KR20060024805A - Semiconductor device and method for fabricating the same - Google Patents
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본 발명은, 반도체 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은, 예를 들면 전원 IC로서 사용할 수 있는 고내압 반도체 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a high breakdown voltage semiconductor device which can be used, for example, as a power supply IC and a manufacturing method thereof.
반도체 장치 중에서, 대표적인 고내압의 반도체 장치는, 전원용 IC나 표시 장치용 드라이버 등에 사용되고 있다. 고내압 반도체 장치의 개략 단면도(종래예1)를, 도 3에 도시한다. 도 3은 게이트 전극(3)과, 그 단부 바로 아래를 포함하여 중복되어 있는 제2 도전형이며 저농도인 제1 드리프트 영역(6)과, 게이트 전극(3)과 격리되고 제1 드리프트 영역(6)으로 둘러싸인 제2 도전형이며 고농도인 소스 영역(4) 및 드레인 영역(5)을 갖는 반도체 장치이다. 여기서, 참조 부호 1은 제1 도전형의 반도체 기판, 참조 부호 2는 게이트 절연막, 참조 부호 6A는 제1 드리프트 영역단, 참조 부호 6B는 드레인 영역과 제1 드리프트 영역의 경계부, 참조 부호 8은 소자 분리 영역, 참조 부호 14는 층간 절연막, 참조 부호 15는 드레인 전극, 참조 부호 16은 소스 전극, 참조 부호 17은 제1 드리프트 영역 길이이다. 이 종래예1에서의 고내압화의 원리를 이하에 설명한다. Among semiconductor devices, typical high breakdown voltage semiconductor devices are used for power supply ICs, display device drivers, and the like. A schematic sectional view (conventional example 1) of a high breakdown voltage semiconductor device is shown in FIG. FIG. 3 shows the
종래예1에서는, 드레인 영역(5)에 고전압이 인가되었을 때, 제1 드리프트 영역(6)의 공핍화에 의해, 드리프트 영역(6)에서 전압 강하를 발생시켜, 게이트 전극(3) 아래의 제1 드리프트 영역단(6A)의 전계를 완화시킴으로써, 고내압화를 도모하고 있다. 즉, 제1 드리프트 영역단(6A)에서의 내압을 향상시켜, 제1 드리프트 영역(6)에서의 전압 강하를 촉진시키기 위해 제1 드리프트 영역(6)의 농도를 낮게 하고 있다. In the prior art example 1, when a high voltage is applied to the
또한, 게이트 전극(3)을, 그 단부 바로 아래에서 제1 드리프트 영역(6)과 중복시킴으로써, 게이트 전극(3)과의 전위차에 의해 그 중복 영역에서 더욱 공핍화가 촉진되어, 드리프트 영역단(6A)의 전계를 더욱 완화시킴으로써도 고내압화를 실현하고 있다. In addition, by overlapping the
종래예1의 개량형으로서, 도 4의 (d)에 종래예2의 반도체 장치의 개략 단면도를 도시한다. 이것은, 게이트 전극(3)과, 그 단부 바로 아래를 포함하여 중복되어 있는 제2 도전형이며 저농도인 제1 드리프트 영역(6)과, 게이트 전극(3)과 격리되며 제1 드리프트 영역(6)에 인접하는 제2 드리프트 영역(7)과, 게이트 전극(3)과 격리되고 제2 드리프트 영역(7)으로 둘러싸인 제2 도전형이며 고농도인 소스 영역(4) 및 드레인 영역(5)을 갖는 반도체 장치이다. 이 종래예2에서의 고내압화의 원리를 이하에 설명한다. As an improved type of the conventional example 1, a schematic sectional view of the semiconductor device of the conventional example 2 is shown in FIG.4 (d). This is the first
도 3의 종래예1에서, 제1 드리프트 영역단(6A)에서의 내압을 향상시키기 위해서는, 제1 드리프트 영역(6)에서의 전압 강하를 촉진시키기 위해 제1 드리프트 영역(6)의 농도를 낮게 할 필요가 있다. 그 한편, 드레인 영역과 제1 드리프트 영 역의 경계부(6B)에서는, 제1 드리프트 영역(6)의 공핍화에 의해, 전압 강하가 발생하기 때문에, 경계부(6B)의 전계 강도가 높아져, 내압 저하를 야기한다. In the conventional example 1 of FIG. 3, in order to improve the breakdown voltage at the first drift region end 6A, the concentration of the
그 때문에, 종래예2에서는, 도 4의 (d)에 있는 바와 같이 드레인 영역(5)을 둘러싸도록 하여, 제2 드리프트 영역(7)을 형성하고, 제2 드리프트 영역(7)의 농도를, 제1 드리프트 영역(6)보다 높게 해 둠으로써 드레인 영역과 제2 드리프트 영역의 경계부(7B)의 전계를 완화하여, 트랜지스터 전체의 고내압화를 실현하고 있다. 도면에서, 참조 부호 7A는 제1 드리프트 영역과 제2 드리프트 영역의 경계부를 의미하고 있다. Therefore, in the conventional example 2, the
이 종래예2에 상당하는 것에, 일본 특개소61-180483호 공보가 있다. Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-180483 corresponds to this conventional example 2.
