 보다 높은 식각률을 갖는 물질막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 희생 스페이서들(110)은 폴리 실리콘막으로 형성될 수 있다.Sacrificial spacers 110 may be formed to cover sidewalls of the first mask pattern 108 ′. The sacrificial spacers 110 may be formed by conformally forming a sacrificial layer (not shown) on the semiconductor substrate 100 having the first mask pattern 108 ′ and etching the sacrificial layer over anisotropically. Can be. The sacrificial spacers 110 may be formed of a material film having an etch selectivity with respect to the first mask pattern 108 ′, for example, a material film having an etching rate higher than that of the first mask pattern 108 ′. Can be. For example, the sacrificial spacers 110 may be formed of a polysilicon layer.

도2 및 도 3c를 참조하면, 상기 희생 스페이서들(110)을 갖는 상기 반도체 기판(100) 상에 제2 마스크막(112)을 콘포말하게 형성할 수 있다. 상기 제2 마스크막(112)은 상기 제1 마스크막(108)과 동일한 물질막으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 마스크막(112)은 실리콘 질화막과 같은 절연막으로 형성될 수 있다. 다음으로, 상기 희생 스페이서들(110)의 상부면들이 노출되도록 상기 제2 마스크막(112)을 평탄화할 수 있다. 그 결과, 상기 희생 스페이서들(110) 사이에 잔존하는 제2 마스크 패턴(112')이 형성된다. 한편, 상기 주변회로 영역(P1)의 상기 제 1 마스크막(108) 상에 평탄화된 제2 마스크막(112")이 잔존할 수 있다. 상기 제2 마스크막(112)을 평탄화하는 것은 화학기계적 연마(Chemical mechanical polishing) 공정 또는 에치백(etch-back) 공정에 의하여 수행될 수 있다. 또한, 상기 평탄화 공정 중에 상기 제1 마스크 패턴(108')의 상부면들 또한 노출될 수 있다.2 and 3C, a second mask layer 112 may be conformally formed on the semiconductor substrate 100 having the sacrificial spacers 110. The second mask layer 112 may be formed of the same material layer as the first mask layer 108. For example, the second mask film 112 may be formed of an insulating film such as a silicon nitride film. Next, the second mask layer 112 may be planarized to expose upper surfaces of the sacrificial spacers 110. As a result, the second mask pattern 112 ′ remaining between the sacrificial spacers 110 is formed. Meanwhile, a planarized second mask layer 112 " may remain on the first mask layer 108 in the peripheral circuit region P1. The planarization of the second mask layer 112 is chemical mechanical It may be performed by a chemical mechanical polishing process or an etch-back process, and top surfaces of the first mask pattern 108 ′ may also be exposed during the planarization process.

도2 및 도 3d를 참조하면, 상기 희생 스페이서들(110)을 선택적으로(selectively) 제거할 수 있다. 상기 희생 스페이서들(110)은 상술한 바와 같이 상기 제1 마스크 패턴(108') 및 상기 제2 마스크 패턴(112')에 대하여 식각 선택비를 갖는 물질막으로 이루진다. 예를 들어, 상기 제1 마스크 패턴(108') 및 상기 제2 마스크 패턴(112')은 실리콘 질화막으로 이루어지고, 상기 희생 스페이서들(110)은 폴리 실리콘막으로 이루어질 수 있다. 상기 희생 스페이서들(110)을 선택적으로 제거한 결과, 상기 도전막(106) 상에 상기 셀 활성영역(100c)을 가로지르는 개구부들(114)을 갖는 제 1 및 제 2 마스크 패턴들(108',112')이 형성될 수 있다. 2 and 3D, the sacrificial spacers 110 may be selectively removed. As described above, the sacrificial spacers 110 are formed of a material layer having an etch selectivity with respect to the first mask pattern 108 ′ and the second mask pattern 112 ′. For example, the first mask pattern 108 ′ and the second mask pattern 112 ′ may be formed of a silicon nitride layer, and the sacrificial spacers 110 may be formed of a polysilicon layer. As a result of selectively removing the sacrificial spacers 110, first and second mask patterns 108 ′ having openings 114 crossing the cell active region 100c on the conductive layer 106, 112 ') can be formed.

