KR900007903B1 - 상보형 반도체장치의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도 및 제2도는 각각 종래의 CMOS드랜지스터의 단면도.
제3도(a) 내지 제3도(e)는 본 발명의 1실시예에 관한 CMOS트랜지스터의 제조방법을 공정순으로 나타낸 단면도.
제4도는 제3도(e)의 평면도.
제5도는 제3도(e)에 나타낸 CMOS트랜지스터의 등가희로도
제6도는 제3도(e)에 나타낸 CMOS트랜지스터의 골(溝)의 내부변형례를 설명하기 위한 단면도.
제7도 내지 제9도는 본 발명의 다른 실시예에 관한 CMOS트랜지스터의 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : P형 반도체기판 2,22,43 : P웰영역
3,23 : N웰영역 4,24,25,45,48,51,52 : 골
5,26,26',48 : 산화막 6,7,29,30 : 게이트전극
8,9,31,32 : 게이트절연막 10,11,33,34 : N+형 소오스와 드레인영역
12,13,35,36 : P+형 소오스와 드레인영역 15,381∼384접촉홀
16,17,18,391∼394: 인출배선 21,45 : 실리콘기판
37 : 포토레지스터막 28 : 몰리브덴층(저저항의 도전체)
37 : 층간절연막 43,44 : 확산층
46 : 고융점금속층 49 : 불순물도우프 다결정실리콘층
TN: NMOS트랜지스터 TP: PMOS트랜지스터
[산업상의 이용분야]
본 발명은 반도체장치의 제조방법에 관한 것으로 특히 표면에 웰영역(well)을 갖춘 상보형(COMPLEMENTARY) 반도체장치의 제조방법에 관한 것이다.
[종래의 기술 및 그 문제점]
종래 상보형 반도체장치로서, 예컨대 상보형(C) MOS트랜지스터의 미세화에 있어서는, 웰영역분리의 기술적확립이 중요한바, 그 이유는 CMOS트랜지스터가 갖는 몇가지 결점이 거의 상기 웰영역의 분리에 관련되기 때문이다. 예컨대 스케일링(Scaling)에 수반되는 P+층-P웰영역(또는 N+층-N웰영역)내압, 다이리스터효과에 의한 랫치업내압, 웰영역분리에 수반되는 칩면적의 증대등 곤란한 문제가 발생된다.
종래 상보형(C) MOS트랜지스터는 제1도에 나타낸 바와 같이 제조되어 있다. 먼저, P형 반도체기판(1)상에 P웰영역(2)과 N웰영역(3)을 통상의 방법에 의해 형성시킨 후, 이들 웰영역(2)(3)에다 상기 기판(1)에 도달하는 골(4)을 형성하고, 이어 표면산화를 수행하게 된다.
이어, 전체면에다 다결정실리콘층을 퇴적시킨 후, 상기 다결정실리콘층을 전면에 칭하여 골(4)내에만 다결정실리콘층을 잔존시킨다. 계속해서 골(4)내의 다결정실리콘층을 산화하여 절연산화막(5)을 형성한다. 이하, 통상의 방법에 의해 P웰영역(2)과 N웰영역(3)상으로 게이트전극(6)(7)을 게이트절연막(8)(9)을 매개로 형성시킨 후, 게이트전극(6)(7)을 마스크로 이용해서 P웰영역(2)과 N웰영역(3)에 각각 N+형 소오스와 드레인영역(10(11), P+형 소오스 드레인영역(12)(13)을 형성한다. 이 후 전체면에다 층간(層間) 절연막(14)을 형성하고 접촉홀(15…)을 형성한다. 이후, P웰영역(2)과 N웰영역(3)의 각각의 소오스영역(10)(12)에 대응하는 부분에 접촉홀(15)과, 이 접촉홀(15)을 매개로 Vss단자(전원선)에 접속시킨 인출배선(16) 및, Vss단자(전원선)에 접속시킨 인출배선(17)을 형성함과 동시에 상기 드레인영역(11)(13) 사이를 접속시킨 인출배선(18)을 형성해서 CMOS트랜지스터를 제조한다.