그러나, 상기 고내압화 기술은, 공정의 증가를 초래하며, 또한 미세화에는 한계가 있다고 하는 과제가 있었다. However, the high pressure-resistant technique has the problem of causing an increase in the process and limiting the miniaturization.
즉, 종래예2와 같이 농도가 서로 다른 2개의 드리프트 영역을 제조하기 위해서는, 도 4의 (a)와 (b)에 도시한 바와 같이 개별로 감광성 레지스트 마스크(10)를 이용하여 드리프트 영역 형성을 위한 불순물 주입(11, 12)을 행할 필요가 있다. 이것은 공정의 증가로 된다. That is, in order to manufacture two drift regions having different concentrations as in the conventional example 2, as shown in FIGS. 4A and 4B, the drift region formation is separately performed using the
또한, 제2 드리프트 영역 형성 시, 이미 도입 완료된 제1 드리프트 영역과의 얼라인먼트 오차에 의해 제1 드리프트 영역 길이(17)가 변동됨으로써 트랜지스터 특성이 불안정하게 되는 경우가 있다. 이것을 억제하기 위해 제1 드리프트 영역 길이(17)를 얼라인먼트 오차의 5배 정도(제조에서의 얼라인먼트 오차가 0.2㎛인 경우, 전체의 드리프트 길이 1㎛ 정도)까지 설계값을 크게 할 필요가 있으며, 그 때 문에 미세화에는 한계가 있었다. In addition, when the second drift region is formed, the transistor characteristics may become unstable because the length of the
또한, 게이트 전극 형성 시, 게이트 전극과 제1 드리프트 영역(6)의 얼라인먼트 오차에 의해, 게이트 전극과 드리프트 영역이 격리되지 않도록 게이트 전극과 드리프트 영역의 중복되는 폭은, 얼라인먼트 오차의 2배 정도로 할 필요가 있었다. 도면에서, 참조 부호 13은 소스 영역과 드레인 영역 형성을 위한 불순물 주입을 의미한다. In the formation of the gate electrode, the overlapping width of the gate electrode and the drift region should be about twice the alignment error so that the gate electrode and the drift region are not separated by the alignment error of the gate electrode and the
<발명의 개시><Start of invention>
본 발명의 발명자는, 상기의 과제를 감안하여, 공정수를 증가시키지 않고 제작할 수 있어, 미세화가 가능한 드리프트 영역을 갖는 반도체 장치 및 그 제조 방법을 발견하여 본 발명에 이르렀다. In view of the above-described problems, the inventor of the present invention has found a semiconductor device having a drift region which can be manufactured without increasing the number of steps, and which can be miniaturized, and a method of manufacturing the same.
이리하여 본 발명에 따르면, 소자 분리 영역을 형성한 제1 도전형의 반도체 기판, 반도체 기판 상에 게이트 절연막을 개재하여 형성된 게이트 전극, 게이트 전극의 측벽에 임의로 형성된 절연막으로 이루어지는 사이드월 스페이서, 게이트 전극의 채널 길이 방향의 단부의 적어도 편측의 반도체 기판에 형성된 저농도 영역을 구비하는 제2 도전형의 드리프트 영역, 저농도 영역을 제외한 드리프트 영역으로 둘러싸인 제2 도전형의 고농도 영역, 반도체 기판 전체면에 형성된 층간 절연막, 소정의 개소에 형성된 컨택트홀과 금속 배선을 구비하고, Thus, according to the present invention, a sidewall spacer and a gate electrode are formed of a first conductive semiconductor substrate having an element isolation region, a gate electrode formed on the semiconductor substrate via a gate insulating film, and an insulating film arbitrarily formed on sidewalls of the gate electrode. A second conductivity type drift region having a low concentration region formed in a semiconductor substrate on at least one side of an end in the channel longitudinal direction of the second conductivity type high concentration region surrounded by a drift region except the low concentration region, and an interlayer formed on the entire surface of the semiconductor substrate An insulating film, a contact hole formed in a predetermined position, and a metal wiring;
저농도 영역을 구비하는 제2 도전형의 드리프트 영역이, 서로 다른 4방향으로부터 또한 소정의 주입 각도를 갖게 한 불순물의 이온 주입에 의해 형성된 영역인 반도체 장치가 제공된다. There is provided a semiconductor device in which a drift region of the second conductivity type having a low concentration region is a region formed by ion implantation of impurities which have a predetermined implantation angle from four different directions.
