KR102081225B1 - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
다양한 기능의 소자가 단일 기판 상에 통합 집적화된 반도체 장치 및 그 제조 방법이 기술된다. 이를 위한 실시예에 따른 개선된 반도체 장치는 제1반도체층, 베리드절연층 및 제2반도체층이 적층된 SOI 기판; 상기 제2반도체층을 활성층으로 갖는 복수의 고밀도 트랜지스터가 형성된 제1 영역; 및 상기 베리드절연층을 게이트절연층으로 가지며, 상기 제1반도체층을 활성층으로 갖는 복수의 고전압 트랜지스터들이 형성된 제2영역을 포함할 수 있다.Disclosed are a semiconductor device in which various functional elements are integrated on a single substrate, and a manufacturing method thereof. An improved semiconductor device according to the embodiment includes an SOI substrate having a first semiconductor layer, a buried insulating layer, and a second semiconductor layer stacked thereon; A first region in which a plurality of high density transistors having the second semiconductor layer as an active layer are formed; And a second region having the buried insulating layer as a gate insulating layer and a plurality of high voltage transistors having the first semiconductor layer as an active layer.
Description
반도체 장치 및 그의 제조방법이 기술되는 바, 상세히는 RF 소자용 인덕터(Inductor)와 PMIC(Power management IC) 그리고 고밀도논리소자(High density logic device)를 통합하여 구비하는 반도체 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
Disclosed is a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, including an inductor for an RF device, a power management IC (PMIC), and a high density logic device. will be.
반도체 소자의 집적도 향상과 그에 따른 제조 설계 기술의 발달로 인하여 다양한 기능의 복수의 소자를 하나의 칩으로 통합하려는 시도가 다양하게 연구되고 있다. 인쇄회로 기판상(PCB)에 구성되던 시스템을 하나의 반도체 상에 직접 시키는 시스템의 원칩화를 SOC(Sistem-on-a-chip) 이라고 하며, 한개의 칩 상에 완전한 구동 가능한 제품이 들어있는 것을 말한다. 콘트롤러와 메모리등과 같이 기타 저전압에서 동작하는 회로를 하나의 칩으로 통합하는 방향으로 발전되어 왔다.Due to the improvement in the integration of semiconductor devices and the development of manufacturing design techniques, various attempts have been made to integrate a plurality of devices having various functions into one chip. The one-chipization of the system that directly transfers the system formed on a printed circuit board (PCB) onto a single semiconductor is called a som-on-a-chip (SOC), and it refers to a product that includes a fully driveable product on one chip. . It has been developed to integrate other low voltage circuits such as controller and memory into one chip.
또한 최근 들어, 무선 통신 단말기의 사용으로 인해 RF CMOS 기술이 발달되고 있다. 무선 통신 단말기는 고주파 신호의 전달 경로를 변경하기 위해 RF 스위치 회로를 사용할 수 있는데 RF 스위치 회로는 신호 경로를 변경하는 RF 스위치와 이를 제어하는 컨트롤러로 이루어질 수 있다. 이러한 RF 스위치 회로는 CMOS 공정으로 제조되는 RF 스위치 회로가 점차적으로 증가하고 있는 추세이다. 단일 칩상에 모든 무선 혼합 신호 시스템을 집적하는, 고집적이며 매우 다양한 CMOS SOC(Sytem-On-a-Chip) 기술로의 연구 초점 이동이 초래되었다. In recent years, RF CMOS technology has been developed due to the use of wireless communication terminals. The wireless communication terminal may use the RF switch circuit to change the transmission path of the high frequency signal, the RF switch circuit may be composed of an RF switch for changing the signal path and a controller for controlling it. Such RF switch circuits are gradually increasing RF switch circuits manufactured by CMOS processes. A research focus shift has been made to highly integrated and wide variety of CMOS system-on-a-chip (SOC) technologies that integrate all wireless mixed-signal systems on a single chip.
그리하여 현재의 SOC(Sytem-On-a-Chip)는 CMOS 와 같은 종래의 반도체 소자와 RF 회로 소자를 하나의 칩으로 구현하기 때문에, 기판 상에 반도체 배선을 형성한 후에, 반도체 배선의 최상부에 인덕터를 제작하게 된다. Thus, the current system-on-a-chip (SOC) implements a conventional semiconductor element such as a CMOS and an RF circuit element as one chip. After forming the semiconductor wiring on the substrate, the inductor is placed on top of the semiconductor wiring. Will be produced.
