KR20100111021A - Semiconductor device and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A semiconductor device and a manufacturing method thereof are provided to improve vertical and lateral internal pressure without changing a design rule. CONSTITUTION: A first conductive well is formed on a semiconductor substrate(100). A first conductive drift region(130) with low density and a second conductive drift region(140) with low density are separately formed on the first conductive well. A first conductive drift region(132) with high density is formed on the first conductive drift region with low density. A second conductive drift region(142) with high density is formed on the second conductive drift region with low density.

Description

반도체 소자 및 그 제조 방법{Semiconductor device and method for manufacturing the same}Semiconductor device and method for manufacturing the same

본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로, 특히 디자인 룰 변경 없이 수직(Vertical) 및 측면(Lateral) 내압을 향상시킬 수 있는 반도체 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, which can improve vertical and lateral resistances without changing design rules.

이상적으로, 전력용 반도체 소자로는 반도체의 이론적 항복전압에 가까운 고전압에서의 동작이 가능한 소자가 바람직하다.Ideally, the power semiconductor device is preferably a device capable of operating at a high voltage close to the theoretical breakdown voltage of the semiconductor.

이에 따라, 고전압을 사용하는 외부 시스템이 집적 회로에 의해 제어되는 경우, 집적 회로는 내부에 고전압 제어를 위한 소자가 필요하게 되고, 이러한 소자는 높은 브레이크 다운 전압(Breakdown Voltage)을 갖는 구조를 필요로 한다.Accordingly, when an external system using high voltage is controlled by an integrated circuit, the integrated circuit needs an element for high voltage control therein, and such an element requires a structure having a high breakdown voltage. do.

즉, 고전압이 집적 인가되는 트랜지스터의 드레인 또는 소스에 있어서는 드레인 및 소스와 반도체 기판 사이의 펀치스루(punch through) 전압과 드레인 및 소스와 웰(well) 또는 기판 사이의 브레이크 다운 전압이 고전압보다 커야 한다.That is, in the drain or the source of the transistor to which the high voltage is integrated, the punch-through voltage between the drain and the source and the semiconductor substrate and the breakdown voltage between the drain and the source and the well or the substrate should be greater than the high voltage. .

고전압 반도체 소자중 고전압용 MOS인 LDMOS(lateral diffused MOS)는 채널영역과 드레인 전극이 드리프트 영역(Drift Region)을 두고 분리되어 게이트 전극 에 의하여 제어되어 고전압에 적합한 구조를 갖는다. Among high voltage semiconductor devices, LDMOS (lateral diffused MOS), which is a high voltage MOS, has a structure suitable for high voltage because the channel region and the drain electrode are separated by a drift region and controlled by the gate electrode.

도 1은 일반적인 LDMOS 트랜지스터의 구조를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the structure of a general LDMOS transistor.

도 1에 도시된 바와 같이, LDMOS 트랜지스터는 소자 분리막(12)이 형성된 반도체 기판(도시하지 않음) 내에 딥 N웰 영역(10)을 형성하고, 딥 N웰 영역(10) 내에 형성된 P형 바디(P-type body; 20) 영역 및 N형 드리프트 영역(25)과, P형 바디 영역(20)과 N형 드리프트 영역(25) 사이의 반도체 기판(도시하지 않음) 상에는 측벽 스페이서(42)를 포함하는 폴리 게이트(40)가 형성된다. P형 바디 영역(20)에는 제 1 LDD 영역(36) 및 소스 영역(30)이 형성되고, N형 드리프트 영역(25)에는 제 2 LDD 영역(38) 및 드레인 영역(32)이 형성된다. As shown in FIG. 1, an LDMOS transistor forms a deep N well region 10 in a semiconductor substrate (not shown) in which an isolation layer 12 is formed, and a P-type body formed in the deep N well region 10. A P-type body 20 and an N-type drift region 25, and sidewall spacers 42 on a semiconductor substrate (not shown) between the P-type body region 20 and the N-type drift region 25. The poly gate 40 is formed. The first LDD region 36 and the source region 30 are formed in the P-type body region 20, and the second LDD region 38 and the drain region 32 are formed in the N-type drift region 25.

이와 같은 LDMOS 트랜지스터는 브레이크 다운 전압(Breakdown Voltage; BV)과 온 저항(Ron) 특성을 향상시키기 위해 근본적으로 주어진 디자인 룰을 바탕으로 드리프트 영역의 농도와 길이를 조절하여야 하기 때문에 고전압 소자 설계에 많은 어려움이 존재한다. These LDMOS transistors have a lot of difficulties in designing high voltage devices because they have to control the concentration and length of the drift region based on fundamentally given design rules in order to improve the breakdown voltage (BV) and on-resistance characteristics. This exists.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 디자인 룰 변경 없이 수직(Vertical) 및 측면(Lateral) 내압을 향상시킬 수 있는 반도체 소자 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a semiconductor device and a method of manufacturing the same, which may improve vertical and lateral resistances without changing design rules.