또한 본 발명에 따르면, 소자 분리 영역을 형성한 제1 도전형의 반도체 기판 상에, 게이트 절연막을 개재하여 게이트 전극을 형성하는 공정과, 임의로 게이트 전극의 측벽에 절연막으로 이루어지는 사이드월 스페이서를 형성하는 공정과, 서로 다른 4방향으로부터 또한 소정의 주입 각도를 갖게 한 불순물의 이온 주입에 의해 게이트 전극의 채널 길이 방향의 단부의 적어도 편측의 반도체 기판에 저농도 영역을 구비하는 제2 도전형의 드리프트 영역을 형성하는 공정과, 레지스트 패턴을 형성하고, 레지스트 패턴을 통해 저농도 영역을 제외한 드리프트 영역으로 둘러싸이는 제2 도전형의 고농도 영역을 형성하는 공정과, 레지스트 패턴을 제거하고, 반도체 기판 전체면에 층간 절연막을 형성하는 공정과, 소정의 개소에 컨택트홀을 형성하고, 금속 배선을 형성하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다. Further, according to the present invention, a step of forming a gate electrode via a gate insulating film on a first conductive semiconductor substrate in which an element isolation region is formed, and optionally forming sidewall spacers made of an insulating film on sidewalls of the gate electrode The second conductivity type drift region having a low concentration region is provided on the semiconductor substrate on at least one side of the end portion of the channel electrode in the channel length direction by implantation of impurities which have a predetermined implantation angle from the four different directions. Forming a resist pattern, forming a high conductivity region of a second conductivity type surrounded by a drift region other than the low concentration region through the resist pattern, removing the resist pattern, and removing the interlayer insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate. Forming a contact hole, forming a contact hole at a predetermined position, and There is provided a method of manufacturing a semiconductor device including a step of forming.
또한 본 발명에 따르면, 소자 분리 영역을 형성한 제1 도전형의 반도체 기판 상에, 게이트 절연막을 개재하여 게이트 전극을 형성하는 공정과, 임의로 게이트 전극의 측벽에 절연막으로 이루어지는 사이드월 스페이서를 형성하는 공정과, 게이트 전극 및 형성되어 있는 경우에는 사이드월 스페이서를 마스크로 하여 반도체 기판을 에칭하여 홈을 형성하는 공정과, 서로 다른 4방향으로부터 또한 소정의 주입 각도를 갖게 한 불순물의 이온 주입에 의해 게이트 전극의 채널 길이 방향의 단부의 적어도 편측의 반도체 기판에 저농도 영역을 구비하는 제2 도전형의 드리프트 영역을 형성하는 공정과, 레지스트 패턴을 형성하고, 레지스트 패턴을 통해 저농도 영역을 제외한 드리프트 영역으로 둘러싸이는 제2 도전형의 고농도 영역을 형성하 는 공정과, 레지스트 패턴을 제거하고, 반도체 기판 전체면에 층간 절연막을 형성하는 공정과, 소정의 개소에 컨택트홀을 형성하고, 금속 배선을 형성하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다. Further, according to the present invention, a step of forming a gate electrode via a gate insulating film on a first conductive semiconductor substrate in which an element isolation region is formed, and optionally forming sidewall spacers made of an insulating film on sidewalls of the gate electrode A process of etching a semiconductor substrate using a sidewall spacer as a mask and forming a groove in the process, the gate electrode and, if formed, a gate by ion implantation of impurities having a predetermined implantation angle from four different directions. Forming a second conductivity type drift region having a low concentration region in at least one side of the end of the electrode in the channel length direction; forming a resist pattern, and enclosing the drift region excluding the low concentration region through the resist pattern; This is the process of forming a high concentration region of the second conductivity type, and the resist A method of manufacturing a semiconductor device is provided, which includes removing a semiconductor pattern, forming an interlayer insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate, and forming a contact hole at a predetermined location and forming a metal wiring.
도 1의 (a)∼(c)는 실시예1의 반도체 장치의 제조 공정을 도시하는 개략 단면도. 1 (a) to 1 (c) are schematic cross sectional views showing a semiconductor device of First Embodiment during a manufacturing step;
도 2의 (a)∼(c)는 실시예3의 반도체 장치의 제조 공정을 도시하는 개략 단면도. 2 (a) to 2 (c) are schematic cross sectional views showing the semiconductor device of Example 3 during a manufacturing step;
도 3은 종래예1의 반도체 장치의 개략 단면도. 3 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device of Conventional Example 1. FIG.
도 4의 (a)∼(d)는 종래예2의 반도체 장치의 제조 공정을 도시하는 개략 단면도. 4A to 4D are schematic cross-sectional views showing steps for manufacturing the semiconductor device of Conventional Example 2;
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태><Best mode for carrying out the invention>
본 발명에서는, 게이트 전극을 형성한 후의 드리프트 영역 형성용의 불순물 도입 공정에서, 통상적으로, 웨이퍼면과의 입사각 0°로 행해지는 드리프트 영역 형성을 위한 불순물 주입을 기울여서 하고(예를 들면, 30° 이상), 또한 주입 중에 도입의 방향을 변화시킴으로써, (1) 게이트 전극의 그림자에 의해 게이트 전극의 단부 바로 아래에 인접하는 영역에서 불순물 도입이 제한되기 때문에, 동 영역이 저농도화되는 것, (2) 또한 경사 입사에 의한 게이트 전극의 단부 바로 아래에의 불순물의 스며듦에 의해 형성된 게이트 전극의 단부 바로 아래에 중복되는 드리프트 영역을 갖는 것을 특징으로 한다. In the present invention, in the impurity introduction step for forming the drift region after forming the gate electrode, impurity implantation for forming the drift region, which is usually performed at an incident angle of 0 ° with the wafer surface, is inclined (for example, 30 °). By changing the direction of introduction during the implantation, (1) impurity introduction is limited in the region immediately below the end of the gate electrode by the shadow of the gate electrode, so that the copper region becomes low, (2 ) And a drift region overlapping immediately below the end of the gate electrode formed by the impregnation of impurities immediately below the end of the gate electrode due to the oblique incidence.