또한 SOC(Sytem-On-a-Chip) 화에 있어서, 시스템의 전원 조절하는 회로부, 즉 입력단과 출력단과의 주요 기능을 하는 회로와 원칩화해야 한다. 입력단과 출력단은 고전압이 인가되는 회로이므로 일반적인 저전압 CMOS 회로로는 구성할 수 없어 고전압 파워 트랜지스터로 구성하게 된다. 이를 가능하게 하는 기술이 PMIC(Power management IC) 이며 드리프트(Drift) 영역을 채널과 드레인 사이에 두어 고전압 브레이크다운(Breakdown)확보를 가능하게 하는 LDMOS(Lateral DMOS) 소자가 구현된다.
In addition, in the SOC (Sytem-On-a-Chip), the circuit part for controlling the power of the system, that is, the circuit having the main functions of the input terminal and the output terminal, must be one-chip. Since the input terminal and the output terminal are circuits to which a high voltage is applied, they cannot be constituted by general low voltage CMOS circuits, and thus are constituted by high voltage power transistors. The technology that makes this possible is a PMIC (Power management IC), which implements a Lateral DMOS (LDMOS) device that enables high voltage breakdown by placing a drift region between the channel and the drain.
기술된 실시예의 발명들이 해결하고자 하는 과제는, 다양한 기능의 소자가 단일 기판 상에 통합 집적화된 반도체 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.The problem addressed by the inventions of the described embodiments is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same, in which elements of various functions are integrated on a single substrate.
본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장치는, 제1반도체층, 베리드절연층 및 제2반도체층이 적층된 SOI 기판; 상기 제2반도체층을 활성층으로 갖는 제1트랜지스터; 및 상기 베리드절연층을 게이트절연층으로 가지며, 상기 제1반도체층을 활성층으로 갖는 제2트랜지스터를 포함할 수 있다.In an embodiment, a semiconductor device may include an SOI substrate on which a first semiconductor layer, a buried insulating layer, and a second semiconductor layer are stacked; A first transistor having the second semiconductor layer as an active layer; And a second transistor having the buried insulating layer as a gate insulating layer and having the first semiconductor layer as an active layer.
본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 장치는, 제1반도체층, 베리드절연층 및 제2반도체층이 적층된 SOI 기판; 상기 제2반도체층을 활성층으로 갖는 복수의 고밀도 트랜지스터가 형성된 제1영역; 및 상기 베리드절연층을 게이트절연층으로 가지며, 상기 제1반도체층을 활성층으로 갖는 복수의 고전압 트랜지스터들이 형성된 제2영역을 포함할 수 있다.A semiconductor device according to another embodiment of the present invention includes an SOI substrate having a first semiconductor layer, a buried insulating layer, and a second semiconductor layer stacked thereon; A first region in which a plurality of high density transistors having the second semiconductor layer as an active layer are formed; And a second region having the buried insulating layer as a gate insulating layer and having a plurality of high voltage transistors having the first semiconductor layer as an active layer.
본 발명의 또다른 실시예에 따른 반도체 장치는, 제1반도체층, 베리드절연층 및 제2반도체층이 적층된 SOI 기판; 상기 베리드절연층을 게이트절연층으로 하고, 상기 제1반도체층을 활성층으로 갖는 고전압 트랜지스터; 상기 제2반도체층 상부에 형성된 인덕터; 및 상기 인덕터와 대향하는 기판 후면의 제1반도체층에 형성된 에어갭을 포함할 수 있다.In accordance with still another aspect of the present invention, a semiconductor device includes: an SOI substrate having a first semiconductor layer, a buried insulating layer, and a second semiconductor layer stacked thereon; A high voltage transistor having the buried insulating layer as a gate insulating layer and having the first semiconductor layer as an active layer; An inductor formed on the second semiconductor layer; And an air gap formed in the first semiconductor layer on the rear surface of the substrate facing the inductor.
본 발명의 또다른 실시예에 따른 반도체 장치는, 제1반도체층, 베리드절연층 및 제2반도체층이 적층된 SOI 기판; 상기 제2반도체층을 활성층으로 갖는 고밀도 트랜지스; 상기 제2반도체층 상부에 형성된 인덕터; 및 상기 인덕터와 대향하는 기판 후면의 제1반도체층에 형성된 에어갭을 포함할 수 있다.In accordance with still another aspect of the present invention, a semiconductor device includes: an SOI substrate having a first semiconductor layer, a buried insulating layer, and a second semiconductor layer stacked thereon; A high density transistor having the second semiconductor layer as an active layer; An inductor formed on the second semiconductor layer; And an air gap formed in the first semiconductor layer on the rear surface of the substrate facing the inductor.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치 제조 방법은, 제1반도체층, 베리드절연층 및 제2반도체층이 적층된 SOI 기판을 제공하는 단계; 제1영역에서, 상기 제2반도체층을 제거하여 상기 베리드절연층을 노출시키는 단계; 열공정을 실시하여, 상기 제1영역의 상기 베리드절연층을 큐어링하고 제2 영역의 상기 제2반도체층 상에 게이트절연층을 형성하는 단계; 상기 제1영역의 상기 베리드절연층 상에 제1게이트를 형성하고, 상기 제2영역의 상기 제2게이트절연층 상에 제2게이트를 형성하는 단계; 상기 제1게이트 측면 하부의 상기 제1반도체층에 제1소스/드레인영역을 형성하고, 상기 제2게이트 측면 하부의 상기 제2반도체층에 제2소스/드레인영역을 형성하는 단계를 포함하여, 상기 제1영역에 고전압 트랜지스터를 형성하고, 상기 제2영역에 고밀도 트랜지스터를 형성할 수 있다.
