KR100788377B1 - 반도체 소자의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, (a) 실리콘 기판 상에 질화막을 증착하고, 화학 건식 식각을 이용한 등방성 식각을 이용하여 제1 트렌치를 형성하는 단계; (b) 상기 제1 트렌치가 형성된 실리콘 기판에 플라즈마 식각을 이용한 비등방성 식각을 이용하여 제2 트렌치를 형성하는 단계; (c) 상기 제 1 트렌치 및 제 2 트렌치에 산화막을 갭필하고, CMP 공정을 통해 평탄화시켜 제 1 STI 및 제 2 STI를 형성하는 단계; (d) 상기 질화막을 제거하고, 이온주입 공정을 통하여 상기 제2 STI 사이에 웰을 형성한 후, 상기 웰이 형성된 실리콘 기판 상에 산화막 및 폴리실리콘층을 증착하는 단계; 및 (e) 상기 폴리실리콘층을 패터닝하여 게이트를 형성하고, 상기 게이트를 마스크로 이용하여 이온주입 공정을 수행한 후, 불순물 영역을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 등방성 식각을 이용하여 게이트 산화막을 형성하는 반도체 소자의 제조 방법을 제공함으로써, 정확한 채널 크기를 갖는 EDMOS 소자를 제조할 수 있고, 소자의 신뢰성을 향상시키게 되는 효과가 있다.
EDMOS, STI, 로코스, 등방성
Description
도 1은 로코스 공정을 이용하여 제조한 트랜지스터의 단면도,
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
200: 실리콘 기판 202: 질화막
204: 제1 트랜치 204a: 제1 STI
206: 제2 트랜치 206a: 제2 STI
208: 웰 210: 산화막
212: 폴리실리콘층 214: 게이트
216: 불순물 영역
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 STI를 이용하여 정확한 채널 크기를 갖는 EDMOS를 제조하는 방법에 관한 것이다.
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.
이러한 고전압 소자는 통상의 모스(MOS) 소자, 즉, 저전압 소자와 동일한 구조를 가지며, 아울러, 일련의 공정을 통해 기 저전압 소자와 동시에 집적된다.
이하에서는 종래 기술에 따른 고전압 소자를 포함한 반도체 소자의 제조방법을 간략하게 설명하도록 한다.
1단계 공정으로서, 불순물의 이온주입을 통해 기판 내에 고전압 N-웰 및 P-웰과 저전압 N-웰 및 P-웰을 형성한다.
2단계 공정으로서, 마찬가지로 불순물의 이온주입을 통해 고전압 P-웰 및 N-웰 표면에 N-드리프트 영역과 P-드리프트 영역을 형성한다.
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.
4단계 공정으로서, 고전압 PMOS와 저전압 NMOS 및 PMOS의 문턱전압 조절을 위한 이온주입을 행한다.
5단계 공정으로서, 고전압 및 저전압 소자의 게이트 산화막을 형성하고, 게이트 도전막의 증착 및 이에 대한 패터닝을 행하여 게이트 전극을 형성한다.
6단계 공정으로서, 이온주입 공정을 통해 저전압 NMOS 및 PMOS에서의 LDD 영 역을 형성하고, 또한, 고전압 및 저전압 소자에서의 소스/드레인 영역을 형성한다.
이후, 콘택 및 배선 공정을 포함한 일련의 후속 공정을 진행한다.
