KR100457222B1 - Method of manufacturing high voltage device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고전압 소자의 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 방법은, 웰이 형성된 반도체 기판의 소자분리 영역 및 액티브 영역의 중심부들을 식각하여 제1 및 제2트렌치를 형성하는 단계와, 상기 제1 및 제2트렌치 내에 절연막을 매립시켜 상기 기판 소자분리 영역에 소자분리막을 형성하는 단계와, 상기 기판의 액티브 영역 내에 상기 웰과 반대 도전형의 불순물을 저농도로 이온주입하여 드리프트 영역을 형성하는 단계와, 상기 제2트렌치 내에 매립된 절연막을 제거하는 단계와, 상기 제2트렌치 표면 및 이에 인접된 기판 표면 상에 게이트 전극을 형성하는 단계와, 상기 게이트 전극의 양측벽에 스페이서를 형성하는 단계와, 상기 스페이서를 포함한 게이트 전극 양측의 기판 표면에 상기 드리프트 영역과 동일 도전형의 불순물을 고농도로 이온주입하여 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계와, 상기 게이트 전극 및 소오스/드레인 영역 표면에 실리사이드를 형성하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 트렌치 채널을 형성하기 때문에 레이아웃 상에서의 채널 길이를 줄일 수 있고, 특히, 접합 깊이를 낮출 수 있어서 고전압 소자의 전기적 특성을 개선할 수 있다.The present invention discloses a method of manufacturing a high voltage device. The disclosed method includes etching first portions of a device isolation region and an active region of a semiconductor substrate on which a well is formed to form first and second trenches, and filling an insulating layer in the first and second trenches. Forming an isolation layer in the isolation region, forming a drift region by ion implanting impurities of a conductivity type opposite to the well in the active region of the substrate at a low concentration, and removing the insulating layer embedded in the second trench Forming a gate electrode on the second trench surface and the substrate surface adjacent thereto, forming a spacer on both sidewalls of the gate electrode, and forming a gate electrode on the substrate surface on both sides of the gate electrode including the spacer. Ion-implanting impurities of the same conductivity type as the drift region at a high concentration to form a source / drain region; Forming silicide on surfaces of the gate electrode and the source / drain regions. According to the present invention, since the trench channel is formed, the channel length on the layout can be reduced, and in particular, the junction depth can be reduced, thereby improving the electrical characteristics of the high voltage device.

Description

고전압 소자의 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING HIGH VOLTAGE DEVICE}Manufacturing Method of High Voltage Device {METHOD OF MANUFACTURING HIGH VOLTAGE DEVICE}

본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 트렌치 채널(trenched channel)을 이용한 고전압 소자의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a high voltage device using a trenched channel.

반도체 소자는 일반적으로 소비 전력의 감소 및 그 신뢰성 확보를 위해 3.3V 또는 그 이하의 낮은 전원을 공급 전원으로 이용하지만, 하나의 시스템 내에서 다른 주변 장치들과 상호 연결되고, 이때, 상기 주변 장치들이 5V 이상의 고전압을 공급 전원으로 이용하는 것과 관련해서, 그 회로 내에는 외부에서 공급되는 고전압의 입력 전압을 지원하기 위한 고전압 소자를 구비한다.Semiconductor devices generally use a low power supply of 3.3V or less as a power supply for reducing power consumption and ensuring reliability thereof, but are interconnected with other peripheral devices in one system, and the peripheral devices In connection with the use of a high voltage of 5 V or more as a power supply, the circuit includes a high voltage element for supporting an externally supplied high voltage input voltage.

이러한 고전압 소자는 통상의 모스(MOS) 소자, 즉, 저전압 소자와 동일한 구조를 가지며, 아울러, 일련의 공정을 통해 상기 저전압 소자와 동시에 집적된다.The high voltage device has the same structure as a conventional MOS device, that is, a low voltage device, and is simultaneously integrated with the low voltage device through a series of processes.

이하에서는 종래 기술에 따른 고전압 소자를 포함한 반도체 소자의 제조방법을 간략하게 설명하도록 한다.Hereinafter, a manufacturing method of a semiconductor device including a high voltage device according to the prior art will be briefly described.

1단계 공정으로서, N-웰 형성 영역과 P-웰 형성 영역을 선택적으로 차단하는 마스크 공정과 N형 및 P형 불순물의 이온주입 공정을 통해 기판 내에 N-웰 및 P-웰을 형성한다.As a one-step process, N-wells and P-wells are formed in a substrate through a mask process for selectively blocking N-well formation regions and P-well formation regions and ion implantation processes of N-type and P-type impurities.

2단계 공정으로서, 기판에 형성된 웰과 반대 도전형의 불순물을 각각 저농도로 이온주입하여 P-웰 및 N-웰 표면에 N-드리프트 영역과 P-드리프트 영역을 형성한다.In a two-step process, impurities of opposite conductivity type and wells formed on the substrate are ion-implanted at low concentrations, respectively, to form N-drift regions and P-drift regions on the P-well and N-well surfaces.