상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자는 제 1 도전형 웰이 형성된 반도체 기판과, 제 1 도전형 웰 내에 서로 이격되어 형성된 저농도 제 1 도전형 드리프트 영역 및 저농도 제 2 도전형 드리프트 영역과, 저농도 제 1 도전형 드리프트 영역 내에 형성된 고농도 제 1 도전형 드리프트 영역과, 저농도 제 2 도전형 드리프트 영역 내에 형성된 고농도 제 2 도전형 드리프트 영역과, 저농도 제 1 도전형 드리프트 영역 및 저농도 제 2 도전형 드리프트 영역 사이의 반도체 기판 상에 형성되는 측벽 스페이서를 포함하는 폴리 게이트와, 측벽 스페이서를 포함하는 폴리 게이트 양측의 고농도 제 1 도전형 드리프트 영역 및 고농도 제 2 도전형 드리프트 영역 각각에 형성되는 소스 및 드레인 영역과, 고농도 제 1 도전형 드리프트 영역 및 고농도 제 2 도전형 드리프트 영역 각각의 표면에 형성되는 제 1 및 제 2 LDD 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.The semiconductor device according to the embodiment of the present invention for achieving the above object is a low-concentration first conductivity-type drift region and a low-concentration second semiconductor substrate formed with a first conductivity type well, spaced apart from each other in the first conductivity type well A conductive drift region, a high concentration first conductivity type drift region formed in the low concentration first conductivity type drift region, a high concentration second conductivity type drift region formed in the low concentration second conductivity type drift region, a low concentration first conductivity type drift region, and A poly gate including sidewall spacers formed on the semiconductor substrate between the low concentration second conductivity type drift regions, and a high concentration first conductivity type drift region and a high concentration second conductivity type drift region on both sides of the poly gate including the sidewall spacers. Source and drain regions to be formed, and high concentration first conductivity type drift region And first and second LDD regions formed on surfaces of the high concentration second conductivity type drift regions, respectively.

상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조방법은 반도체 기판 상에 제1 도전형 웰을 형성하는 단계와, 제1 도전형 웰 내에 제1 도전형 드리프트 영역을 형성하는 단계와, 제1 도전형 웰 내에 제1 도전형 드리프트 영역과 이격되도록 제2 도전형 드리프트 영역을 형성하는 단계와, 제1 및 제2 도전형 드리프트 영역 사이의 반도체 기판 상에 폴리 게이트를 형성하는 단계와, 폴리 게이트 양측의 제1 및 제2 도전형 드리프트 영역 표면 각각에 제1 및 제2 LDD 영역을 형성하는 단계와, 폴리 게이트 양측에 측벽 스페이서를 형성하는 단계와, 측벽 스페이서를 포함하는 폴리 게이트 양측의 제1 및 제2 도전형 드리프트 영역에 각각 소스 및 드레인 영역을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is to form a first conductivity type well on a semiconductor substrate, and to form a first conductivity type drift region in the first conductivity type well Forming a second conductivity type drift region in the first conductivity type well so as to be spaced apart from the first conductivity type drift region, and forming a poly gate on the semiconductor substrate between the first and second conductivity type drift regions. And forming first and second LDD regions on the surfaces of the first and second conductivity type drift regions on both sides of the poly gate, forming sidewall spacers on both sides of the poly gate, and sidewall spacers. And forming source and drain regions in the first and second conductivity type drift regions on both sides of the poly gate, respectively.

본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.A semiconductor device and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention have the following effects.

폴리 게이트 형성 전에 웰 공정에서 드리프트 영역 형성을 위해 불순물을 주입하게 되면 마스크 패턴으로 인해 불순물 주입 에너지의 사용 폭이 커지게 되어 드리프트 영역 확보에 많은 마진을 확보하게 되는 효과를 갖는다. If impurities are implanted to form the drift region in the well process before the poly gate is formed, the use of the impurity implantation energy is increased due to the mask pattern, thereby securing a large margin for securing the drift region.

또한, 디자인 룰(design rule) 변경 없이 수직(Vertical) 및 측면(Lateral) 내압을 향상시킬 수 있다. In addition, it is possible to improve the vertical and lateral pressures without changing design rules.

이하, 본 발명의 기술적 과제 및 특징들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 본 발명을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the technical objects and features of the present invention will be apparent from the description of the accompanying drawings and the embodiments. Looking at the present invention in detail.

