KR20070070412A - High voltage transistor and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 고전압 트랜지스터의 구조를 설명하기 위하여 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view illustrating the structure of a general high voltage transistor.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고전압 트랜지스터의 구조를 설명하기 위하여 도시한 단면도.2 is a cross-sectional view illustrating the structure of a high voltage transistor according to an embodiment of the present invention;
도 3a 내지 도 3d는 도 2에 도시된 고전압 트랜지스터의 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 공정 단면도.3A to 3D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the high voltage transistor shown in FIG. 2.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10, 110 : 기판10, 110: substrate
11, 111 : p-웰11, 111: p-well
12, 112 : 드리프트 영역12, 112 drift region
13, 115 : 필드 산화막13, 115: field oxide film
14, 116 : 게이트 산화막14, 116: gate oxide film
15, 117 : 폴리 실리콘막15, 117: polysilicon film
16, 118 : 게이트 전극16, 118: gate electrode
17, 119 : 스페이서17, 119: spacer
18a, 18b, 120a, 120b : 소스 및 드레인 영역18a, 18b, 120a, 120b: source and drain regions
19, 121 : 바디영역19, 121: body area
20a, 20b, 122a, 122b : 컨택20a, 20b, 122a, 122b: contact
FSA : 필드 스탑 영역FSA: Field Stop Area
114 : 소자 분리막114: device isolation film
본 발명은 반도체 기술에 관한 것으로, 특히 고전압에서 동작하는 비휘발성 메모리 소자인 플래시 메모리 소자(flash memory device) 또는 EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory) 소자의 주변회로를 구성하는 고전압 트랜지스터(high voltage transitor) 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor technology, in particular a high voltage transistor constituting a peripheral circuit of a flash memory device or an EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory) device that operates at a high voltage. transitor) and a method for producing the same.
반도체 집적회로가 고전압을 사용하는 외부 시스템을 직접 제어하는 경우 집적회로 내부에 외부 시스템의 고전압이 직접 인가되는 고전압 제어용 소자가 필요하게 되며, 또한 높은 항복전압(breakdown voltage)이 필요한 회로에서도 고전압용의 특수한 소자를 필요로 한다. 예컨대, EEPROM 소자의 셀은 동작시 F-N(Fowler- Nordheim) 터널링(tunnelling)을 이용하기 때문에 프로그램(program) 동작 또는 소거(erase) 동작시 18~20V 정도의 고전압이 요구되며, 이와 같이 프로그램 또는 소거 동작시 고전압이 요구되는 소자들은 주변 회로에 고전압 트랜지스터를 사용하는 것이 필수적이다. When a semiconductor integrated circuit directly controls an external system that uses a high voltage, a high voltage control element is required to directly apply a high voltage of the external system to the integrated circuit. Also, a circuit for which a high breakdown voltage is required may be used for a high voltage. Special elements are required. For example, since a cell of an EEPROM device uses Fowler-Nordheim (FN) tunneling during operation, a high voltage of about 18 to 20 V is required during a program operation or an erase operation. For devices requiring high voltage in operation, it is essential to use high voltage transistors in peripheral circuits.
도 1은 종래기술에 따른 고전압 트랜지스터의 구조를 설명하기 위하여 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view illustrating the structure of a high voltage transistor according to the prior art.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 고전압 트랜지스터는 높은 항복전압을 얻기 위하여 p-웰(11) 내에 n-드리프트(drift) 영역(12)이 형성되고, 그 내부에 소스 및 드레인 영역(19a, 19b)이 각각 형성된다. 또한, 인접 소자와의 분리를 위해 필드영역 내에 필드 스탑 영역(field stop area, FSA)이 형성된다. 이때, n-드리프트 영역(12)과 필드 스탑 영역(FSA) 간 스페이스 마진(space margin)(A) 부족으로 인해 n-드리프트 영역(12)과 필드 스탑 영역(FSA) 간 누설전류 경로(A)가 형성된다. As shown in FIG. 1, in the high voltage transistor according to the related art, an n-
한편, 도 1에서 미설명된 '10'은 기판, '13'은 LOCOS( LOCal Oxidation of Silicon) 필드 산화막, '14'는 게이트 산화막, '15'는 폴리 실리콘막, '16'은 게이트 전극, '17'은 스페이서(spacer), '19'는 바디(body) 영역, '20a 및 20b'는 컨택(contact)이다. In FIG. 1, '10' is a substrate, '13' is a LOCAL (LOCal Oxidation of Silicon) field oxide film, '14' is a gate oxide film, '15' is a polysilicon film, '16' is a gate electrode, '17' is a spacer, '19' is a body region, and '20a and 20b' are contacts.