이에 의해, 종래예2의 제1 드리프트 영역 형성을 위한 공정이 불필요하게 된다. 또한, 게이트 전극과 드리프트 영역의 중복 폭 및 저농도 영역 길이는, 불순물 주입의 입사 각도와 게이트 전극의 두께에 의해 결정되므로, 이들 값은 안정되어 있기 때문에, 반도체 장치의 미세화를 도모하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 도 4의 (d)의 종래예2의 반도체 장치에 비해, 약 10∼40% 미세화할 수 있다. Thereby, the process for forming the 1st drift region of the prior art example 2 becomes unnecessary. In addition, since the overlap width and the low concentration region length of the gate electrode and the drift region are determined by the incidence angle of impurity implantation and the thickness of the gate electrode, these values are stable, so that the semiconductor device can be miniaturized. Specifically, it can be made about 10 to 40% finer compared with the semiconductor device of the prior art example 2 of FIG.
또한, 게이트 전극 측벽에 절연막으로 이루어지는 사이드월 스페이서를 선택적으로 형성함으로써, 그 후의 드리프트 영역 형성용의 불순물 도입 공정에서, 경사 입사에 의한 게이트 전극의 단부 바로 아래에 스며드는 깊이를 제한할 수 있다. 그 때문에, 게이트 전극과 드리프트 영역의 중복 폭을 감소시켜, 반도체 장치를 보다 미세화할 수 있다. Further, by selectively forming sidewall spacers made of insulating films on the sidewalls of the gate electrodes, the depth penetrating immediately below the ends of the gate electrodes due to the oblique incidence in the subsequent impurity introduction step for forming the drift region can be limited. Therefore, the overlap width of the gate electrode and the drift region can be reduced, and the semiconductor device can be made smaller.
또한, 드리프트 영역의 반도체 기판 표면을, 게이트 전극 바로 아래의 반도체 표면에 대하여 홈 형상으로 함으로써, 게이트 전극의 단부 바로 아래에 인접하는 홈의 측벽부가 가장 낮고, 다음으로 홈 바닥부의 일부에서 드리프트 영역을 저농도로 할 수 있다. 그 때문에, 실효의 저농도 영역 길이를 연장시킬 수 있어, 보다 반도체 장치의 고내압화를 도모하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 도 1의 (c)의 반도체 장치에 비해, 1.1∼1.3배 고내압화할 수 있다. In addition, by making the surface of the semiconductor substrate of the drift region into a groove shape with respect to the semiconductor surface immediately below the gate electrode, the sidewall portion of the groove adjacent immediately below the end of the gate electrode is the lowest, and then the drift region is removed from a portion of the groove bottom portion. You can do it at a low concentration. Therefore, the effective low concentration region length can be extended, and it is possible to achieve higher withstand voltage of the semiconductor device. Specifically, the pressure resistance can be 1.1 to 1.3 times higher than that of the semiconductor device of FIG. 1C.
또한, 소스 영역에 인가하는 전압이 낮은 경우, 소스 영역측에서는, 드리프트 영역을 생략하고, 게이트 전극의 단 바로 아래에 인접하여, 고농도의 소스 영역을 형성함으로써, 미세화를 도모하는 것이 가능하다. In addition, when the voltage applied to the source region is low, the source region side can omit the drift region and form a high concentration source region adjacent immediately below the gate electrode, whereby miniaturization can be achieved.
본 발명에 사용할 수 있는 반도체 기판은, 특별히 한정되지 않고, 실리콘 기 판, 실리콘 게르마늄 기판 등의 공지의 기판을 사용할 수 있다. The semiconductor substrate which can be used for this invention is not specifically limited, Well-known board | substrates, such as a silicon substrate and a silicon germanium substrate, can be used.
반도체 기판에는, 소자 분리 영역이 형성되어 있다. 소자 분리 영역은, LOCOS 분리 영역이나, 트렌치 분리 영역 중 어느 것이어도 된다. An element isolation region is formed in the semiconductor substrate. The element isolation region may be either a LOCOS isolation region or a trench isolation region.