A method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes providing an SOI substrate on which a first semiconductor layer, a buried insulating layer, and a second semiconductor layer are stacked; Removing the second semiconductor layer to expose the buried insulating layer in a first region; Performing a thermal process to cure the buried insulating layer in the first region and to form a gate insulating layer on the second semiconductor layer in the second region; Forming a first gate on the buried insulating layer of the first region, and forming a second gate on the second gate insulating layer of the second region; Forming a first source / drain region in the first semiconductor layer under the first gate side, and forming a second source / drain region in the second semiconductor layer under the second gate side, A high voltage transistor may be formed in the first region, and a high density transistor may be formed in the second region.
실시예의 개선된 반도체 장치는 RF 인덕터와 고밀도로직소자(High density logic device) 그리고 PMIC(Power management IC)와 같은 다양한 기능의 소자가 하나의 웨이퍼에 효율적으로 통합되어 있다.
The improved semiconductor device of the embodiment efficiently integrates various functional devices such as RF inductors, high density logic devices, and power management ICs (PMICs) into one wafer.
도 1은 실시예에 따른 개선된 반도체 장치를 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 9는 개선된 반도체 장치의 제조 방법을 보여주는 공정 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating an improved semiconductor device in accordance with an embodiment.
2 through 9 are process cross-sectional views illustrating an improved method of manufacturing a semiconductor device.
실시예의 설명에 있어서, 각 층(또는 막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위"와 "하/아래"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여(indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. In the description of an embodiment, each layer (or film), region, pattern, or structure is “on” or “under” the substrate, each layer (film), region, pad, or pattern. In the case of being described as being formed "in", "upper / up" and "lower / lower" include both "directly" or "indirectly" formed.
또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 참고한 것이다. 도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다.In addition, the reference to the top / top or bottom / bottom of each layer is a reference to the drawings. In the drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of description.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 기술되는 실시예는 RF 인덕터 와 PMIC(Power management IC) 그리고 고밀도로직소자(High Density Logic device)가 통합 집적화된 개선된 반도체 장치에 관한 것이다. Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Embodiments described are directed to an improved semiconductor device in which an RF inductor, a PMIC (Power Management IC) and a High Density Logic device are integrated.
도 1은 실시예에 따른 개선된 반도체 장치를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating an improved semiconductor device in accordance with an embodiment.
도 1을 참조하면, 개선된 반도체 장치는 고밀도로직소자(High Density Logic device)인 제1트랜지스터(100)가 형성되는 제1 영역(A), RF 인덕터가 형성되는 제2 영역(B), 및 PMIC(Power management IC)가 되는 제2트랜지스터들(200,300)이 형성되는 제3 영역(C)으로 구분될 수 있다. Referring to FIG. 1, an improved semiconductor device includes a first region A in which a