도 2는 본 발명에 따른 LDMOS 트랜지스터를 나타내는 단면도이다. 2 is a cross-sectional view showing an LDMOS transistor according to the present invention.

도 2를 참조하면, 반도체 기판(100) 내에 활성 영역인 딥 P웰 영역(110)이 형성되고, 활성 영역을 분리시키기 위한 소자 분리막(102)이 형성된다. 주변 소자의 활성 영역(120)으로는 동일한 웰 타입인 P형으로 형성되거나, 다른 웰 타입인 N형으로 형성될 수도 있다. Referring to FIG. 2, a deep P well region 110, which is an active region, is formed in the semiconductor substrate 100, and an isolation layer 102 is formed to separate the active region. The active region 120 of the peripheral device may be formed of P type, which is the same well type, or N type, which is another well type.

딥 P웰 영역(110) 내에 서로 이격되어 형성된 저농도 P형 드리프트 영역(140) 및 저농도 N형 드리프트 영역(130)과, 저농도 P형 드리프트 영역(140) 및 저농도 N형 드리프트 영역(130) 각각에 형성된 고농도 P형 드리프트 영역(142) 및 고농도 N형 드리프트 영역(132)과, 저농도 P형 드리프트 영역(140) 및 저농도 N형 드리프트 영역(130) 사이의 반도체 기판(100) 상에 형성된 폴리 게이트(160)를 포함한다. Each of the low concentration P-type drift region 140 and the low concentration N-type drift region 130 and the low concentration P-type drift region 140 and the low concentration N-type drift region 130 formed in the deep P well region 110 are spaced apart from each other. The poly gate formed on the semiconductor substrate 100 between the formed high concentration P-type drift region 142 and the high concentration N-type drift region 132, and the low concentration P-type drift region 140 and the low concentration N-type drift region 130. 160).

예컨데, NMOS 트랜지스터의 경우에는 활성 영역이 P형 웰이고, PMOS 트랜지스터의 경우는 활성 영역이 N형 웰이 된다. 활성 영역은 MOS 트랜지스터에서 소스 및 드레인 간에 채널(channel)을 형성하는 부분이 된다. 주변 소자들의 활성 영역(120)으로는 동일한 웰 타입인 P형으로 형성되거나, 다른 웰 타입인 N형으로 형성될 수도 있다.For example, in the case of an NMOS transistor, the active region is a P type well, and in the case of a PMOS transistor, the active region is an N type well. The active region becomes a portion of the MOS transistor that forms a channel between the source and the drain. The active region 120 of the peripheral devices may be formed in the P type which is the same well type or may be formed in the N type which is another well type.

폴리 게이트(160) 양측의 기판에 즉, 폴리 게이트(160) 양측의 저농도 P형 드리프트 영역(140) 및 저농도 N형 드리프트 영역(130)에 각각 저농도 불순물 이온 주입을 통한 LDD(Lightly doped drain) 영역(144, 146)을 형성한 후, 폴리 게이트(160) 양측벽에는 측벽 스페이서(158)를 형성한다. 측벽 스페이서(158) 양측의 저농도 P형 드리프트 영역(140) 및 저농도 N형 드리프트 영역(130)에 측벽 스페이서(158) 및 마스크를 이용하여 저농도 P형 드리프트 영역(140)에 고농도 불순물 이온 주입을 통해 소스 영역(166)이 형성되고, 저농도 N형 드리프트 영역(130)에 고농도 불순물 이온 주입을 통해 드레인 영역(168)이 형성된다. Lightly doped drain (LDD) regions through low concentration impurity ion implantation into substrates on both sides of the poly gate 160, that is, into the low concentration P-type drift region 140 and the low concentration N-type drift region 130, respectively. After forming 144 and 146, sidewall spacers 158 are formed on both sidewalls of the poly gate 160. High concentration impurity ions are injected into the low concentration P-type drift region 140 by using the sidewall spacer 158 and a mask in the low concentration P-type drift region 140 and the low concentration N-type drift region 130 on both sides of the sidewall spacer 158. The source region 166 is formed, and the drain region 168 is formed in the low concentration N-type drift region 130 through the implantation of high concentration impurity ions.

여기서, 도 1과 비교하여 딥 P웰 영역(110) 내에 형성된 N형 드리프트 영역(130, 132) 뿐만 아니라 P형 드리프트 영역(140, 142)의 농도도 변화시킴으로써 즉, 고농도 N형 및 고농도 P형 드리프트 영역(132, 142)을 추가로 형성하여 소스-드레인 브레이크 다운 전압을 보상시켜 준다. Here, the concentrations of the P-type drift regions 140 and 142 as well as the N-type drift regions 130 and 132 formed in the deep P well region 110 are changed as compared with FIG. 1, that is, the high concentration N-type and the high concentration P-type. The drift regions 132 and 142 are further formed to compensate for the source-drain breakdown voltage.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 LDMOS 트랜지스터의 제조방법을 나타내 는 단면도들이다. 3A to 3D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an LDMOS transistor according to the present invention.