소자 분리 영역에 의해 구획되는 영역의 반도체 기판 상의 소정의 개소에, 게이트 절연막을 개재하여 게이트 전극이 형성되어 있다. 게이트 절연막으로서는, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 및 이들 막의 적층체 등을 들 수 있다. 게이트 전극으로서는, 예를 들면, Al, Cu 등의 금속막, 폴리실리콘막, 실리콘과 고융점 금속(예를 들면, 티탄, 텅스텐 등)과의 실리사이드막, 폴리실리콘막과 실리사이드막의 적층체(폴리사이드막)를 들 수 있다. 게이트 절연막은, 예를 들면, 열 산화법, 스퍼터법 등을 재료에 따라 선택함으로써 형성할 수 있고, 게이트 전극은, 예를 들면, CVD법, 증착법 등을 재료에 따라 선택함으로써 형성할 수 있다. The gate electrode is formed through a gate insulating film at a predetermined position on the semiconductor substrate in the region partitioned by the element isolation region. As a gate insulating film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a laminated body of these films, etc. are mentioned. Examples of the gate electrode include a metal film such as Al and Cu, a polysilicon film, a silicide film of silicon and a high melting point metal (for example, titanium and tungsten), a laminate of a polysilicon film and a silicide film (poly Side film). The gate insulating film can be formed by, for example, selecting a thermal oxidation method, a sputtering method or the like according to a material, and the gate electrode can be formed by selecting a CVD method, a vapor deposition method or the like according to a material, for example.
게이트 전극의 측벽에는, 절연막(예를 들면, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막)으로 이루어지는 사이드월 스페이서를 형성해도 된다. 사이드월 스페이서는, CVD법, 스퍼터법 등을 재료에 따라 선택함으로써 형성할 수 있다. A sidewall spacer made of an insulating film (for example, silicon oxide film or silicon nitride film) may be formed on the sidewall of the gate electrode. The sidewall spacer can be formed by selecting a CVD method, a sputtering method, etc. according to a material.
또한, 게이트 전극 및 형성되어 있는 경우에는 사이드월 스페이서를 마스크로 하여, 반도체 기판을 드라이 또는 웨트 에칭함으로써 홈을 형성하고 있어도 된다. 홈의 깊이는, 예를 들면, 0.1∼0.5㎛로 할 수 있다. 홈의 형상은, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 홈의 벽면이 수직인 형상, 홈의 저면이 상면보다 좁은 형상, 홈의 저면이 상면보다 넓은 형상 등을 들 수 있다. In the case where the gate electrode and the gate electrode are formed, the grooves may be formed by dry or wet etching the semiconductor substrate using the sidewall spacer as a mask. The depth of the groove can be, for example, 0.1 to 0.5 mu m. The shape of the groove is not particularly limited, and examples thereof include a shape in which the wall surface of the groove is vertical, a shape in which the bottom of the groove is narrower than the upper surface, and a shape in which the bottom of the groove is wider than the upper surface.
반도체 기판에는, 서로 다른 4방향으로부터 또한 소정의 주입 각도를 갖게 하여 불순물의 이온 주입을 행함으로써, 게이트 전극의 채널 길이 방향의 단부에 저농도 영역을 구비하는 제2 도전형의 드리프트 영역이 적어도 반도체 기판의 드레인 영역 형성측에 형성되어 있다. 주입 각도는, 원하는 반도체 장치의 특성에 따라 다르지만, 예를 들면, 30° 이상으로 행할 수 있고, 보다 구체적으로는 30°∼70°의 범위에서 선택할 수 있다. The semiconductor substrate has a second conductivity type drift region having a low concentration region at the end of the channel electrode in the channel length direction by implanting impurities at a predetermined implantation angle from four different directions. It is formed in the drain region formation side of the. Although the injection angle changes with the characteristic of a desired semiconductor device, it can carry out by 30 degrees or more, for example, and can select it in the range of 30 degrees-70 degrees more specifically.
여기서, 서로 다른 4방향은, 상기 드리프트 영역을 형성할 수만 있으면, 서로 어떠한 관계를 갖고 있어도 된다. 특히, 4방향은, 그 중의 1방향이, 채널 폭 방향에 평행한 방향이며, 다른 3방향이, 상기 1방향에 대하여 90°, 180° 및 270°의 입사각을 갖는 방향인 것이 바람직하다. Here, the four different directions may have any relationship with each other as long as the drift region can be formed. In particular, the four directions are preferably directions in which one direction is parallel to the channel width direction, and the other three directions are directions having incidence angles of 90 °, 180 ° and 270 ° with respect to the one direction.
또한, 레지스트 패턴을 통해 저농도 영역을 제외한 드리프트 영역으로 둘러싸이는 제2 도전형의 고농도의 드레인 영역을 형성한다. 또한, 소스 영역도 드리프트 영역 내에 형성되어 있어도 된다. 또한, 게이트 전극의 측벽 하부와 중복되도록 소스 영역 단독으로 형성해도 된다. Further, a high concentration drain region of the second conductivity type is formed through the resist pattern and surrounded by the drift region except for the low concentration region. The source region may also be formed in the drift region. The source region may be formed alone so as to overlap the lower portion of the sidewall of the gate electrode.
