KR20040099618A - ESD protection device of semiconductor device and memufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An ESD(ElectroStatic Discharge) part of a semiconductor device and a manufacturing method thereof are provided to prevent failure of the device due to over-current and over-voltage by increasing current paths of the device using a deep tap region, restraining the punch-through using pocket regions, and preventing a parasitic diode from being operated using an n junction region of high concentration. CONSTITUTION: A deep tap region(45) of the second conductive type is formed under the second conductive type drain(44). The second conductive type well region(46) of low concentration is formed within a BJT region of a semiconductor substrate(30). The second conductive type region(47) of high concentration is formed at one side of the second conductive type well region. The first conductive type junction region(53) of high concentration is formed under the second conductive type well region. The first conductive type pocket regions(50,51) are formed between the deep tap region and the second conductive type well region.

Description

반도체소자의 정전기 방전 보호소자 및 그 제조방법{ESD protection device of semiconductor device and memufacturing method thereof}Electrostatic discharge protection device for semiconductor device and manufacturing method thereof {ESD protection device of semiconductor device and memufacturing method

본 발명은 반도체소자의 정전기 방전(electrostatic discharge; 이하 ESD라칭함) 보호소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 입력패드 보호 트랜지스터(input pad protection transistor)로 사용되는 필드 트랜지스터의 ESD 시 트랜지스터의 전류 통로를 증가시키고 기생 다이오드 동작을 방지하여 과전류-과전압에 의한 소자의 불량 발생을 방지하여 소자동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체소자의 ESD 보호소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic discharge (hereinafter referred to as ESD) protection device of a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and in particular, a current path of a transistor during ESD of a field transistor used as an input pad protection transistor. The present invention relates to an ESD protection device of a semiconductor device which can improve the reliability of device operation by preventing the occurrence of device failure due to overcurrent-overvoltage by increasing parasitic diode operation.

일반적으로 반도체소자는 웨이퍼 상태에서 다수개가 함께 제작된 후에 칩별로 절단되어 패키징된 후, 사용되는데, 웨이퍼 상태에서나 패키지 상태에서 제조 공정중이나 운반 중에 장비나 인체에 의해 발생되는 정전기가 인가되면 순간전압 4000V 이상의 고전압이 인가되어 소자를 파괴하게 된다.In general, a semiconductor device is used after a plurality of chips are manufactured together in a wafer state and then cut and packaged for each chip. When a static electricity generated by a device or a human body is applied during a manufacturing process or a transport in a wafer state or a package state, an instantaneous voltage is 4000V. The above high voltage is applied to destroy the device.

반도체소자가 고집적화 되어 갈수록 상기와 같은 ESD에 대한 소자의 파괴를 방지하기 위한 대항방법이 설계 상으로 많은 제약을 받게된다.As semiconductor devices become more integrated, countermeasures for preventing the destruction of the device against ESD are subject to many restrictions in design.

종래 ESD 보호 소자는 통상적으로 입력패드(IP)와 내부회로(IC)의 사이에서 ESD 재핑시 대부분의 전류를 소모하는 필드 트랜지스터(Tf)와, 내부회로의 게이트산화막을 보호하기 위한 게이트-그라운드 NMOS 트랜지스터(Tn)와, 상기 NMOS 트랜지스터(Tn)로의 과도한 전류 유입을 방지하는 저항(R)을 구비하는 회로 구성을 가진다.Conventional ESD protection devices typically include field transistors (Tf), which consume most of the current during ESD zapping between input pads (IP) and internal circuits (IC), and gate-ground NMOS to protect gate oxides of internal circuits. And a transistor (Tn) and a resistor (R) for preventing excessive current flow into the NMOS transistor (Tn).

도 1은 종래 기술에 따른 반도체소자의 ESD 보호소자의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an ESD protection device of a semiconductor device according to the prior art.