이와 같이 하여 제조되는 CMOS트랜시스터에 의하면, 골(4)내에 절연산화막(5)을 매립해서 P웰영역(2)과 N웰영역(3)을 분리하기 때문에 P+드레인영역(13)-P웰영역(2)(또는 N+형 드레인영역(11)-N웰영역(3)의 내압은 세로방향의 간격에 의해 결정되게 되어 대폭적으르 개선된다.
또한, 다이리스터효과도 가로방향의 PNPN이 절연산화막(5)에 의해 분단되기 때문에 랫치업내압도 대폭적으로 개선된다. 다만 기판(1)과 웰영역(2)(3)의 전위바이어스가 충분히 되어 있는 것이 랫치업회피의 필수조건인 것은 물론이다. 따라서, 제1도의 트랜지스터에서는 기판(1)과 웰영역(2)(3)의 전위바이어스는 적당한 밀도로 상면에서부터 접촉홀(15…)을 매개로 전원선으로부터 바이어스하는 방법이 필요하게 된다. 그러나 종래기술에 의하면, 예컨대 메모리다비아스의 기억셀배열의 가운데 나타낸 바와같이 대단히 고밀도로서 레이아웃되지 않으면 안되는 부분에 상기한 바와같이 상면으로부터 접촉홀(15…)을 매개로 바이어스를 행하는 것은 미세화가 진행되면 진행될수록 커다란 부담으로 되고, 랫치업 내량(耐量)의 향상과 비용절감은 이후 더욱 더 현저해지게 된다.
또한 종래 제2도에 나타낸 바와 같이 P웰영역(2)의 N+형 드레인영역(11)과 N웰영역(3)의 P+형 드레인영역(13)을 절연산화막(5)에 접해서 형성시킨 구조의 CMOS트랜지스터가 알려져 있다.
이와 같은 구조의 트랜지스터에 의하면, 드레인영역(11)(13)을 절연산화막(5)에 접해서 형성시켰기 때문에 웰영역(2)(3)경계부의 점유면적을 감소시킬 수 있게 됨과 더불어 드레인영역(11)(13)의 측면에 발생되는 용량을 경감시킬 수 있는 등의 효과를 갖는다. 그러나 제2도에 나타낸 트랜지스터에 의하면, 골(4)내의 절연산화막(5)과 드레인영역(11)(또는 13)의 접속면에 누설전류가 흐른다는 문제가 있었다. 이것은 저소비전력성능이 중요한 특성으로 되는 CMOS트랜지스터에 있어서는 치명적인 결점으로 된다.
[발명의 목적]
본 발명은 상기한 점을 감안해서 발명된 것으로, 칩면적을 감소시겨 소자의 미세화를 도모함과 더불어 랫치업내량을 향상시킬 수 있는 효과를 갖춘 상보형 반도체장치의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
[발명의 구성]
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상보형 반도체장치의 제조방법에 있어서, 표면에 웰영역을 갖춘 반도체기판에 적어도 1개의 골을 형성하는 공정과, 이 골의 내부를포함한 전체면에 산화막을 형성하는 공정, 이 산화막을 이 방성에칭에 의해 제거해서 골의 내부측벽에 이 산화막을 잔존시키는 공정, 상기 골의 적어도 내측에 상기 잔존하는 산화막을 매개로 저저항의 도전체를 형성하는 공정 및, 상기 기판 또는 웰영역의 적어도 한곳에 대한 바이어스전위들 상기 도전체에 인가하는 공정을 구비하여 이루어진다.
[작용]
상기와 같이 구성된 본 발명은, 발생한 전자 내지는 홀을 빠르게 기판(또는 웰영역)으로부터 전원선으로 빠져나가게 함으로써 상기한 목적을 달성하게 된다.
실시예
이하, 예시도면을 참조해서 본 발명에 따른 1실시예를 상세히 설명한다.