또한, 반도체 기판 전체면에 층간 절연막을 구비하고, 소정의 개소에 컨택트홀과 금속 배선을 구비하고 있다. 층간 절연막으로서는, 특별히 한정되지 않고, 공지의 방법으로 형성된 실리콘 산화막, SOG막 등의 공지의 막을 모두 사용할 수 있다. 또한, 컨택트홀이 형성되는 소정의 개소는, 소스 영역, 드레인 영역, 게이트 전극 등의 위를 들 수 있다. 금속 배선으로서는, Al막, Cu막 등을 들 수 있다. In addition, an interlayer insulating film is provided on the entire surface of the semiconductor substrate, and contact holes and metal wirings are provided at predetermined locations. It does not specifically limit as an interlayer insulation film, Any well-known film, such as a silicon oxide film and an SOG film formed by a well-known method, can be used. In addition, the predetermined location where a contact hole is formed is mentioned above a source region, a drain region, a gate electrode. Examples of the metal wirings include Al films and Cu films.
[실시예]EXAMPLE
이하, 본 발명의 반도체 장치 및 그 제조 방법에 따른 실시예에 대하여, 구 체적인 수치를 나타내면서, 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the Example which concerns on the semiconductor device of this invention and its manufacturing method is demonstrated, showing a specific numerical value.
<실시예1> Example 1
도 1의 (c)는 실시예1의 반도체 장치의 개략 단면도이다. FIG. 1C is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device of Example 1. FIG.
제1 도전체형의 반도체 기판(1)은 예를 들면 P형이며, 붕소 농도는 대략 1×1015/㎤이다. 이 기판 상에 두께 400㎚ 정도의 소자 분리 영역(8)이 있다. 또한, 예를 들면 두께 40㎚의 게이트 절연막(2), 또한 예로서 두께 200㎚의 폴리사이드로 이루어지는 게이트 전극(3)이 형성되어 있다. 이 게이트 전극(3)의 채널 길이는 1㎛ 정도이며, 게이트 전극의 측벽에 선택적으로 절연막으로 이루어지는 사이드월 스페이서(23)가 형성되어 있고, 바닥부의 막 두께는 예를 들면 100㎚이다. The
또한, 게이트 전극(3)의 단부 바로 아래를 포함하고, 자기 정합에 의해 0.1㎛ 정도 중복되는 드리프트 영역(21)이 형성되어 있다. 이 드리프트 영역의 저농도 영역 길이(22)는, 0.2㎛ 정도이며, 농도는 0.9×1017/㎤, 접합 깊이는 0.4㎛ 정도이다. 또한, 드리프트 영역 자체의 농도는 1.2×1017/㎤, 접합 깊이는 0.5㎛ 정도이다. In addition, a
게이트 전극(3)과 드레인 영역(5)의 거리는 1㎛이다. The distance between the
도 1의 (c)의 반도체 장치의 제조 방법을, 도 1의 (a)∼(c)의 반도체 장치의 제조 공정을 도시하는 개략 단면도에 의해 설명한다. The manufacturing method of the semiconductor device of FIG. 1 (c) is demonstrated with schematic sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device of FIG. 1 (a)-(c).
도 1의 (a)에 대하여, 반도체 기판(1) 상에 소자 분리 영역(8)이 선택적으로 형성되며, 다음으로 게이트 절연막(2)이 형성되고, 또한 게이트 전극(3)이 형성되 어 있다. 1 (a), an
게이트 전극(3)의 측벽에 선택적으로, 절연막으로 이루어지는 사이드월 스페이서(23)가 형성되어 있다. 사이드월 스페이서(23)의 바닥부의 막 두께는 게이트 전극과, 후에 형성되는 드리프트 영역(21)의 중복 폭에 의해 조정된다. Optionally,
이러한 반도체 기판 표면에, 예를 들면 인을 에너지 대략 180keV, 주입 각도 45°로 서로 다른 4방향으로 나누어 이온 주입을 전체 주입량이 7×1012/㎠ 정도인 주입량으로, 드리프트 영역 형성을 위한 불순물 주입을 행한다. 실시예1에서는, 4방향 중, 2방향이 채널 폭 방향에 평행하며, 또한 서로 180° 다른 방향을 갖고, 다른 2방향이 채널 길이 방향에 평행하며, 또한 서로 180° 다른 방향을 갖는다. 또한 드리프트 영역(21)의 중복 폭의 조정에는 주입 각도를 30∼70°의 범위 내에서 적시 선택이 가능하다. 이 때 에너지, 주입량, 주입 각도는, 후의 저농도 영역 길이(22)를 결정하여, 원하는 내압에 따라 조정한다. On the surface of such a semiconductor substrate, for example, phosphorus is divided into four directions with an energy of about 180 keV and an injection angle of 45 °, and ion implantation is implanted at an implantation amount of about 7 × 10 12 /
이 때, 도 1의 (a)에 따르면, 드리프트 영역 형성을 위한 불순물 경사 주입(18)과 반대 방향의 드리프트 영역 형성을 위한 불순물 경사 주입(19)에 의해, 게이트 전극(3)에 인접하는 영역에서 게이트 전극의 그림자(20)가 생겨, 그 영역에 도입되는 불순물량은 제한된다. At this time, according to FIG. 1A, the region adjacent to the
이 실시예의 경우, 4방향으로 동량의 불순물을 도입하기 때문에, 게이트 전극(3)에 인접하는 영역에 도입되는 불순물량은 1방향만 게이트 전극의 그림자(20)로 되기 때문에, 이 부분의 불순물량은 전체 주입량의 3/4 정도로 되며 이 드리프 트 영역의 폭은 게이트 전극(3)의 단부로부터 약 200㎚ 정도로 형성된다. In the case of this embodiment, since the same amount of impurities are introduced in four directions, the amount of impurities introduced into the region adjacent to the
그 후, 도 1의 (b)에서, N2 분위기에서 800℃, 10분 정도의 어닐링을 행하여, 드리프트 영역을 활성화시킨다. Thereafter, in FIG. 1B, annealing is performed at 800 ° C. for about 10 minutes in an N 2 atmosphere to activate the drift region.