먼저, 실리콘 웨이퍼 등의 반도체기판(10)상에 고농도 n웰(12)이 형성되어있고, 상기 고농도 n웰(12) 상에 소자분리 산화막(14)이 다수곳에 형성되어 BJT 영역과 웰 바이어스 영역을 구분하고 있으며, 상기 웰 바이어스 영역의 반도체기판(10)상에는 고농도 n+의 웰 바이어스(16)가 형성되어 있고, 상기 BJT 영역에는 이중 게이트 구조의 BJT가 형성되어 있다.First, a high concentration n well 12 is formed on a semiconductor substrate 10 such as a silicon wafer, and a plurality of element isolation oxide films 14 are formed on the high concentration n well 12 to form a BJT region and a well bias region. The high concentration n + well bias 16 is formed on the semiconductor substrate 10 of the well bias region, and the BJT having a double gate structure is formed in the BJT region.

여기서 상기 BJT는 반도체기판(10)상에 형성되어있는 게이트산화막(20)상에 전기적으로 플루팅된 하부게이트전극(22)이 형성되어있으며, 상기 하부 게이트전극(22) 일측의 반도체기판(10)상에 형성된 고농도 p+의 드레인(24)과, 상기 하부 게이트전극(22) 타측의 반도체기판(10)상에 형성된 P-웰(26)과, 상기 p-웰(26) 상에 형성된 고농도 p+영역(27)으로 구성되는 소오스와, 상기 구조의 전표면에 도포된 층간절연막(28)과, 상기 하부 게이트전극(22) 및 p-웰(26)과 일부분씩 중첩되어있는 상부 게이트전극(29)으로 구성되며, 상기 웰 바이어스(16)와 에미터(24) 및 상부 게이트전극(29)은 칩의 입력단과 연결되어있으며, 상기 고농도 p+영역(27)은 내부 회로와 연결된다.In the BJT, a lower gate electrode 22 electrically fluted is formed on the gate oxide layer 20 formed on the semiconductor substrate 10, and the semiconductor substrate 10 on one side of the lower gate electrode 22 is formed. ), A high concentration p + drain 24 formed on the p-well 26, a P-well 26 formed on the semiconductor substrate 10 on the other side of the lower gate electrode 22, and a high concentration p + formed on the p-well 26 A source composed of a region 27, an interlayer insulating film 28 applied to the entire surface of the structure, and an upper gate electrode 29 partially overlapping the lower gate electrode 22 and the p-well 26. The well bias 16, the emitter 24, and the upper gate electrode 29 are connected to an input terminal of the chip, and the high concentration p + region 27 is connected to an internal circuit.

상기와 같은 종래 기술에서는 기생 pnp BJT로 내부 회로를 보호하여야하나, 상기 콜렉터의 고농도 p+영역과 웰 바이어스간에 기생 다이오드가 형성되어 효과적인 ESD 보호를 방해하는 문제점이 있다.In the prior art as described above, the internal circuit must be protected by the parasitic pnp BJT, but a parasitic diode is formed between the high concentration p + region of the collector and the well bias, thereby preventing effective ESD protection.

또한 종래의 ESD 보호소자는 전류 능력에 비례하여 소자의 크기가 결정되므로 소자의 미세화에 한계가 있으며, 펀치쓰루나 숏채널효과등을 고려할 때, 고전압소자의 소형화가 어려운 문제점이 있다.In addition, the conventional ESD protection device has a limit in miniaturization of the device because the size of the device is determined in proportion to the current capability, there is a problem that the miniaturization of the high-voltage device is difficult when considering the punch-through or short channel effect.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 ESD 보호를 위한 필드 트랜지스터의 드레인의 하부에 깊은 탭영역을 형성하고, 이로 인한 접합간 펀치쓰루를 포캣으로 방지하여 기생 pnp BJT를 보다 효율적으로 구성하여 소자의 미세화에 유리하고, 고전압에 유용하며, 기생 다이오드의 동작으로 방지할 수 있는 반도체소자의 정전기 보호소자 및 그 제조방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to form a deep tap region under the drain of a field transistor for ESD protection, and to prevent the inter-junction punch-through resulting from the formation of a parasitic pnp BJT. The present invention provides an electrostatic protection device for a semiconductor device and a method of manufacturing the same, which are advantageous for the miniaturization of devices by forming the device more efficiently, and are useful for high voltage, and can be prevented by the operation of parasitic diodes.

도 1은 종래 기술에 따른 정전기 방전 보호소자의 단면도.1 is a cross-sectional view of an electrostatic discharge protection device according to the prior art.

도 2는 본 발명에 따른 정전기 방전 보호소자의 단면도.2 is a cross-sectional view of an electrostatic discharge protection device according to the present invention.