상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들(108',112')을 식각 마스크로 사용하여 상기 도전막(106) 및 상기 버퍼 절연막(104)을 차례로 식각하고, 이어서 상기 반도체 기판(100)을 소정 깊이로 식각한다. 그 결과, 상기 반도체 기판(100) 내에 상기 셀 활성영역(100c)을 가로지르는 채널 트렌치들(118)이 형성된다. 상기 채널 트렌치들(118)은 상기 셀 활성영역(100c)을 가로지르고, 상기 셀 활성영역(100c)과 인접하는 상기 소자분리막(102)으로 연장될 수 있다. 또한 이와 동시에, 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들(108',112') 또한 일부 식각될 수 있다. 특히, 상기 제 2 마스크 패턴(112')은 상기 제 1 마스크 패턴(108') 보다 좁은 폭을 갖고 있으므로 더 많이 식각될 수 있다. 그 결과, 상기 제 1 마스크 패턴(108') 보다 두께가 얇아진 제 2 마스크 패턴(112")이 형성될 수 있다. The conductive layer 106 and the buffer insulating layer 104 are sequentially etched using the first and second mask patterns 108 ′ and 112 ′ as etch masks, and then the semiconductor substrate 100 is etched to a predetermined depth. Etch with. As a result, channel trenches 118 that cross the cell active region 100c are formed in the semiconductor substrate 100. The channel trenches 118 may cross the cell active region 100c and may extend to the device isolation layer 102 adjacent to the cell active region 100c. At the same time, the first and second mask patterns 108 ′ and 112 ′ may also be partially etched. In particular, since the second mask pattern 112 ′ has a narrower width than the first mask pattern 108 ′, the second mask pattern 112 ′ may be more etched. As a result, a second mask pattern 112 ″ thinner than the first mask pattern 108 ′ may be formed.

도 2 및 도 3e를 참조하면, 이어, 상기 채널 트렌치들(118)의 내벽들 상에 셀 게이트 절연막(120)을 형성한다. 상기 셀 게이트 절연막(120)은 열산화 공정에 의한 실리콘 산화막으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 셀 게이트 절연막(120)은 CVD 공정 또는 ALD(Atomic layer depositoion) 공정을 사용하여 금속 산화막, 금속 산질화막 또는 금속 실리케이트막과 같은 고유전막으로 형성될 수도 있다. 2 and 3E, a cell gate insulating layer 120 is formed on inner walls of the channel trenches 118. The cell gate insulating layer 120 may be formed of a silicon oxide layer by a thermal oxidation process. In addition, the cell gate insulating layer 120 may be formed of a high dielectric layer such as a metal oxide layer, a metal oxynitride layer, or a metal silicate layer using a CVD process or an atomic layer deposito (ALD) process.

상기 셀 게이트 절연막(120)을 갖는 상기 반도체 기판(100) 상에 셀 게이트 전극막(도시하지 않음)을 형성한다. 상기 셀 게이트 전극막은 티타늄 질화막으로 형성될 수 있으며, 상기 채널 트렌치들(118)을 채우면서 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들(108',112"), 및 상기 주변회로 영역(P1)의 상기 제 2 마스크막(112) 상에 형성될 수 있다. 이후, 상기 셀 게이트 전극막을 평탄화하여 상기 채널 트렌치들(118) 내에 잔존하는 셀 게이트 전극 패턴(122)을 형성할 수 있다. 상기 셀 게이트 전극막을 평탄화하는 것은 CMP 공정 또는 에치백 공정에 의하여 수행될 수 있으며, 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들(108',112"), 및 상기 주변회로 영역(P1)의 상기 제 2 마스크막(112)의 상부면이 노출되도록 수행될 수 있다. A cell gate electrode film (not shown) is formed on the semiconductor substrate 100 having the cell gate insulating film 120. The cell gate electrode layer may be formed of a titanium nitride layer, and fills the channel trenches 118 to cover the first and second mask patterns 108 ′ and 112 ″ and the peripheral circuit region P1. The cell gate electrode layer 122 may be planarized to form a cell gate electrode pattern 122 remaining in the channel trenches 118. The planarization of the film may be performed by a CMP process or an etch back process, and the first and second mask patterns 108 ′ and 112 ″, and the second mask layer 112 in the peripheral circuit region P1. ) May be performed so that the top surface of is exposed.

