JP2005064508A - 高電圧トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 高電圧トランジスタは、半導体基板に形成されたチャンネル領域と、チャンネル領域上に形成されたゲート絶縁膜と、チャンネル領域を介して半導体基板に形成されている低濃度ソース領域および低濃度ドレイン領域と、チャンネル領域と第1距離で離隔されている高濃度ソース領域と、チャンネル領域と第1距離より長い第2距離で離隔されている高濃度ドレイン領域と、チャンネル領域上でゲート絶縁膜と接しているゲート底部、ならびにゲート底部と一体に形成されかつゲート底部上でゲート底部から所定長さに突出して低濃度ドレイン領域上に延びているゲート上部を有するゲート電極と、高濃度ソース領域上に形成されている第1金属シリサイド層と、高濃度ドレイン領域上に形成されている第2金属シリサイド層とを備える。
【選択図】 図8
Description
高電圧が直接印加される外部システムの駆動トランジスタが前記外部システムを円滑に駆動できるように作動するためには、高電圧トランジスタのドレインと半導体基板間のブレークダウン電圧が前記ドレインに印加される高電圧より大きくなければならない。高電圧が印加されるドレインのブレークダウン電圧を決定する最も重要なパラメータはゲート電極と高濃度接合間の離隔距離である。
図1は、MIDDD構造を採用した従来技術の一例による高電圧トランジスタ10を示す断面図である。図1にはNMOSを構成する高電圧トランジスタ10の構造が例示されている。
本発明の他の目的は、周辺回路を構成する高電圧トランジスタのパフォーマンスを向上させるようにサリサイド工程を適用できる高電圧トランジスタの製造方法を提供することである。
前記マスクパターンを除去する段階では前記第1領域が露出されると同時に前記第1領域近辺で前記ゲート電極のリセスされた側壁が露出され、前記第2絶縁スペーサは前記第1領域上で前記リセスされた側壁を覆う。
前記第1絶縁スペーサは前記低濃度ソース領域を第1幅で覆うように形成され、前記第2絶縁スペーサは前記低濃度ドレイン領域を前記第1幅より広い第2幅で覆うように形成される。
前記金属シリサイド層を形成する段階ではサリサイド工程を利用する。
図2から図8は、本発明の望ましい実施例による高電圧トランジスタの製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図である。
本実施例では、マトリックスアレイ形状に配列された複数のメモリセルを含む不揮発性メモリ素子のメモリセル領域と、周辺回路領域とを含む半導体基板のうち前記周辺回路領域に形成される高電圧トランジスタの製造方法について説明する。また、本実施例ではP型の半導体基板上にNMOSを形成する工程について例示する。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、前記NMOSが半導体基板に形成されているP型ウェル上に形成されることもあり、N型ウェル上にPMOSを形成する場合にも同一に適用できる。
図4に示すように、前記ゲート絶縁膜106と前記マスクパターン104との境界部分に前記導電層110が残るように前記導電層110をパターニングしてゲート電極110aを形成する。前記ゲート電極110aは前記ゲート絶縁膜106上で前記ゲート絶縁膜106と接しているゲート底部112と、前記ゲート底部112と一体に形成され、かつ前記ゲート底部112上で前記ゲート底部112から前記第1領域100a側に所定長さLほど突出して前記第1領域100a上に延びているゲート上部114とを含む。前記ゲート電極110aは前記ゲート絶縁膜106の上面から前記マスクパターン104の上面まで非対称的に延びる形状を有する。また、前記ゲート電極110aは相互非対称構造を有する第1ゲート側壁116および第2ゲート側壁118を有する。
また、前記第1絶縁スペーサ132はその底面が前記ゲート底部112と前記第1金属シリサイド層152との間で第1幅W1ほど延びており、前記第2絶縁スペーサ134はその底面が前記ゲート底部112と前記第2金属シリサイド層154との間で第1幅W1より大きい第2幅W2ほど延びている。
(産業上の利用可能性)
本発明は高電圧トランジスタ素子を具備するあらゆる素子に適用可能である。特に、本発明は高速動作に使われるロジック素子、および埋め込まれるEEPROM素子メモリセルの周辺回路を構成する高電圧トランジスタに効率的に適用でき、LCD、蛍光表示板などを駆動する素子のように高電圧動作を必要とする素子、または高いブレークダウン電圧が必要な回路にも適用できる。
Claims (20)
- 半導体基板に形成されたチャンネル領域と、
前記半導体基板のチャンネル領域上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記チャンネル領域を介して前記半導体基板にそれぞれ形成されている低濃度ソース領域および低濃度ドレイン領域と、
前記チャンネル領域と第1距離で離隔されて形成されている高濃度ソース領域と、
前記チャンネル領域と前記第1距離より長い第2距離で離隔されて形成されている高濃度ドレイン領域と、
前記チャンネル領域上で前記ゲート絶縁膜と接しているゲート底部と、前記ゲート底部と一体に形成され、かつ前記ゲート底部上で前記ゲート底部から所定長さに突出して前記低濃度ドレイン領域上に延びているゲート上部とを有するゲート電極と、
前記高濃度ソース領域上に形成されている第1金属シリサイド層と、
前記高濃度ドレイン領域上に形成されている第2金属シリサイド層と、
