KR100243293B1 - Method for fabricating transistor having high ruggedness - Google Patents

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Abstract

본 발명의 고내압 트랜지스터의 제조 방법은, 반도체 기판에 소자 분리 영역에 의해 한정되는 사각 형태의 활성 영역을 형성하는 단계와, 반도체 기판 위에 게이트 절연막을 개재하여 게이트 전극을 형성하되, 게이트 전극과 활성 영역이 일정 부분에서 교차되도록 하는 단계와, 활성 영역과 게이트 전극이 중첩되는 영역을 제외한 부분이 완전히 노출되도록 형성된 개구부를 갖는 마스크 패턴을 이온 주입 마스크로 사용하여 소자 분리용 불순물 주입 영역을 형성하는 단계와, 활성 영역내의 게이트 전극의 양쪽으로 각각 소스 영역 및 드레인 영역을 형성하는 단계, 및 소스 영역 및 드레인 영역에 각각 전기적으로 연결되는 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a high breakdown voltage transistor of the present invention includes forming a rectangular active region defined by a device isolation region on a semiconductor substrate, and forming a gate electrode on the semiconductor substrate through a gate insulating film, wherein the gate electrode and the active region are formed. Forming an impurity implantation region for device isolation using an ion implantation mask using a mask pattern having openings formed to completely expose portions other than the region where the active region and the gate electrode overlap each other; And forming a source region and a drain region respectively on both sides of the gate electrode in the active region, and forming a source electrode and a drain electrode electrically connected to the source region and the drain region, respectively.

Description

고내압 트랜지스터의 제조 방법{Method for fabricating transistor having high ruggedness}Method for fabricating a high breakdown transistor {Method for fabricating transistor having high ruggedness}

본 발명은 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 고내압 트랜지스터의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing a high breakdown voltage transistor.

자기 디스크를 대체할 대용량의 낸드형 플래쉬 메모리(NAND-type flash memory)가 파울러-노드하임(Fowler-Nordheim) 터널링 방식을 사용하여 기록과 삭제 동작을 수행하는 것과는 달리, 고속 동작용으로 개발된 노아(NOR)형 플래쉬 메모리는 채널 열전자 주입(channel hot electron injectiojn) 방식으로 프로그램 동작을 수행하고, 파울러-노드하임 터널링 방식으로 벌크나 소스를 통해 삭제 동작을 수행한다.Noah was developed for high-speed operation, unlike the large-capacity NAND-type flash memory that replaces magnetic disks to perform write and erase operations using Fowler-Nordheim tunneling. The (NOR) type flash memory performs a program operation using a channel hot electron injectiojn method and an erase operation through bulk or source using a Fowler-Nordheim tunneling method.

또, 낸드(NAND)형 플래쉬 메모리가 프로그램 동작이나 삭제 동작을 수행하기 위해서 약 20V 내외의 전압을 필요로 하는 반면, 노아(NOR)형 플래쉬 메모리는 프로그램 및 삭제 동작을 수행하기 위해서 약 14∼15V 내외의 전압을 필요로 한다.In addition, while NAND flash memory requires a voltage of about 20V to perform a program operation or an erase operation, a NOR flash memory has about 14 to 15V to perform a program and erase operation. It requires an internal and external voltage.

도 1a 내지 1c는 DDD(double doped drain)구조를 갖는 종래의 고내압 트랜지스터를 도시한다.1A to 1C show a conventional high breakdown voltage transistor having a double doped drain (DDD) structure.

여기서, 참조 번호 100, 101, 103과 105는 각각 반도체 기판, 필드 산화막, 활성 영역 및 게이트 전극을 나타내고, 참조 번호 107, 109 및 111은 각각 고농도의 P형 불순물(이하, P+이온이라 함) 주입 영역, 저농도의 N형 불순물(이하. N-이온이라 함) 주입 영역 및 고농도의 N형 불순물(이하, N+이온이라 함) 주입 영역을 도시한다.Here, reference numerals 100, 101, 103, and 105 denote semiconductor substrates, field oxide films, active regions, and gate electrodes, respectively, and reference numerals 107, 109, and 111 denote high concentration P-type impurities (hereinafter referred to as P + ions), respectively. The region, the low concentration N-type impurity (hereinafter referred to as N-ion) implantation region, and the high concentration of N-type impurity (hereinafter referred to as N + ion) implantation region are shown.

도 1a은 평면도로서, 활성 영역(103)상에 게이트 전극(105)이 형성된 상태를 도시한다.FIG. 1A is a plan view illustrating a state in which the gate electrode 105 is formed on the active region 103.