아울러, 개선된 반도체 장치는 제1반도체층(10), 베리드절연층(20) 및 제2반도체층(30)이 적층된 기판, 예컨대 SOI(Silicon on Insulator) 기판을 기반으로 제작될 수 있다. 또한, 제1반도체층(10)은 예컨대 고농도 도핑된 P+ 기판(P+ Sub.) 상에 저농도에피층(P- Epi.)이 성장된 구조를 가질 수 있다.In addition, the improved semiconductor device may be fabricated based on a substrate on which the
제1 영역(A)은 제1반도체층(10), 베리드절연층(20) 및 제2반도체층(30)이 적층된 기판, 예컨대 SOI(Silicon on Insulator) 기판을 기반으로 제작된 제1트랜지스터(100)을 포함할 수 있다. 제1 트랜지스터(100)은 제2 반도체층(30)을 활성층으로 가질 수 있다. 즉, 제2반도체층(30)에 제1 트랜지스터(100)의 소스/드레인 영역(130A, 130B) 및 채널 영역(130C)을 구성할 수 있다. 제2 반도체층(30) 상에는 게이트절연막(120)이 형성될 수 있고, 그 상부에 제1트랜지스터(100)의 게이트(110)가 형성될 수 있다. The first region A is a first fabricated based on a substrate on which the
제1 영역(A)에는 제1 트랜지스터(100) 뿐만 아니라, 다른 트랜지스터들이 추가로 형성될 수 있다. 따라서 제1 영역(A)에는 소자분리막(55)이 형성될 수 있다. 소자분리막(55)는 제2 반도체층(30)을 관통하여 베리드절연층(20)과 연결될 수 있다. 결국, 제1 트랜지스터(100)의 바디(Body)가 제1 영역(A) 내에서 인접되는 타 소자들과 완전 분리되는 FD-SOI(Fully Depleted SOI) 기술이 적용될 수 있다. FD-SOI(Fully Depleted SOI) 기술은 단채널 효과(Short channel effect)를 없앨 수 있기 때문에 채널 길이(channel length) 감소가 가능하여 고밀도 로직소자(high density logic device) 구현에 유리하다. 이러한 단채널효과는 채널의 깊이가 작아서 채널이 모두 공핍화 되기 때문에 정션(Junction)에 의한 차지쉐어링(charge sharing) 효과가 발생하지 않기 때문이다.In addition to the
제2 영역(B)은 제1반도체층(10), 베리드절연층(20) 및 제2반도체층(30)이 적층된 기판, 예컨대 SOI(Silicon on Insulator) 기판을 기반으로 제작된 인덕터(440)를 포함할 수 있다. RF 인덕터(440)는 제2 반도체층(30) 상에 층간절연층(77)을 형성하고, 층간절연막(77) 상에 형성될 수 있다. RF 인덕터(440)는 두꺼운 메탈층으로 구성 될 수 있다.The second region B may be an inductor fabricated based on a substrate on which the
통상적으로 인덕터는 일반 실리콘기판을 사용하게 되면 실리콘기판의 도전성으로 인해 RF 손실 및 심각한 수동 회로 소자의 성능 열화를 증가시킨다. 이것은 인덕턴스(Inductance) 발생에 의한 와전류(eddy current)로 인한 것으로서, 이를 방지하기 위하여 높은 저항을 가진 반도체 기판이 요구된다. 이를 만족하기 위하여 개선된 반도체 장치는 인덕터(440)의 기판 후면(back side)에 에어갭(66)을 가질 수 있다. 즉, 인덕터(440)와 대향하는 기판 후면의 제1 반도체층(10)에 에어갭(66)이 형성 될 수 있다. 에어갭(66)은 P+ 기판(P+ Sub.) 과 저농도에피층(P- Epi.)이 식각된 공간에 구성될 수 있다.In general, inductors increase the loss of RF and severe degradation of passive circuit components due to the silicon substrate's conductivity. This is due to the eddy current caused by inductance, and a semiconductor substrate having a high resistance is required to prevent this. In order to satisfy this, the improved semiconductor device may have an
제3 영역(C)에는 비교적 두꺼운 게이트절연층을 갖는 고전압, 고전류용 제2 트랜지스터들(200, 300)이 형성된다. 따라서, 베리드절연층(20)을 제2 트랜지스터들(200, 300)의 게이트절연층(220, 320)으로 활용될 수 있다. 이를 위해 제2반도체층(30)은 제3 영역(C)에서 제거될 수 있다. 그리고, 제2 트랜지스터들(200, 300)은 제1반도체층(10)의 저농도에피층(P- Epi.)을 활성층으로 가질 수 있다. 즉, 저농도에피층(P- Epi.)에 제2 트랜지스터들(200, 300)의 소스/드레인 영역(230A, 230B, 330A, 330B) 및 채널 영역을 구성할 수 있다. 게이트절연층(220, 320) 상에는 각 트랜지스터의 게이트(210, 310)가 형성될 수 있다. 저농도에피층(P- Epi.)은 제2트랜지스터들(200,300)의 높은 전압에 의한 노이즈를 억제시켜 주는 역할을 하게 된다.In the third region C,
저농도에피층(P- Epi)에는 소자분리막(56,57)이 형성될 수 있다. 제2 트랜지스터(300)는 게이트(310)가 소자분리막(57)의 일부와 중첩될 수 있고, 소자분리막(57) 하부에는 드리프트정션(88)이 형성될 수 있다. 드리프트정션(88)은 제2 트랜지스터(300)를 고전압(High voltage)용 트랜지스터인 LDMOS(lateral diffusion MOS)로 형성하기 위한 것으로서 활성영역 내에 STI 공정에 의한 소자분리막(57)을 형성하여 드레인(330B)을 수평으로 배치하고, 드리프트정션(88)을 채널과 드레인 사이에 위치하게 한다. 베리드절연층(20)은 제1 영역(A)과 제2영역(B) 그리고 제3영역(C)에 공통적으로 위치하게 된다. 베리드절연층(20)은 제1 영역(A)에서 단채널효과를 위한 FD-SOI 기술 구현을 위해 사용되고, 제2영역(B)에서 에어갭(66) 형성시 식각정지막으로 사용되며, 제3 영역(C)에서 게이트절연층(220,320)으로 사용된다.