도 2 및 도 3f를 참조하면, 상기 셀 게이트 전극 패턴(122)을 형성한 후에, 상기 셀 게이트 전극 패턴(122)을 갖는 기판 상에 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들(108',112")의 단차를 완화시키는 완충 마스크막(123)을 형성한다. 상기 완충 마스크막(123)은 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들(108',112")과 동일물질막으로 형성할 수 있다. 상기 완충 마스크막(123)은 실리콘 질화막으로 형성할 수 있다. 상기 완충 마스크막(123)은 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들(108',112")의 단차를 완화시키기 위해 형성하는 막이므로 스텝커버리지 특성이 불량한 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 완충 마스크막(123)은 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법으로 형성될 수 있다. 그 결과, 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들(108',112") 사이에 보이드들(123v)이 발생할 수 있다. 2 and 3F, after the cell gate electrode pattern 122 is formed, the first and second mask patterns 108 ′ and 112 ″ are formed on a substrate having the cell gate electrode pattern 122. The buffer mask layer 123 may be formed to alleviate the step difference, and the buffer mask layer 123 may be formed of the same material layer as the first and second mask patterns 108 ′ and 112 ″. The buffer mask layer 123 may be formed of a silicon nitride layer. Since the buffer mask layer 123 is formed to alleviate the step difference between the first and second mask patterns 108 ′ and 112 ″, the buffer mask layer 123 may be formed using a method having poor step coverage characteristics. For example, the buffer mask layer 123 may be formed by a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method, and as a result, voids 123v between the first and second mask patterns 108 ′ and 112 ″. ) May occur.

도 2 및 도 3g를 참조하면, 상기 완충 마스크막(123), 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들(108',112"), 및 상기 주변회로 영역(P1)의 상기 제 1 및 제 2 마스크막들(108,112)을 에치백하여 제거한다. 이때, 상기 완충 마스크막(123)에 의해 상기 셀 영역(C1) 및 상기 주변회로 영역(P1)의 단차가 완화되어 상기 에치백 공정 시 종래기술과 비교하여 상기 셀 영역(C1) 및 상기 주변회로 영역(P1)의 상기 도전막(106)의 두께차이를 감소시킬 수 있게 된다.2 and 3G, the first and second masks of the buffer mask layer 123, the first and second mask patterns 108 ′ and 112 ″, and the peripheral circuit region P1 are described. The layers 108 and 112 are etched and removed, and the steps between the cell region C1 and the peripheral circuit region P1 are alleviated by the buffer mask layer 123, and thus, the etch back process is performed. In comparison, the thickness difference between the conductive layer 106 between the cell region C1 and the peripheral circuit region P1 may be reduced.

상기 도전막(106)이 노출된 기판 상에 게이트 도전막(124) 및 캐핑 절연막(126)을 차례로 형성할 수 있다. 상기 게이트 도전막(124)은 텅스텐과 같은 금속막으로 형성하거나, 텅스텐 실리사이드막과 같은 금속 실리사이드막으로 형성할 수 있다. 또한, 상기 캐핑 절연막(126)은 실리콘 질화막으로 형성할 수 있다.The gate conductive layer 124 and the capping insulating layer 126 may be sequentially formed on the substrate on which the conductive layer 106 is exposed. The gate conductive layer 124 may be formed of a metal layer such as tungsten or a metal silicide layer such as a tungsten silicide layer. In addition, the capping insulating layer 126 may be formed of a silicon nitride layer.