도 1b는 도 1a에 보여진 고내압 트랜지스트를 X-X' 방향으로 절단한 종단면도이다. 이때, 소자 분리용 P+이온은 상기 필드 산화막(101)의 하부에 주입된 후 상기 활성 영역(103)내로 확산된다. 따라서, 상기 P+이온 주입 영역(107)은 상기 필드 산화막(101)의 하부 뿐만 아니라, 상기 게이트 전극(105)의 하부에도 형성된다.FIG. 1B is a longitudinal cross-sectional view of the high breakdown voltage transistor shown in FIG. 1A taken along the X-X 'direction. In this case, P + ions for device isolation are implanted into the lower portion of the field oxide film 101 and then diffused into the active region 103. Therefore, the P + ion implantation region 107 is formed not only under the field oxide film 101 but also under the gate electrode 105.

그런데, 후속되는 N형 불순물 주입 공정에서 N형 불순물은 상기 게이트 전극(105)의 하부에는 주입되지 않으므로, 상기 게이트 전극(105)의 하부로 유입된 P+ 이온은 트랜지스터 제조 공정이 완료된 후에도 그대로 남아 있게 된다.However, in the subsequent N-type impurity implantation process, since the N-type impurity is not implanted in the lower portion of the gate electrode 105, the P + ions introduced into the lower portion of the gate electrode 105 remain after the transistor fabrication process is completed. do.

도 1c는 도 1a에 도시된 트랜지스트를 Y-Y' 방향으로 절단한 횡단면도이다. 상기 활성 영역(103)에는 소오스/드레인을 형성하기 위한 얕은 N+이온 주입 영역(107)과 깊은 N-이온 주입 영역(109)이 형성되어 있다.FIG. 1C is a cross-sectional view of the transistor shown in FIG. 1A taken along the Y-Y 'direction. The active region 103 has a shallow N + ion implantation region 107 and a deep N-ion implantation region 109 for forming a source / drain.

이러한 구조의 트랜지스터는 도 1c에서 보여지듯이, N+이온 주입 영역(111)과 반도체 기판 사이에 존재하는 N-이온 주입 영역(109)으로 인해 높은 항복 전압을 갖는 장점이 있는 반면, 도 1b에서 보여지듯이 상기 게이트 전극(105)의 하부에 존재하는 소자 분리용 P+이온 주입 영역(107)으로 인해 게이트 유도 항복 전압(GIBV; Gate Induced Breakdown Voltage)이 낮은 단점이 있다.A transistor of this structure has the advantage of having a high breakdown voltage due to the N-ion implantation region 109 present between the N + ion implantation region 111 and the semiconductor substrate, as shown in FIG. 1C, while as shown in FIG. 1B. The gate isolation breakdown voltage (GIBV) is low due to the P + ion implantation region 107 for device isolation under the gate electrode 105.

도 2a 내지 도 2c는 MLDD(modified lightly doped drain) 구조가 채용된 종래의 다른 고내압 트랜지스터를 도시한다.2A-2C show another conventional high voltage withstand transistor employing a modified lightly doped drain (MLDD) structure.

여기서, 참조 번호 200, 201, 203 및 205는 각각 반도체 기판, 필드 산화막, 활성 영역 및 게이트 전극을 나타내며, 참조 번호 207, 209 및 211은 각각 P+이온 주입 영역, N-이온 주입 영역 및 N+이온 주입 영역을 나타낸다.Here, reference numerals 200, 201, 203, and 205 denote semiconductor substrates, field oxide films, active regions and gate electrodes, respectively, and reference numerals 207, 209, and 211 denote P + ion implantation regions, N-ion implantation regions, and N + ion implantation, respectively. Represents an area.

도 2a는 평면도로서, 활성 영역(203)상에 게이트 전극(205)이 형성된 상태를 도시한다.2A is a plan view illustrating a state in which the gate electrode 205 is formed on the active region 203.

도 2b는 도 2a에 도시된 트랜지스트를 X-X' 방향으로 절단한 종단면도이다. 도 1b에서와 마찬가지로, 소자 분리용 P+이온은 상기 필드 산화막(201)의 하부에 주입된 후에 확산되어 상기 게이트 전극(205)의 하부로 유입된다.FIG. 2B is a longitudinal cross-sectional view of the transistor illustrated in FIG. 2A taken along the line X-X '. As in FIG. 1B, the P + ions for device isolation are implanted into the lower portion of the field oxide film 201 and then diffused into the lower portion of the gate electrode 205.

도 2c는 도 2a에 도시된 트랜지스트를 Y-Y' 방향으로 절단한 횡단면도이다. 이때, 상기 트랜지스트는 MLDD구조를 가지므로 N+이온 주입 영역(211)은 상기 필드 산화막(201)과 상기 게이트 전극(205)으로부터 일정 거리 이격되어 형성된다.FIG. 2C is a cross-sectional view of the transistor shown in FIG. 2A taken along the Y-Y 'direction. In this case, since the transistor has an MLDD structure, the N + ion implantation region 211 is formed to be spaced apart from the field oxide film 201 and the gate electrode 205 by a predetermined distance.