도 3a 내지 도 3g는 본 발명에 따른 정전기 방전 보호소자의 제조 공정도.Figure 3a to 3g is a manufacturing process of the electrostatic discharge protection device according to the present invention.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

10, 30 : 반도체기판 12, 32 : 고농도 n웰10, 30: semiconductor substrate 12, 32: high concentration n well

14, 34 : 소자분리 산화막 16, 36 : 웰 바이어스14, 34: device isolation oxide film 16, 36: well bias

20, 40 : 게이트산화막 22, 42 : 하부 게이트전극20, 40: gate oxide film 22, 42: lower gate electrode

24, 44 : 드레인 26, 46 : p-웰24, 44 drain 26, 46 p-well

27, 47 : 고농도 p+영역 28, 48 : 층간절연막27, 47: high concentration p + region 28, 48: interlayer insulating film

29, 49 : 상부 게이트전극 45 : 딥탭29, 49: upper gate electrode 45: deep tap

50, 51 : 포캣영역 53 : 고농도 n접합영역50, 51: Pocat area 53: High concentration n junction area

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체소자의 정전기 보호소자의 특징은,Features of the electrostatic protection device of a semiconductor device according to the present invention for achieving the above object,

웰 바이어스와 BJT를 구비하는 반도체소자의 정전기방전 보호소자에 있어서,In the electrostatic discharge protection device of a semiconductor device having a well bias and BJT,

반도체기판에서 ESD 보호소자로 예정되어있는 부분에 형성되어있는 제1도전형의 고농도 웰영역과,A highly-concentrated well region of the first conductivity type formed in a portion of the semiconductor substrate, which is intended as an ESD protection element,

상기 고농도 웰영역에서 웰 바이어스 영역과 BJT 영역을 구분하는 소자분리 산화막과,A device isolation oxide film separating a well bias region and a BJT region in the high concentration well region;

상기 웰 바이어스 영역으로 에정되어있는 반도체기판상에 형성되어있는 제1도전형의 웰 바이어스와,A well bias of the first conductivity type formed on the semiconductor substrate defined by the well bias region;

상기 BJT 영역으로 예정되어있는 반도체기판의 일측에 형성되어있는 제2도전형의 드레인과,A drain of the second conductive type formed on one side of the semiconductor substrate, which is intended to be the BJT region;

상기 드레인의 하부에 형성되어있는 제2도전형의 딥탭영역과,A deep tap region of a second conductivity type formed under the drain;

상기 BJT 영역 타측의 반도체기판상에는 형성되어있는 저농도 제2도전형 웰영역과,A low concentration second conductive well region formed on the semiconductor substrate on the other side of the BJT region;

상기 저농도 제2도전형 웰영역의 일측에 형성되어 있는 고농도 제2도전형영역과,A high concentration second conductive region formed on one side of the low concentration second conductivity type well region,

상기 저농도 제2도전형 웰영역의 하부에 형성되어있는 고농도 제1도전형 접합영역과,A high concentration first conductive junction region formed under the low concentration second conductive well region,

상기 딥탭영역과 저농도 제2도전형 웰영역의 채널측 표면 하부에 형성되어있는 제1도전형의 포캣영역들과,First conductive type focusing regions formed under the channel side surface of the deep tap region and the low concentration second conductive well region;

상기 드레인과 저농도 제2도전형 웰영역 사이의 반도체기판상에 형성되어있는 게이트산화막과,A gate oxide film formed on the semiconductor substrate between the drain and the low concentration second conductive well region;

상기 게이트산화막상에는 형성되어있는 전기적으로 플루팅된 하부게이트전극과,An electrically fluted lower gate electrode formed on the gate oxide layer;

상기 구조의 전표면에 형성되어있는 층간절연막과,An interlayer insulating film formed on the entire surface of the structure;

상기 하부 게이트전극 일부와 저농도 제2도전형 웰영역의 일부와 중첩되도록 상기 층간절연막상에 형성되어있는 상부 게이트전극을 구비함에 있다.And an upper gate electrode formed on the interlayer insulating layer so as to overlap a portion of the lower gate electrode and a portion of the low concentration second conductive type well region.