제3도(a) 내지 제3도(e)는 본 발명의 1실시예에 관한 CMOS트랜지스터의 제조방법을 공정순으로 나타낸 단면도이고, 제4도는 제3도(e)의 평면도로서, 먼저, 예컨대 P형 실리콘기판(21)표면에 부분적으로 P웰영역(22)과 N웰영역(23)을 각각 형성하고, 이어 이들 웰영역(22)(3)의 경계부분에서 기판(21)에 도달하는 2개의 골(24)(25)을 형성시킨다.
다음에 산화처리를 실행하여 골(24)(25)의 내부를 포함한 전체면에 산화막(26)을 형성시키고, 이어 상기 산화막(26)상이 후공정에서 상기 산화막(26)을 잔존시킨 부분에 포토레지스터막(27)을 형성한다(제3도(a)에 도시됨).
그후 상기 포토지스터막(27)을 마스크로 이용해서 상기 산화막(26)을 반응성이온에칭(Reactive Ion Etching ; RIE)에 의해 선택적으로 에칭제거함으로써 산화막(26)을 한쪽 골(24)의 내벽과 다른쪽 골(25)의 내벽 및 저부에 잔존시킨다.
이후 상기 포토지스터막(27)을 제거한다(제3도(b)에 도시됨). 그후 전체면에 고융점금속, 예컨대 몰리브덴(Mo)을 퇴적해서 몰리브덴층(28)을 골(24)(25)내에다 잔존산화막(26')을 매개로 가득차도록 형성한다(제3도(c)에 도시됨). 그리고 몰리브덴층(28)은 골(24)내에서 기판(21)과 오믹접촉한다.
다음에 상기 몰리브덴층(28)을 RIE에 의해 에칭제거하고, 상기 골(24)(25)내에 각각 Vss단자, Vcc단자(전원선)로 되는 몰리브덴층(28)과 몰리브덴층(28)을 잔존산화막(26')과 잔존산화막(26')을 매개하여 매설한다(제3도(d)에 도시됨). 이어 P웰영역(22)과 N웰영역(23)상에 각각 게이트전극(29)(30)을 게이트절연막(31)(32)을 매개하여 형성한 다음 한쪽 게이트전극(29)을 마스크로 이용해서 P웰영역(22)표면에 N+형 소오스·드레인영역(33)(34)을 형성시킨후, 다른쪽 게이트전극(30)을 마스크로 이용해서 N웰영역 (23)표면에 P+형 소오스·드레인영역(35)(36)을 형성한다. 이어 전체면에 층간절연막(37)을 형성한 후, P웰영역(22)의 소오스영역(33)과 P웰영역(22)의 드레인영역(34) 및 골(24)내의 몰리브덴층(28 ; Vss단자)과, 골(25)내의 몰리브덴층(28 ; Vcc단자) 및 N웰영역의 소오스영역(35) 및 N웰영역의 드레인영역(36)의 각각에 대응하는 층간절연막(37)을 제거하고, 접촉홀(381∼384)에 인출배선(391∼394)을 형성하여 NMOS트랜지스터(TN)와 PMOS트랜지스터(TP)로 되는 CMOS트랜지스터를 제조한다(제3도(e) 및 제4도에 도시됨). 여기서 상기 인출배선(392)은 P웰영역(22)의 N+형 드레인영역(34)과 P웰영역(22) 및 골(24)내의 몰리브덴층(28)에 접속되어 기판(21)으로 비이어스전위가 인가되게 된다.
한편, 상기 인출배선(393)은 골(25)내의 몰리브덴층(28)과 N웰영역(23) 및 N웰영역(23)의 P+형 소오스영역(35)에 접속되어 N웰영역(23)으로 바이어스전위가 인가되게 된다. 여기서 제3도(e)는 제4도의 X-X선에 따른 단면도이다.