이러한 구조의 트랜지스트는 도 2c에서 보여지듯이, N-이온 주입 영역(209)이 상기 P+이온 주입 영역(207)과 N+이온 주입 영역(211)을 적당한 거리로 이격시킴으로써 항복 전압을 증가시키고 채널 길이를 줄일 수 있는 장점이 있다.In this structure, as shown in FIG. 2C, the N-ion implantation region 209 separates the P + ion implantation region 207 and the N + ion implantation region 211 by a suitable distance to increase the breakdown voltage and channel length. There is an advantage to reduce.

그러나, 상기 N-이온 주입 영역(209)은 실제 제조 공정에서는 마스크의 미스얼라인(misalign)으로 인해 상기 N+이온 주입 영역(211)과 상기 게이트 전극(205) 사이에서 정확하게 형성되기 어렵다. 따라서, 상기 활성 영역(203)상에 면저항 차가 발생하고 이로 인해, 드레인 전류가 변화되는 단점이 있다.However, the N-ion implanted region 209 is difficult to be accurately formed between the N + ion implanted region 211 and the gate electrode 205 due to the misalignment of the mask in the actual manufacturing process. Therefore, a difference in sheet resistance occurs on the active region 203, and thus, a drain current is changed.

도 3a 내지 도 3d는 종래의 또 다른 고내압 트랜지스트로서, 변형된 필드 산화막 접합 구조(modified-field oxide junction structure)를 갖는 NMOS 트랜지스트를 도시한다. 여기서, 참조 번호 300, 301, 303 및 305는 각각 반도체 기판, 필드 산화막, 활성 영역 및 게이트 전극을 나타낸다. 또, 참조 번호 307, 309 및 311은 각각 소자 분리용 마스크 패턴, 소자 분리용 P+이온 주입 영역 및 소오스/드레인 형성을 위한 N+이온 주입 영역을 도시한다.3A-3D show another conventional high withstand voltage transistor, illustrating an NMOS transistor with a modified-field oxide junction structure. Here, reference numerals 300, 301, 303 and 305 denote a semiconductor substrate, a field oxide film, an active region and a gate electrode, respectively. Further, reference numerals 307, 309 and 311 show a mask pattern for device isolation, a P + ion implantation region for device isolation, and an N + ion implantation region for source / drain formation, respectively.

도 3a는 평면도로서, 활성 영역(303)상에 게이트 전극(305)이 형성된 상태를 도시한다. 이때, 상기 마스크 패턴(307)은 소자 분리를 위한 P+이온 주입 공정시에 사용되는 것으로, 상기 활성 영역(303) 전체를 마스킹할 수 있을 정도의 면적을 갖도록 형성된다.3A is a plan view illustrating a state in which the gate electrode 305 is formed on the active region 303. In this case, the mask pattern 307 is used in a P + ion implantation process for device isolation, and is formed to have an area enough to mask the entire active region 303.

도 3b는 도 3a에 도시된 NMOS 트랜지스트를 X-X'선을 따라 절단한 종단면도이다. 상기 소자 분리용 마스크 패턴(307)은 상기 활성 영역(303) 전체를 마스킹하므로, 상기 P+ 이온 주입 영역(309)은 상기 필드 산화막(301)의 하부에만 형성되며, 상기 게이트 전극(305)의 하부에는 형성되지 않는다.FIG. 3B is a longitudinal cross-sectional view of the NMOS transistor shown in FIG. 3A taken along the line X-X '. Since the device isolation mask pattern 307 masks the entirety of the active region 303, the P + ion implantation region 309 is formed only under the field oxide layer 301, and under the gate electrode 305. Is not formed.

도 3c는 도 3a에 도시된 트랜지스트를 Y-Y'선을 따라 절단한 횡단면도이다. 도 3b에서와 마찬가지로, 상기 P+ 이온 주입 영역(309)은 상기 필드 산화막(301)의 하부에만 형성되며 상기 활성 영역(303)의 하부에는 형성되지 않는다.3C is a cross-sectional view of the transistor illustrated in FIG. 3A taken along the line Y-Y '. As in FIG. 3B, the P + ion implantation region 309 is formed only below the field oxide layer 301 and is not formed below the active region 303.

도 3d는 도 3a에 도시된 NMOS트랜지스터의 레이아웃(layout)을 도시한다. 여기서, 참조 번호 L1은 상기 활성 영역(303)간의 이격 거리 즉, 소자 분리 영역의 길이를 나타내며, 참조 번호 L2는 상기 소자 분리용 마스크 패턴(307)간의 이격 거리를 나타낸다.FIG. 3D shows the layout of the NMOS transistor shown in FIG. 3A. Here, reference numeral L1 denotes the separation distance between the active regions 303, that is, the length of the device isolation region, and reference numeral L2 denotes the separation distance between the device isolation mask patterns 307.