3단계 공정으로서, 로코스(LOCOS) 공정에 따라 기판 상에 소자분리 영역을 노출시키는 소자분리 마스크를 형성하고, 이어, 채널 스탑 이온주입을 행한 후, 열산화를 통해 기판의 소자분리 영역에 필드산화막들을 형성한다.As a three-step process, a device isolation mask is formed on the substrate to expose the device isolation region in accordance with a LOCOS process, followed by channel stop ion implantation, followed by field oxidation in the device isolation region of the substrate. Oxide films are formed.

4단계 공정으로서, 고전압 PMOS와 저전압 NMOS 및 PMOS의 문턱전압 조절을 위한 이온주입을 행한다.As a four-step process, ion implantation is performed to adjust the threshold voltage of the high voltage PMOS, the low voltage NMOS, and the PMOS.

5단계 공정으로서, 기판 상에 게이트 산화막을 형성하고, 게이트 도전막의 증착 및 이에 대한 패터닝을 행하여 게이트 전극을 형성한다.As a five-step process, a gate oxide film is formed on a substrate, and a gate electrode is formed by depositing and patterning the gate conductive film.

6단계 공정으로서, 이온주입 공정을 통해 저전압 NMOS 및 PMOS에서의 LDD 영역을 형성하고, 또한, 고전압 및 저전압 소자에서의 소오스/드레인 영역을 형성한다.As a six-step process, LDD regions in low voltage NMOS and PMOS are formed through ion implantation, and source / drain regions in high voltage and low voltage devices are formed.

이후, 콘택 및 배선 공정을 포함한 일련의 후속 공정을 진행한다.Thereafter, a series of subsequent processes, including contact and wiring processes, are performed.

그러나, 종래 기술에 따라 제조된 고전압 소자는 다음과 같은 문제점을 갖는다.However, the high voltage device manufactured according to the prior art has the following problems.

도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 고전압 소자들의 단면도로서, 도 1은 자기정렬된(Self aligned) 소오스/드레인 영역을 구비한 고전압 소자를, 도 2는 비-자기정렬된(Non-Self aligned) 소오스/드레인 영역을 구비한 고전압 소자를 도시한 단면도이다. 여기서, 도면부호 1은 반도체 기판, 2는 고전압 웰, 3은 필드산화막, 4는 게이트 전극, 5a 및 5b는 드리프트 영역, 6a 및 6b는 소오스/드레인 영역을 각각 나타낸다.1 and 2 are cross-sectional views of high voltage devices according to the prior art, in which FIG. 1 is a high voltage device having a self aligned source / drain region, and FIG. 2 is a non-self aligned. ) A cross-sectional view of a high voltage device having a source / drain region. Reference numeral 1 denotes a semiconductor substrate, 2 a high voltage well, 3 a field oxide film, 4 a gate electrode, 5a and 5b are drift regions, and 6a and 6b are source / drain regions, respectively.

도 1에 도시된 고전압 소자의 경우, 항복 전압(breakdown voltage)의 안정화를 위해 드리프트 영역(5a)은 넓은 소오스/드레인 영역(6a)을 완전히 감싸도록 형성해야 하며, 그리고, 소오스/드레인 영역(6a)과의 오프세트(offset)을 크게 하기위해 게이트 전극(4)과 오버랩되는 길이를 크게 해주어야 한다. 그런데, 깊은 드리프트 영역(5a)을 형성하면, 고전압 소자의 항복 전압 및 펀치-스루 특성이 열화되고, 아울러, 채널 길이를 줄이는 데 한계가 있어서 고집적화가 어렵다.In the case of the high voltage device shown in FIG. In order to increase the offset with the?), The length overlapping with the gate electrode 4 should be increased. By the way, when the deep drift region 5a is formed, the breakdown voltage and punch-through characteristics of the high voltage element are deteriorated, and there is a limit in reducing the channel length, which makes high integration difficult.

반면, 드리프트 영역(5a)은 가장자리가 라운딩지며, 이때, 라운딩 접합 특성으로 인해 라운딩된 접합 부분에서의 전계 특성이 가장 불량하게 되므로, 그 접합 깊이를 줄이는데 한계가 있다.On the other hand, the edge of the drift region 5a is rounded, and at this time, since the electric field characteristic at the rounded junction is worst due to the rounded junction characteristic, there is a limit in reducing the junction depth.

또한, 필드산화막이 로코스 공정에 따라 형성되는 것과 관련해서 버즈-빅 (bird's-beak)에 의한 좁은 폭 효과(narrow width effect)로 인해 채널 폭을 줄이는데 한계가 있고, 그리고, 필드 스탑 이온주입을 수행해야 하므로 비용 측면에서 바람직하지 못하다.In addition, there is a limit in reducing the channel width due to the narrow width effect caused by bird's-beak in relation to the field oxide film formed according to the LOCOS process. It is undesirable in terms of cost as it must be done.

