KR101068139B1 - Ldmosfet 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소자의 특성을 향상시키기 위한 LD(Lateral Double-diffused)MOSFET 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 방법은, 반도체 기판의 소정 영역을 선택적으로 식각하여 이후의 공정에서 형성될 소자분리막 보다 얕은 깊이의 홈을 형성하는 단계; 상기 홈을 산화막으로 매립시켜 산화막 재질의 플레이트를 형성하는 단계; 상기 결과의 기판에 고전압 웰을 형성하는 단계; 상기 반도체 기판의 적소에 트렌치형의 소자분리막을 형성하는 단계; 상기 반도체 기판에 저농도 불순물을 선택적으로 이온주입한 후, 열확산 공정을 수행하여 각각의 드리프트 영역을 형성하는 단계; 상기 결과의 기판 상에 게이트 절연막을 개재시켜 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극의 양측벽에 스페이서를 형성하는 단계; 및 상기 스페이서의 양측 기판에 고농도 불순물을 선택적으로 이온주입하여 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

LDMOSFET 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING LATERAL DOUBLE-DIFFUSED METAL OXIDE SEMICONDUCTOR FIELD EFFECT TRANSISTOR}
도 1은 종래의 제1실시예에 따른 LDMOSFET 제조방법을 설명하기 위한 단면도.
도 2는 종래의 제2실시예에 따른 LDMOSFET 제조방법을 설명하기 위한 단면도.
도 3a 및 도 3b는 종래의 제1, 제2실시예에 따른 LDMOSFET의 I/V특성을 나타낸 그래프.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 LDMOSFET 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.
-도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명-
40 : 반도체 기판 41 : 플레이트
42 : 고전압 웰 43 : 소자분리막
44 : 드리프트 영역 45 : 게이트 절연막
46 : 게이트 전극 47 : 스페이서
48 : 소오스/드레인 영역
본 발명은 고전압 소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 소자의 특성을 향상시킬 수 있는 LDMOSFET 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 고전압 전력(Power) 모스펫(MOSFET : Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 소자는 다른 반도체 소자에 비해 우수한 스위칭 속도를 가지고 있으며, 고전압 및 고전류의 제어가 가능하다.
이러한 고전압 전력 소자들로는 DMOSFET(Double-diffused MOSFET), 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor : IGBT), EDMOSFET(Extended Drain MOSFET) 및 LDMOSFET(Lateral Double-diffused MOSFET) 등이 있다.
이중에서 상기 LDMOSFET(Lateral Double-diffused MOSFET)은 칩(Chip) 내에서 HSD(High Side Driver), LSD(Low Side Driver), 또는, H-브릿지(Bridge) 회로 등에 다양하게 사용할 수 있고, 제조공정 역시 저전압 소자공정과 같이 집적하기 용이하다.
상기 LDMOSFET(Lateral Double-diffused MOSFET)은 채널(Channel)과 드레인(Drain) 사이에 측면 확산된 정션(Junction)인 드리프트(Drift) 영역을 형성한다.
도 1은 종래의 제1실시예에 따른 LDMOSFET 제조방법을 설명하기 위한 단면도로서, 이를 참조하여 종래의 제1실시예에 따른 LDMOSFET 제조방법을 간략하게 설명 하면 다음과 같다.
종래의 제1실시예에 따른 LDMOSFET 제조방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 먼저, 반도체 기판(10)에 기판과 포토(Photo)장비 간의 정렬(Alignment)을 위한 얼라인 키(Align Key)(미도시) 형성 공정을 실시한다. 다음으로, 상기 반도체 기판(10)에 고전압 웰(High Voltage Well)(11)을 형성한다.