도 3a를 참조하면, 반도체 기판(100) 상에 MOS 트랜지스터의 활성 영역을 정의하기 위해 P형 불순물 이온을 주입하여 딥 P웰 영역(110)을 형성한다. 여기서, 활성 영역은 딥 P웰 영역(110)이 형성되지만, PMOS 트랜지스터의 경우에는 활성 영역이 N웰 영역이 된다. 활성 영역은 MOS 트랜지스터에서 소스 및 드레인 간에 채널을 형성하는 부분이 된다. Referring to FIG. 3A, a deep P well region 110 is formed by implanting P-type impurity ions to define an active region of a MOS transistor on the semiconductor substrate 100. In the active region, the deep P well region 110 is formed, but in the case of a PMOS transistor, the active region becomes an N well region. The active region becomes the portion of the MOS transistor that forms the channel between the source and the drain.

그리고, 활성 영역을 분리시키기 위한 소자 분리막(Shallow Trench isolation, STI; 102)이 형성된다. In addition, a device isolation film (STI) 102 is formed to separate the active region.

이어서, 반도체 기판(100)의 일부분을 노출하는 제 1 포토 레지스트 패턴(150)을 마스크로 사용하여 활성 영역인 딥 P웰 영역(110)에 LDNMOS 트랜지스터의 내압 형성을 위해 저농도 N형 불순물 이온을 주입하여 저농도 N형 드리프트 영역(130)을 형성하고, 저농도 N형 드리프트 영역(130) 내에 고농도 N형 불순물 이온을 주입하여 고농도 N형 드리프트 영역(132)을 형성한다. Subsequently, low concentration N-type impurity ions are implanted into the active deep P well region 110 using the first photoresist pattern 150 exposing a portion of the semiconductor substrate 100 to form a breakdown voltage of the LDNMOS transistor. The low concentration N-type drift region 130 is formed, and the high concentration N-type drift region 130 is implanted into the low concentration N-type drift region 130 to form the high concentration N-type drift region 132.

이어서, 제 1 포토 레지스트 패턴(150)은 제거한다. Subsequently, the first photoresist pattern 150 is removed.

도 3b를 참조하면, 반도체 기판(100) 상에 N형 드리프트 영역(130, 132)과 이격되도록 즉, N형 드리프트 영역(130, 132)이 형성된 영역을 제외한 영역이 노출되는 제 2 포토 레지스트 패턴(152)을 형성한 후, 제 2 포토 레지스트 패턴(152)을 마스크로 하여 P형 드리프트 영역(140. 142)을 형성한다. Referring to FIG. 3B, the second photoresist pattern exposing the semiconductor substrate 100 to be spaced apart from the N-type drift regions 130 and 132, that is, except for the region where the N-type drift regions 130 and 132 are formed. After forming 152, the P-type drift region 140. 142 is formed using the second photoresist pattern 152 as a mask.

구체적으로, LDNMOS 트랜지스터의 P웰 영역 특성 보상을 위해 제 2 포토 레지스트 패턴(152)을 마스크로 사용하여 딥 P웰 영역(110)에 N형 드리프트 영 역(130, 132)과 이격되도록 저농도 P형 불순물 이온을 주입하여 저농도 P형 드리프트 영역(140)을 형성하고, 저농도 P형 드리프트 영역(140) 내에 고농도 P형 불순물 이온을 주입하여 고농도 P형 드리프트 영역(142)을 형성한다. Specifically, the low concentration P-type is spaced apart from the N-type drift regions 130 and 132 in the deep P-well region 110 by using the second photoresist pattern 152 as a mask to compensate for P-well region characteristics of the LDNMOS transistor. Impurity ions are implanted to form a low concentration P-type drift region 140, and high concentration P-type impurity ions are implanted into the low concentration P-type drift region 140 to form a high concentration P-type drift region 142.

이와 같이, 딥 P웰 영역(110) 내에 형성된 N형 드리프트 영역(130, 132) 뿐만 아니라 P형 드리프트 영역(140, 142)의 농도를 변화시킴으로써, 즉, 저농도 N형 및 저농도 P형 드리프트 영역(130, 140) 내에 각각 고농도 N형 및 고농도 P형 드리프트 영역(132, 142)을 추가로 형성하여 소스-드레인 브레이크 다운 전압을 보상시켜 준다. As such, by changing the concentrations of the P-type drift regions 140 and 142 as well as the N-type drift regions 130 and 132 formed in the deep P well region 110, that is, the low-concentration N-type and low-concentration P-type drift regions ( High concentration N-type and high concentration P-type drift regions 132 and 142 are formed in the 130 and 140, respectively, to compensate for the source-drain breakdown voltage.