또한 본 발명에 따른 반도체소자의 정전기 방전 보호소자 제조방법의 특징은,In addition, the features of the method for manufacturing an electrostatic discharge protection device of a semiconductor device according to the present invention,

웰 바이어스와, 이중게이트구조의 BJT를 구비하는 반도체소자의 정전기방전 보호소자의 제조방법에 있어서,In the manufacturing method of the electrostatic discharge protection device of a semiconductor device having a well bias and a double-gate structure BJT,

반도체기판에서 ESD 보호소자로 예정되어있는 부분상에 고농도 제1도전형 웰영역을 형성하는 공정과,Forming a high concentration first conductive well region on a portion of the semiconductor substrate that is intended as an ESD protection device;

상기 고농도 제1도전형 웰영역에서 BJT의 소오스로 예정되어있는 부분에 저농도 제2도전형 웰영역을 형성하는 공정과,Forming a low concentration second conductivity type well region in a portion of the high concentration first conductivity type well region that is supposed to be a source of BJT;

상기 저농도 제2도전형 웰영역의 하부에 고농도 제1도전형 접합영역을 형성하는 공정과,Forming a high concentration first conductivity type junction region under the low concentration second conductivity type well region;

상기 고농도 제1도전형 웰영역에서 BJT 의 드레인으로 예정되어있는 부분의 하부에 제2도전형의 딥탭영역을 형성하는 공정과,Forming a deep tap region of a second conductivity type in a lower portion of the high concentration first conductivity type well region that is intended to be a drain of the BJT;

상기 반도체기판의 소자분리영역으로 예정되어있는 상에 소자분리 산화막을 형성하여 ESD 보호소자 영역을 소자영역과 분리시키고, ESD 보호소자의 BJT 영역과 웰 바이어스 영역을 분리시키는 공정과,Forming a device isolation oxide film on the predetermined device isolation region of the semiconductor substrate to separate the ESD protection device region from the device region, and to separate the BJT region and the well bias region of the ESD protection device;

상기 반도체기판의 BJT 영역상의 게이트산화막을 형성하는 공정과,Forming a gate oxide film on the BJT region of the semiconductor substrate;

상기 게이트산화막상에 전기적으로 플루팅된 하부 게이트전극을 형성하는 공정과,Forming an electrically fluted lower gate electrode on the gate oxide film;

상기 저농도 제2도전형 웰영역 딥탭영역의 채널측 하부에 다음 제1도전형 불순물의 경사이온주입으로 포켓영역들을 형성하는 공정과,Forming pocket regions at a lower side of the channel side of the low concentration second conductive well region deep tap region by injecting a gradient ion of a next first conductive impurity;

상기 구조의 전표면에 층간절연막을 도포하는 공정과,Applying an interlayer insulating film to the entire surface of the structure;

상기 층간절연막상에 상기 하부 게이트전극 및 저농도 제2도전형 웰영역의 일부와 중첩되는 상부 게이트전극을 형성하는 공정과,Forming an upper gate electrode overlapping the lower gate electrode and a portion of the low concentration second conductive well region on the interlayer insulating film;

상기 반도체기판에서 웰 바이어스 영역로 예정되어있는 부분상에 고농도 제1도전형의 웰 바이어스를 형성하는 공정과,Forming a well bias of a high concentration first conductivity type on a portion of the semiconductor substrate which is intended as a well bias region;

상기 딥탭영역의 상부에 고농도 제2도전형의 드레인영역을 형성하고, 상기 저농도 제2도전형 웰영역의 상부 일측에 고농도 제2도전형 접합영역을 형성하는 공정을 구비함에 있다.And forming a high concentration second conductive type drain region on the deep tap region and a high concentration second conductive type junction region on an upper side of the low concentration second conductive type well region.

이하, 본 발명에 따른 반도체소자의 정전기 보호소자 및 그 제조방법에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an electrostatic protection device of a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 반도체소자의 ESD 보호소자의 단면도로서, ESD 보호 필드 트랜지스터는 기생 pnp BJT로서, 웰 바이어스와 BJT로 구성된다.2 is a cross-sectional view of an ESD protection device of a semiconductor device according to the present invention, wherein the ESD protection field transistor is a parasitic pnp BJT, and is composed of a well bias and a BJT.