따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으 로서, 드리프트 영역과 필드 스탑 영역 간의 스페이스 마진 부족으로 인해 드리프트 영역과 필드 스탑 영역 간에 누설전류 경로가 형성되는 것을 방지할 수 있는 고전압 트랜지스터 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems of the prior art, it is possible to prevent the leakage current path is formed between the drift region and the field stop region due to lack of space margin between the drift region and the field stop region. It is an object of the present invention to provide a high voltage transistor and a method of manufacturing the same.
상기한 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명은, 이웃하는 소자 사이를 분리시키기 위해 기판 상에 형성된 필드 산화막과, 상기 필드 산화막 사이의 상기 기판 상에 형성된 게이트 전극과, 상기 게이트 전극의 양측으로 노출된 상기 기판 내에 형성된 소스 및 드레인 영역과, 상기 소스 및 드레인 영역을 둘러싸도록 상기 기판 내에 형성된 드리프트 영역과, 상기 필드 산화막 하부의 필드영역 내에 형성된 필드 스탑 영역과, 상기 필드영역 내에서 상기 필드 스탑 영역과 상기 드리프트 영역 사이에 형성된 소자 분리막을 포함하는 고전압 트랜지스터를 제공한다. According to an aspect of the present invention, a field oxide film formed on a substrate to separate neighboring elements, a gate electrode formed on the substrate between the field oxide film, and both sides of the gate electrode are provided. Source and drain regions formed in the substrate exposed to the substrate, drift regions formed in the substrate to surround the source and drain regions, field stop regions formed in the field regions below the field oxide film, and the fields in the field regions. Provided is a high voltage transistor including an isolation layer formed between a stop region and the drift region.
상기 소자 분리막은 트렌치 구조로 형성된다.The device isolation layer is formed in a trench structure.
상기 소자 분리막은 절연막으로 형성된다. The device isolation layer is formed of an insulating film.
상기 소자 분리막의 크기는 0.3~1㎛ 정도로 형성된다. The device isolation layer has a size of about 0.3 μm to about 1 μm.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 다른 측면에 따른 본 발명은, 필드영역과 액티브 영역으로 정의된 기판 내의 일정 영역에 드리프트 영역을 형성하는 단계와, 상기 필드영역을 식각하여 제1 트렌치를 형성하는 단계와, 상기 제1 트렌치 저부의 각 모서리 부위에 제2 트렌치를 형성하는 단계와, 상기 제2 트렌치를 매립하여 소자 분리막을 형성하는 단계와, 상기 제1 트렌치를 매립하여 필드 산화막을 형 성하는 단계와, 상기 드리프트 영역 사이의 상기 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계와, 상기 드리프트 영역 내에 소스 및 드레인 영역을 형성하는 단계를 포함하는 고전압 트랜지스터의 제조방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of forming a drift region in a predetermined region in a substrate defined by a field region and an active region, and etching the field region to form a first trench. Forming a second trench in each corner portion of the bottom portion of the first trench, filling the second trench to form an isolation layer, and filling the first trench to form a field oxide film. And forming a gate electrode on the substrate between the drift regions, and forming a source and a drain region in the drift region.
상기 소자 분리막은 산화공정으로 형성한다.The device isolation layer is formed by an oxidation process.
상기 소자 분리막은 HLD막으로 형성한다. The device isolation film is formed of an HLD film.
상기 필드 산화막은 산화공정으로 형성한다. The field oxide film is formed by an oxidation process.
상기 필드 산화막 형성 후에 상기 필드 산화막 하부의 상기 소자 분리막 사이에 필드 스탑 영역을 형성하는 단계를 더 포함한다. And forming a field stop region between the device isolation layers below the field oxide layer after forming the field oxide layer.
상기 필드 산화막 형성 전에 상기 소자 분리막 사이에 필드 스탑 영역을 형성하는 단계를 더 포함한다.Forming a field stop region between the device isolation layers before forming the field oxide layer.
상기 소자 분리막은 0.3~1㎛ 정도로 형성한다. The device isolation layer is formed to about 0.3 ~ 1㎛.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 기능을 수행하는 동일 요소들을 나타낸다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. In addition, parts denoted by the same reference numerals throughout the specification represent the same elements performing the same function.
