KR100649056B1 - Resistor of Semiconductor Device and Fabrication Method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 저항과 기판간의 커패시터 커플링과 노이즈를 감소시키면서 저항값의 변화를 최소화할 수 있도록 한 반도체 소자의 저항과 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a resistor of a semiconductor device and a method of manufacturing the same, which can minimize a change in a resistance value while reducing noise and capacitor coupling between a resistor of a semiconductor device and a substrate.
본 발명에 따른 반도체 소자의 저항은 반도체 기판과, 상기 반도체 기판의 일부 영역에 형성되는 버퍼층과, 상기 버퍼층 상에 폴리 실리콘층이 패터닝됨으로써 폴리 실리콘층으로 형성된 저항을 구비하는 것을 특징으로 한다.The resistance of a semiconductor device according to the present invention is characterized by having a semiconductor substrate, a buffer layer formed in a portion of the semiconductor substrate, and a resistance formed of a polysilicon layer by patterning the polysilicon layer on the buffer layer.
이러한 구성에 의하여 본 발명은 샐로우 트렌치 소자분리 공정 대신에 버퍼층을 반도체 기판 상에 형성하고, 그 위에 폴리 실리콘으로 된 저항을 패터닝과 식각 공정을 통해 형성하게 된다. 이에 따라, 본 발명은 버퍼층 상에 형성되는 저항의 크기를 균일하게 형성할 수 있다. 그리고, 본 발명은 저항의 크기를 균일하게 형성하여 안정된 저항값을 제공함으로써 회로의 동작특성의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다.In this configuration, the present invention forms a buffer layer on the semiconductor substrate instead of the shallow trench isolation process, and forms a polysilicon resistor thereon through a patterning and etching process. Accordingly, the present invention can uniformly form the size of the resistance formed on the buffer layer. In addition, the present invention can greatly improve the reliability of the operation characteristics of the circuit by providing a stable resistance value by forming the resistance uniformly.
STI, 디싱, 저항, 버퍼층, 폴리 실리콘STI, dishing, resistor, buffer layer, polysilicon
Description
도 1a 및 도 1b는 일반적인 반도체 소자의 저항과 그의 제조방법을 개략적으로 나타내는 단면도.1A and 1B are cross-sectional views schematically showing a resistance of a general semiconductor device and a method of manufacturing the same.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 저항과 그의 제조방법을 개략적으로 나타내는 단면도.2A to 2D are cross-sectional views schematically illustrating a resistance of a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
10, 110 : 반도체 기판 20 : 소자분리 격리막10, 110: semiconductor substrate 20: device isolation film
30, 32, 34, 130 : 저항 112 : 버퍼층30, 32, 34, 130: resistance 112: buffer layer
132 : 폴리 실리콘132: polysilicon
본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로, 특히 반도체 소자의 저항과 기판간의 커패시터 커플링과 노이즈를 감소시키면서 저항값의 변화를 최소화할 수 있도록 한 반도체 소자의 저항과 그의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a resistance of a semiconductor device and a method of manufacturing the same, capable of minimizing a change in resistance value while reducing noise and capacitor coupling between a semiconductor device and a substrate.
반도체 소자의 아날로그 회로에서는 저항 등의 소자를 사용하여 회로를 구성 하게 된다. 특히, 아날로그 회로 등에서 미세한 크기의 입력신호에 민감한 출력신호를 요구할 경우 반도체 소자의 주변환경에 회로특성의 의존성이 커서는 안된다. 이러한 아날로그 회로 중 저항은 주변 온도의 증감에 따라 저항값의 변화가 크기 때문에 온도 변화시 회로특성을 변하게 된다.In an analog circuit of a semiconductor device, a circuit is formed by using a device such as a resistor. In particular, when an analog circuit or the like requires an output signal sensitive to a minute input signal, the dependency of circuit characteristics on the surrounding environment of the semiconductor device should not be large. Among the analog circuits, the resistance of the analog circuit changes according to the increase or decrease of the ambient temperature, so the circuit characteristics change when the temperature changes.
일반적으로 반도체 기판에 저항을 형성할 경우에, 저항과 반도체 기판인 실리콘 기판간의 상호작용에 의한 노이즈를 최소화기 위하여 샐로우 트렌치 소자분리(Shallow Trench Isolation; 이하, 'STI'라 함) 방법을 이용하여 소자 격리막을 형성한다. 그러나, STI 공정시 화학적 기계연마(CMP) 공정에 의한 균일도의 한계로 인하여 반도체 기판의 더미 영역에 저항을 형성하게 된다. 그러나 이러한 더미 영역은 믹시드 시그널 테크널로지(Mixed Signal Technology)에 사용시 이들에 의한 커패시터 커플링과 노이즈가 증가하는 문제점을 가지게 된다. 이러한 문제로 인하여 반도체 기판의 더미 영역을 사용할 수 없게 된다. 이에 따라, 반도체 기판의 더미 영역을 사용할 수 없으므로 STI 영역에 저항을 형성하게 된다.In general, when forming a resistor in a semiconductor substrate, a shallow trench isolation method (hereinafter, referred to as 'STI') is used to minimize noise caused by interaction between the resistor and the silicon substrate, which is a semiconductor substrate. The device isolation film is formed. However, due to the limitation of the uniformity caused by the chemical mechanical polishing (CMP) process in the STI process, a resistance is formed in the dummy region of the semiconductor substrate. However, these dummy areas have a problem of increased capacitor coupling and noise when used in the mixed signal technology. This problem makes it impossible to use the dummy region of the semiconductor substrate. Accordingly, since the dummy region of the semiconductor substrate cannot be used, resistance is formed in the STI region.