또한, 일반적인 LDMOS 트랜지스터의 제조 방법은 폴리 게이트 형성 후에 드리프트 영역을 형성하게 되는데 이 경우 폴리 게이트의 두께에 제약을 받게 된다. 즉, 높은 에너지 주입에서는 폴리 게이트(예를 들어, 2000Å의 두께)의 두께를 뚫고 채널 아래로 들어가기 때문에 이온 주입에너지에 한계가 있다. 따라서, 도 3a 및 도 3b와 같이 폴리 게이트 형성 전에 웰 공정에서 드리프트 영역 형성을 위해 불순물을 주입하게 되면 마스크 패턴으로 인해 불순물 주입 에너지의 사용 폭이 커지게 되어 드리프트 영역 확보에 많은 마진을 확보하게 되는 효과를 갖는다. 이온 주입 에너지가 커지게 되면 N형 드리프트 영역(130, 132)의 수직(Vertical) 영역으로 깊게 가져갈 수 있기 때문에 브레이크 다운 전압(BV)이 커지게 된다. 또한, 웰 공정시 임의로 마스크 위치를 조정할 수 있기 때문에 N형 드리프트 영역(130, 132) 형성시 불순물의 침투 위치도 조정할 수 있어 측면(Lateral) 길이로도 조정이 가능해져 길이의 컨트롤로 인해 브레이크 다운 전압 조절도 가능해진다. In addition, a general method of manufacturing an LDMOS transistor forms a drift region after poly gate formation, in which case the thickness of the poly gate is limited. That is, in high energy injection, the ion implantation energy is limited because it penetrates through the thickness of the poly gate (for example, 2000 mW) and goes below the channel. Therefore, when impurities are implanted to form the drift region in the well process before the poly gate is formed, as shown in FIGS. 3A and 3B, the use of the impurity implantation energy is increased due to the mask pattern, thereby securing a large margin for securing the drift region. Has an effect. When the ion implantation energy increases, the breakdown voltage BV may increase because the ion implantation energy may be deeply brought into the vertical regions of the N-type drift regions 130 and 132. In addition, since the mask position can be arbitrarily adjusted during the well process, the penetration position of impurities can also be adjusted when forming the N-type drift regions 130 and 132, so that the length can be adjusted to the side length, and the breakdown is controlled by the length control. Voltage regulation is also possible.

그러나, N형 드리프트 영역(130, 132)을 폴리 게이트 형성 전에 수행하기 때문에 마스크 형성시 정확한 위치에 N형 드리프트 영역(130, 132)을 형성하기 어렵다. 다시 말해, N형 드리프트 영역(130, 132)의 N형 불순물이 원하는 기준보다 더 추후 형성될 소스 방향으로 들어가게 되면, 폴리 게이트 아래 P형 불순물을 상쇄시키게 된다. 따라서, 이를 방지하기 위해 P형 드리프트 영역(140, 142)을 형성할 때 P형 드리프트 마스크를 사용하여 불순물 이온을 주입하게 되면 폴리 게이트 아래와 소스 영역 사이로 P형 불순물이 침투하게 되어 N형 드리프트 영역(130, 132) 형성시 N형 불순물 침투로 약해진 P형 불순물 농도를 보강해주는 역할을 하게 된다.However, since the N-type drift regions 130 and 132 are performed before the poly gate formation, it is difficult to form the N-type drift regions 130 and 132 at the correct position when forming the mask. In other words, when the N-type impurities in the N-type drift regions 130 and 132 enter the source direction to be formed later than the desired reference, the P-type impurities under the poly gate are canceled out. Therefore, in order to prevent this, when the impurity ions are implanted using the P-type drift mask to form the P-type drift regions 140 and 142, the P-type impurities penetrate between the poly gate and the source region to form an N-type drift region ( 130, 132) serves to reinforce the P-type impurity concentration weakened by the penetration of the N-type impurity.

이에 따라, 소자의 문턱 전압(Threshold Voltage, VT)이 낮아지게 되고, 문턱 전압이 낮아지면, 오프 커런트(Ioff Current) 및 포화 전류(Idsat)의 증가, 브레이크 다운 전압(BV)도 낮아지는 원인이 된다. 이는 전자가 채널을 통해 소스에서 드레인으로 이동하기 수월해져 동작 특성이 좋아지게 된다. Accordingly, the threshold voltage (VT) of the device is lowered, and when the threshold voltage is lowered, an increase in off current and saturation current Idsat and a breakdown voltage BV are also caused. do. This makes it easier for electrons to move from source to drain through the channel, resulting in better operating characteristics.