도 2 내지 도 9는 실시예에 따른 개선된 반도체 장치의 공정을 보여주는 단면도이다. 2 through 9 are cross-sectional views illustrating a process of an improved semiconductor device in accordance with an embodiment.
도 2를 참조하면, 제1반도체층(10), 베리드절연층(20) 및 제2반도체층(30)이 적층된 기판을 준비한다. 이때, 제1반도체층(10)은 고농도 P+ 기판(P+ sub.)위에 저농도에피층(P- Epi)이 형성된 구조를 가질 수 있다.Referring to FIG. 2, a substrate on which the
베리드절연층(20)은 30㎚ 이하를 가지며, 제2반도체층(30)은 20㎚ 이하의 얇은 반도체 박막일 수 있다., 바람직하게는 제2반도체층(30)이 10㎚ 정도의 막 두께를 갖을 수 있다.The buried insulating
FD-SOI(Fully Depleted SOI) 기판은 공핍층이 SOI(Silicon-On-Insulator) 기판의 베리드절연층(20) 까지 도달하는 완전 공핍형 SOI 기판을 의미하며 전계효과 트랜지스터의 게이트 길이가 100㎚ 이하가 되어도 쇼트 채널 효과를 억제할 수 있고 낮은 동작 전압에서도 드레인 전류가 확보되어 기판농도를 낮게 할 수 있다. 따라서, 불순물 산란의 증대에 수반되는 캐리어의 이동도의 저하가 억제되기 때문에, 고구동 전류화를 도모할 수 있다.Fully Depleted SOI (FD-SOI) substrate means a fully depleted SOI substrate where the depletion layer reaches the buried insulating
이어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 제3 영역(C)에 드리프트정션(88)과 소자분리막(56, 57)을 형성할 수 있다. 이때, 드리프트정션(88)을 소자분리막(56, 57) 보다 먼저 형성하여 웨이퍼 디스토션(distosion)이 발생하지 않도록 할 수 있다. 소자분리막(56,57)은 2000~4000Å 깊이로 베리드절연층(20)을 관통하여 형성될 수 있다. 드리프트정션(88)은 소자분리막(57)을 감싸는 깊이로 형성될 수 있다. 이것은 제2 트랜지스터(300)가 HV(High volatage) 용으로 사용되기 위한 LDMOS(lateral diffusion MOS)를 형성하기 위한 것으로써, 활성층내에 STI 공정에 의한 소자분리막(57) 을 형성하여 드레인(330B)을 수평으로 배치하고, 드리프트 영역(88)을 채널과 드레인 사이에 위치하게 한다. Subsequently, as illustrated in FIG. 3, the
또한 드리프트정션(88)의 형성을 위한 어닐링(Annealing)을 STI 형성 전에 실시하여 웨이퍼의 디스토션(distortion)이 발생하지 않도록 한다. 이때 드리프트정션(88)은 N-형 불순물 이온, 예를 들어 인(P) 이온을 주입한 후 불순물 확산 공정을 수행하여 형성할 수 있다. In addition, annealing for forming the
이어서, 도 4에 도시된 바와 같이 제1 영역(A)에 소자분리막(55)을 형성할 수 있다. 소자분리막(55)는 제2반도체층(30)을 관통하여 베리드절연층(20)과 맞닿을 수 있다. 소자분리막(55)의 형성은 깊이 200∼400Å 수준으로 형성하는 것이 바람직하다. 이후 제3 영역(C)에서 베리드절연층(20)의 표면이 드러나도록 제2반도체층(30)을 제거할 수 있다. 한편, 소자분리막(55, 56, 57)을 먼저 형성한 후 제3 영역(C)에서 제2반도체층(30)을 제거하게 되면, 베리드절연층(20)의 손상 및 오염을 최소화하여 제3 영역의 베리드절연층을 제2 트랜지스터(200,300)의 게이트절연층(220,320)으로 사용할 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 4, an
도 5를 참조하면, 도 4의 결과물을 열산화하여 제1 영역(A)과 제2 영역(B)에 게이트절연층(120)을 형성할 수 있다. 이때, 제3 영역(C)에서의 베리드절연층(20)은 표면 손상(Damage)이 큐어링(Curing)되는 효과가 발생된다. 이후, 예컨대 폴리실리콘막과 같은 도전층을 증착한 후 패터닝하여 게이트 전극(110,210,310)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 5, the
이어서, 도 6은 소오스/드레인 영역과 스페이서가 형성된 상태이다. 도 6을 참조하면, 먼저 LDD(lightly doped drain) 형성함에 있어서, 제2 트랜지스터(200,300)의 LDD를 먼저 형성하고 급속열처리한 후, 제1 트랜지스터(100)의 LDD를 형성할 수 있다. 이는 급속열처리시 제1 트랜지스터(100)에 미치는 열적 버짓(budget)을 최소화하기 위함이다. 이후, 게이트(110, 210, 310) 측벽에 스페이서를 형성한 다음, 소오스/드레인 이온주입을 수행하여 소오스/드레인 영역(130A, 130B, 230A, 230B, 330A, 330B)을 형성할 수 있다.6 shows a state in which source / drain regions and spacers are formed. Referring to FIG. 6, in forming a lightly doped drain (LDD), first, an LDD of the