상기 마스크 패턴(307)을 사용하기 위해서는, 상기 소자 분리 영역의 길이(L1)가 일정값 이상이 되어야 한다. 즉, 상기 마스크 패턴(307)은 상기 활성 영역(203)의 면적보다 크므로 상기 마스크 패턴(307)간의 이격거리(L2)를 확보하기 위해서는 상기 소자 분리 영역의 길이(L1)가 최소 디자인 룰보다 커야 한다.In order to use the mask pattern 307, the length L1 of the isolation region must be greater than or equal to a predetermined value. That is, since the mask pattern 307 is larger than the area of the active region 203, the length L1 of the device isolation region is greater than the minimum design rule in order to secure the separation distance L2 between the mask patterns 307. It must be large.

이러한 구조의 트랜지스터는 도 3c에서 보여지듯이 소자 분리용 P+이온 주입 영역(309)이 N+이온 주입 영역(311)으로부터 이격된 채 상기 필드 산화막(301)의 하부에만 형성되므로, 상기 P+이온 주입 영역(309)과 상기 N+이온 주입 영역(311)간의 이격 거리에 따라 항복 전압을 조절할 수 있는 장점이 있다.As shown in FIG. 3C, the transistor having such a structure is formed only under the field oxide layer 301 while the P + ion implantation region 309 for device isolation is spaced apart from the N + ion implantation region 311. 309 and the breakdown voltage may be adjusted according to the separation distance between the N + ion implantation regions 311.

반면에, 도 3d에서 보여지듯이, 소자 분리용 P+ 이온 주입 공정시에 상기 활성 영역(303) 전체를 마스킹하는 넓은 면적의 마스크 패턴(307)을 사용해야 하므로 소자 분리 영역의 길이(L1)가 증가하는 단점이 있다.On the other hand, as shown in FIG. 3D, the mask pattern 307 having a large area masking the entire active region 303 must be used in the P + ion implantation process for device isolation, so that the length L1 of the device isolation region is increased. There are disadvantages.

본 발명의 기술적 과제는 소자 분리 영역의 길이가 감소된 고내압 트랜지스터의 제조 방법을 제공하는 것이다.The technical problem of the present invention is to provide a method of manufacturing a high breakdown voltage transistor having a reduced length of the device isolation region.

도 1a 내지 1c는 DDD 구조를 갖는 종래의 트랜지스트를 도시한다.1A-1C show a conventional transistor with a DDD structure.

도 2a 내지 2c는 MLDD 구조를 갖는 종래의 다른 트랜지스트를 도시한다.2A-2C show another conventional transistor with an MLDD structure.

도 3a 내지 3d는 변형된 필드 산화막 접합 구조가 채용된 종래의 또 다른 트랜지스터를 도시한다.3A-3D show another conventional transistor in which the modified field oxide junction structure is employed.

도 4a 내지 4c는 도 1a내지 도 1c에 도시된 종래의 트랜지스터에 있어서, 고전압에 취약한 부위를 도시한다.4A-4C show the sites vulnerable to high voltages in the conventional transistors shown in FIGS. 1A-1C.

도 5는 여러 종류의 트랜지스터에 대한 고내압 특성을 도시한다.5 shows high breakdown voltage characteristics for various types of transistors.

도 6a 내지 6b는 소자 분리용 불순물이 필드 산화막 및 게이트 전극의 하부에 형성되어 있는 것으로서, DDD 구조가 채용되지 않은 트랜지스터를 도시한다.6A to 6B show transistors in which element isolation impurities are formed under the field oxide film and the gate electrode, and the DDD structure is not employed.

도 7a 내지 7b는 소자 분리용 불순물이 필드 산화막의 하부에만 형성된 것으로서, DDD 구조가 채용되지 않은 트랜지스터를 도시한다.7A to 7B show transistors in which element isolation impurities are formed only under the field oxide film, and the DDD structure is not employed.

도 8a 내지 8b는 소자 분리용 불순물이 필드 산화막의 하부에만 형성되어 있으며, DDD 구조를 채용한 트랜지스터를 도시한다.8A to 8B show transistors in which element isolation impurities are formed only under the field oxide film, and employ a DDD structure.

도 9a 내지 9e는 본 발명의 일 실시예에 따른 고내압 트랜지스터의 제조 방법을 설명하기 위해 나타낸 도면들이다.9A to 9E are views illustrating a method of manufacturing a high breakdown voltage transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 10a 내지 10b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고내압 트랜지스터의 제조 방법을 설명하기 위해 나타낸 도면들이다.10A to 10B are views illustrating a method of manufacturing a high breakdown voltage transistor according to another exemplary embodiment of the present invention.