이어서, 제 2 포토 레지스트 패턴(152)은 제거한다. Next, the second photoresist pattern 152 is removed.

도 3c를 참조하면, N형 드리프트 영역(130, 132) 및 P형 드리프트 영역(140, 142)이 형성된 반도체 기판(100) 상에 게이트 산화막(도시하지 않음) 및 폴리 실리콘층(도시하지 않음)을 증착한 후, 마스크를 이용한 식각 공정을 통해 패터닝하여 N형 드리프트 영역(130, 132) 및 P형 드리프트 영역(140, 142) 사이의 반도체 기판(100) 상에 폴리 게이트(160)를 형성한다. Referring to FIG. 3C, a gate oxide film (not shown) and a polysilicon layer (not shown) are formed on the semiconductor substrate 100 on which the N-type drift regions 130 and 132 and the P-type drift regions 140 and 142 are formed. After deposition, the poly gate 160 is formed on the semiconductor substrate 100 between the N-type drift regions 130 and 132 and the P-type drift regions 140 and 142 by patterning through an etching process using a mask. .

이어서, 폴리 게이트(160) 상에 P형 드리프트 영역(140, 142)이 노출되고, N 형 드리프트 영역(130, 132)의 일부분 즉, 폴리 게이트(160)와 이격되도록 N형 드리프트 영역(130, 132)의 고농도 N형 드리프트 영역(132)의 일부분을 노출시키는 제 3 포토 레지스트 패턴(154)을 형성한다. 폴리 게이트(160)와 제 3 포토 레지스트 패턴(154)을 마스크로 하여 N형 불순물 이온을 주입하여 P형 드리프트 영역(140, 142) 표면에 제 1 LDD(Lightly doped drain) 영역(144)과, 폴리 게이트(160)와 이격되도록 고농도 N형 드리프트 영역(132) 표면에 제 2 LDD(Lightly doped drain) 영역(146)이 각각 형성된다. Subsequently, the P-type drift regions 140 and 142 are exposed on the poly gate 160, and the N-type drift regions 130, so as to be spaced apart from a portion of the N-type drift regions 130 and 132, that is, the poly gate 160. A third photoresist pattern 154 is formed to expose a portion of the high concentration N-type drift region 132 of 132. N-type impurity ions are implanted using the poly gate 160 and the third photoresist pattern 154 as a mask to form a first lightly doped drain (LDD) region 144 on the surface of the P-type drift regions 140 and 142. Second lightly doped drain (LDD) regions 146 are formed on the surface of the high concentration N-type drift region 132 to be spaced apart from the poly gate 160.

일반적으로 반도체의 도핑은 저항과 밀접한 관련이 있는데, 불순물 양이 많게 되면 전도성이 좋아지므로 저항이 낮아지게 되고, 불순물 양이 적게 되면 반대로 저항이 높아지게 된다. 따라서, 불순물 양이 상대적으로 높은 LDD 영역이 폴리 게이트 근처에 가깝게 형성되면 드레인에 인가된 전압이 폴리 게이트 근처까지 전달되어 폴리 게이트와 LDD 영역 사이에서도 드레인 전압이 인가되어 낮은 전압에서도 브레이크 다운 전압(Breakdown Voltage; BV)이 발생하게 되므로 폴리 게이트(160)와 제 2 LDD 영역(146)은 적절한 간격으로 이격되도록 형성하여야 한다. In general, doping of semiconductors is closely related to resistance, and the higher the amount of impurities, the better the conductivity, and the lower the resistance, and the lower the amount of impurities, the higher the resistance. Therefore, when an LDD region having a relatively high impurity amount is formed near the poly gate, a voltage applied to the drain is transferred to the vicinity of the poly gate, and a drain voltage is applied between the poly gate and the LDD region, thereby breaking down even at a low voltage. Since the voltage (BV) is generated, the poly gate 160 and the second LDD region 146 should be formed to be spaced apart at appropriate intervals.

또한, 고농도 N형 드리프트 영역(132)에 제 2 LDD 영역(146)을 형성함으로써 불순물 농도가 더 증가하게 되어 저항을 낮출 수 있는 효과를 갖는다. In addition, the second LDD region 146 is formed in the high concentration N-type drift region 132 to further increase the impurity concentration, thereby lowering the resistance.

이어서, 제 3 포토 레지스트 패턴(154)을 제거한다. Next, the third photoresist pattern 154 is removed.