도 7을 참조하면, 도 8의 결과물 상에 층간절연층(77), 예컨대 IMD(inter-metallic dielectric) 및 ILD(inter-layer dielectric)를 형성할 수 있다. 층간절연층(77)은 갭 필 특성이 우수한 절연 물질들을 이용하며 예를 들어, 고밀도플라즈마(HDP) 산화막, TEOS(TetraEthylOrthoSilicate), PE-TEOS(Plasma Enhanced TetraEthylOrthoSilicate), O3-TEOS(O3-Tetra Ethyl Ortho Silicate), USG(Undoped Silicate Glass), PSG(PhosphoSilicate Glass), BSG(Borosilicate Glass), BPSG(BoroPhosphoSilicate Glass), FSG(Fluoride Silicate Glass), SOG(Spin On Glass) 또는 TOSZ(Tonen SilaZene)를 사용할 수 있다. 또는 이들의 조합을 사용할 수 있으며 CVD(Chemical Vapor Deposition) 방법 및 스핀 코팅 방법 등을 이용하여 형성될 수 있다. Referring to FIG. 7, an
도 8을 참조하면, 제2 영역(B)의 층간절연층(77)상부에 인덕터(440)를 형성할 수 있다. 인덕터는 수 um 이상의 두께를 가지 두꺼운 메탈(Thick Metal)로 형성할 수 있다.Referring to FIG. 8, an
이어서, 도 9를 참조하면, 제2 영역(B)의 기판 후면에 에어갭(66)을 형성한다. 베리드절연층(20)을 식각정지막으로 사용한 후면 에칭(back-side etching)에 의해 형성 할 수 있다. 에어갭(66) 형성을 위한 에칭은 통상의 습식 또는 건식 식각 공정을 통해 수행될 수 있다. 식각 공정 후에 잔류하는 절연 물질을 완전히 제거하기 위하여 필요에 따라 세정공정이 추가적으로 실시될 수 있다. 건식 식각방법으로는, 반응성 이온식각(Reactive Ion Etching: RIE) 방법이 사용될 수 있다. 바람직한 실시예로써 에어갭을 위한 에칭시 습식 식각방법을 사용할수 있는데 KOH(potassium hydroxide), TMAH(tetramethyl ammonium hydroxide) 또는 EDP(ethylene diannmine pyrocatechol)와 같은 이방성 습식 식각 용액을 사용할 수 있다. Next, referring to FIG. 9, an
한편, 구조체의 기계적 강도를 위하여, 에어갭(66)은 유전 물질로 갭필 될 수 있으며 특히 낮은 유전율의 물질로 갭필될 수 있다. 낮은 유전율을 가지는 물질 실록산계 수지, 산화 실리콘, 질화 실리콘, 산화 질화 실리콘, 질화 산화 실리콘, PSG(인 유리), BPSG(인 붕소 유리), 알루미나 등을 사용할 수도 있다. 형성방법에는, 그 재료에 따라, PECVD(Plasma Enhanced CVD), HDP-CVD(High Density Plasma CVD), APCVD(Atmospheric Pressure CVD), SOD(Spin On Deposition)스핀 코트 등을 사용할 수 있다.On the other hand, for mechanical strength of the structure, the
실시예의 개선된 반도체 장치는, 메모리 셀과 같은 고밀도 트랜지스터가 형성되는 제1 영역(A), 고전압, 고전류 트랜지스터가 형성되는 제3 영역(C), 및 RF 인덕터가 형성되는 제2 영역(B)을 갖는다. 하지만, 제1 영역(A), 제2 영역(B) 및 제3 영역(C) 중 적어도 어느 두 영역만을 가질 수 있다. 즉, 개선된 반도체 장치는 제1 영역(A)의 고밀도 트랜지스터와 제3 영역(C)의 고전압 트랜지스터만을 가질 수 있다. 또한, 개선된 반도체 장치는 제1 영역(A)의 고밀도 트랜지스터와 제2 영역(B)의 인덕터만을 가질 수 있다. 또한, 개선된 반도체 장치는 제2 영역(B)의 인덕터와 제3 영역(C)의 고전압 트랜지스터만을 가질 수 있다. An improved semiconductor device of an embodiment includes a first region A in which a high density transistor such as a memory cell is formed, a third region C in which a high voltage, high current transistor is formed, and a second region B in which an RF inductor is formed. Has However, only at least two of the first region A, the second region B, and the third region C may be included. That is, the improved semiconductor device may have only the high density transistor of the first region A and the high voltage transistor of the third region C. FIG. In addition, the improved semiconductor device may have only a high density transistor in the first region A and an inductor in the second region B. FIG. In addition, the improved semiconductor device may have only an inductor in the second region B and a high voltage transistor in the third region C. FIG.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Features, structures, effects, and the like described in the above embodiments are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, and the like illustrated in each embodiment may be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be interpreted that the contents related to such a combination and modification are included in the scope of the present invention.
