KR20010047658A - 반도체소자 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
드레인에 인접한 게이트전극 하부에지에서의 전계(electric field)를 완화시켜서 소자의 동작을 안정화 시킬 수 있는 반도체소자 및 그의 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 이와 같은 목적을 달성하기 위한 반도체소자는 반도체기판상의 일영역에 형성된 게이트절연막, 상기 게이트절연막상에 적층되고 상부가 하부보다 넓은폭을 갖고 그 측면이 경사를 이루도록 형성된 게이트전극, 상기 게이트전극의 경사진 측면을 채우고 있는 높은 종횡비를 갖는 절연막, 상기 게이트전극 측면의 상기 절연막 측면에 형성된 측벽스페이서, 상기 절연막과 측벽스페이서 하부의 상기 반도체기판 표면에 형성된 저농도 불순물영역, 상기 게이트전극과 상기 절연막과 상기 측벽스페이서 하부를 제외한 그 양측의 상기 반도체기판에 형성된 고농도 불순물영역을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 반도체소자에 대한 것으로, 특히 드레인에 인접한 게이트전극 에지에서의 전계(electric field)효과를 완화시키기에 알맞은 반도체소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 소자의 전기적인 메카니즘(Electrical Mechanism) 측면에서 볼 때 드레인에 가해지는 바이어스에 의해서 측면전계(Lateral Electric Field)가 발생하며, 게이트전극에 가해지는 바이어스에 의해서 수직전계(Vertical Electric Field)가 발생한다. 그리고 이와 같은 측면전계와 수직전계의 두 백터 성분(Ex,Ey)의 합에 의해서 전계의 크기가 결정된다. 이때 수직방향의 전계는 게이트전극의 에지 부분에서 최대가 되며, 이러한 전계에 의해서 가속된 충돌 이온 전자쌍의 수가 증가하게 되면 파괴전압(Breakdown Voltage:BV)이 열화된다. 따라서 이러한 충돌 이온 전자쌍의 수를 감소시키기 위한 연구가 진행중이다.
첨부 도면을 참조하여 종래 반도체소자의 제조방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1a 내지 도 1c는 종래 반도체소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.
종래 반도체소자의 제조방법은 도 1a에 도시한 바와 같이 액티브영역과 필드영역이 정의된 반도체기판(1)의 액티브영역에 P웰(2)을 형성하고, LOCOS(Local Oxidation of Silicon) 공정으로 상기 필드영역에 필드산화막(3)을 형성한다.
다음에 도면에는 도시되지 않았지만 P웰(2)표면에 문턱전압 조절이온을 주입하고, 전면에 제 1 산화막과 폴리실리콘층을 차례로 증착한다.
이후에 전면에 감광막(도면에는 도시되지 않았음)을 도포한 후에 노광 및 현상공정으로 게이트형성영역에만 감광막이 남도록 선택적으로 패터닝한다.
이후에 패터닝된 감광막을 마스크로 폴리실리콘층과 제 1 산화막을 이방성 식각해서 도 1b에 도시한 바와 같이 게이트산화막(4)과 게이트전극(5)을 형성한다.
그리고 도 1c에 도시한 바와 같이 게이트전극(5)을 마스크로 상기 게이트전극(5) 양측의 P웰(2) 표면에 저농도 불순물영역(6)을 형성한다.
이후에 게이트전극(5)을 포함한 전면에 제 2 산화막을 증착하고 이방성 식각해서 게이트산화막(4)과 게이트전극(5)의 양측면에 측벽스페이서(7)를 형성한다.
그리고 상기 게이트전극(5)과 측벽스페이서(7)를 마스크로 그 하부를 제외한 양측 P웰(2)내에 고농도 소오스/드레인영역(8)을 형성한다.
상기와 같은 종래 반도체소자의 제조방법은 다음과 같은 문제가 있다.