구체적으로, 도 1a에 도시된 STI 공정 및 화학적 기계연마(CMP) 공정을 통해 반도체 기판(10) 상에 소자 격리막(20)을 형성한다. Specifically, the
이어서, 도 1b에 도시된 바와 같이 소자 격리막(20) 상에 폴리 실리콘을 증착한 후, 패터닝 공정 및 식각 공정을 통해 복수의 저항(30, 32, 34)을 형성하여 완성하게 된다.Subsequently, as illustrated in FIG. 1B, polysilicon is deposited on the
이와 같은, 일반적인 반도체 소자의 저항과 그의 제조방법에서는 소자 격리막(20) 상에 저항(30, 32, 34)을 형성하게 되는데, 화학적 기계연마(CMP) 공정에 의해 도 1a에 도시된 바와 같이 소자 격리막(20)에 디싱(Dishing)이 발생하게 된다. 이러한 소자 격리막(20)의 디싱 영역에 저항(30, 32, 34)을 형성함으로써 디싱이 많이 발생한 영역과 그렇지 않은 영역에 저항(30, 32, 34)의 패터닝시 포커싱 차이에 의해 각 저항(30, 32, 34)의 크기(W1, W2, W3)가 달라지게 된다. 따라서, 일반적인 반도체 소자의 저항은 저항(30, 32, 34)의 크기(W1, W2, W3) 차이로 인한 저항값의 변화로 인하여 안정된 저항값을 제공하지 못하므로 회로의 동작특성의 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있다.In such a semiconductor device and a method of manufacturing the same, the
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 반도체 소자의 저항과 기판간의 커패시터 커플링과 노이즈를 감소시키면서 저항값의 변화를 최소화할 수 있도록 한 반도체 소자의 저항과 그의 제조방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art, the resistance of the semiconductor device to minimize the change in the resistance value while reducing noise and capacitor coupling and noise between the semiconductor device and the substrate And to provide a method for producing the same.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 저항은 반도체 기판과, 상기 반도체 기판의 일부 영역에 형성되는 버퍼층과, 그리고 상기 버퍼층 상에 폴리 실리콘층이 패터닝됨으로써 폴리 실리콘으로 형성된 저항을 구비하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 버퍼층의 재질은 산화 실리콘인 것을 특징으로 한다.
상기 버퍼층은 STI 공정의 깊이에 대응되는 두께로 형성된 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 폴리 실리콘층은 패터닝 및 식각공정 후 저항으로 사용된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 저항 제조방법은 반도체 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계, 상기 버퍼층의 저항이 형성될 영역을 제외한 나머지 영역을 제거하는 단계, 상기 버퍼층 상에 폴리 실리콘층을 형성하는 단계, 그리고 상기 폴리 실리콘층을 패터닝 및 식각하여 폴리 실리콘으로 된 저항을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 버퍼층의 재질은 산화 실리콘인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 버퍼층은 STI 공정의 깊이에 대응되는 두께로 형성된 것을 특징으로 한다. 그리고 상기 폴리 실리콘층은 패터닝 및 식각공정 후 저항으로 사용된 것을 특징으로 한다. The resistance of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a polysilicon by patterning a semiconductor substrate, a buffer layer formed on a portion of the semiconductor substrate, and a polysilicon layer on the buffer layer It is characterized by having a formed resistance. In addition, the material of the buffer layer is characterized in that the silicon oxide.
The buffer layer is formed to a thickness corresponding to the depth of the STI process. In addition, the polysilicon layer is used as a resistance after the patterning and etching process.
In addition, the method of manufacturing a resistor of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is to form a buffer layer on a semiconductor substrate, the step of removing the remaining regions other than the region where the resistance of the buffer layer will be formed And forming a polysilicon layer on the buffer layer, and forming a resistor made of polysilicon by patterning and etching the polysilicon layer. In addition, the material of the buffer layer is characterized in that the silicon oxide.
Here, the buffer layer is characterized in that formed in a thickness corresponding to the depth of the STI process. The polysilicon layer is used as a resistance after the patterning and etching process.
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본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 저항 제조방법은 반도체 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계와, 상기 반도체 기판의 일부 영역을 제외한 나머지 영역을 제거하는 단계와, 상기 반도체 기판 상에 폴리 실리콘층을 형성하는 단계와, 상기 폴리 실리콘층을 패터닝 및 식각하여 상기 반도체 기판의 일부 영역에 형성된 상기 버퍼층 상에 상기 폴리 실리콘 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to an embodiment of the present disclosure, a method of manufacturing a resistor of a semiconductor device may include forming a buffer layer on a semiconductor substrate, removing a region other than a portion of the semiconductor substrate, and forming a polysilicon layer on the semiconductor substrate. And forming the polysilicon pattern on the buffer layer formed on a portion of the semiconductor substrate by patterning and etching the polysilicon layer.