이어서, 공지의 STI(Shallow Trench Isolation) 공정을 통해 상기 반도체 기판(10)의 적소에 트렌치(Trench)형의 소자분리막(12)을 형성한다. 그런다음, 상기 반도체 기판(10)에 저농도 불순물을 선택적으로 이온주입한 후, 열확산 공정을 수행하여 각각의 드리프트 영역(13)을 형성한다. 계속해서, 상기 결과의 기판 상에 게이트 절연막(14)을 개재시켜 게이트 전극(15)을 형성하고 나서, 상기 게이트 전극(15)의 양측벽에 스페이서(16)를 형성한다.
이후, 상기 스페이서(16) 양측 기판(10)에 고농도 불순물을 선택적으로 이온주입하여 소오스/드레인(Source/Drain) 영역(17)을 형성한다. 이때, Rp1은 드리프트 영역(13)의 깊이를 나타낸 것이다.
상기와 같은 공정을 통해 제조되는 종래의 제1실시예에 따른 LDMOSFET은 전류 구동 능력은 우수하나 고집적화에 요구되는 소자의 크기(Size)를 만족시키는 데에는 한계가 있다.
도 2는 종래의 제2실시예에 따른 LDMOSFET 제조방법을 설명하기 위한 단면도로서, 이를 참조하여 종래의 제2실시예에 따른 LDMODFET 제조방법을 간략하게 설명하면 다음과 같다.
종래의 제2실시예에 따른 LDMOSFET 제조방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, 먼저, 반도체 기판(20)에 기판과 포토(Photo)장비 간의 정렬(Alignment)을 위한 얼라인 키(Align Key)(미도시) 형성 공정을 실시한다. 다음으로, 상기 반도체 기판(20)에 고전압 웰(High Voltage Well)(22)을 형성한다.
이어서, 공지의 STI(Shallow Trench Isolation) 공정을 통해 상기 반도체 기판(20)의 적소에 트렌치형의 소자분리막(23)을 형성하며, 이와 동시에, 상기 STI 공정을 통해 상기 반도체 기판(20)의 소정 영역에 트렌치(T)를 형성한 다음, 상기 트렌치(T)를 산화막으로 매립시켜 산화막 재질의 플레이트(Plate)(21)를 형성한다. 이때, 상기 플레이트(21)와 소자분리막(23)의 형성은 모두 STI 공정을 통해 이루어지므로 상기 플레이트(21)와 소자분리막(23)의 깊이는 동일하다. 한편, 상기 플레이트(21)는 고전압 트랜지스터에 걸리게 되는 높은 전계를 분산시켜주는 역할을 한다.
그런다음, 상기 반도체 기판(20)에 저농도 불순물을 선택적으로 이온주입한 후, 열확산 공정을 수행하여 각각의 드리프트 영역(24)을 형성한다. 계속해서, 상기 결과의 기판 상에 게이트 절연막(25)을 개재시켜 게이트 전극(26)을 형성하고 나서, 상기 게이트 전극(26)의 양측벽에 스페이서(27)를 형성한다.
이후, 상기 스페이서(27) 양측 기판(20)에 고농도 불순물을 선택적으로 이온주입하여 소오스/드레인(Source/Drain) 영역(28)을 형성한다. 이때, Rp2는 드리프트 영역(24)의 깊이를 나타낸 것이다.
여기서, 상기와 같은 공정을 통해 제조되는 종래의 제2실시예에 따른 LDMOSFET은 기판(20) 내에 STI 공정을 통한 산화막 재질의 플레이트(21)를 형성함으로써, 고전압 트랜지스터에 걸리는 높은 전계를 분산시켜 종래의 제1실시예에 따른 LDMOSFET 보다 소자의 크기(Size)를 감소시킬 수 있다.
그러나, 종래의 제2실시예에 따른 LDMOSFET은 종래의 제1실시예에 따른 LDMOSFET에 비하여 전류 구동 능력이 떨어지는 단점을 갖는다.