따라서 본 발명에 의하면 종래 데드면적(dead area)이었던 P웰영역(22)과 N웰영역(23)의 경계부분에다 반도체기판(21)에 도달하는 골(24)(25)을 형성하고, 이들 골(24)(25)내에 전원선인 Vss단자와 Vcc단자에 각각 접속되는 몰리브덴층(28)(28)을 매립해서 기판(21)과 N웰영역(23)의 바이어스로 사용하기 때문에 종래 전원선영역으로서 점유되고 있던 부분이 불필요하게 됨과 더불어 칩영역을 감소시켜 소자의 미세화를 도모할 수 있다. 이것은 특히 메모리등의 고밀도디바이스에 있어서 유효하다. 또한, 동일한 이유에 의해 발생한 전자 내지는 홀을 기판(21)과 N웰영역(23)에서부터 전원선으로 빠르게 빠져나가게 해서 랫치업 내량을 향상할 수 있게 된다. 여기서 CMOS트랜지스터의 등가회로도는 제5도에 나타낸 바와 같이 된다.
제5도에 의하면, N형 실리콘기판(42) 표면의 P웰영역(43)의 저면에서부터 이 P웰영역(43)표면의 P형 확산층(44)까지의 거리를 d2, P웰영역(43)의 엣지에서 P형 확산층(45)까지의 거리를 d1, N형 실리콘기판(42)의 저항을 Rsub, P웰영역(43)의 저항을 Rwell로 하는 경우, 랫치업현상은 d1과 d2가 크고, Rsub와 Rwell이 작은 정도로 하기 어렵다. 그러나, 본 발명은 사용함으로써 항상 Rsub=Rwell0으로 실현할 수 있게 된다.
상기 실시예에서는 2개의 골내에 낮은 저항의 도전체로서 몰리브덴층을 잔존산화막을 매개로 매립하는 경우에 대해 설명했지만, 이에 한하지 않는다. 예컨대 상기 도전체로서 몰리브덴층 대신 기판과 동일한 도전형의 불순물을 충분히 도우프(dope)한 다결정실리콘층을 사용하여도 된다. 또 제6도에 나타낸 바와같이 고융점금속층(46)을 골(47)의 내벽에 산화막(48)을 매개로 설치한 후, 골(47)내에 불순물 도우프 다결정실리콘층(49) (혹은 Sio2등의 산화막)을 매립해도 된다.
상기 실시예에서는 웰영역의 경계부분에 Vcc단자와 Vss단자용의 2개의 골을 설치하는 경우에 대해 설명했지만, 이것에 한하지 않는다. 예컨대 제7도와 같이 기판(21)바이어스용의 골(50)만을 설치한 구조의 것이어도 된다. 또 제8도에 나타낸 바와 같이 얍은 골(51)(52)을 P웰영역(22)과 N웰영역(23)에 각각 설치하고, P웰영역(22)과 N웰영역(23)의 양쪽을 바이어스 한 구조의 것이어도 된다. 또 제9도에 나타낸 바와같이 2개의 골(24)(25)를 접근시켜 양자간에 산화막(26')이 개재하도록 한 구조의 것이어도 된다.
[발명의 효과]
상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 칩영역을 감소시켜 소자의 미세화를 도모함과 더불어 랫치업내량을 향상시키는등 여러가지의 현저한 효과를 갖춘 반도체장치의 제조방법을 제공할 수 있게 된다.
Claims (1)
- 상보형 반도체장치의 제조방법에 있어서, 표면에 웰영역을 갖춘 반도체기판에 적어도 1개의 골(24 ; 25)을 형성하는 공정과, 이 골(24 ; 25)의 내부를 포함한 전체면에 산화막(26)을 형성하는 공정, 이 산화막(26)을 이방성에칭에 의해 제거해서 상기 골(24 ; 25)의 내부측벽에 산화막(26' ; 26')을 잔존시키는 공정, 상기 골(24 ; 25)의 적어도 내측에 상기 잔존하는 산화막(26' ; 26')을 매개로 저저항의 도전체(28 ; 28)를 형성하는 공정 및, 상기 기판 또는 웰영역의 적어도 한곳에 대한 바이어스전압을 상기 도전체(28 ; 28)에 인가하는 공정을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
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