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이하 발명의 바람직한 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the configuration and operation according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 저항과 그의 제조방법을 단계적으로 나타내는 단면도이다. 2A through 2D are cross-sectional views sequentially illustrating resistances of a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention.
도 2a 내지 도 2d를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 저항과 그의 제조방법을 단계적으로 설명하면 다음과 같다.Referring to FIGS. 2A to 2D, the resistance of a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to an exemplary embodiment of the present inventive concept will be described below.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이 반도체 기판(110) 상에 산화 실리콘의 재질을 가지는 버퍼층(112)을 형성하게 된다. 이때, 버퍼층(112)은 종래에서와 같이 샐로우 트렌치 소자분리(Shallow Trench Isolation; 이하, 'STI'라 함) 공정 및 화학적 기계연마(CMP) 공정을 실시하지 않고 반도체 기판(110) 상에 형성된다. 그리고, 반도체 기판(110)에 대한 STI 공정 및 화학적 기계연마(CMP) 공정을 거치지 않기 때문에 반도체 기판(110)과 형성될 저항간의 상호작용으로 인한 커패시터 커플링과 노이즈를 방지하기 위하여 버퍼층(112)을 STI 공정의 깊이에 대응되는 두께로 형성한다.First, as shown in FIG. 2A, a
이어서, 도 2b에 도시된 바와 같이 패터닝 공정과 식각 공정을 통해 반도체 기판(110) 상에 형성된 버퍼층(112) 중 저항이 형성될 영역을 제외한 나머지 영역의 버퍼층(112)을 제거하게 된다.Subsequently, as shown in FIG. 2B, the
그런 다음, 도 2c에 도시된 바와 같이 반도체 기판(110)과 패터닝된 버퍼층(112)을 덮도록 폴리 실리콘층(132)을 형성하게 된다. 이때, 폴리 실리콘층(132)은 저항으로 사용된다.Next, as shown in FIG. 2C, the
마지막으로, 도 2d에 도시된 바와 같이 패터닝 공정과 식각 공정을 통해 반도체 기판(110) 상에 형성된 폴리 실리콘층(132)을 패터닝함과 아울러 식각하여 버퍼층(112) 상에 폴리 실리콘 패턴을 형성하여 폴리 실리콘층(132)으로 된 저항(130)을 완성하게 된다. 이때, 폴리 실리콘층(132)은 버퍼층(112) 상에서만 패터닝되며 그 외의 영역에서는 식각 공정에 의해 제거된다. 이에 따라, 버퍼층(112) 상에 패터닝되어 형성되는 저항(130)은 패터닝 공정 및 식각 공정에 의해 균일한 크기를 가지도록 형성되어 안정된 저항값을 가지게 된다.Finally, as shown in FIG. 2D, the
이와 같은, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 저항과 그의 제조방법은 STI 공정을 실시하지 않는 대신에 STI 공정의 깊이에 대응되는 정도의 두께를 가지도록 버퍼층(112)을 반도체 기판(110) 상에 형성함으로써 저항(130)과 반도체 기판(110)간의 상호작용으로 인한 커패시터 커플링과 노이즈를 방지할 수 있다. 그리고, 본 발명은 STI 공정을 실시하지 않으므로 저항(130)이 형성될 반도체 기판(110) 상에 디싱(Dishing)이 발생하지 않기 때문에 패터닝 공정 및 식각 공정에 의 해 버퍼층(112) 상에 균일한 크기의 저항(130)을 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 저항과 그의 제조방법은 저항(130)의 크기를 균일하게 형성하여 안정된 저항값을 제공함으로써 회로의 동작특성의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다.As described above, the resistance of the semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the embodiment of the present invention do not perform the STI process, but instead of performing the STI process, the
이상의 설명에서와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 저항과 그의 제조방법은 샐로우 트렌치 소자분리 공정 대신에 버퍼층을 반도체 기판 상에 형성하고, 그 위에 폴리 실리콘으로 된 저항을 패터닝과 식각 공정을 통해 형성하게 된다. 이에 따라, 본 발명은 버퍼층 상에 형성되는 저항의 크기를 균일하게 형성할 수 있다. 그리고, 본 발명은 저항의 크기를 균일하게 형성하여 안정된 저항값을 제공함으로써 회로의 동작특성의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다.As described above, the resistance of a semiconductor device and a method of fabricating the same according to an embodiment of the present invention form a buffer layer on a semiconductor substrate instead of a shallow trench device isolation process, and pattern and etch a resistor made of polysilicon thereon. It is formed through. Accordingly, the present invention can uniformly form the size of the resistance formed on the buffer layer. In addition, the present invention can greatly improve the reliability of the operation characteristics of the circuit by providing a stable resistance value by forming the resistance uniformly.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시 예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다. Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the embodiments, but should be defined by the claims.
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