도 3a는 종래의 제1실시예에 따른 LDMOSFET의 I/V특성을 나타낸 그래프이고, 도 3b는 종래의 제2실시예에 따른 LDMOSFET의 I/V특성을 나타낸 그래프로서, 이들을 비교해 보면, 종래의 제1실시예에 따른 LDMOSFET의 전류 구동 능력이 종래의 제2실시예에 따른 LDMOSFET의 전류 구동 능력보다 우수하다는 것을 알 수 있다. 즉, 종래의 제1실시예에 따른 LDMOSFET의 단점인 소자 크기를 개선하기 위해 산화막 재질의 플레이트 형성을 추가한 종래의 제2실시예에 따른 LDMOSFET은 종래의 제1실시예에 따른 LDMOSFET에 비해 전류 구동 능력이 떨어진다는 문제점이 발생된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 소자의 크기는 종래의 제2실시예에 따른 LDMOSFET보다는 다소 크지만, 종래의 제1실시예에 따른 LDMOSFET보다는 작게 할 수 있고, 또한, 전류 구동 능력은 종래의 제1실시예에 따른 LDMOSFET보다는 덜 우수하지만, 종래의 제2실시예에 따른 LDMOSFET보다는 우수하게 할 수 있는 LDMOSFET 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 LDMOSFET 제조방법은, 반도체 기판의 소정 영역을 선택적으로 식각하여 이후의 공정에서 형성될 소자분리막 보다 얕은 깊이의 홈을 형성하는 단계; 상기 홈을 산화막으로 매립시켜 산화막 재질의 플레이트를 형성하는 단계; 상기 결과의 기판에 고전압 웰을 형성하는 단계; 상기 반도체 기판의 적소에 트렌치형의 소자분리막을 형성하는 단계; 상기 반도체 기판에 저농도 불순물을 선택적으로 이온주입한 후, 열확산 공정을 수행하여 각각의 드리프트 영역을 형성하는 단계; 상기 결과의 기판 상에 게이트 절연막을 개재시켜 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극의 양측벽에 스페이서를 형성하는 단계; 및 상기 스페이서의 양측 기판에 고농도 불순물을 선택적으로 이온주입하여 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계를 포함한다.
(실시예)
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 LDMOSFET 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 LDMOSFET 제조방법은, 도 4a에 도시된 바와 같이, 먼저, 반도체 기판(40)에 기판과 포토(Photo)장비 간의 정렬을 위한 얼라인 키(Align Key)(미도시) 형성 공정을 실시하며, 이와 동시에, 상기 얼라인 키 형성 공정을 통해 상기 반도체 기판(40)의 소정 영역에 홈(미도시)을 형성한 후, 상기 홈을 산화막으로 매립시켜 산화막 재질의 플레이트(Plate)(41)를 형성한다. 이때, 상기 얼라인 키 형성 공정은 반도체 기판(40)을 수백Å 정도의 두께 만큼 식각하는 공정이므로, 상기 플레이트(41)는 상기 얼라인 키와 동일한 두께인 수백Å 정도의 깊이를 갖게되며, 이는 이후의 공정에서 형성될 수천Å 정도의 깊이를 갖는 소자분리막(43) 보다 얕은 깊이를 갖는 것이다. 한편, 상기 플레이트(41)는 고전압 트랜지스터에 걸리게 되는 높은 전계를 분산해주는 역할을 한다.
이어서, 상기 반도체 기판(20)에 고전압 웰(High Voltage Well)(42)을 형성하고 나서, 공지의 STI 공정을 통해 상기 반도체 기판(40)의 적소에 트렌치형의 소자분리막(43)을 형성한다.
그런다음, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 반도체 기판(40)에 저농도 불순물을 선택적으로 이온주입한 후, 열확산 공정을 수행하여 각각의 드리프트 영역(44)을 형성한다. 이때, Rp3는 드리프트 영역(44)의 깊이를 나타낸 것이다. 계속해서, 상기 결과의 기판 상에 게이트 절연막(45)을 개재시켜 게이트 전극(46)을 형성하고 나서, 상기 게이트 전극(46)의 양측벽에 스페이서(47)를 형성한다.