도 2에 도시된 고전압 소자의 경우, 소오스/드레인 영역(6b)이 비-자기정렬적으로 형성되기 때문에 도 1에 도시된 고전압 소자에 비해 게이트 전극(4)과 오버랩되는 드리프트 영역(5b)의 길이를 감소시킬 수 있다. 그러나, 필드산화막(3)과 게이트 전극(4) 사이의 액티브 영역에 대한 디자인 룰(design rule)을 줄이기가 어렵다. 이는, 디자인 룰이 도 1의 고전압 소자 보다는 커야하기 때문이다.In the case of the high voltage device shown in FIG. 2, since the source / drain regions 6b are formed non-self-aligned, the drift region 5b overlapping with the gate electrode 4 is compared with the high voltage device shown in FIG. 1. The length can be reduced. However, it is difficult to reduce the design rule for the active region between the field oxide film 3 and the gate electrode 4. This is because the design rule should be larger than the high voltage device of FIG.

또한, 드리프트 영역(5b)의 깊이는 도 1의 고전압 소자 보다 낮출 수 있지만, 적정 수준의 항복 전압을 유지하기 위해서는 여전히 깊은 접합을 형성해야 하므로 채널 깊이를 줄이는데 한계가 있고, 그래서, 고집적화가 어렵다.In addition, although the depth of the drift region 5b may be lower than that of the high voltage device of FIG. 1, there is a limit in reducing the channel depth because a deep junction must still be formed in order to maintain an appropriate breakdown voltage, and thus, high integration is difficult.

게다가, 드리프트 저항은 오프세트 소오스/드레인 영역(6b)이 적용되는 것으로 인해 크며, 이로 인해, 흐르는 전류량이 상당히 작아 트랜지스터의 성능이 저하된다.In addition, the drift resistance is large due to the application of the offset source / drain regions 6b, whereby the amount of current flowing is considerably small, which degrades the performance of the transistor.

부가해서, 도 2의 고전압 소자는 도 1의 고전압 소자와 마찬가지로, 드리프트 영역(5b)의 라운딩 특성과 관련해서 그 접합 깊이를 줄이는데 한계가 있고, 그리고, 필드산화막이 로코스 공정에 따라 형성되는 것과 관련해서 채널 폭을 줄이는데 한계가 있음은 물론 필드 스탑 이온주입으로 인해 비용 측면에서 바람직하지 못하다.In addition, the high voltage device of FIG. 2 has a limitation in reducing the junction depth with respect to the rounding characteristics of the drift region 5b similarly to the high voltage device of FIG. 1, and the field oxide film is formed according to the LOCOS process. In addition, there is a limit to reducing the channel width, and the field stop ion implantation is not preferable in terms of cost.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 접합 깊이를 낮추면서 채널 폭을 줄일 수 있는 고전압 소자의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a high voltage device capable of reducing the channel width while lowering the junction depth.

도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 고전압 소자들의 단면도.1 and 2 are cross-sectional views of high voltage devices according to the prior art.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고전압 소자의 레이아웃도.3 is a layout diagram of a high voltage device according to an embodiment of the present invention;

도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 실시예에 따른 고전압 소자의 제조방법을 설명하기 위해 도 3의 A-A′선 및 B-B′선에 따라 절단하여 나타낸 공정별 단면도.Figures 4a to 4f is a cross-sectional view showing the process cut along the line A-A 'and line B-B' of FIG.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

31,45a : 소자분리막 32 : 액티브 영역31,45a: device isolation layer 32: active region

33,49 : 게이트 산화막 34,50 : 게이트 전극33,49 gate oxide film 34,50 gate electrode

35,47 : 드리프트 영역 36,52 : 소오스/드레인 영역35,47: drift region 36,52: source / drain region