본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 고내압 트랜지스터의 제조 방법은, (가) 반도체 기판에 소자 분리 영역에 의해 한정되는 사각 형태의 활성 영역을 형성하는 단계; (나) 상기 반도체 기판 위에 게이트 절연막을 개재하여 게이트 전극을 형성하되, 상기 게이트 전극과 상기 활성 영역이 일정 부분에서 교차되도록 하는 단계; (다) 상기 활성 영역과 상기 게이트 전극이 중첩되는 영역을 제외한 부분이 완전히 노출되도록 형성된 개구부를 갖는 마스크 패턴을 이온 주입 마스크로 사용하여 소자 분리용 불순물 주입 영역을 형성하는 단계; (라) 상기 활성 영역내의 상기 게이트 전극의 양쪽으로 각각 소스 영역 및 드레인 영역을 형성하는 단계; 및 (마) 상기 소스 영역 및 드레인 영역에 각각 전기적으로 연결되는 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the technical problem of the present invention, a method of manufacturing a high breakdown voltage transistor according to the present invention, (A) forming a rectangular active region in the semiconductor substrate defined by the device isolation region; (B) forming a gate electrode on the semiconductor substrate with a gate insulating layer interposed therebetween so that the gate electrode and the active region intersect at a predetermined portion; (C) forming an impurity implantation region for device isolation using a mask pattern having an opening formed to completely expose portions except for the region where the active region and the gate electrode overlap, as an ion implantation mask; (D) forming source and drain regions on both sides of the gate electrode in the active region, respectively; And (e) forming a source electrode and a drain electrode electrically connected to the source region and the drain region, respectively.

본 발명에 따른 고내압 트랜지스터의 제조 방법에 의하면, 소자 분리용 불순물의 주입시에 고전압에 대해 취약한 부분에 대해서만 선택적으로 마스크 패턴을 사용함으로써 소자 분리 영역의 길이를 감소시킨다.According to the manufacturing method of the high breakdown voltage transistor according to the present invention, the length of the device isolation region is reduced by selectively using a mask pattern only for a portion vulnerable to high voltage when implanting impurities for device isolation.

먼저, MOS트랜지스터에 있어서 고전압에 대해 취약한 부분을 조사하였다.First, the weak part of the MOS transistor against high voltage was investigated.

도 4a는 DDD구조를 갖는 NMOS 트랜지스터로서, 도 1a에서 사용된 것과 동일한 참조 번호는 동일 요소를 나타내며 참조 번호 400은 고전압에 대해 취약한 특성을 갖는 고전압 취약 영역을 나타낸다.4A is an NMOS transistor having a DDD structure, in which the same reference numerals as used in FIG. 1A denote the same elements, and the reference numeral 400 denotes a high voltage vulnerable region having characteristics vulnerable to high voltage.

도 4a에서 보여지듯이, 고전압 취약 영역(400)은 활성 영역(103)과 게이트 전극(105)이 중첩되어 이루어지는 사각형의 각 꼭지점 부위로 나타났다.As shown in FIG. 4A, the high voltage vulnerable region 400 is represented as a rectangular vertex portion formed by the active region 103 and the gate electrode 105 overlapping each other.

도 4b는 도 4a에 도시된 고내압 트랜지스터를 X-X'선을 따라 절단한 종단면도로서, 상기 고전압 취약 영역(400)은 상기 P+이온이 유입된 활성 영역(103)의 하부가 된다.FIG. 4B is a longitudinal cross-sectional view of the high breakdown transistor illustrated in FIG. 4A taken along line X-X ′, and the high voltage vulnerable region 400 becomes a lower portion of the active region 103 into which the P + ions are introduced.

도 4c는 도 4a에 도시된 고내압 트랜지스터를 Y-Y'선을 따라 절단한 횡단면도로서, 여기에서는 상기 고전압 취약 부위(400)가 나타나지 않는다.FIG. 4C is a cross-sectional view of the high breakdown transistor shown in FIG. 4A taken along the line Y-Y ', and the high voltage weak spot 400 does not appear here.

이와 같이, 상기 활성 영역(101)과 상기 게이트 전극(105)이 중첩되어 이루어지는 사각형의 각 꼭지점 부위가 고전압에 취약한 특성을 보이는 것은 그 영역에 P+이온이 잔존하기 때문이다.As described above, the reason that each vertex portion of the quadrangle formed by overlapping the active region 101 and the gate electrode 105 is vulnerable to high voltage is because P + ions remain in the region.

따라서, 활성 영역(103) 전체를 마스킹할 필요없이 상기 고전압 취약 영역(400)만을 마스크 패턴으로 차단한 후 소자 분리용 P+이온의 주입 공정을 실시하더라도 고내압 특성을 유지할 수 있다.Therefore, the high breakdown voltage characteristic can be maintained even if only the high voltage weak region 400 is blocked by the mask pattern without the masking of the entire active region 103 and the implantation process of P + ions for device isolation is performed.