도 2 및 도 3h를 참조하면, 상기 캐핑 절연막(126), 상기 게이트 도전막(124) 및 상기 도전막(106)을 패터닝하여 상기 주변 활성영역(100p) 상에 주변 게이트 패턴(130)을 형성할 수 있다. 상기 주변 게이트 패턴(130)은 차례로 적층된 주변 게이트 전극(128) 및 주변 게이트 캐핑막(126')을 구비할 수 있다. 또한, 상기 주변 게이트 전극(128)은 차례로 적층된 도전막 패턴(106') 및 게이트 도전막 패턴(124')으로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 주변 게이트 패턴(130)을 형성하는 동안 상기 버퍼 절연막(104) 또한 패터닝될 수 있다. 그 결과, 상기 주변 게이트 전극(128) 및 상기 주변 활성영역(100p) 사이에 개재된 주변 게이트 절연막(104')이 형성될 수 있다. 결과적으로, 상기 주변 게이트 패턴(130)은 상기 주변 활성영역(100p) 상에 차례로 적층된 주변 게이트 절연막(104'), 주변 게이트 전극(128) 및 주변 게이트 캐핑막(126')으로 구성될 수 있다.2 and 3H, the capping insulating layer 126, the gate conductive layer 124, and the conductive layer 106 are patterned to form a peripheral gate pattern 130 on the peripheral active region 100p. can do. The peripheral gate pattern 130 may include a peripheral gate electrode 128 and a peripheral gate capping layer 126 ′ that are sequentially stacked. In addition, the peripheral gate electrode 128 may be formed of a conductive film pattern 106 ′ and a gate conductive film pattern 124 ′ that are sequentially stacked. Meanwhile, the buffer insulating layer 104 may also be patterned while forming the peripheral gate pattern 130. As a result, a peripheral gate insulating layer 104 ′ interposed between the peripheral gate electrode 128 and the peripheral active region 100p may be formed. As a result, the peripheral gate pattern 130 may include a peripheral gate insulating layer 104 ′, a peripheral gate electrode 128, and a peripheral gate capping layer 126 ′ that are sequentially stacked on the peripheral active region 100p. have.

한편, 상기 주변 게이트 패턴(130)을 형성하는 동안 상기 셀 영역(C1)의 상기 캐핑 절연막(126), 상기 게이트 도전막(124) 및 상기 도전막(106)이 식각되어 제거될 수 있다. 이때, 상기 완충 마스크막(123)에 의해 종래기술과 비교하여 상기 셀 영역(C1) 및 상기 주변회로 영역(P1)의 상기 도전막(106)의 두께차이를 감소시킬 수 있게 되어 상기 셀 활성영역(100c)의 상부면이 리세스 되는 불량을 방지할 수 있게 된다. Meanwhile, the capping insulating layer 126, the gate conductive layer 124, and the conductive layer 106 of the cell region C1 may be etched and removed while forming the peripheral gate pattern 130. In this case, the thickness difference between the conductive layer 106 between the cell region C1 and the peripheral circuit region P1 may be reduced by the buffer mask layer 123 as compared with the related art. The defect that the upper surface of the 100c is recessed can be prevented.

상기 셀 게이트 전극 패턴들(122)은 상기 채널 트렌치들(118) 내로 리세스 될 수 있다. 상기 셀 게이트 전극 패턴들(122)은 상기 주변 게이트 패턴(130)을 형성하기 위한 식각 공정을 진행하고, 추가적인 과도 식각을 수행함으로써 상기 채널 트렌치들(118) 내로 리세스될 수 있다. 그 결과, 상기 채널 트렌치들(118) 내에 매몰된 셀 게이트 전극들(122')이 형성될 수 있다. 상기 셀 게이트 전극들(122')은 상기 셀 활성영역(100c)의 표면보다 낮은 레벨에 위치하는 상부면을 갖도록 형성될 수 있다.The cell gate electrode patterns 122 may be recessed into the channel trenches 118. The cell gate electrode patterns 122 may be recessed into the channel trenches 118 by performing an etching process for forming the peripheral gate pattern 130 and performing an additional transient etching. As a result, cell gate electrodes 122 ′ buried in the channel trenches 118 may be formed. The cell gate electrodes 122 ′ may be formed to have an upper surface positioned at a level lower than the surface of the cell active region 100 c.