도 3d를 참조하면, 제 1 및 제 2 LDD 영역(144, 146)이 형성된 반도체 기판(100) 상의 폴리 게이트(160)의 양 측벽에 측벽 공간(sidewall spacer)인 측벽 스페이서(158)를 형성한다. 측벽 스페이서(158)는 추후에 소스 및 드레인 주입이 커질수록 채널이 너무 가까워져 펀치 스루(Punch through)가 발생되는 것을 방지하기 위하여 형성한다.Referring to FIG. 3D, sidewall spacers 158 which are sidewall spacers are formed on both sidewalls of the poly gate 160 on the semiconductor substrate 100 on which the first and second LDD regions 144 and 146 are formed. . The sidewall spacers 158 are formed to prevent punch through from occurring because the channels are too close in the future as the source and drain implants become larger.

이어서, 반도체 기판(100) 상에 소스 및 드레인 영역(166, 168)이 형성될 영역 즉, P형 드리프트 영역(140, 142)과 고농도 N형 드리프트 영역(146)의 제 2 LDD 영역(146)의 일부분을 노출하도록 제 4 포토 레지스트 패턴(156)을 형성한다. 제 4 포토 레지스트 패턴(156)과 측벽 스페이서(158)를 포함하는 폴리 게이트(160)를 마스크로 하여 N형 불순물 이온을 주입하여 P형 드리프트 영역(140, 142)에 소스 영역(166)을, N형 드리프트 영역(130, 132)에 드레인 영역(168)을 형성한다. Subsequently, the second LDD region 146 of the region where the source and drain regions 166 and 168 are to be formed on the semiconductor substrate 100, that is, the P-type drift regions 140 and 142 and the high concentration N-type drift region 146. The fourth photoresist pattern 156 is formed to expose a portion of the. The source region 166 is implanted into the P-type drift regions 140 and 142 by implanting N-type impurity ions using the poly gate 160 including the fourth photoresist pattern 156 and the sidewall spacer 158 as a mask. Drain regions 168 are formed in the N-type drift regions 130 and 132.

이와 같이, 폴리 게이트 형성 전에 웰 공정에서 드리프트 영역 형성을 위해 불순물을 주입하게 되면 마스크 패턴으로 인해 불순물 주입 에너지의 사용 폭이 커지게 되어 드리프트 영역 확보에 많은 마진을 확보하게 되는 효과를 갖는다. 또한, 디자인 룰(design rule) 변경 없이 수직(Vertical) 및 측면(Lateral) 내압을 향상시킬 수 있다. As such, when the impurity is implanted to form the drift region in the well process before the poly gate is formed, the use of the impurity implantation energy is increased due to the mask pattern, thereby securing a large margin for securing the drift region. In addition, it is possible to improve the vertical and lateral pressures without changing design rules.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Will be clear to those who have knowledge of. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.

도 1은 일반적인 LDMOS 트랜지스터의 구조를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the structure of a general LDMOS transistor.

도 2는 본 발명에 따른 LDMOS 트랜지스터를 나타내는 단면도이다. 2 is a cross-sectional view showing an LDMOS transistor according to the present invention.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 LDMOS 트랜지스터의 제조방법을 나타내는 단면도들이다. 3A to 3D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an LDMOS transistor according to the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

100 : 반도체 기판 102 : 소자 분리막100 semiconductor substrate 102 device isolation film

110 : 딥 P웰 영역 130 : 저농도 N형 드리프트 영역110: deep P well region 130: low concentration N-type drift region

132 : 고농도 N형 드리프트 영역 140 : 저농도 P형 드리프트 영역132: high concentration N-type drift region 140: low concentration P-type drift region

142 : 고농도 P형 드리프트 영역 144, 146 : LDD 영역142: high concentration P-type drift region 144, 146: LDD region

166, 168 : 소스 및 드레인 영역 160 : 폴리 게이트166, 168: source and drain region 160: poly gate

Claims (6)