하지만, 종래와 같이 고전압 소자에 사용되는 EDMOS를 로코스 공정을 통하여 제조할 경우 도 1에서와 같이 "A", "B", "D"의 제어가 어려울 뿐만 아니라, 로코스 폭스(Locos Fox)의 두께 "C"의 조절이 중요한 변수가 될 수 있다. 여기서, "C"의 경우 게이트 산화막으로서 항상 일정한 두께를 유지하는 것이 중요하며, "B"의 경우 채널 크기이므로 크기에 따라 모든 트랜지스터의 특성이 달라질 수 있다. 또한, "D"의 크기가 작을 경우 웰 브레이크 다운 전압(Well Breakdown Voltage)이 문제가 될 수 있고, "D"의 크기가 클 경우 "A"와 연계되어 짧은 채널을 만들 수 밖에 없다. 따라서, 각각의 크기를 조절하기 어려우며 버드빅(Bird Beak) 현상 때문에 채널의 크기가 커지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, STI를 이용하여 정확한 채널 크기를 갖는 EDMOS를 제조하는 방법을 제공한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 반도체 소자의 제조 방법에 있어서, (a) 실리콘 기판 상에 질화막을 증착하고, 화학 건식 식각을 이용한 등방성 식각을 이용하여 제1 트렌치를 형성하는 단계; (b) 상기 제1 트렌치가 형성된 실리콘 기판에 플라즈마 식각을 이용한 비등방성 식각을 이용하여 제2 트렌치를 형성하는 단계; (c) 상기 제 1 트렌치 및 제 2 트렌치에 산화막을 갭필하고, CMP 공정을 통해 평탄화시켜 제 1 STI 및 제 2 STI를 형성하는 단계; (d) 상기 질화막을 제거하고, 이온주입 공정을 통하여 상기 제2 STI 사이에 웰을 형성한 후, 상기 웰이 형성된 실리콘 기판 상에 산화막 및 폴리실리콘층을 증착하는 단계; 및 (e) 상기 폴리실리콘층을 패터닝하여 게이트를 형성하고, 상기 게이트를 마스크로 이용하여 이온주입 공정을 수행한 후, 불순물 영역을 형성하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(200) 상에 질화막(202) 및 포토레지스트를 증착하고 패터닝하고, 화학 건식 식각(Chemical Dry Etch)을 이용하여 등방성 식각을 한 후, 제1 STI(204a)를 형성하기 위한 제1 트랜치(204)를 형성한다. 이어서, 제1 트랜치(204)가 형성된 실리콘 기판(200) 상에 포토레지스트를 증착하고 패터닝하고, 플라즈마 식각(Plasma Etch)을 이용하여 비등방성 식각을 한 후, 제2 STI(206a)를 형성하기 위한 제2 트랜치(206)를 형성한다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 형성된 제1 트랜치(204) 및 제2 트랜치(206)에 O3 TEOS를 갭필하고, CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 이용하여 평탄화한 후, 제1 STI(204a) 및 제2 STI(206a)를 형성한다. 여기서, 제1 STI(204a)는 게 이트 산화막으로 사용되고, 제2 STI(206a)는 소자분리막의 역할을 하게 된다.
도 2d에 도시된 바와 같이, 습식 식각을 이용하여 질화막(202)을 제거하고, 이온주입 공정을 통하여 두 개의 제2 STI(206a) 사이에 웰(208)을 형성한다. 이어서, 웰(208)이 형성된 실리콘 기판(200) 상에 산화막(210) 및 폴리실리콘층(212)을 증착한다.
도 2e에 도시된 바와 같이, 폴리실리콘층(212)을 패터닝하여 게이트(214)를 형성하고, 게이트(214)를 마스크로 하여 이온주입 공정을 수행한 후, 불순물 영역(216)을 형성하게 된다. 따라서, 도 2e에 도시된 바와 같이, 제1 STI(204a)의 두께를 조절하여 "C"를 조절할 수 있고, 제1 STI(204a)의 등방성 식각에 의해 "B" 및 "D"의 크기를 조절할 수 있으며, 이에 따라 "A"의 크기 또한 조절할 수 있게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 등방성 식각을 이용하여 게이 트 산화막을 형성하는 반도체 소자의 제조 방법을 제공함으로써, 정확한 채널 크기를 갖는 EDMOS 소자를 제조할 수 있고, 소자의 신뢰성을 향상시키게 되는 효과가 있다.
Claims (3)
- 반도체 소자의 제조 방법에 있어서,(a) 실리콘 기판 상에 질화막을 증착하고, 화학 건식 식각을 이용한 등방성 식각을 이용하여 제1 트렌치를 형성하는 단계;(b) 상기 제1 트렌치가 형성된 실리콘 기판에 플라즈마 식각을 이용한 비등방성 식각을 이용하여 제2 트렌치를 형성하는 단계;(c) 상기 제 1 트렌치 및 제 2 트렌치에 산화막을 갭필하고, CMP 공정을 통해 평탄화시켜 제 1 STI 및 제 2 STI를 형성하는 단계;(d) 상기 질화막을 제거하고, 이온주입 공정을 통하여 상기 제2 STI 사이에 웰을 형성한 후, 상기 웰이 형성된 실리콘 기판 상에 산화막 및 폴리실리콘층을 증착하는 단계; 및(e) 상기 폴리실리콘층을 패터닝하여 게이트를 형성하고, 상기 게이트를 마스크로 이용하여 이온주입 공정을 수행한 후, 불순물 영역을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제1항에서,상기 제1 STI는 게이트 산화막 역할을 하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제1항에서,상기 제2 STI는 소자분리막 역할을 하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
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