상기 주변 게이트 패턴(130) 및 상기 셀 게이트 전극들(122')을 갖는 상기 반도체 기판(100) 상에 콘포말한 절연막(도시하지 않음)을 형성한다. 상기 절연막은 예를 들어, 실리콘 질화막, 실리콘 산화막 또는 실리콘 산질화막으로 형성될 수 있다. 이후, 상기 절연막을 전면 이방성 식각할 수 있다. 그 결과, 상기 주변 게이트 패턴(130)의 측벽들을 덮는 게이트 스페이서들(132s)이 형성됨과 동시에 상기 셀 게이트 전극들(122')의 상부면을 덮는 셀 게이트 캐핑막들(132c)이 형성될 수 있다. 상기 셀 게이트 캐핑막들(132c)은 상기 셀 게이트 전극들(122') 상의 상기 채널 트렌치들(118)을 채우도록 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 셀 게이트 캐핑막들(132c)의 상부면들은 상기 셀 활성영역(100c)의 표면과 실질적으로 동일한 레벨에 위치할 수 있다.A conformal insulating film (not shown) is formed on the semiconductor substrate 100 having the peripheral gate pattern 130 and the cell gate electrodes 122 ′. The insulating film may be formed of, for example, a silicon nitride film, a silicon oxide film, or a silicon oxynitride film. Afterwards, the insulating layer may be anisotropically etched. As a result, gate spacers 132s may be formed to cover sidewalls of the peripheral gate pattern 130, and cell gate capping layers 132c may be formed to cover top surfaces of the cell gate electrodes 122 ′. have. The cell gate capping layers 132c may be formed to fill the channel trenches 118 on the cell gate electrodes 122 ′. In this case, upper surfaces of the cell gate capping layers 132c may be positioned at substantially the same level as the surface of the cell active region 100c.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 매몰 게이트 전극을 형성하기 위하여 마스크 패턴들을 이용하여 채널 트렌치를 형성하고, 상기 채널 트렌치 내부에 셀 게이트 전극 패턴을 형성한 후, 상기 마스크 패턴들의 단차를 완화시키기 위해 스텝커버리지 특성이 불량한 완충 마스크막을 형성하고, 이어, 상기 완충 마스크막 및 상기 마스크 패턴들을 에치백하여 제거한다. 따라서, 상기 완충 마스크막에 의해 종래기술과 비교하여 상기 셀 영역 및 상기 주변회로 영역의 도전막의 두께차이를 감소시킬 수 있게 되어 상기 셀 활성영역의 상부면이 리세스 되는 불량을 방지할 수 있게 된다. As described above, according to the present invention, after forming a channel trench using mask patterns to form a buried gate electrode, forming a cell gate electrode pattern inside the channel trench, and then alleviating the steps of the mask patterns. A buffer mask film having poor step coverage characteristics is formed, and then the buffer mask film and the mask patterns are etched back and removed. Accordingly, the thickness difference between the conductive film in the cell region and the peripheral circuit region can be reduced by the buffer mask film, thereby preventing a defect in which the upper surface of the cell active region is recessed. .

Claims (16)