を備えることを特徴とする高電圧トランジスタ。 - 前記ゲート電極のゲート底部およびゲート上部はそれぞれドーピングされたポリシリコンからなることを特徴とする請求項1に記載の高電圧トランジスタ。
- 前記ゲート底部および前記ゲート上部の側壁を構成して前記高濃度ソース領域に隣接している第1ゲート側壁と、
前記ゲート底部および前記ゲート上部の側壁を構成して前記高濃度ドレイン領域に隣接している第2ゲート側壁とをさらに備え、
前記第1ゲート側壁および前記第2ゲート側壁は前記チャンネル領域を中心に相互非対称構造を有することを特徴とする請求項1に記載の高電圧トランジスタ。 - 前記ゲート底部および前記ゲート上部の側壁を構成して前記高濃度ソース領域に隣接している第1ゲート側壁と、
前記ゲート底部および前記ゲート上部の側壁を構成して前記高濃度ドレイン領域に隣接している第2ゲート側壁と、
前記第1ゲート側壁を覆う第1絶縁スペーサと、
前記第2ゲート側壁を覆う第2絶縁スペーサと、
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の高電圧トランジスタ。 - 前記第1絶縁スペーサおよび前記第2絶縁スペーサはシリコン窒化膜からなることを特徴とする請求項4に記載の高電圧トランジスタ。
- 前記第1絶縁スペーサおよび前記第2絶縁スペーサは前記チャンネル領域を中心に相互非対称構造を有することを特徴とする請求項4に記載の高電圧トランジスタ。
- 前記第2絶縁スペーサは前記ゲート上部の下方から前記ゲート底部まで延びている延長部を有することを特徴とする請求項4に記載の高電圧トランジスタ。
- 前記第1絶縁スペーサは、前記ゲート底部と前記第1金属シリサイド層との間で第1幅に延びている第1底面を有し、
前記第2絶縁スペーサは、前記ゲート底部と前記第2金属シリサイド層との間で第1幅より広い第2幅に延びている第2底面を有することを特徴とする請求項4に記載の高電圧トランジスタ。 - 前記ゲート電極の上面に形成されている第3金属シリサイド層をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の高電圧トランジスタ。
- 前記第1金属シリサイド層、前記第2金属シリサイド層および前記第3金属シリサイド層はそれぞれ同じ物質で構成されていることを特徴とする請求項9に記載の高電圧トランジスタ。
- 第1導電型の半導体基板上の第1領域を覆うマスクパターンを形成する段階と、
前記マスクパターンの周囲に露出されている前記半導体基板の表面にゲート絶縁膜を形成する段階と、
前記ゲート絶縁膜の上面から前記マスクパターンの上面まで非対称的に延びるゲート電極を形成する段階と、
前記第1領域が露出されるように前記マスクパターンを除去する段階と、
前記ゲート電極の両側に低濃度ソース領域および低濃度ドレイン領域が形成されるように、前記半導体基板に第1導電型と逆の第2導電型の低濃度不純物イオンを注入する段階と、
前記ゲート電極の両側壁に相互非対称構造を有する第1絶縁スペーサおよび第2絶縁スペーサをそれぞれ形成する段階と、
前記ゲート電極、前記第1絶縁スペーサおよび前記第2絶縁スペーサをイオン注入マスクとして高濃度不純物イオン注入を行い、高濃度ソース領域および高濃度ドレイン領域を形成する段階と、
前記高濃度ソース領域および前記高濃度ドレイン領域に金属シリサイド層を形成する段階と、
を含むことを特徴とする高電圧トランジスタの製造方法。 - 前記マスクパターンはシリコン窒化膜からなることを特徴とする請求項11に記載の高電圧トランジスタの製造方法。
- 前記ゲート絶縁膜は熱酸化工程によって形成されることを特徴とする請求項11に記載の高電圧トランジスタの製造方法。
- 前記ゲート電極を形成する段階は、
前記ゲート絶縁膜および前記マスクパターン上に全面的に延びる導電層を形成する段階と、
前記ゲート絶縁膜と前記マスクパターンとの境界部分に前記導電層が残るように前記導電層をパターニングする段階と、
を含むことを特徴とする請求項11に記載の高電圧トランジスタの製造方法。 - 前記導電層はドーピングされたポリシリコンで構成されることを特徴とする請求項14に記載の高電圧トランジスタの製造方法。
- 前記マスクパターンを除去する段階では前記第1領域が露出されると同時に前記第1領域の近辺で前記ゲート電極のリセスされた側壁が露出され、
前記第2絶縁スペーサは前記第1領域上で前記リセスされた側壁を覆うことを特徴とする請求項11に記載の高電圧トランジスタの製造方法。 - 前記低濃度不純物イオンを注入する段階は、前記ゲート電極をイオン注入マスクとして傾斜イオン注入方法によって行われることを特徴とする請求項11に記載の高電圧トランジスタの製造方法。
- 前記第1絶縁スペーサは前記低濃度ソース領域を第1幅で覆うように形成され、前記第2絶縁スペーサは前記低濃度ドレイン領域を前記第1幅より広い第2幅で覆うように形成されることを特徴とする請求項11に記載の高電圧トランジスタの製造方法。
- 前記低濃度ソース領域と前記低濃度ドレイン領域との間にチャンネル領域が限定され、
前記高濃度ソース領域は前記チャンネル領域と第1距離で離隔されて形成され、前記高濃度ドレイン領域は前記チャンネル領域と前記第1距離より長い第2距離で離隔されて形成されることを特徴とする請求項11に記載の高電圧トランジスタの製造方法。 - 前記金属シリサイド層を形成する段階ではサリサイド工程を利用することを特徴とする請求項11に記載の高電圧トランジスタの製造方法。
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