100 : 제1 트랜지스터(고밀도 트랜지스터)
200, 300 : 제2 트랜지스터(고전압 트랜지스터)
440 : 인덕터
10 : 제1반도체층
20 : 베리드절연층
30 : 제2반도체층100: first transistor (high density transistor)
200, 300: second transistor (high voltage transistor)
440: Inductor
10: first semiconductor layer
20: buried insulation layer
30: second semiconductor layer
Claims (19)
상기 제1영역에 형성되며, 상기 제2반도체층을 활성층으로 갖는 제1트랜지스터;
상기 제2영역에 형성되며, 상기 베리드절연층 및 제1반도체층을 각각 게이트절연층 및 활성층으로 갖는 제2트랜지스터;
상기 제1영역에서 상기 제2반도체층을 관통하여 상기 베리드절연층과 연결되는 제1소자분리막;
상기 제2영역에서 상기 베리드절연층을 관통하여 상기 제1반도체층의 일부 깊이까지 형성된 제2소자분리막; 및
상기 제2영역에 형성되며 상기 제2소자분리막을 감싸는 드리프트정션
를 포함하는 반도체 장치.
An SOI substrate including a first region in which a first semiconductor layer, a buried insulating layer, and a second semiconductor layer are stacked, and a second region in which the first semiconductor layer and a buried insulating layer are stacked;
A first transistor formed in the first region and having the second semiconductor layer as an active layer;
A second transistor formed in the second region and having the buried insulating layer and the first semiconductor layer as a gate insulating layer and an active layer, respectively;
A first device isolation layer penetrating the second semiconductor layer in the first region and connected to the buried insulating layer;
A second device isolation layer formed through the buried insulating layer in the second region to a depth of the first semiconductor layer; And
A drift junction formed in the second region and surrounding the second device isolation layer
A semiconductor device comprising a.
상기 제2반도체층 상부에 형성된 인덕터; 및
상기 인덕터에 대향하는 상기 SOI 기판 후면의 상기 제1반도체층에 형성된 에어갭을 더 포함하는 반도체 장치.
The method of claim 1,
An inductor formed on the second semiconductor layer; And
And an air gap formed in the first semiconductor layer behind the SOI substrate opposite the inductor.
상기 제1반도체층은 고농도층 상에 저농도의 에피택시얼층이 형성된 구조를 갖는 반도체 장치.
The method of claim 1,
The first semiconductor layer has a structure in which a low concentration epitaxial layer is formed on a high concentration layer.
상기 제1영역에 형성되며, 상기 제2반도체층을 활성층으로 갖는 복수의 고밀도 트랜지스터;
상기 제2영역에 형성되며, 상기 베리드절연층 및 제1반도체층을 각각 게이트절연층 및 활성층으로 갖는 복수의 고전압 트랜지스터;
상기 제1영역에서 상기 제2반도체층을 관통하여 상기 베리드절연층과 연결되는 제1소자분리막;
상기 제2영역에서 상기 베리드절연층을 관통하는 제2소자분리막; 및
상기 제2영역에 형성되며 상기 제2소자분리막을 감싸는 드리프트정션
을 포함하는 반도체 장치.
An SOI substrate including a first region in which a first semiconductor layer, a buried insulating layer, and a second semiconductor layer are stacked, and a second region in which the first semiconductor layer and a buried insulating layer are stacked;
A plurality of high density transistors formed in the first region and having the second semiconductor layer as an active layer;
A plurality of high voltage transistors formed in the second region and each of the buried insulating layer and the first semiconductor layer as a gate insulating layer and an active layer;
A first device isolation layer penetrating the second semiconductor layer in the first region and connected to the buried insulating layer;
A second device isolation layer penetrating the buried insulating layer in the second region; And
A drift junction formed in the second region and surrounding the second device isolation layer
A semiconductor device comprising a.