먼저, 실리콘 웨이퍼 등의 반도체기판(30)에서 ESD 보호소자로 예정되어있는 부분상에 고농도 n웰(32)이 형성되어있고, 상기 고농도 n웰(32) 상의 반도체기판(30)에 소자분리 산화막(34)이 형성되어 ESD 보호소자의 BJT 영역과 웰 바이어스 영역을 구분하고 있다.First, a high concentration n well 32 is formed on a portion of the semiconductor substrate 30 such as a silicon wafer, which is intended as an ESD protection element, and an element isolation oxide film is formed on the semiconductor substrate 30 on the high concentration n well 32. 34 is formed to distinguish the BJT region and the well bias region of the ESD protection device.

여기서 상기 웰 바이어스 영역의 반도체기판(30)상에는 고농도 n+의 웰 바이어스(36)가 형성되어 있고, 상기 BJT 영역에는 이중 게이트 구조의 BJT가 형성되어 있다.Here, a well-concentrated well bias 36 having a high concentration n + is formed on the semiconductor substrate 30 in the well bias region, and a BJT having a double gate structure is formed in the BJT region.

상기 BJT는 반도체기판(30)의 BJT 영역(Ⅰ)의 일측에는 고농도 p+의 드레인(44)이 형성되어있으며, 상기 고농도 p+의 드레인(44)의 하부에는 딥탭(45)이 p형 불순물로 형성되어있고, 상기 BJT 영역(Ⅰ) 타측의 반도체기판(30)상에는 P-웰(46)과, 상기 p-웰(46) 상에 형성된 고농도 p+영역(47)으로 구성되는 소오스가 형성되어있고, 상기 드레인(44)과 P-웰(46) 사이의 반도체기판(30)상에는 게이트산화막(40)이 형성되어있으며, 상기 게이트산화막(40)상에는 전기적으로 플르팅된 하부게이트전극(42)이 형성되어 있고, 상기 구조의 전표면에 층간절연막(48)이 도포되어있다.In the BJT, a high concentration p + drain 44 is formed at one side of the BJT region I of the semiconductor substrate 30, and a dip tab 45 is formed at a lower portion of the drain 44 having a high concentration p +. On the semiconductor substrate 30 on the other side of the BJT region I, a source composed of a P-well 46 and a high concentration p + region 47 formed on the p-well 46 is formed. A gate oxide film 40 is formed on the semiconductor substrate 30 between the drain 44 and the P-well 46, and an electrically floated lower gate electrode 42 is formed on the gate oxide film 40. The interlayer insulating film 48 is coated on the entire surface of the structure.

또한 상기 층간절연막(48)상에는 상기 하부 게이트전극(42) 일부와 p-웰(46)의 일부와 중첩되어있는 상부 게이트전극(49)이 형성되어 있으며, 상기 딥탭(45)과P-웰(46)의 채널측 반도체기판(30)의 표면 채널하부에는 n형 불순물로된 포켓영역(50, 51)이 형성되어있으며, 상기 P-웰(46)의 하부에는 고농도 n접합영역(53)이 형성되어있다.In addition, an upper gate electrode 49 overlapping a portion of the lower gate electrode 42 and a portion of the p-well 46 is formed on the interlayer insulating layer 48, and the dip tab 45 and the P-well ( Pocket regions 50 and 51 made of n-type impurities are formed under the surface channel of the channel-side semiconductor substrate 30 of 46, and a high concentration n-junction region 53 is formed below the P-well 46. Formed.

상기 고농도 n 접합영역(53)은 디플리션 폭을 감소시켜 아발란체 전류를 감소시켜 pn 다이오드 형성을 억제하고, 상기 포캣영역(50, 51)은 펀치쓰루를 억제한다.The high concentration n junction region 53 reduces the depletion width to reduce avalanche current, thereby suppressing pn diode formation, and the format regions 50 and 51 suppress punch through.

상기에서 웰 바이어스(36)과 드레인(44) 및 상부 게이트전극(49)은 외부 입력단과 연결되어 정전기가 인가되고, 상기 소오스의 고농도 p+영역(47)이 내부 회로와 연결된다.The well bias 36, the drain 44, and the upper gate electrode 49 are connected to an external input terminal to apply static electricity, and the high concentration p + region 47 of the source is connected to an internal circuit.

도 3a 내지 도 3g는 본발명에 따른 ESD 보호소자의 제조 공정도이다.3A to 3G are diagrams illustrating a manufacturing process of an ESD protection device according to the present invention.