37 : 채널 영역 41 : 실리콘 기판37 channel region 41 silicon substrate

42 : 버퍼 산화막 43 : 웰42: buffer oxide film 43: well

44 : 패드질화막 45 : 절연막44 pad nitride film 45 insulating film

46 : 이온주입 마스크 48 : 마스크 패턴46 ion implantation mask 48 mask pattern

51 : 스페이서 51a : 산화막51 spacer 51a oxide film

51b : 질화막 T1 : 제1트렌치51b: nitride film T1: first trench

T2 : 제2트렌치T2: second trench

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 웰이 형성된 반도체 기판 상에 버퍼산화막과 패드질화막을 차례로 형성한 후 소자분리 영역 및 액티브 영역의 중심부를 노출시키도록 패터닝하는 단계; 상기 노출된 기판 영역들을 식각하여 기판의 소자분리 영역에 제1트렌치를 형성하고 기판의 액티브 영역의 중심부에 제2트렌치를 형성하는 단계; 상기 제1 및 제2트렌치를 매립하도록 기판 상에 절연막을 증착하는 단계; 상기 패드질화막이 노출될 때까지 절연막을 CMP한 후, 상기 패드질화막과 버퍼산화막을 제거하여 기판의 소자분리 영역들 각각에 소자분리막을 형성하는 단계; 상기 기판의 액티브 영역 내에 상기 웰과 반대 도전형의 불순물을 저농도로 이온주입하여 드리프트 영역을 형성하는 단계; 상기 제2트렌치 내에 매립된 절연막을 제거하는 단계; 상기 제2트렌치 표면을 포함한 기판의 전면 상에 게이트 산화막과 게이트 도전막을 차례로 형성하는 단계; 상기 게이트 도전막과 게이트 산화막을 패터닝하여 제2트렌치 표면 및 이에 인접된 기판 표면 상에 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극의 양측벽에 스페이서를 형성하는 단계; 상기 스페이서를 포함한 게이트 전극 양측의 기판 표면에 상기 드리프트 영역과 동일 도전형의 불순물을 고농도로 이온주입하여 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계; 및 상기 게이트 전극 및 소오스/드레인 영역 표면에 실리사이드를 형성하는 단계를 포함하는 고전압 소자의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of forming a buffer oxide film and a pad nitride film on the well formed semiconductor substrate in turn and patterning to expose the center of the device isolation region and the active region; Etching the exposed substrate regions to form a first trench in an isolation region of a substrate and a second trench in a central portion of an active region of the substrate; Depositing an insulating film on a substrate to fill the first and second trenches; CMPing the insulating film until the pad nitride film is exposed, and then removing the pad nitride film and the buffer oxide film to form a device isolation film in each of the device isolation regions of the substrate; Forming a drift region by implanting impurities of opposite conductivity type into the active region of the substrate at a low concentration; Removing the insulating layer embedded in the second trench; Sequentially forming a gate oxide film and a gate conductive film on the entire surface of the substrate including the second trench surface; Patterning the gate conductive layer and the gate oxide layer to form a gate electrode on a second trench surface and a substrate surface adjacent thereto; Forming spacers on both sidewalls of the gate electrode; Forming a source / drain region by implanting impurities of the same conductivity type as that of the drift region at a high concentration on the substrate surfaces on both sides of the gate electrode including the spacer; And forming silicide on surfaces of the gate electrode and the source / drain regions.

여기서, 상기 드리프트 영역을 형성하는 단계는, 상기 소자분리막들이 형성된 기판 상에 액티브 영역을 노출시키는 이온주입 마스크를 형성하는 단계; 상기 노출된 기판 영역 내에 상기 웰과 반대 도전형의 불순물을 저농도로 이온주입하는 단계; 상기 이온주입 마스크를 제거하는 단계; 및 상기 불순물이 이온주입된 기판 결과물을 어닐링하는 단계를 포함한다.The forming of the drift region may include forming an ion implantation mask exposing an active region on the substrate on which the device isolation layers are formed; Implanting impurities at a low concentration into the exposed substrate region, the impurities of the opposite conductivity type to the wells; Removing the ion implantation mask; And annealing the substrate product into which the impurities are ion implanted.

게다가, 상기 제2트렌치 내에 매립된 절연막을 제거하는 단계는, 상기 드리프트 영역이 형성된 기판 결과물 상에 상기 제2트렌치 내에 매립된 절연막을 노출시키도록 마스크 패턴을 형성하는 단계; 상기 노출된 절연막을 습식 식각으로 제거하는 단계; 상기 마스크 패턴을 제거하는 단계; 상기 습식 식각시에 발생된 기판 손상을 보상하도록 희생 산화 공정을 수행하는 단계; 및 상기 희생 산화 공정시에기판 표면에 형성된 산화막을 제거하는 단계를 포함한다.In addition, removing the insulating layer embedded in the second trench may include forming a mask pattern to expose the insulating layer embedded in the second trench on a substrate resultant in which the drift region is formed; Removing the exposed insulating layer by wet etching; Removing the mask pattern; Performing a sacrificial oxidation process to compensate for substrate damage generated during the wet etching; And removing the oxide film formed on the surface of the substrate during the sacrificial oxidation process.

본 발명에 따르면, 트렌치 채널을 형성하기 때문에 채널 폭은 줄일 수 있는 반면 실질적인 채널 길이를 증가시킬 수 있고, 아울러, 접합 깊이를 낮출 수 있다.According to the present invention, the channel width can be reduced because of the formation of the trench channel, while the substantial channel length can be increased, and the junction depth can be lowered.

(실시예)(Example)

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고전압 소자의 레이아웃도로서, 여기서, 도면부호 31은 소자분리막, 32는 액티브 영역, 33은 게이트 산화막, 34는 게이트 전극, 35는 드리프트 영역, 36은 소오스/드레인 영역, 그리고, 37은 채널 영역을 각각 나타낸다.3 is a layout diagram of a high voltage device according to an exemplary embodiment of the present invention, wherein reference numeral 31 denotes an isolation layer, 32 an active region, 33 a gate oxide layer, 34 a gate electrode, 35 a drift region, and 36 a source / The drain region and 37 represent channel regions, respectively.