반도체 기판 내에 활성영역을 한정하는 소자분리막을 형성하고,Forming a device isolation film defining an active region in the semiconductor substrate 상기 소자분리막을 갖는 기판 상에 상기 활성영역을 가로지르는 제 1 및 제 2 마스크 패턴들을 형성하고,Forming first and second mask patterns across the active region on the substrate having the device isolation layer; 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들을 식각마스크로 이용하여 상기 반도체 기판 및 상기 소자분리막을 식각하여 상기 활성영역을 가로지르는 채널 트렌치를 형성하되, 상기 제 2 마스크 패턴은 상기 제 1 마스크 패턴 보다 얇은 두께로 식각되고,By using the first and second mask patterns as an etching mask, the semiconductor substrate and the device isolation layer are etched to form a channel trench that crosses the active region, wherein the second mask pattern is thinner than the first mask pattern. Etched into 상기 채널 트렌치를 채우는 게이트 전극 패턴을 형성하고,Forming a gate electrode pattern filling the channel trench, 상기 게이트 전극 패턴을 갖는 기판 상에 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들의 단차를 완화시키는 완충 마스크막을 형성하고,Forming a buffer mask layer on the substrate having the gate electrode pattern to alleviate the step difference between the first and second mask patterns; 상기 완충 마스크막, 및 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들을 에치백하여 제거하는 것을 포함하는 반도체소자의 제조방법.And etching back the buffer mask layer and the first and second mask patterns. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들을 형성하는 것은,Forming the first and second mask patterns, 상기 소자분리막을 갖는 기판 상에 제 1 마스크막을 형성하고,Forming a first mask film on the substrate having the device isolation film; 상기 제 1 마스크막을 패터닝하여 상기 활성영역의 양단부들과 중첩되는 부분들을 덮고, 상기 양단부들 사이의 중심부와 중첩되는 부분을 노출시키는 제1 마 스크 패턴을 형성하고, Patterning the first mask layer to cover portions overlapping with both ends of the active region, and forming a first mask pattern exposing portions overlapping with a center portion between the both ends; 상기 제1 마스크 패턴의 측벽들을 덮는 희생 스페이서들을 형성하고,Forming sacrificial spacers covering sidewalls of the first mask pattern, 상기 희생 스페이서들 사이를 채우는 제2 마스크 패턴을 형성하고,Forming a second mask pattern filling the sacrificial spacers, 상기 희생 스페이서들을 선택적으로 제거하는 것을 포함하는 반도체소자의 제조방법.Selectively removing the sacrificial spacers. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 완충 마스크막은 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들과 동일물질막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.The buffer mask layer may be formed of the same material layer as the first and second mask patterns. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴은 실리콘 질화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.The first and second mask patterns are formed of a silicon nitride film. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 완충 마스크막은 실리콘 질화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.And the buffer mask layer is formed of a silicon nitride layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 완충 마스크막은 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.The buffer mask film is a semiconductor device manufacturing method, characterized in that formed by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들을 형성하기 전에,Before forming the first and second mask patterns, 상기 소자분리막을 갖는 기판 상에 도전막을 형성하는 것을 더 포함하되, 상기 도전막은 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들을 식각마스크로 이용하여 상기 활성영역을 가로지르는 채널 트렌치를 형성함과 동시에 식각되는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.The method may further include forming a conductive layer on the substrate having the device isolation layer, wherein the conductive layer is etched at the same time as forming a channel trench across the active region using the first and second mask patterns as an etch mask. A method for manufacturing a semiconductor device. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 도전막은 폴리실리콘막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.The conductive film is a manufacturing method of a semiconductor device, characterized in that the polysilicon film formed. 