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KR100787015B1 - Method for manufacturing semiconductor device capable of improving breakdown voltage characteristics - Google Patents

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KR100787015B1
KR100787015B1 KR1020060035913A KR20060035913A KR100787015B1 KR 100787015 B1 KR100787015 B1 KR 100787015B1 KR 1020060035913 A KR1020060035913 A KR 1020060035913A KR 20060035913 A KR20060035913 A KR 20060035913A KR 100787015 B1 KR100787015 B1 KR 100787015B1
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Abstract

MOS 트랜지스터를 제조하기 위한 방법에서, MOS 트랜지스터 분리층 (16) 이 반도체 기판 내에 MOS 트랜지스터를 형성하기 위한 영역을 둘러싸도록 반도체 기판 (11) 내에 형성된다. 그 후, 제 1 불순물이 MOS 트랜지스터의 문턱 전압을 조절하기 위해 반도체 기판의 영역으로 주입된다. 또한, 제 2 불순물이 MOS 트랜지스터의 게이트 전극 (21) 이 형성될 MOS 트랜지스터 분리층에 인접한 전술한 영역의 주연부의 일부분으로만 주입된다.In a method for manufacturing a MOS transistor, a MOS transistor isolation layer 16 is formed in the semiconductor substrate 11 to surround an area for forming the MOS transistor in the semiconductor substrate. Thereafter, the first impurity is implanted into the region of the semiconductor substrate to adjust the threshold voltage of the MOS transistor. Further, the second impurity is injected only into a portion of the periphery of the above-mentioned region adjacent to the MOS transistor isolation layer where the gate electrode 21 of the MOS transistor is to be formed.

MOS 트랜지스터, 붕소, 게이트 전극, 분리층, STI 층 MOS transistor, boron, gate electrode, isolation layer, STI layer

Description

브레이크다운 전압 특성을 개선할 수 있는 반도체 디바이스를 제조하기 위한 방법{METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE CAPABLE OF IMPROVING BREAKDOWN VOLTAGE CHARACTERISTICS}METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE CAPABLE OF IMPROVING BREAKDOWN VOLTAGE CHARACTERISTICS}

본 발명은 다음 도면들을 참조하여 종래 기술과 비교하면, 하기의 설명로부터 보다 명백하게 이해될 것이다. The invention will be more clearly understood from the following description when compared with the prior art with reference to the following drawings.

도 1a 는 반도체 디바이스에서 발생된 험프 (hump) 현상을 설명하기 위한 평면도.1A is a plan view for explaining a hump phenomenon generated in a semiconductor device.

도 1b 는 도 1a 의 B-B 선을 따른 단면도.FIG. 1B is a cross sectional view along line B-B in FIG. 1A; FIG.

도 1c 는 p-형 불순물 확산 영역이 가열 또는 어닐링 (annealing) 프로세스를 거친 후에 도 1b 의 p-형 불순물 확산 영역 내에서 붕소 원자의 농도를 도시하는 그래프.FIG. 1C is a graph showing the concentration of boron atoms in the p-type impurity diffusion region of FIG. 1B after the p-type impurity diffusion region undergoes a heating or annealing process. FIG.

도 2a 는 반도체 디바이스에서 발생된 역-험프 (reverse-hump) 현상을 설명하기 위한 평면도.2A is a plan view for explaining a reverse-hump phenomenon generated in a semiconductor device.

도 2b 는 도 2a 의 B-B 선을 따른 단면도.FIG. 2B is a cross sectional view along line B-B in FIG. 2A;

도 2c 는 n-형 불순물 확산 영역이 가열 또는 어닐링 프로세스를 거친 후에 도 2b 의 n-형 불순물 확산 영역 내에서 비소 (또는 인) 원자의 농도를 도시하는 그래프.FIG. 2C is a graph showing the concentration of arsenic (or phosphorus) atoms in the n-type impurity diffusion region of FIG. 2B after the n-type impurity diffusion region undergoes a heating or annealing process. FIG.

도 3a 내지 도 3j 는 반도체 디바이스를 제조하기 위한 종래 기술의 방법을 설명하기 위한 단면도.3A to 3J are cross-sectional views illustrating a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

도 4a 는 도 3a 내지 도 3j 에서 도시된 방법에 의해 획득된 n-채널 MOS 트랜지스트의 평면도.4A is a plan view of an n-channel MOS transistor obtained by the method shown in FIGS. 3A-3J.

도 4b 는 도 4a 의 B-B 선을 따른 단면도.4B is a cross sectional view along line B-B in FIG. 4A;

도 4c 는 p-형 불순물 확산 영역이 가열 또는 어닐링 프로세스를 거친 후에 도 4b 의 p-형 불순물 확산 영역 내에서 불순물 원자의 농도를 도시하는 그래프. FIG. 4C is a graph showing the concentration of impurity atoms in the p-type impurity diffusion region of FIG. 4B after the p-type impurity diffusion region undergoes a heating or annealing process. FIG.