본 발명의 고전압 소자는 액티브 영역 내에 적정 오프세트(off-set) 영역을 구비하며, 이에 따라, 완전 독립된 채널 영역(37)을 갖는다. 이는 소자분리막이 로코스 공정이 아닌 STI(Shallow Trench Isolation) 공정을 통해 형성되고, 매립된 절연막을 습식 식각해야 하는 것과 관련해서 감광막 패턴이 필드 영역과 떨어져서 형성됨으로써 트렌치 내에 매립된 절연막의 손실이 없기 때문이다.The high voltage device of the present invention has a suitable offset region in the active region, and thus has a completely independent channel region 37. This is because the device isolation layer is formed through a shallow trench isolation (STI) process rather than a LOCOS process, and the photoresist pattern is formed away from the field region in connection with the wet etching of the buried insulating layer so that there is no loss of the insulating layer embedded in the trench. Because.

또한, 도시되지는 않았으나, 본 발명의 고전압 소자는 드리프트 영역(35)의 깊이가 상기 채널 영역(37)의 폭 보다 작다. 이는 채널 가장자리에서의 유효 채널 길이를 중간 영역 보다 크게 해주어서 가장자리에서 펀치-스루가 일어나지 않도록 하기 위함이다.In addition, although not shown, in the high voltage device of the present invention, the depth of the drift region 35 is smaller than the width of the channel region 37. This is to make the effective channel length at the channel edge larger than the middle region so that punch-through does not occur at the edge.

도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 실시예에 따른 고전압 소자의 제조방법을 설명하기 위해 도 3의 A-A′선 및 B-B′선에 따라 절단하여 나타낸 공정별 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.4A to 4F are cross-sectional views illustrating processes by cutting along the lines A-A 'and B-B' of FIG. 3 to explain a method of manufacturing a high voltage device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4a를 참조하면, 반도체 기판(41) 상에 버퍼 산화막(42)을 형성한다. 그런다음, 웰-마스크를 이용한 이온주입 공정으로 P형 불순물 또는 N형 불순물을 이온주입한 후, 이온주입된 불순물이 활성화되도록 어닐링을 행하여 상기 기판(41) 내에 P형 또는 N형의 웰(43)을 형성한다.Referring to FIG. 4A, a buffer oxide film 42 is formed on a semiconductor substrate 41. Then, after implanting P-type impurities or N-type impurities by an ion implantation process using a well-mask, annealing is performed to activate the ion-implanted impurities to form P-type or N-type wells 43 in the substrate 41. ).

도 4b를 참조하면, 버퍼 산화막(42) 상에 패드질화막(45)을 형성한다. 그런다음, 기판(41)의 소자분리 영역 및 액티브 영역 중심부를 노출시키도록 공지의 포토리소그라피 공정으로 상기 패드질화막(44)과 버퍼 산화막(42)을 패터닝하고, 이어, 노출된 기판 영역들을 식각하여 상기 기판(41)의 소자분리 영역들 및 액티브 영역 중심부 각각에 제1트렌치들(T1) 및 제2트렌치(T2)를 형성한다. 다음으로, 상기 제1 및 제2트렌치(T1, T2) 형성시의 식각 데미지를 제거하기 위해 희생 산화 공정을 수행한 상태에서, 상기 트렌치들(T1, T2)을 매립하도록 기판(41)의 전 영역 상에 산화막 등의 절연막(45)을 증착한다.Referring to FIG. 4B, a pad nitride film 45 is formed on the buffer oxide film 42. Thereafter, the pad nitride layer 44 and the buffer oxide layer 42 are patterned by a known photolithography process to expose the device isolation region and the center portion of the active region of the substrate 41, and then the exposed substrate regions are etched. First trenches T1 and second trenches T2 are formed in the device isolation regions and the centers of the active regions of the substrate 41, respectively. Next, the substrate 41 is filled with the trenches T1 and T2 to fill the trenches T1 and T2 in a state where a sacrificial oxidation process is performed to remove etch damage when the first and second trenches T1 and T2 are formed. An insulating film 45 such as an oxide film is deposited on the region.