드레인에 인접한 게이트전극의 에지부분에서 전계가 높고, 이로인하여 이부분에서의 충돌이온 전자쌍(Impact Ionization hole-electron pair)의 생성수가 최대가 되어 브레이크다운 전압(Breakdown voltage:BV)이 낮아지는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로 특히, 드레인에 인접한 게이트전극 하부에지에서의 전계(electric field)를 완화시켜서 소자의 동작을 안정화 시킬 수 있는 반도체소자 및 그의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1a 내지 도 1c는 종래 반도체소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도
도 2는 본 발명 실시예에 따른 반도체소자의 구조단면도
도 3a 내지 도 3e는 본 발명 실시예에 따른 반도체소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
31 : 반도체기판 32 : P웰
33 : 필드산화막 34 : 제 1 산화막
34a : 게이트산화막 35 : 폴리실리콘층
35a : 게이트전극 36 : HLD막
37 : 저농도 불순물영역 38 : 측벽스페이서
39 : 고농도 소오스/드레인영역
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 반도체소자는 반도체기판상의 일영역에 형성된 게이트절연막, 상기 게이트절연막상에 적층되고 상부가 하부보다 넓은폭을 갖고 그 측면이 경사를 이루도록 형성된 게이트전극, 상기 게이트전극의 경사진 측면을 채우고 있는 높은 종횡비를 갖는 절연막, 상기 게이트전극 측면의 상기 절연막 측면에 형성된 측벽스페이서, 상기 절연막과 측벽스페이서 하부의 상기 반도체기판 표면에 형성된 저농도 불순물영역, 상기 게이트전극과 상기 절연막과 상기 측벽스페이서 하부를 제외한 그 양측의 상기 반도체기판에 형성된 고농도 불순물영역을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명 반도체소자의 제조방법은 반도체기판의 일영역에 게이트절연막을 형성함과 동시에 게이트절연막상에 적층되어 상부가 하부보다 넓은폭을 갖고 그 측면이 경사지도록 게이트전극을 형성하는 공정, 상기 경사진 게이트전극 양측에 높은 종횡비를 갖는 절연막을 채우는 공정, 상기 절연막 하부 및 그 양측의 상기 반도체기판 표면에 저농도 불순물영역을 형성하는 공정, 상기 게이트전극 측면의 상기 절연막 측면에 측벽스페이서를 형성하는 공정, 상기 게이트전극과 상기 절연막과 상기 측벽스페이서 하부를 제외한 그 양측의 상기 반도체기판에 고농도 불순물영역을 형성함을 특징으로 한다.
첨부 도면을 참조하여 본 발명 반도체소자 및 그의 제조방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명 실시예에 따른 반도체소자의 구조단면도이고, 도 3a 내지 도 3e는 본 발명 실시예에 따른 반도체소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.
본 발명 반도체소자는 도 2에 도시한 바와 같이 액티브영역과 필드영역이 정의된 반도체기판(31)의 액티브영역의 일영역에 일정깊이를 갖는 P웰(32)이 형성되어 있고, 상기 필드영역에 필드산화막(33)이 형성되어 있으며, 상기 P웰(32)의 일영역에 일정폭을 갖고 게이트산화막(34a)이 형성되어 있다.
그리고 하부는 상기 게이트산화막(34a)과 동일하고 상부는 상기 게이트산화막(34a)보다 넓은폭을 갖는 사다리꼴의 게이트전극(35a)이 게이트산화막(34a)상에 적층되어 있다. 즉, 게이트전극(35a)은 안쪽으로 45°정도 경사지게 식각되어 있다.
다음에 게이트전극(35a) 양측의 경사진 부분에는 높은 종횡비(high aspect ratio)를 갖는 HLD막(36)이 게이트전극(35a) 양측에 식각된 부분을 채우고 있다. 이와 같이 게이트전극(35a)의 식각된 부분에 형성되어진 HLD막(36)은 게이트전극(35a) 하부 에지에서 실질적으로 게이트산화막(34a)이 연장된 것과 같은 구조를 이루게된다.
그리고 게이트전극(35a) 양측면의 상기 HLD막(36) 측면에 측벽스페이서(38)가 있고, 상기 HLD막(36)과 측벽스페이서(38) 하부의 P웰(32) 표면에는 LDD(Lightly Doped Drain) 구조를 이루는 저농도 불순물영역(37)이 형성되어 있으며, 상기 게이트전극(35a)과 HLD막(36)과 측벽스페이서(38) 하부를 제외한 양측의 P웰(32) 내에 고농도 소오스/드레인영역(39)이 형성되어 있다.
다음에 상기와 같은 구성을 갖는 반도체소자의 제조방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저 도 3a에 도시한 바와 같이 액티브영역과 필드영역이 정의된 반도체기판(31)의 액티브영역에 P웰(32)을 형성하고, LOCOS(Local Oxidation of Silicon) 공정으로 상기 필드영역에 필드산화막(33)을 형성한다.
다음에 P웰(32)표면에 문턱전압 조절이온을 주입한 후에 도 3b에 도시한 바와 같이 전면에 제 1 산화막(34)과 폴리실리콘층(35)을 차례로 형성한다.
그리고 도 3c에 도시한 바와 같이 전면에 감광막(도면에는 도시되지 않았음)을 도포한 후에 노광 및 현상공정으로 게이트형성영역에만 감광막이 남도록 선택적으로 패터닝한다. 이후에 패터닝된 감광막을 마스크로 이방성 식각하여 게이트전극(35a)을 형성한다. 이때 폴리실리콘층(35)은 45° 경사를 갖도록 틸트식각하여서 게이트전극(35a) 하부가 상부보다 좁은폭을 갖도록 한다. 이에 따라서 게이트전극(35a)하부에는 게이트절연막(34a)이 형성된다.