먼저, 반도체기판(30)에서 ESD 보호소자로 예정되어있는 부분상에 마스크를 이용한 이온주입 공정으로 고농도 n웰(32)을 형성하고, 상기 고농도 n웰(32)에서 BJT 의 소오스로 예정되어있는 부분에 각각의 마스크를 이용한 이온주입 공정으로 p-웰(46)과 그 하부에 위치하는 고농도 n 접합영역(53)을 형성한다. 상기 고농도 n 접합영역(53)은 디플리션 폭을 감소시켜 아발란체 전류를 감소시켜 pn 다이오드 형성을 억제한다. (도 3a 참조).First, a high concentration n well 32 is formed by an ion implantation process using a mask on a portion of the semiconductor substrate 30 that is intended as an ESD protection element, and a source of BJT is planned in the high concentration n well 32. An ion implantation process using each mask in the portion forms a p-well 46 and a high concentration n junction region 53 located under the p-well 46. The high concentration n junction region 53 reduces the depletion width to reduce avalanche current, thereby inhibiting pn diode formation. (See FIG. 3A).

그다음 고농도 n웰(32)에서 BJT 의 드레인으로 예정되어있는 부분의 하부에 마스크를 이용한 이온주입 공정으로 p형의 딥탭(45)을 형성하고, 소자분리 공정을 진행하여 소자분리 산화막(34)을 형성하여 ESD 보호소자 영역을 소자영역과 분리시키고, ESD 보호소자의 BJT 영역과 웰 바이어스 영역을 구분한다. (도 3b 참조).Then, a p-type deep tap 45 is formed by an ion implantation process using a mask on the lower portion of the high concentration n well 32 that is intended to drain the BJT, and the device isolation oxide film 34 is formed by performing a device isolation process. It is formed to separate the ESD protection device region from the device region, and to distinguish the BJT region and the well bias region of the ESD protection device. (See Figure 3b).

그후, 상기 반도체기판(30)의 BJT 영역상의 p-웰(46)과 딥탭(45) 사이에 게이트산화막(40) 및 전기적으로 플루팅된 하부 게이트전극(42) 및 절연 스페이서(43)를 순차적으로 형성한다. (도 3c 참조).Thereafter, the gate oxide layer 40 and the electrically gated lower gate electrode 42 and the insulating spacer 43 are sequentially disposed between the p-well 46 and the deep tab 45 on the BJT region of the semiconductor substrate 30. To form. (See FIG. 3C).

그다음 n형 불순물의 경사이온주입 공정으로 상기 p-웰(46)과 딥탭(45)에 인접한 채널측 하부 반도체기판(30)의 채널영역 아래 부분에 펀치쓰루 방지를 위한 포켓영역(50, 51)을 형성한다. 여기서 스트레스 인가시 패스가 위아래로 이중으로 형성되어 패스 형성이 빨라진다. (도 3d 참조).Then, pocket regions 50 and 51 for punch-through prevention in the lower portion of the channel region of the lower channel semiconductor substrate 30 adjacent to the p-well 46 and the dip tab 45 by the gradient ion implantation process of the n-type impurity. To form. Here, when the stress is applied, the path is doubled up and down to form the path faster. (See FIG. 3D).

그후, 상기 구조의 전표면에 층간절연막(48)을 도포하고, 상기 층간절연막(48)상에 상기 하부 게이트전극(42) 및 p-웰(46)의 일부와 중첩되는 상부 게이트전극(49)을 형성한다. (도 3e 참조).Thereafter, an interlayer insulating film 48 is applied to the entire surface of the structure, and the upper gate electrode 49 overlapping the lower gate electrode 42 and a part of the p-well 46 on the interlayer insulating film 48. To form. (See Figure 3E).