다음으로, 감광성 레지스트 마스크(10)에 의해, 예를 들면 비소를 에너지 40keV로 3×1015/㎠의 주입량으로 선택적으로 드레인·소스 영역 형성을 위한 불순물 주입(13)을 행한다. Next, by the photosensitive resist
다음으로, 도 1의 (c)에서, 층간 절연막(14)을 예를 들면 900㎚ 형성하고, 컨택트 구멍을 뚫어, 전극을 형성한다. Next, in FIG. 1C, an
그 후 기지의 방법으로 고내압 트랜지스터를 작성할 수 있다. Thereafter, a high breakdown voltage transistor can be produced by a known method.
<실시예2>Example 2
이 실시예2는, 사이드월 스페이서를 형성하지 않는 것 이외에는, 상기 실시예1과 동일하다. 스페이서를 형성하지 않기 때문에 보다 미세한 반도체 장치를 얻을 수 있다. This second embodiment is the same as the first embodiment except that the sidewall spacers are not formed. Since no spacer is formed, a finer semiconductor device can be obtained.
<실시예3>Example 3
도 2의 (c)는 실시예3의 반도체 장치의 개략 단면도이다. FIG. 2C is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device of Example 3. FIG.
제1 도전체형 반도체 기판(1)은 예를 들면 P형이며, 붕소 농도는 대략 1×1015/㎤이다. 이 기판 상에 두께 400㎚ 정도의 소자 분리 영역(8)이 있고, 다음으로 예를 들면 두께 40㎚의 게이트 절연막(2), 또한 예로서 두께 200㎚의 폴리사이드로 이루어지는 게이트 전극(3)이 형성되어 있다. 이 게이트 전극(3)의 채널 길 이는 1㎛ 정도이며, 게이트 전극의 측벽에 선택적으로 절연막으로 이루어지는 사이드월 스페이서(23)가 형성되어 있고, 바닥부의 막 두께는 예를 들면 100㎚이다. The first conductor-
또한, 게이트 전극(3)의 단부 바로 아래를 포함하여, 자기 정합에 의해 0.1㎛ 정도 중복되는 드리프트 영역(21)이 형성되어 있다. 이 드리프트 영역(21)은, 깊이 0.2㎛의 홈의 측벽부 및 바닥부에 형성되어 있다. 이 드리프트 영역의 저농도 영역 길이(22)는, 측벽부와 바닥부의 일부를 합쳐 0.6㎛ 정도이며, 농도는 측벽부에서, 0.3×1017/㎤이고, 접합 깊이는 0.2㎛ 정도, 바닥부에서 0.9×1017/㎤, 접합 깊이는 0.4㎛ 정도이다. 또한, 드리프트 영역 자체의 농도는 1.2×1017/㎤, 접합 깊이는 0.5㎛ 정도이다. In addition, a
도 2의 (c)의 반도체 장치의 제조 방법을, 도 2의 (a)∼(c)의 반도체 장치의 제조 공정을 도시하는 개략 단면도에 의해 설명한다. The manufacturing method of the semiconductor device of FIG. 2 (c) is demonstrated by schematic sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device of FIG. 2 (a)-(c).