제 1 도전형 웰이 형성된 반도체 기판과, A semiconductor substrate having a first conductivity type well formed therein; 상기 제 1 도전형 웰 내에 서로 이격되어 형성된 저농도 제 1 도전형 드리프트 영역 및 저농도 제 2 도전형 드리프트 영역과,A low concentration first conductivity type drift region and a low concentration second conductivity type drift region formed spaced apart from each other in the first conductivity type well; 상기 저농도 제 1 도전형 드리프트 영역 내에 형성된 고농도 제 1 도전형 드리프트 영역과, A high concentration first conductivity type drift region formed in the low concentration first conductivity type drift region; 상기 저농도 제 2 도전형 드리프트 영역 내에 형성된 고농도 제 2 도전형 드리프트 영역과, A high concentration second conductivity type drift region formed in the low concentration second conductivity type drift region; 상기 저농도 제 1 도전형 드리프트 영역 및 저농도 제 2 도전형 드리프트 영역 사이의 상기 반도체 기판 상에 형성되는 측벽 스페이서를 포함하는 폴리 게이트와,A poly gate comprising sidewall spacers formed on the semiconductor substrate between the low concentration first conductivity type drift region and the low concentration second conductivity type drift region; 상기 측벽 스페이서를 포함하는 상기 폴리 게이트 양측의 상기 고농도 제 1 도전형 드리프트 영역 및 상기 고농도 제 2 도전형 드리프트 영역 각각에 형성되는 소스 및 드레인 영역과,Source and drain regions formed in each of the high concentration first conductivity type drift region and the high concentration second conductivity type drift region on both sides of the poly gate including the sidewall spacers; 상기 고농도 제 1 도전형 드리프트 영역 및 상기 고농도 제 2 도전형 드리프트 영역 각각의 표면에 형성되는 제 1 및 제 2 LDD 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자. And first and second LDD regions formed on surfaces of each of the high concentration first conductivity type drift region and the high concentration second conductivity type drift region. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 또는 제2 LDD 영역 중 어느 하나는 상기 폴리 게이트와 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자.One of the first and second LDD regions is formed to be spaced apart from the poly gate. 반도체 기판 상에 제1 도전형 웰을 형성하는 단계와, Forming a first conductivity type well on a semiconductor substrate, 상기 제1 도전형 웰 내에 제1 도전형 드리프트 영역을 형성하는 단계와,Forming a first conductivity type drift region in the first conductivity type well, 상기 제1 도전형 웰 내에 상기 제1 도전형 드리프트 영역과 이격되도록 제2 도전형 드리프트 영역을 형성하는 단계와, Forming a second conductive drift region in the first conductive well to be spaced apart from the first conductive drift region; 상기 제1 및 제2 도전형 드리프트 영역 사이의 상기 반도체 기판 상에 폴리 게이트를 형성하는 단계와, Forming a poly gate on the semiconductor substrate between the first and second conductivity type drift regions; 상기 폴리 게이트 양측의 제1 및 제2 도전형 드리프트 영역 표면 각각에 제1 및 제2 LDD 영역을 형성하는 단계와,Forming first and second LDD regions on surfaces of the first and second conductivity type drift regions on both sides of the poly gate; 상기 폴리 게이트 양측에 측벽 스페이서를 형성하는 단계와,Forming sidewall spacers on both sides of the poly gate; 상기 측벽 스페이서를 포함하는 폴리 게이트 양측의 제1 및 제2 도전형 드리프트 영역에 각각 소스 및 드레인 영역을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.And forming source and drain regions in first and second conductivity type drift regions on both sides of the poly gate including the sidewall spacers, respectively. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 제1 또는 제2 LDD 영역 중 어느 하나는 상기 폴리 게이트와 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.Any one of the first and second LDD regions is formed to be spaced apart from the poly gate. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 제1 드리프트 영역을 형성하는 단계는, Forming the first drift region, 상기 제1 도전형 웰 내의 일측에 저농도 제1 도전형 불순물 이온을 주입하여 저농도 제1 도전형 드리프트 영역을 형성하는 단계와, Forming a low concentration first conductivity type drift region by implanting low concentration first conductivity type impurity ions into one side of the first conductivity type well; 상기 저농도 제1 도전형 드리프트 영역에 고농도 제1 도전형 불순물 이온을 주입하여 고농도 제1 도전형 드리프트 영역을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법. And implanting a high concentration of the first conductivity type drift region into the low concentration first conductivity type drift region to form a high concentration first conductivity type drift region. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 제2 드리프트 영역을 형성하는 단계는, Forming the second drift region, 상기 제1 도전형 웰 내의 타측에 저농도 제2 도전형 불순물 이온을 주입하여 저농도 제2 도전형 드리프트 영역을 형성하는 단계와, Implanting low concentration second conductivity type impurity ions into the other side of the first conductivity type well to form a low concentration second conductivity type drift region; 상기 저농도 제2 도전형 드리프트 영역에 고농도 제2 도전형 불순물 이온을 주입하여 고농도 제2 도전형 드리프트 영역을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법. And implanting a high concentration of a second conductivity type drift region into the low concentration second conductivity type drift region to form a high concentration second conductivity type drift region.
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KR20170113346A (en) * 2016-03-30 2017-10-12 에스아이아이 세미컨덕터 가부시키가이샤 A semiconductor device and a method of manufacturing a semiconductor device

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