도 5는 몇가지 종류의 트랜지스터가 갖는 내압 특성을 나타낸다. 여기서, A, B 및 C는 각각 도 6a 내지 6b, 7a 내지 7b 및 8a 내지 8b에 도시된 트랜지스터들의 내압 특성을 나타낸다.5 shows breakdown voltage characteristics of several kinds of transistors. Here, A, B and C represent breakdown voltage characteristics of the transistors shown in FIGS. 6A to 6B, 7A to 7B, and 8A to 8B, respectively.

도 6a와 6b는 각각 소자 분리용 P+이온 주입 영역(507)이 게이트 전극(505)의 하부에 유입되어 있으며, DDD구조가 채용되지 않은 NMOS트랜지스터의 횡단면도 및 종단면도이다. 여기서, 참조 번호 500, 501 및 509는 각각 반도체 기판, 필드 산화막 및 소오스/드레인 형성을 위한 N+이온 주입 영역을 도시한다.6A and 6B are cross-sectional and longitudinal cross-sectional views, respectively, of the NMOS transistor in which the P + ion implantation region 507 for device isolation flows into the lower portion of the gate electrode 505 and does not adopt a DDD structure. Here, reference numerals 500, 501 and 509 show N + ion implanted regions for forming a semiconductor substrate, a field oxide film and a source / drain, respectively.

도 7a와 도 7b는 소자 분리용 P+이온 주입 영역(607)이 필드 산화막(601)의 하부에만 형성되어 있으며, DDD구조가 채용되지 않은 NMOS트랜지스터의 횡단면도와 종단면도를 도시한다. 여기서, 참조 번호 600, 605 및 609는 각각 반도체 기판, 게이트 전극 및 소오스/드레인 형성을 위한 N+이온 주입 영역을 나타낸다.7A and 7B show a cross-sectional view and a longitudinal cross-sectional view of an NMOS transistor in which a P + ion implantation region 607 for device isolation is formed only under the field oxide film 601, and without a DDD structure. Here, reference numerals 600, 605, and 609 denote N + ion implantation regions for forming a semiconductor substrate, a gate electrode, and a source / drain, respectively.

도 8a와 도 8b는 소자 분리용 P+이온 주입 영역(707)이 필드 산화막(701)의 하부에만 형성되어 있으며, DDD구조가 채용된 NMOS트랜지스터의 횡단면도와 종단면도를 도시한다. 여기서, 참조 번호 700 및 705는 각각 반도체 기판 및 게이트 전극을 나타낸다.8A and 8B show a cross-sectional view and a longitudinal cross-sectional view of an NMOS transistor in which a device isolation P + ion implantation region 707 is formed only below the field oxide film 701, and employs a DDD structure. Here, reference numerals 700 and 705 denote semiconductor substrates and gate electrodes, respectively.

도 5를 참고하여 A와 B를 비교하여 보면, 소자 분리용 P+이온 주입 영역이 게이트 전극의 하부에 유입되어 있지 않은 경우에 보다 높은 내압 특성을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 또, B와 C를 비교하여 보면, DDD구조를 갖는 트랜지스터가 보다 큰 내압 특성을 가지고 있으며, 약 15V 이상의 고전압에서 작동하는 트랜지스터를 얻기 위해서는 DDD구조를 채용하는 것이 바람직함을 알 수 있다.When comparing A and B with reference to FIG. 5, it can be seen that higher breakdown voltage characteristics can be obtained when the P + ion implantation region for device isolation does not flow into the lower portion of the gate electrode. In comparison with B and C, it can be seen that a transistor having a DDD structure has a larger breakdown voltage characteristic, and that a DDD structure is preferably adopted to obtain a transistor operating at a high voltage of about 15V or more.

도 9a 내지 9e는 본 발명의 일 실시예에 따른 고내압 트랜지스터의 제조 방법을 설명하기 위해 나타낸 도면들이다. 여기서, 참조 번호 802, 803, 805 및 807은 각각 반도체 기판, 활성 영역, 게이트 전극 및 소자 분리용 마스크 패턴을 나타낸다. 또, 참조 번호 809, 811 및 813은 각각 소자 분리용 P+이온 주입 영역, 소오스/드레인 형성을 위한 N+이온 주입 영역 및 N-이온 주입 영역을 도시한다.9A to 9E are views illustrating a method of manufacturing a high breakdown voltage transistor according to an exemplary embodiment of the present invention. Here, reference numerals 802, 803, 805, and 807 denote a semiconductor substrate, an active region, a gate electrode, and a mask pattern for device isolation, respectively. Further, reference numerals 809, 811, and 813 show P + ion implantation regions for device isolation, N + ion implantation regions, and N-ion implantation regions for source / drain formation, respectively.

도 9a는 DDD구조를 갖는 NMOS 트랜지스터의 평면도로서, 활성 영역(803)상에 게이트 전극(805)이 형성된 상태를 도시한다.9A is a plan view of an NMOS transistor having a DDD structure, and shows a state in which a gate electrode 805 is formed on the active region 803.