도 4c를 참조하면, 패드질화막이 노출될 때까지 절연막(45)을 CMP(Chemical Mechanical Polishing)한 후, 상기 패드질화막과 버퍼 산화막을 제거하여 기판(41)의 소자분리 영역들 각각에 트렌치형의 소자분리막들(45a)을 형성한다. 이때, 액티브 영역에 형성시킨 제2트렌치(T2)는 상기 절연막(45)에 의해 매립된 상태가 된다. 그런다음, 기판 결과물을 어닐링하여 트렌치들(T1, T2) 내에 매립된 절연막(45)을 치밀화(dencification)시킨다. 이어서, 상기 기판 결과물 상에 공지의 포토 공정에 따라 드리프트 영역 형성을 위한 이온주입 마스크(46)를 형성한다. 상기 이온주입 마스크(46)는 공정 마진을 고려해서 좌측 도면과 같이 액티브 영역에 인접한 소자분리막(45a)의 일부분을 노출시키도록 형성하며, 아울러, 우측 도면과 같이 제2트렌치(T2)에 매립된 절연막(45)의 양측 가장자리 부분을 가리도록 형성한다. 다음으로, 상기 이온주입 마스크(46)에 의해 가려지지 않은 기판 영역 내에 웰과 반대 도전형의 불순물을 저농도로 이온주입한다. 이때, 이온주입 깊이는 트렌치의 깊이와 유사하도록 함이 바람직하며, 또한, 이온주입 깊이는 트렌치 깊이에 따라 이온주입 에너지 등의 조정을 통해 용이하게 설명할 수 있다.Referring to FIG. 4C, after the insulating film 45 is chemical mechanical polished (CMP) until the pad nitride film is exposed, the pad nitride film and the buffer oxide film are removed to form trenches in each of the device isolation regions of the substrate 41. Device isolation layers 45a are formed. At this time, the second trenches T2 formed in the active region are filled with the insulating layer 45. Then, the substrate resultant is annealed to densify the insulating film 45 embedded in the trenches T1 and T2. Subsequently, an ion implantation mask 46 is formed on the substrate resultant to form a drift region according to a known photo process. The ion implantation mask 46 is formed to expose a portion of the device isolation layer 45a adjacent to the active region as shown in the left figure in consideration of the process margin, and is embedded in the second trench T2 as shown in the right figure. It forms so that the edge part of both sides of the insulating film 45 may be covered. Next, in the substrate region not covered by the ion implantation mask 46, impurities of a conductivity opposite to the wells are implanted at low concentration. In this case, the ion implantation depth is preferably similar to the depth of the trench, and the ion implantation depth can be easily explained by adjusting the ion implantation energy according to the trench depth.

도 4d를 참조하면, 상기 이온주입 마스크를 제거한 후, 어닐링을 행하여 기판(41)의 액티브 영역 표면에 드리프트 영역(47)을 형성한다. 이때, 상기 드리프트 영역(47)은 소자분리막(45a)과 제2트렌치(T2) 사이의 기판 표면에 형성되며, 특히, 상기 제2트렌치(T2)의 저면과 유사한 깊이로 형성된다. 그런다음, 상기 기판 결과물 상에 제2트렌치(T2) 내에 매립된 절연막을 노출시키도록 공지의 포토 공정에 따라 마스크 패턴(48)을 형성하고, 이어서, 불산 등의 세정액을 이용한 습식 식각을 통해 제2트렌치(T2) 내에 매립된 절연막을 제거한다. 그 다음, 상기 습식 식각시에 발생된 식각 데미지를 제거하기 위해 희생 산화 공정을 수행하고, 이어, 상기 희생 산화 공정에서 기판 표면에 형성된 희생 산화막을 제거한다.Referring to FIG. 4D, after removing the ion implantation mask, annealing is performed to form the drift region 47 on the surface of the active region of the substrate 41. In this case, the drift region 47 is formed on the surface of the substrate between the device isolation layer 45a and the second trench T2. In particular, the drift region 47 is formed to have a depth similar to that of the bottom surface of the second trench T2. Then, a mask pattern 48 is formed on the substrate resultant according to a known photo process to expose the insulating film embedded in the second trench T2, and then wet etching using a cleaning solution such as hydrofluoric acid is performed. 2, the insulating film buried in the trench T2 is removed. Next, a sacrificial oxidation process is performed to remove the etch damage generated during the wet etching, and then the sacrificial oxide film formed on the substrate surface is removed in the sacrificial oxidation process.

도 4e를 참조하면, 마스크 패턴을 제거한 후, 제2트렌치(T2) 및 드리프트 영역(47)을 포함한 상기 기판 결과물 상에 게이트 산화막(49)을 형성한다. 이때, 상기 게이트 산화막(49)은 절연막의 증착 및 산화를 통해 균일한 두께를 갖도록 형성한다. 다음으로, 상기 게이트 산화막(49) 상에 게이트 도전막, 예컨데, 폴리실리콘막을 증착한 후, 상기 폴리실리콘막 내에 소정 불순물을 도핑하고, 이어, 공지의 포토리소그라피 공정에 따라 상기 폴리실리콘막 및 게이트 산화막을 식각하여 게이트 전극(50)을 형성한다. 이때, 상기 게이트 전극(50)은 제1트렌치(T1) 표면 및 이에 인접한 기판 부분 상에 형성되도록 함이 바람직하다. 그 다음, 상기 식각시에 발생된 식각 데미지를 제거하기 위해 희생 산화 공정을 행하고, 연이어, 상기 희생 산화 공정에서 형성된 희생 산화막을 제거한다.Referring to FIG. 4E, after removing the mask pattern, a gate oxide layer 49 is formed on the substrate resultant including the second trench T2 and the drift region 47. In this case, the gate oxide film 49 is formed to have a uniform thickness through deposition and oxidation of the insulating film. Next, a gate conductive film, for example, a polysilicon film is deposited on the gate oxide film 49, and then doped with a predetermined impurity in the polysilicon film, followed by the polysilicon film and the gate according to a known photolithography process. The oxide film is etched to form the gate electrode 50. In this case, the gate electrode 50 may be formed on the surface of the first trench T1 and the substrate portion adjacent thereto. Then, a sacrificial oxidation process is performed to remove the etch damage generated during the etching, and subsequently, the sacrificial oxide film formed in the sacrificial oxidation process is removed.