이후, 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 스페이서(47) 양측 기판(40)에 고농도 불순물을 선택적으로 이온주입하여 소오스/드레인(Source/Drain) 영역(48)을 형성한다.
상기와 같은 공정을 통해 제조되는 본 발명의 실시예에 따른 LDMOSFET은 종래의 제2실시예에서와 같이 고전압 트랜지스터에 걸리게 되는 높은 전계를 분산시킬 수 있는 산화막 재질의 플레이트(41)를 형성하되, 종래의 제2실시예에서의 트렌 치에 비해 얕은 깊이를 갖는 홈을 초기 공정인 얼라인 키 형성 공정을 실시할 때에 함께 형성한 후, 이를 산화막으로 매립시켜 상기 플레이트(41)를 형성한다. 이는, 종래의 제2실시예에서의 플레이트(21)에 비해 전계 분산 능력이 다소 떨어지더라도 플레이트 형성이 아예 되어 있지 않은 종래의 제1실시예에 따른 LDMOSFET에 비해 전계 분산 능력을 증가시키기 위한 것이며, 이에, 본 발명의 실시예에 따른 LDMOSFET은 종래의 제1실시예에 따른 LDMOSFET과 종래의 제2실시예에 따른 LDMOSFET의 중간 정도의 크기로 제조될 수 있으며, 종래의 제2실시예에 따른 LDMOSFET에 비해서 전류 구동 능력이 향상된다.
이상에서와 같이, 본 발명은 고전압 소자인 LDMOSFET을 제조함에 있어서, 종래의 제2실시예에서와 같이 고전압 트랜지스터에 걸리게 되는 높은 전계를 분산시킬 수 있는 산화막 재질의 플레이트를 형성하되, 종래의 제2실시예에서의 트렌치에 비해 얕은 깊이를 갖는 홈을 초기 공정인 얼라인 키 형성 공정을 실시할 때에 함께 형성한 후, 이를 산화막으로 매립시켜 상기 플레이트를 형성함으로써, 소자의 크기를 종래의 제2실시예에 따른 LDMOSFET보다는 다소 크지만, 플레이트가 형성되어 있지 않은 종래의 제1실시예에 따른 LDMOSFET보다는 작게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 홈은 종래의 제2실시예에서의 트렌치에 비해 얕은 깊이를 갖기 때문에, 전류 구동 능력을 종래의 제1실시예에 따른 LDMOSFET보다는 덜 우수하지만, 종래의 제2실시예에 따른 LDMOSFET보다는 우수하게 할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 LDMOSFET은 종래의 제1, 제2실시예에 따른 LDMOSFET의 장단점을 보완시킴으로써, 소자의 특성을 향상시킬 수 있다.

Claims (1)

  1. 반도체 기판의 소정 영역을 선택적으로 식각하여 이후의 공정에서 형성될 소자분리막 보다 얕은 깊이의 홈을 형성하는 단계;
    상기 홈을 산화막으로 매립시켜 산화막 재질의 플레이트를 형성하는 단계;
    상기 플레이트가 형성된 결과물의 반도체 기판에 고전압 웰을 형성하는 단계;
    상기 반도체 기판의 적소에 트렌치형의 소자분리막을 형성하는 단계;
    상기 반도체 기판에 저농도 불순물을 선택적으로 이온주입한 후, 열확산 공정을 수행하여 각각의 드리프트 영역을 형성하는 단계;
    상기 드리프트 영역이 형성된 결과물의 반도체 기판 상에 게이트 절연막을 개재시켜 게이트 전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트 전극의 양측벽에 스페이서를 형성하는 단계; 및
    상기 스페이서 양측의 반도체 기판에 고농도 불순물을 선택적으로 이온주입하여 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LDMOSFET 제조방법.
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