셀 영역 및 주변회로 영역을 갖는 반도체기판을 준비하고,Preparing a semiconductor substrate having a cell region and a peripheral circuit region; 상기 반도체기판 내에 셀 활성영역 및 주변 활성영역을 한정하는 소자분리막을 형성하고,Forming an isolation layer defining a cell active region and a peripheral active region in the semiconductor substrate, 상기 반도체기판 상에 제1 도전막을 형성하고,Forming a first conductive film on the semiconductor substrate, 상기 제1 도전막 상에 상기 셀 활성영역을 가로지르는 제 1 및 제 2 마스크 패턴들 및 상기 주변회로 영역을 차례로 덮는 제 1 및 제 2 마스크막을 형성하고,Forming first and second mask patterns crossing the cell active region and first and second mask layers sequentially covering the peripheral circuit region on the first conductive layer, 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들을 식각마스크로 이용하여 상기 제 1 도전 막, 상기 반도체 기판 및 상기 소자분리막을 식각하여 상기 활성영역을 가로지르는 채널 트렌치를 형성하되, 상기 제 2 마스크 패턴은 상기 제 1 마스크 패턴 보다 얇은 두께로 식각되고,The first conductive layer, the semiconductor substrate, and the device isolation layer are etched using the first and second mask patterns as an etch mask to form a channel trench that crosses the active region, wherein the second mask pattern is the second mask pattern. Etched to a thickness thinner than 1 mask pattern, 상기 채널 트렌치를 채우는 셀 게이트 전극 패턴을 형성하고,Forming a cell gate electrode pattern filling the channel trench, 상기 셀 게이트 전극 패턴을 갖는 기판 상에 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들의 단차를 완화시키는 완충 마스크막을 형성하고,Forming a buffer mask layer on the substrate having the cell gate electrode pattern to alleviate the step difference between the first and second mask patterns; 상기 완충 마스크막, 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들, 및 상기 제 1 및 제 2 마스크막을 에치백하여 제거하는 것을 포함하는 반도체소자의 제조방법.And etching back the buffer mask layer, the first and second mask patterns, and the first and second mask layers. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 채널 트렌치를 채우는 셀 게이트 전극 패턴을 형성하기 전에,Before forming the cell gate electrode pattern filling the channel trench, 상기 채널 트렌치의 내벽들 상에 셀 게이트 절연막들을 형성하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.And forming cell gate insulating layers on inner walls of the channel trench. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 완충 마스크막, 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들, 및 상기 제 1 및 제 2 마스크막을 에치백하여 제거한 후,After the buffer mask layer, the first and second mask patterns, and the first and second mask layers are etched back and removed, 상기 제1 도전막을 패터닝하여 상기 주변 활성영역 상에 주변 게이트 전극을 형성함과 동시에 상기 셀 게이트 전극 패턴을 리세스하여 상기 채널 트렌치들 내에 매몰된 셀 게이트 전극들을 형성하고,Patterning the first conductive layer to form a peripheral gate electrode on the peripheral active region, and simultaneously recessing the cell gate electrode pattern to form buried cell gate electrodes in the channel trenches, 상기 셀 및 주변 게이트 전극들을 갖는 상기 반도체 기판 상에 콘포말한 절연막을 형성하고,Forming a conformal insulating film on the semiconductor substrate having the cell and peripheral gate electrodes, 상기 절연막을 식각하여 상기 주변 게이트 전극의 측벽들 상에 게이트 스페이서를 형성함과 동시에 상기 셀 게이트 전극들을 덮는 셀 게이트 캐핑막들을 형성하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.And etching the insulating film to form gate spacers on sidewalls of the peripheral gate electrode and to form cell gate capping layers covering the cell gate electrodes. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들, 및 제 1 및 제 2 마스크막을 형성하는 것은,Forming the first and second mask patterns and the first and second mask layers, 상기 소자분리막을 갖는 기판 상에 제 1 마스크막을 형성하고,Forming a first mask film on the substrate having the device isolation film; 상기 셀 영역 상의 상기 제 1 마스크막을 패터닝하여 상기 셀 활성영역의 양단부들과 중첩되는 부분들을 덮고, 상기 양단부들 사이의 중심부와 중첩되는 부분을 노출시키는 제1 마스크 패턴을 형성하고, Patterning the first mask layer on the cell region to cover portions overlapping with both ends of the cell active region, and forming a first mask pattern exposing portions overlapping with the center portion between the both ends; 상기 제1 마스크 패턴의 측벽들을 덮는 희생 스페이서들을 형성하고,Forming sacrificial spacers covering sidewalls of the first mask pattern, 상기 희생 스페이서들 사이를 채우는 제2 마스크 패턴 및 상기 주변회로 영역을 덮는 제 2 마스크막을 형성하고,Forming a second mask pattern filling the sacrificial spacers and a second mask layer covering the peripheral circuit region; 상기 희생 스페이서들을 선택적으로 제거하는 것을 포함하는 반도체소자의 제조방법.Selectively removing the sacrificial spacers. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 완충 마스크막은 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴들과 동일물질막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.The buffer mask layer may be formed of the same material layer as the first and second mask patterns. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴은 실리콘 질화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.The first and second mask patterns are formed of a silicon nitride film. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 완충 마스크막은 실리콘 질화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.And the buffer mask layer is formed of a silicon nitride layer. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 완충 마스크막은 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.The buffer mask film is a semiconductor device manufacturing method, characterized in that formed by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method.
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