상기 마스크 패턴(807)은 고전압에 취약한 영역(800)을 마스킹할 수 있도록 상기 게이트 전극(805)와 상기 활성 영역(503)이 중첩되어 이루어지는 사각형보다 약간 크게 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 마스크 패턴(807)은 각 변이 상기 활성 영역(803)과 상기 게이트 전극(805)이 중첩되어 이루어지는 사각형의 각변으로부터 0.1 내지 1.0㎛ 가량 외곽에 위치되도록 형성하는 것이 바람직하다.The mask pattern 807 may be formed to be slightly larger than a rectangle formed by overlapping the gate electrode 805 and the active region 503 so as to mask the region 800 vulnerable to high voltage. That is, the mask pattern 807 may be formed such that each side is positioned about 0.1 to 1.0 μm from each side of a rectangular side formed by the active region 803 and the gate electrode 805 overlapping each other.

도 9b와 도 9c는 각각 도 9a에 보여진 고내압 트랜지스터를 X-X'선와 Z-Z'선을 따라 절단한 종단면도들이다.9B and 9C are longitudinal cross-sectional views of the high breakdown voltage transistor shown in FIG. 9A taken along lines X-X 'and Z-Z', respectively.

도 9b를 참조하면, 상기 소자 분리용 마스크 패턴(807)은 상기 게이트 전극(805)과 상기 활성 영역(803)이 중첩되어 이루어지는 사각형보다 크므로, 상기 P+이온 주입 영역(809)은 상기 필드 산화막(801)의 하부에만 형성되며, 상기 게이트 전극(805)의 하부에는 형성되지 않는다.9B, since the device isolation mask pattern 807 is larger than a rectangle formed by overlapping the gate electrode 805 and the active region 803, the P + ion implanted region 809 may be formed in the field oxide layer. It is formed only in the lower portion of the 801, it is not formed in the lower portion of the gate electrode 805.

한편, 도 9c를 참조하면, 상기 마스크 패턴(807)은 상기 활성 영역(803)을 전체적으로 마스킹하는 것이 아니라 상기 활성 영역(803)과 상기 게이트 전극(805)과 중첩되어 이루어지는 사각형(805)만을 마스킹하므로, 상기 활성 영역(803)의 하부에도 상기 P+이온 주입 영역(809)이 형성된다.Meanwhile, referring to FIG. 9C, the mask pattern 807 may not mask the active region 803 as a whole but only a rectangle 805 overlapping the active region 803 and the gate electrode 805. Therefore, the P + ion implantation region 809 is formed under the active region 803.

도 9d는 도 9a에 도시된 고내압형 트랜지스터를 Y-Y'선을 따라 절단한 횡단면도이다. 여기서, 상기 활성 영역(803)의 하부에 존재하는 고농도 P형 불순물은 후속 공정에서 주입된 N형 불순물에 의해 상쇄된다.FIG. 9D is a cross-sectional view of the high withstand voltage transistor illustrated in FIG. 9A taken along the line Y-Y '. Here, the high concentration P-type impurities present in the lower portion of the active region 803 are offset by the N-type impurities implanted in the subsequent process.

도 9e는 도 9a에 도시된 고내압 트랜지스터의 레이아웃(layout)을 도시한다. 참조 번호 M1과 M2는 각각 소자 분리 영역의 길이 및 마스크 패턴(807)간의 이격 거리를 나타낸다.FIG. 9E shows the layout of the high breakdown transistor shown in FIG. 9A. Reference numerals M1 and M2 denote the length of the device isolation region and the separation distance between the mask patterns 807, respectively.

도 9e에서 보여지듯이, 상기 마스크 패턴(807)은 활성 영역(803)의 일부만을 선택적으로 마스킹하므로 상기 소자 분리 영역의 길이(M1)가 상기 마스크 패턴(807)간의 이격 거리에 의해 제한되지 않는다. 따라서, 상기 소자 분리 영역의 길이(M1)를 최소 디자인 룰(design rule)로 유지할 수 있다.As shown in FIG. 9E, the mask pattern 807 selectively masks only a part of the active region 803, so that the length M1 of the device isolation region is not limited by the separation distance between the mask patterns 807. Therefore, the length M1 of the device isolation region may be maintained at a minimum design rule.

한편, 본 발명은 고전압에 취약한 영역의 일부를 각각 마스킹하는 2개 이상의 마스크 패턴을 사용하여 수행할 수도 있다.Meanwhile, the present invention can also be performed using two or more mask patterns which respectively mask a part of a region vulnerable to high voltage.