다음에 도 3d에 도시한 바와 같이 게이트전극(35a)을 포함한 전면에 높은 종횡비(high aspect ratio)를 갖는 HLD(High temperature Low pressure Deposition)로 제 2 산화막을 증착한다. 이후에 제 2 산화막을 식각하여서 게이트전극(35a) 양측의 식각된 부분을 채우도록 HLD막(36)을 형성한다.
이후에 도 3e에 도시한 바와 같이 게이트전극(35a)을 마스크로 틸트이온주입하여 측면으로 깊게 즉, HLD막(36)의 하부를 포함한 게이트전극(35a) 양측 P웰(32)의 표면내에 저농도 불순물영역(37)을 형성한다.
그리고 전면에 산화막이나 질화막을 증착한 후에 이방성 식각하여 상기 HLD막(36)의 측면에 측벽스페이서(38)를 형성한다.
이후에 게이트전극(35a)과 HLD막(36)과 측벽스페이서(38) 하부를 제외한 그 양측의 P웰(32)내에 저농도 불순물영역(37)보다 깊게 고농도의 N형 이온을 주입해서 고농도 소오스/드레인영역(39)을 형성한다.
상기와 같은 본 발명 반도체소자 및 그의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
소오스/드레인에 인접한 게이트전극 하부에지에 HLD막을 형성하여 실질적으로 게이트산화막이 증가하는 현상이 나타나므로 드레인에 의해 발생되는 전계(electric field)의 완화 및 수직 필드(vertical field)가 감소하여서 브레이크다운 전압(Breakdown Voltage:BV)이 향상되는 효과가 있다.
따라서 약 12∼16V의 미디엄(medium)급의 고전압 응용소자에 적용할 수 있으며, 특히 로직 트랜지스터와 동일한 공정을 적용할 수 있으므로 생산비를 절감시킬 수 있다.
Claims (7)
- 반도체기판상의 일영역에 형성된 게이트절연막,상기 게이트절연막상에 적층되고 상부가 하부보다 넓은폭을 갖고 그 측면이 경사를 이루도록 형성된 게이트전극,상기 게이트전극의 경사진 측면을 채우고 있는 높은 종횡비를 갖는 절연막,상기 게이트전극 측면의 상기 절연막 측면에 형성된 측벽스페이서,상기 절연막과 측벽스페이서 하부의 상기 반도체기판 표면에 형성된 저농도 불순물영역,상기 게이트전극과 상기 절연막과 상기 측벽스페이서 하부를 제외한 그 양측의 상기 반도체기판에 형성된 고농도 불순물영역을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 반도체소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 게이트전극의 측면은 45°정도의 경사를 갖고 형성됨을 특징으로 하는 반도체소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 절연막은 HLD(High temperature Low pressure Deposition) 산화막으로 구성됨을 특징으로 하는 반도체소자.
- 반도체기판의 일영역에 게이트절연막을 형성함과 동시에 게이트절연막상에 적층되어 상부가 하부보다 넓은폭을 갖고 그 측면이 경사지도록 게이트전극을 형성하는 공정,상기 경사진 게이트전극 양측에 높은 종횡비를 갖는 절연막을 채우는 공정,상기 절연막 하부 및 그 양측의 상기 반도체기판 표면에 저농도 불순물영역을 형성하는 공정,상기 게이트전극 측면의 상기 절연막 측면에 측벽스페이서를 형성하는 공정,상기 게이트전극과 상기 절연막과 상기 측벽스페이서 하부를 제외한 그 양측의 상기 반도체기판에 고농도 불순물영역을 형성함을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
- 제 4 항에 있어서, 상기 게이트절연막과 게이트전극의 형성은 상기 반도체기판상에 제 1 산화막과 폴리실리콘층을 증착하는 공정,상기 폴리실리콘층과 제 1 산화막을 틸트식각하여서 안쪽으로 45°의 경사각을 갖도록 하는 공정을 포함함을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
- 제 4 항에 있어서, 상기 절연막은 높은 종횡비를 갖는 HLD(High temperature Low pressure Deposition) 산화막으로 형성함을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
- 제 4 항에 있어서, 상기 저농도 불순물영역은 상기 절연막 하부에까지 형성되도록 틸트이온주입하여 형성함을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100469775B1 (ko) * | 2000-12-01 | 2005-02-02 | 엘피다 메모리 가부시키가이샤 | 반도체 장치 및 그 제조방법 |
KR100832717B1 (ko) * | 2006-12-26 | 2008-05-28 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 트랜지스터의 게이트 형성 방법 |
KR100835107B1 (ko) * | 2002-07-10 | 2008-06-03 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자 및 그 제조방법 |
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1999
- 1999-11-22 KR KR1019990051972A patent/KR20010047658A/ko not_active Application Discontinuation
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Withdrawal due to no request for examination |