도 4f를 참조하면, 상기 단계까지의 기판 결과물 상에 산화막(51a)과 질화막(51b)을 차례로 형성하고, 상기 질화막(51b)과 산화막(51a)을 블랭킷 식각하여 게이트 전극의 측벽에 스페이서(51)를 형성한다. 그런다음, 이온주입 마스크(도시안됨)을 이용하여 드리프트 영역(47)과 동일 도전형의 불순물을 고농도로 이온주입하여 상기 스페이서를 포함한 게이트 전극(50) 양측의 기판 표면에 소오스/드레인 영역(52)을 형성하며, 이를 통해, 트렌치 채널(trenched channel)을 형성한다. 그리고나서, 비-살리사이드(Non-salicide) 공정에 따라 상기 게이트 전극(51) 및 소오스/드레인 영역(52)의 표면에 실리사이드(53)를 형성한다.Referring to FIG. 4F, an oxide film 51a and a nitride film 51b are sequentially formed on the substrate resultant up to the step, and the nitride film 51b and the oxide film 51a are blanket-etched to form spacers 51 on sidewalls of the gate electrode. ). Thereafter, an ion implantation mask (not shown) is used to ion implant impurities of the same conductivity type as that of the drift region 47 at a high concentration, so that the source / drain regions 52 are formed on the substrate surface on both sides of the gate electrode 50 including the spacers. ), Thereby forming a trenched channel. Then, silicide 53 is formed on the surfaces of the gate electrode 51 and the source / drain region 52 according to a non-salicide process.

이후, 도시하지는 않았으나, 콘택 및 배선 공정을 포함한 일련의 후속 공정을 진행하여 본 발명에 따른 고전압 소자를 완성한다.Subsequently, although not shown, a series of subsequent processes including a contact and a wiring process are performed to complete the high voltage device according to the present invention.

전술한 바와 같은 본 발명의 방법에 따르면, 채널이 트렌치 채널의 형태로 형성되기 때문에 채널 폭, 즉, 레이아웃 상의 채널 길이는 줄일 수 있는 반면 실제 채널 길이는 증가시킬 수 있으며, 또한, 실질적인 접합 깊이, 즉, 드리프트 영역의 깊이를 종래의 그것 보다 낮출 수 있다.According to the method of the present invention as described above, since the channel is formed in the form of a trench channel, the channel width, that is, the channel length on the layout, can be reduced while the actual channel length can be increased, and the substantial junction depth, That is, the depth of the drift region can be lower than that of the conventional one.

따라서, 본 발명의 고전압 소자는 얕은 접합 깊이를 구현할 수 있는 바, 항복 전압 및 펀치-스루 특성을 종래의 그것에 비해 현격하게 개선시킬 수 있다.Therefore, the high voltage device of the present invention can realize a shallow junction depth, and can significantly improve the breakdown voltage and punch-through characteristics compared to the conventional one.

또한, 본 발명의 방법은 소자분리막을 로코스가 아닌 STI 공정을 통해 형성하므로, 필드산화막 형성에 따른 채널 폭의 감소를 방지할 수 있으며, 특히, 필드 스탑 이온주입을 수행할 필요가 없어서 공정 수 및 비용 증가도 근본적으로 방지할 수 있다.In addition, the method of the present invention forms the device isolation film through the STI process rather than the locos, it is possible to prevent the reduction of the channel width due to the field oxide film formation, in particular, the number of processes and the need to perform the field stop ion implantation Increasing costs can also be fundamentally prevented.

이상에서와 같이, 본 발명은 고전압 소자의 채널을 트렌치 채널의 형태로 형성함으로써 상대적으로 얕은 접합을 구현할 수 있으며, 그래서, 펀치-스루 및 항복 전압 특성을 대폭 개선할 수 있고, 그래서, 고전압 소자의 안정적인 전기적 특성을 확보할 수 있다.As described above, the present invention can implement a relatively shallow junction by forming a channel of the high voltage device in the form of a trench channel, so that the punch-through and breakdown voltage characteristics can be greatly improved, and thus, the high voltage device Stable electrical characteristics can be secured.

또한, 본 발명은 트렌치 채널의 구현을 통해 레이아웃 상에서의 채널 폭을 줄일 수 있는 바, 고집적화에 따른 스케일-다운(scale-down)에 매우 유리하게 적용할 수 있다.In addition, the present invention can reduce the channel width on the layout through the implementation of the trench channel, which can be very advantageously applied to scale-down due to high integration.

기타, 본 발명은 그 요지가 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.In addition, this invention can be implemented in various changes in the range which does not deviate from the summary.