그다음 상기 반도체기판(30)에서 웰 바이어스 영역(Ⅱ)으로 예정되어있는 부분상에 마스크를 이용한 이온주입 고정으로 고농도 n형의 웰 바이어스(36)를 형성하고, (도 3f 참조), 다시 소오스/드레인영역으로 예정되어있는 부분상에 마스크를 이용해 고농도 p형 불순물을 이온주입하여 상기 딥탭(45)의 상부에는 p+ 드레인(44)을 형성하고, 상기 p-웰(46)의 상부 일측에는 고농도 p+영역(47)을 형성한다. (도 3g 참조).Then, a high concentration n-type well bias 36 is formed by ion implantation fixing using a mask on a portion of the semiconductor substrate 30 that is intended as the well bias region II (see FIG. 3F), and then again the source / A high concentration p-type impurity is ion-implanted using a mask on a portion intended as a drain region to form a p + drain 44 on the dip tab 45 and a high concentration p + on one side of the p-well 46. Area 47 is formed. (See FIG. 3G).

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체소자의 ESD 보호소자 및 그 제조방법은 BJT의 드레인 하부에 딥탭을 형성하고, 소오스의 P-웰의 하부에 고농도 n 접합영역을 형성하며, 딥탭과 p-웰의 채널측 하부에는 포캣영역을 형성하였으므로, 상기 고농도 n 접합영역이 디플리션 폭을 감소시켜 아발란체 전류를 감소시켜 pn 다이오드 형성을 억제하고, 상기 포캣영역이 펀치쓰루를 억제하며, 딥탭을 통하여도 패스가 형성되어 ESD의 효과가 증가되고, 증가된 패스에 의해 소자의 크기를 감소시킬 수 있어 소자의 고집적화가 유리해지는 이점이 있다.As described above, the ESD protection device of the semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the present invention form a deep tap under the drain of the BJT, and form a high concentration n junction region under the P-well of the source, and the deep tap and the p Since the pore region is formed in the lower channel side of the well, the high concentration n junction region reduces the depletion width to reduce the avalanche current, thereby suppressing pn diode formation, and the pore region suppresses punchthrough. The pass is also formed through the deep tap, and the effect of the ESD is increased, and the size of the device can be reduced by the increased path, so that high integration of the device is advantageous.

Claims (2)