실시예Example
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고전압 트랜지스터의 구조를 설명하기 위하 여 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating the structure of a high voltage transistor according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 고전압 트랜지스터는 인접 소자와의 분리를 위해 필드영역 내에 형성된 필드 스탑 영역(field stop area, FSA)과 n-드리프트 영역(112) 사이에 트렌치(trench) 구조를 갖는 소자 분리막(114)을 형성한다. 소자 분리막(114)은 필드영역 내 누설전류의 경로를 차단하는 기능을 수행한다. Referring to FIG. 2, a high voltage transistor according to an embodiment of the present invention may provide a trench between a field stop area (FSA) and an n-
이때, 소자 분리막(114)의 크기(L3)는 인접한 n-드리프트 영역(112) 사이의 필드영역의 크기(L1)가 3㎛이고, 필드 스탑 영역(FSA)의 크기(L2)는 1㎛인 경우 0.30~1㎛ 범위를 갖도록 형성한다. 예컨대, 필드 스탑 영역(FSA)의 크기(L2)가 1㎛로 고정된 경우 소자 분리막(114)을 0.30㎛로 형성할 경우 필드영역의 크기(L1)를 3㎛에서 2㎛로 감소시킬 수 있다.At this time, the size L3 of the
이하, 도 3a 내지 도 3d에 도시된 공정 단면도를 참조하여 도 2에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 고전압 트랜지스터의 제조방법을 구체적으로 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of manufacturing a high voltage transistor according to an exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 2 will be described in detail with reference to the process cross-sectional views shown in FIGS. 3A to 3D.
먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, p-기판(110) 내에 고전압용 p-웰(111)을 형성한다. First, as shown in FIG. 3A, a high voltage p-
이어서, p-웰(111) 내의 일정 영역에 n-드리프트 영역(112)을 형성한다. 이때, n-드리프트 영역(112)이 형성되는 영역은 후속 공정을 통해 소스 및 드레인 영역이 형성되는 영역이 된다. Next, the n-
이어서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 이웃하는 소자를 분리시키기 위하여 필 드 산화막이 형성될 영역을 포토공정 및 식각공정을 실시하여 선택적으로 일정 깊이 식각한다. 이로써, 트렌치(trench)(113)(이하, 제1 트렌치라 함)가 형성된다. 이에 따라, 제1 트렌치(113)는 이웃하는 n-드리프트 영역(112) 사이의 p-웰(111) 내에 형성된다. 여기서, 이웃하는 n-드리프트 영역(112)은 동일 트랜지스터 내에 형성되는 드리프트 영역이 아니라, 이웃하는 트랜지스터의 드리프트 영역을 가리킨다. Subsequently, as shown in FIG. 3B, a region in which the field oxide film is to be formed is separated from the neighboring device by a photo process and an etching process to selectively etch a predetermined depth. As a result, a trench 113 (hereinafter referred to as a first trench) is formed. Accordingly,
이어서, 도 3c에 도시된 바와 같이, 제1 트렌치(113)의 저부 모서리 부위를 포토공정 및 식각공정을 실시하여 미니(mini) 트렌치(미도시)(이하, 제2 트렌치라 함)을 형성한다. 이때, 제2 트렌치는 필드 스탑 영역(FSA)이 형성될 영역과 n-드리프트 영역(112) 사이에 형성된다. 예컨대, 이웃하는 n-드리프트 영역(112) 사이의 간격(필드영역의 크기)이 3㎛이고, 필드 산화막 하부에 위치하는 필드 스탑 영역(FSA)이 1㎛인 경우 제2 트렌치의 폭은 0.30~1㎛ 범위를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. Subsequently, as shown in FIG. 3C, the bottom corner portion of the
이어서, 제2 트렌치 내부가 매립되도록 산화공정 또는 HLD(HHigh Temperature Low Pressure Dielectric)막을 이용하여 소자 분리막(114)을 형성한다. 이외, 소자 분리막(114)은 누설전류의 경로를 차단할 수 있는 절연물질로 형성할 수도 있다. Subsequently, the
이어서, 도 3d에 도시된 바와 같이, 공지된 기술을 통해 필드 산화막(115)(산화공정), 필드 스탑 영역(FSA), 게이트 전극(118), 스페이서(119), 소스 및 드레인 영역(120a, 120b), 바디 영역(121) 및 컨택(112a, 112b)을 형성하여 고전압 트 랜지스터의 제조공정을 완료한다. Subsequently, as shown in FIG. 3D, the field oxide film 115 (oxidation process), the field stop region FSA, the
한편, 필드 스탑 영역(FSA)은 필드 산화막(115) 형성 전 또는 후에 형성할 수 있다. The field stop region FSA may be formed before or after the
본 발명의 기술 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail in the preferred embodiments, it should be noted that the above-described embodiments are for the purpose of description and not of limitation. In addition, it will be understood by those skilled in the art that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 이웃하는 소자를 분리하는 필드영역 내에 각 소자의 드리프트 영역과 필드 스탑 영역 사이에 소자 분리막을 형성함으로써 드리프트 영역으로부터 필드 스탑 영역으로의 누설전류 경로를 차단할 수 있다. As described above, according to the present invention, an element isolation film is formed between the drift region and the field stop region of each element in the field region for separating neighboring elements, thereby preventing the leakage current path from the drift region to the field stop region. have.
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