도 9a 내지 9e는 본 발명의 일 실시예에 따른 고내압 트랜지스터의 제조 방법을 설명하기 위해 나타낸 도면들이다.9A to 9E are views illustrating a method of manufacturing a high breakdown voltage transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 10a 내지 10b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고내압 트랜지스터의 제조 방법을 설명하기 위해 나타낸 도면들로서, 활성 영역과 게이트 전극이 중첩되어 이루어지는 사각형의 꼭지점중 2개씩을 각각 마스킹하는 2개의 마스크 패턴 즉, 제1 각편(907a) 및 제2 각편(907b)을 이용하여 소자 분리용 불순물의 주입 공정을 실시한다. 이때, 상기 제1 각편(907a)은 상기 사각형의 꼭지점 중 제1 꼭지점(900a)와 제2 꼭지점(900b)를 마스킹하며, 상기 제2 각편(907b)은 제3 꼭지점(900c)와 제4 꼭지점(900d)을 마스킹한다.10A to 10B are diagrams for describing a method of manufacturing a high breakdown voltage transistor according to another exemplary embodiment of the present invention, wherein two mask patterns respectively masking two vertices of a rectangle formed by overlapping an active region and a gate electrode are illustrated. That is, the implantation process of the element separation impurity is performed using the 1st each piece 907a and the 2nd each piece 907b. In this case, the first corner piece 907a masks the first vertex 900a and the second vertex 900b among the vertices of the quadrangle, and the second corner piece 907b is the third vertex 900c and the fourth vertex. Mask 900d.

제 2 실시예에서도, 상기 소자 분리 영역의 길이(M1')는 상기 각편(907a 또는 907b)간의 거리(M2')에 의해 제한되지 않으므로, 상기 소자 분리 영역의 길이(M1')를 최소 디자인 룰로 유지할 수 있다.Also in the second embodiment, the length M1 'of the device isolation region is not limited by the distance M2' between the respective pieces 907a or 907b, so that the length M1 'of the device isolation region is the minimum design rule. I can keep it.

본 발명은 NMOS 트랜지스터 뿐만 아니라, PMOS 트랜지스터에 대해서도 적용할 수 있으며, 고전압에 취약한 특성을 갖는 부위는 게이트 전극이나 활성 영역의 형태에 따라 달라질 수 있으므로 반드시 사각형의 꼭지점 부위로 한정되는 것은 아니다.The present invention can be applied not only to NMOS transistors, but also to PMOS transistors, and the portions having characteristics vulnerable to high voltages are not necessarily limited to the rectangular vertex portions because they may vary depending on the shape of the gate electrode or the active region.

그외에도, 본 발명은 본 발명의 기술적 범위내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.In addition, the present invention can be variously modified by those skilled in the art within the technical scope of the present invention.

본 발명에 의하면, 활성 영역간의 이격 거리가 소자 분리용 마스크간의 거리에 의해 제약을 받지 않으므로, 소자 분리 영역의 길이를 줄이면서도 높은 내압 특성을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있다.According to the present invention, since the separation distance between the active regions is not limited by the distance between the element isolation masks, it is possible to manufacture a semiconductor device having a high breakdown voltage characteristic while reducing the length of the element isolation regions.

Claims (2)

(가) 반도체 기판에 소자 분리 영역에 의해 한정되는 사각 형태의 활성 영역을 형성하는 단계;(A) forming a rectangular active region in the semiconductor substrate defined by the device isolation region; (나) 상기 반도체 기판 위에 게이트 절연막을 개재하여 게이트 전극을 형성하되, 상기 게이트 전극과 상기 활성 영역이 일정 부분에서 교차되도록 하는 단계;(B) forming a gate electrode on the semiconductor substrate with a gate insulating layer interposed therebetween so that the gate electrode and the active region intersect at a predetermined portion; (다) 상기 활성 영역과 상기 게이트 전극이 중첩되는 영역을 제외한 부분이 완전히 노출되도록 형성된 개구부를 갖는 마스크 패턴을 이온 주입 마스크로 사용하여 소자 분리용 불순물 주입 영역을 형성하는 단계;(C) forming an impurity implantation region for device isolation using a mask pattern having an opening formed to completely expose portions except for the region where the active region and the gate electrode overlap, as an ion implantation mask; (라) 상기 활성 영역내의 상기 게이트 전극의 양쪽으로 각각 소스 영역 및 드레인 영역을 형성하는 단계; 및(D) forming source and drain regions on both sides of the gate electrode in the active region, respectively; And (마) 상기 소스 영역 및 드레인 영역에 각각 전기적으로 연결되는 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트랜지스터 제조 방법.(E) forming a source electrode and a drain electrode electrically connected to the source region and the drain region, respectively. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 마스크 패턴은 사각 형태이고, 상기 활성 영역과 상기 게이트 전극이 중첩되는 사각 영역의 각 변에서부터 상기 각 변과 대응되는 상기 마스크 패턴의 각 변까지의 거리는 0.1∼1.0㎛ 이격되도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트랜지스터 제조 방법.The mask pattern may have a quadrangular shape, and a distance from each side of the rectangular region where the active region and the gate electrode overlap each other to each side of the mask pattern corresponding to each side may be 0.1 to 1.0 μm apart. Method for manufacturing a transistor of a semiconductor device.
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