도 2의 (a)에 대하여, 제1 도전형 반도체 기판(1) 상에 소자 분리 영역이 선택적으로 형성되며, 다음으로 게이트 절연막(2)이 형성되고, 또한 게이트 전극(3)이 형성되어 있다. 2A, an element isolation region is selectively formed on the first conductivity
이 게이트 전극의 측벽에 선택적으로, 절연막으로 이루어지는 사이드월 스페이서(23)가 형성되어 있다. 스페이서의 막 두께는 게이트 전극과 후에 형성되는 드리프트 영역(21)의 중복 폭에 따라 조정된다. 또한, 사이드월 스페이서 형성 후에, 반도체 기판 표면의, 후에 드리프트 영역을 형성할 영역을 예를 들면 깊이 0.2㎛의 홈 형상으로 가공한다. Optionally,
이러한 반도체 기판 표면에, 예를 들면 인을 에너지 대략 180keV, 주입 각도45°로 서로 다른 4방향으로 나누어 이온 주입을 전체 주입량이 7×1012/㎠ 정도인 주입량으로, 드리프트 영역 형성을 위한 불순물 주입을 행한다. 실시예1에서는, 4방향 중, 2방향이 채널 폭 방향에 평행하며, 또한 서로 180° 다른 방향을 갖고, 다른 2방향이 채널 길이 방향에 평행하며, 또한 서로 180° 다른 방향을 갖는다. 이 때 에너지, 주입량, 입사각은, 후의 저농도 영역 길이(22)를 결정하여, 원하는 내압에 따라 조정한다. On the surface of such a semiconductor substrate, for example, phosphorus is divided into four directions with an energy of about 180 keV and an injection angle of 45 °, and ion implantation is implanted at an implantation amount of about 7 × 10 12 /
이 때, 도 2의 (a)에 따르면, 드리프트 영역 형성을 위한 불순물 경사 주입(18)과 반대 방향의 드리프트 영역 형성을 위한 불순물 경사 주입(19)에 의해, 게이트 전극(3)에 인접하는 영역에서 게이트 전극의 그림자(20)가 생겨, 그 영역에 도입되는 불순물량은 제한된다. At this time, according to FIG. 2A, the region adjacent to the
이 실시예의 경우, 4개의 방향으로 동량의 불순물을 도입하기 때문에, 게이트에 인접하는 홈의 측벽 영역에 도입되는 불순물은, 1개의 방향만 이온 주입되기 때문에 전체 주입량의 1/4로 되며, 홈의 바닥부의 저농도 영역에 도입되는 불순물량은 1개의 방향만 그림자로 되기 때문에, 이온 주입되는 전체 주입량의 3/4이 이온 주입되게 된다. In this embodiment, since the same amount of impurity is introduced in four directions, the impurity introduced into the sidewall region of the groove adjacent to the gate is 1/4 of the total injection amount because only one direction is ion implanted. Since the amount of impurity introduced into the low concentration region of the bottom part is shadowed in only one direction, 3/4 of the total amount of ion implanted is ion implanted.
게이트 전극의 그림자(20)는, 45°의 경사 주입의 경우, 게이트 전극과 실리콘 에칭한 홈의 깊이의 합인 400㎚이며 드리프트층의 길이는 약 600㎚가 얻어진다. 또한 드리프트 영역(21)의 폭의 조정에는 주입 각도를 30∼70° 범위 내에서 적시 선택이 가능하다. In the case of 45 ° inclined implantation, the
그 후, 도 2의 (b)에서, N2 분위기에서 800℃, 10분 정도의 어닐링을 행하여, 드리프트 영역을 활성화시킨다. Thereafter, in FIG. 2B, annealing is performed at 800 ° C. for about 10 minutes in an N 2 atmosphere to activate the drift region.
다음으로, 감광성 레지스트 마스크(10)에 의해, 예를 들면 비소를 에너지 40keV로 3×1015/㎠의 주입량으로 선택적으로 드레인·소스 영역 형성을 위한 불순물 주입(13)을 행한다. Next, by the photosensitive resist
다음으로, 도 2의 (c)에서, 층간 절연막(14)을 예를 들면 900㎚ 형성하고, 컨택트 구멍을 뚫어, 전극을 형성하여 고내압 트랜지스터가 형성된다. Next, in Fig. 2C, an
<실시예4>Example 4
상기 실시예1∼3은 모두, 소스 영역에도 고전압을 인가할 수 있는 구조의 반도체 장치이었지만, 소스 영역에 인가하는 전압이 낮은 경우, 소스 영역측에서는, 드리프트 영역을 생략하고, 게이트 전극(3)의 단 바로 아래에 인접하여, 고농도의 소스 영역(4)을 형성할 수 있다. Although all of the first to third embodiments described above are semiconductor devices having a structure capable of applying a high voltage to the source region, when the voltage to be applied to the source region is low, the drift region is omitted on the source region side. However, adjacent to just below it, a high
본 발명의 반도체 장치에 따르면, 제1 드리프트 영역 형성을 위한 공정이 불필요하게 되며, 게이트 전극과 드리프트 영역의 중복 및 저농도 영역 길이는, 불순물 주입의 입사 각도와 게이트 전극의 두께에 의해 결정되기 때문에, 특성이 안정되어 있으며, 또한 미세화를 도모하는 것이 가능하게 된다. According to the semiconductor device of the present invention, a process for forming the first drift region is unnecessary, and the overlapping and low concentration region length of the gate electrode and the drift region is determined by the incident angle of impurity implantation and the thickness of the gate electrode, The characteristic is stable, and further miniaturization can be achieved.
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KR100948304B1 (en) * | 2007-12-28 | 2010-03-17 | 주식회사 동부하이텍 | Method of manufacturing a transistor |
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- 2003-06-19 KR KR20057024316A patent/KR100675721B1/en not_active IP Right Cessation
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