웰 바이어스와 BJT를 구비하는 반도체소자의 정전기방전 보호소자에 있어서,In the electrostatic discharge protection device of a semiconductor device having a well bias and BJT, 반도체기판에서 ESD 보호소자로 예정되어 있는 부분에 형성되어 있는 제1도전형의 고농도 웰영역과,A highly-concentrated well region of the first conductivity type formed in a portion of the semiconductor substrate, which is supposed to be an ESD protection element, 상기 고농도 웰영역에서 웰 바이어스 영역과 BJT 영역을 구분하는 소자분리 산화막과,A device isolation oxide film separating a well bias region and a BJT region in the high concentration well region; 상기 웰 바이어스 영역으로 예정되어있는 반도체기판상에 형성되어 있는 제1도전형의 웰 바이어스와,A well bias of a first conductivity type formed on a semiconductor substrate which is intended to be the well bias region; 상기 BJT 영역으로 예정되어있는 반도체기판의 일측에 형성되어있는 제2도전형의 드레인과,A drain of the second conductive type formed on one side of the semiconductor substrate, which is intended to be the BJT region; 상기 드레인의 하부에 형성되어있는 제2도전형의 딥탭영역과,A deep tap region of a second conductivity type formed under the drain; 상기 BJT 영역 타측의 반도체기판상에는 형성되어있는 저농도 제2도전형 웰영역과,A low concentration second conductive well region formed on the semiconductor substrate on the other side of the BJT region; 상기 저농도 제2도전형 웰영역의 일측에 형성되어 있는 고농도 제2도전형영역과,A high concentration second conductive region formed on one side of the low concentration second conductivity type well region, 상기 저농도 제2도전형 웰영역의 하부에 형성되어있는 고농도 제1도전형 접합영역과,A high concentration first conductive junction region formed under the low concentration second conductive well region, 상기 딥탭영역과 저농도 제2도전형 웰영역 사이의 반도체기판의 채널측 표면 하부에 형성되어있는 제1도전형의 포켓영역들과,Pocket regions of the first conductive type formed under the channel-side surface of the semiconductor substrate between the deep tap region and the low concentration second conductive well region; 상기 드레인과 저농도 제2도전형 웰영역 사이의 반도체기판상에 형성되어있는 게이트산화막과,A gate oxide film formed on the semiconductor substrate between the drain and the low concentration second conductive well region; 상기 게이트산화막상에는 형성되어있는 전기적으로 플르팅된 하부게이트전극과,An electrically floated lower gate electrode formed on the gate oxide layer; 상기 구조의 전표면에 형성되어있는 층간절연막과,An interlayer insulating film formed on the entire surface of the structure; 상기 하부 게이트전극 일부와 저농도 제2도전형 웰영역의 일부와 중첩되도록 상기 층간절연막상에 형성되어있는 상부 게이트전극을 구비하는 반도체소자의 정전기 방전 보호소자.And an upper gate electrode formed on the interlayer insulating layer so as to overlap a portion of the lower gate electrode and a portion of the second concentration well-conducting well region. 웰 바이어스와, 이중게이트구조의 BJT를 구비하는 반도체소자의 정전기방전 보호소자의 제조방법에 있어서,In the manufacturing method of the electrostatic discharge protection device of a semiconductor device having a well bias and a double-gate structure BJT, 반도체기판에서 ESD 보호소자로 예정되어있는 부분상에 고농도 제1도전형 웰영역을 형성하는 공정과,Forming a high concentration first conductive well region on a portion of the semiconductor substrate that is intended as an ESD protection device; 상기 고농도 제1도전형 웰영역에서 BJT의 소오스로 예정되어있는 부분에 저농도 제2도전형 웰영역을 형성하는 공정과,Forming a low concentration second conductivity type well region in a portion of the high concentration first conductivity type well region that is supposed to be a source of BJT; 상기 저농도 제2도전형 웰영역의 하부에 고농도 제1도전형 접합영역을 형성하는 공정과,Forming a high concentration first conductivity type junction region under the low concentration second conductivity type well region; 상기 고농도 제1도전형 웰영역에서 BJT 의 드레인으로 예정되어있는 부분의 하부에 제2도전형의 딥탭영역을 형성하는 공정과,Forming a deep tap region of a second conductivity type in a lower portion of the high concentration first conductivity type well region that is intended to be a drain of the BJT; 상기 반도체기판의 소자분리영역으로 예정되어있는 상에 소자분리 산화막을형성하여 ESD 보호소자 영역을 소자영역과 분리시키고, ESD 보호소자의 BJT 영역과 웰 바이어스 영역을 분리시키는 공정과,Forming a device isolation oxide film on the predetermined device isolation region of the semiconductor substrate to separate the ESD protection device region from the device region, and separating the BJT region and the well bias region of the ESD protection device; 상기 반도체기판의 BJT 영역상의 게이트산화막을 형성하는 공정과,Forming a gate oxide film on the BJT region of the semiconductor substrate; 상기 게이트산화막상에 전기적으로 플루팅된 하부 게이트전극을 형성하는 공정과,Forming an electrically fluted lower gate electrode on the gate oxide film; 상기 저농도 제2도전형 웰영역 딥탭영역 사이 반도체기판의 채널측 하부에 제1도전형 불순물의 경사이온주입으로 포켓영역들을 형성하는 공정과,Forming pocket regions between the low concentration second conductive well region deep tap regions by inclined ion implantation of a first conductive impurity in a lower portion of the channel side of the semiconductor substrate; 상기 구조의 전표면에 층간절연막을 도포하는 공정과,Applying an interlayer insulating film to the entire surface of the structure; 상기 층간절연막상에 상기 하부 게이트전극 및 저농도 제2도전형 웰영역의 일부와 중첩되는 상부 게이트전극을 형성하는 공정과,Forming an upper gate electrode overlapping the lower gate electrode and a portion of the low concentration second conductive well region on the interlayer insulating film; 상기 반도체기판에서 웰 바이어스 영역로 예정되어있는 부분상에 고농도 제1도전형의 웰 바이어스를 형성하는 공정과,Forming a well bias of a high concentration first conductivity type on a portion of the semiconductor substrate which is intended as a well bias region; 상기 딥탭영역의 상부에 고농도 제2도전형의 드레인영역을 형성하고, 상기 저농도 제2도전형 웰영역의 상부 일측에 고농도 제2도전형 접합영역을 형성하는 공정을 구비하는 반도체소자의 정전기방전 보호소자의 제조방법.Forming a drain region of a high concentration second conductive type on the deep tap region and forming a high concentration second conductive type junction region on an upper side of the low concentration second conductive type well region. Method of manufacturing the device.
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