Claims (5)

웰이 형성된 반도체 기판 상에 버퍼산화막과 패드질화막을 차례로 형성한 후, 소자분리 영역 및 액티브 영역의 중심부를 노출시키도록 패터닝하는 단계;Forming a buffer oxide film and a pad nitride film sequentially on the well-formed semiconductor substrate, and then patterning the semiconductor substrate to expose center portions of the device isolation region and the active region; 상기 노출된 기판 영역들을 식각하여 기판의 소자분리 영역에 제1트렌치를 형성하고 기판의 액티브 영역의 중심부에 제2트렌치를 형성하는 단계;Etching the exposed substrate regions to form a first trench in an isolation region of a substrate and a second trench in a central portion of an active region of the substrate; 상기 제1 및 제2트렌치를 매립하도록 기판 상에 절연막을 증착하는 단계;Depositing an insulating film on a substrate to fill the first and second trenches; 상기 패드질화막이 노출될 때까지 절연막을 CMP한 후, 상기 패드질화막과 버퍼산화막을 제거하여 기판의 소자분리 영역들 각각에 소자분리막을 형성하는 단계;CMPing the insulating film until the pad nitride film is exposed, and then removing the pad nitride film and the buffer oxide film to form a device isolation film in each of the device isolation regions of the substrate; 상기 기판의 액티브 영역 내에 상기 웰과 반대 도전형의 불순물을 저농도로 이온주입하여 드리프트(drift) 영역을 형성하는 단계;Forming a drift region by implanting impurities of opposite conductivity type into the active region of the substrate at a low concentration; 상기 제2트렌치 내에 매립된 절연막을 제거하는 단계;Removing the insulating layer embedded in the second trench; 상기 제2트렌치 표면을 포함한 기판의 전면 상에 게이트 산화막과 게이트 도전막을 차례로 형성하는 단계;Sequentially forming a gate oxide film and a gate conductive film on the entire surface of the substrate including the second trench surface; 상기 게이트 도전막과 게이트 산화막을 패터닝하여 제2트렌치 표면 및 이에 인접된 기판 표면 상에 게이트 전극을 형성하는 단계;Patterning the gate conductive layer and the gate oxide layer to form a gate electrode on a second trench surface and a substrate surface adjacent thereto; 상기 게이트 전극의 양측벽에 스페이서를 형성하는 단계;Forming spacers on both sidewalls of the gate electrode; 상기 스페이서를 포함한 게이트 전극 양측의 기판 표면에 상기 드리프트 영역과 동일 도전형의 불순물을 고농도로 이온주입하여 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계; 및Forming a source / drain region by implanting impurities of the same conductivity type as that of the drift region at a high concentration on the substrate surfaces on both sides of the gate electrode including the spacer; And 상기 게이트 전극 및 소오스/드레인 영역 표면에 실리사이드를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 소자의 제조방법.And forming silicide on surfaces of the gate electrode and the source / drain regions. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 드리프트 영역을 형성하는 단계는The method of claim 1, wherein the forming of the drift region 상기 소자분리막들이 형성된 기판 상에 액티브 영역을 노출시키는 이온주입 마스크를 형성하는 단계;Forming an ion implantation mask exposing an active region on the substrate on which the device isolation layers are formed; 상기 노출된 기판 영역 내에 상기 웰과 반대 도전형의 불순물을 저농도로 이온주입하는 단계;Implanting impurities at a low concentration into the exposed substrate region, the impurities of the opposite conductivity type to the wells; 상기 이온주입 마스크를 제거하는 단계; 및Removing the ion implantation mask; And 상기 불순물이 이온주입된 기판 결과물을 어닐링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 소자의 제조방법.And annealing the resultant substrate into which the impurities are ion-implanted. 제 1 항에 있어서, 상기 제2트렌치 내에 매립된 절연막을 제거하는 단계는,The method of claim 1, wherein the removing of the insulating layer embedded in the second trench comprises: 상기 드리프트 영역이 형성된 기판 결과물 상에 상기 제2트렌치 내에 매립된 절연막을 노출시키도록 마스크 패턴을 형성하는 단계;Forming a mask pattern on the substrate resultant on which the drift region is formed to expose an insulating layer embedded in the second trench; 상기 노출된 절연막을 습식 식각으로 제거하는 단계;Removing the exposed insulating layer by wet etching; 상기 마스크 패턴을 제거하는 단계;Removing the mask pattern; 상기 습식 식각시에 발생된 기판 손상을 보상하도록 희생 산화 공정을 수행하는 단계; 및Performing a sacrificial oxidation process to compensate for substrate damage generated during the wet etching; And 상기 희생 산화 공정시에 기판 표면에 형성된 산화막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 소자의 제조방법.Removing the oxide film formed on the surface of the substrate during the sacrificial oxidation process. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서는 산화막과 질화막의 적층막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 고전압 소자의 제조방법.The method of manufacturing a high voltage device according to claim 1, wherein the spacer is formed of a laminated film of an oxide film and a nitride film.
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