상기 제1반도체층에 형성된 에어갭을 가지며, 상기 제2반도체층 상부에 형성된 인덕터를 갖는 제3영역을 더 포함하는 반도체 장치.The method of claim 4, wherein
And a third region having an air gap formed in the first semiconductor layer and having an inductor formed on the second semiconductor layer.
상기 제1반도체층은 고농도층 상에 저농도의 에피택시얼층이 형성된 구조를 갖는 반도체 장치.
The method of claim 4, wherein
The first semiconductor layer has a structure in which a low concentration epitaxial layer is formed on a high concentration layer.
상기 제1영역에 드리프트정션을 형성하는 단계;
상기 제1영역에 상기 제2반도체층과 상기 베리드절연층을 관통하여 상기 제1반도체층 일부 깊이까지 형성되는 제1소자분리막을 형성하는 단계;
상기 제2영역에 상기 제2반도체층을 관통하여 상기 베리드절연층과 연결되는 제2소자분리막을 형성하는 단계;
상기 제1영역에서 상기 제2반도체층을 제거하여 상기 베리드절연층을 노출시키는 단계;
열공정을 실시하여, 상기 제1영역의 상기 베리드절연층을 큐어링하고 상기 제2영역의 상기 제2반도체층 상에 게이트절연층을 형성하는 단계;
상기 제1영역의 상기 베리드절연층 상에 제1게이트를 형성하고, 상기 제2영역의 상기 게이트절연층 상에 제2게이트를 형성하는 단계;
상기 제1게이트 측면 하부의 상기 제1반도체층에 제1소스/드레인영역을 형성하고, 상기 제2게이트 측면 하부의 상기 제2반도체층에 제2소스/드레인영역을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 제1영역에 고전압 트랜지스터를 형성하고, 상기 제2영역에 고밀도 트랜지스터를 형성하는 반도체 장치 제조 방법.
Providing an SOI substrate comprising a first semiconductor layer, a buried insulating layer, and a second semiconductor layer stacked thereon, the first semiconductor layer comprising a first region and a second region;
Forming a drift junction in the first region;
Forming a first device isolation layer in the first region, penetrating the second semiconductor layer and the buried insulating layer to a depth of a portion of the first semiconductor layer;
Forming a second device isolation layer in the second region through the second semiconductor layer to be connected to the buried insulating layer;
Removing the second semiconductor layer from the first region to expose the buried insulating layer;
Performing a thermal process to cure the buried insulating layer in the first region and to form a gate insulating layer on the second semiconductor layer in the second region;
Forming a first gate on the buried insulating layer of the first region, and forming a second gate on the gate insulating layer of the second region;
Forming a first source / drain region in the first semiconductor layer under the first gate side, and forming a second source / drain region in the second semiconductor layer under the second gate side;
A high voltage transistor is formed in the first region, and a high density transistor is formed in the second region.
상기 SOI 기판은 제3영역을 더 포함하고,
상기 제3영역에서, 상기 제2반도체층 상부에 인덕터를 형성하는 단계; 및
상기 인덕터와 대향하는 상기 SOI 기판 후면의 상기 제1반도체층에 에어갭을 형성하는 단계를 더 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
The method of claim 9,
The SOI substrate further includes a third region,
Forming an inductor on the second semiconductor layer in the third region; And
And forming an air gap in the first semiconductor layer on the backside of the SOI substrate facing the inductor.
상기 에어갭을 형성하는 단계는,
상기 베리드절연층을 식각정지층으로 하여 상기 SOI 기판 후면에서부터 상기 제1반도체층을 식각하여 형성하는 반도체 장치 제조 방법.The method of claim 11,
Forming the air gap,
And etching the first semiconductor layer from the backside of the SOI substrate using the buried insulating layer as an etch stop layer.
상기 에어갭 형성을 위한 식각은 TMAH(tetramethyl ammonium hydroxide), EDP(ethylene diannmine pyrocatechol) 또는 KOH(potassium hydroxide) 용액을 사용하는 반도체 장치 제조 방법.
The method of claim 12,
Etching for forming the air gap is a semiconductor device manufacturing method using a tetramethyl ammonium hydroxide (TMAH), ethylene diannmine pyrocatechol (EDP) or KOH (potassium hydroxide) solution.
상기 제1반도체층은 고농도층 상에 저농도의 에피택시얼층이 형성된 구조를 갖는 반도체 장치 제조 방법.
The method of claim 9,
The first semiconductor layer has a structure in which a low concentration epitaxial layer is formed on a high concentration layer.
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