도 5a 는 도 3a 내지 도 3j 에서 도시된 방법에 의해 획득된 n-채널 MOS 트랜지스터의 서브 문턱 특성을 도시하는 그래프.FIG. 5A is a graph showing sub-threshold characteristics of an n-channel MOS transistor obtained by the method shown in FIGS. 3A to 3J.

도 5b 는 도 3a 내지 도 3j 에서 도시된 방법에 의해 획득된 n-채널 MOS 트랜지스터의 브레이크다운 전압을 도시하는 그래프.FIG. 5B is a graph showing the breakdown voltage of the n-channel MOS transistor obtained by the method shown in FIGS. 3A to 3J.

도 6a 내지 도 6j 는 본 발명에 따른 반도체 디바이스를 제조하기 위한 방법의 제 1 실시형태를 설명하기 위한 단면도.6A to 6J are cross-sectional views for explaining a first embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

도 7 은 도 6f 의 포토레지스트 패턴 층의 평면도.FIG. 7 is a plan view of the photoresist pattern layer of FIG. 6F. FIG.

도 8a 는 도 6a 내지 도 6j 에서 도시된 방법에 의해 획득된 n-채널 MOS 트랜지스트의 평면도.8A is a plan view of an n-channel MOS transistor obtained by the method shown in FIGS. 6A-6J.

도 8b 는 도 8a 의 B-B 선을 따른 단면도.FIG. 8B is a sectional view along the line B-B in FIG. 8A; FIG.

도 8c 는 p-형 불순물 확산 영역이 가열 또는 어닐링 프로세스를 거친 후에 도 8b 의 p-형 불순물 확산 영역 내에서 불순물 원자의 농도를 도시하는 그래프. FIG. 8C is a graph showing the concentration of impurity atoms in the p-type impurity diffusion region of FIG. 8B after the p-type impurity diffusion region has undergone a heating or annealing process. FIG.

도 9a 는 도 6a 내지 도 6j 에서 도시된 방법에 의해 획득된 n-채널 MOS 트랜지스터의 서브 문턱 특성을 도시하는 그래프.9A is a graph showing the sub-threshold characteristics of an n-channel MOS transistor obtained by the method shown in FIGS. 6A-6J.

도 9b 는 도 6a 내지 도 6j 에서 도시된 방법에 의해 획득된 n-채널 MOS 트랜지스터의 브레이크다운 전압 특성을 도시하는 그래프.9B is a graph showing breakdown voltage characteristics of an n-channel MOS transistor obtained by the method shown in FIGS. 6A to 6J.

도 10a 내지 도 10u 는 본 발명에 따른 반도체 디바이스를 제조하기 위한 방법의 제 2 실시형태를 설명하기 위한 단면도.10A to 10U are cross-sectional views illustrating a second embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

※도면의 주요 부호에 대한 설명※ Description of the major symbols in the drawings

101 실리콘 기판 102 소자 분리층101 Silicon Substrate 102 Device Isolation Layer

103 p-형 불순물 확산 영역 104 이산화 실리콘 층103 p-type impurity diffusion region 104 silicon dioxide layer

105 게이트 전극 106 n+-형 불순물 확산 영역105 gate electrode 106 n + -type impurity diffusion region

12, 16 이산화 실리콘 층 13 질화 실리콘 층12, 16 silicon dioxide layer 13 silicon nitride layer

14, 18a 개구 15 트렌치14, 18a opening 15 trench

17 p-형 불순물 확산 영역 18 포토레지스트 패턴 층17 p-type impurity diffusion region 18 photoresist pattern layer

본 발명은 STI (shallow trench isolation) 층 또는 LOCOS (Local Oxidation of Silicon) 층과 같은 두꺼운 소자 분리층에 의해 분할된 MOS (Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터와 같은 반도체 디바이스를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, such as a metal oxide semiconductor (MOS) transistor, partitioned by a thick device isolation layer, such as a shallow trench isolation (STI) layer or a local oxide of silicon (LOCOS) layer.

MOS 트랜지스터를 제조하는 경우, 불순물이 게이트 전극 아래의 실리콘 기판으로 주입되어 MOS 트랜지스터의 문턱 전압을 조절하게 된다. 반면, MOS 트랜지스터들을 서로 분할하기 위해, 이산화 실리콘으로 이루어진 LOCOS 층 또는 STI 층과 같은 두꺼운 소자 분리층이 도입되었다. When manufacturing a MOS transistor, impurities are injected into the silicon substrate under the gate electrode to adjust the threshold voltage of the MOS transistor. On the other hand, in order to divide the MOS transistors from each other, a thick device isolation layer such as a LOCOS layer or an STI layer made of silicon dioxide was introduced.

채널의 폭과 길이가 줄어드는 경우, 소위 좁은 채널 폭 효과가 현저해진다. 예를 들면, n-채널 MOS 트랜지스터에서, 붕소 원자는 문턱 전압을 조절하기 위해 게이트 전극 아래의 실리콘 기판으로 주입되지만, 이 경우에, 주입된 붕소 원자는 가열 또는 어닐링 프로세스에 기인한 두꺼운 소자 분리층에 의해 격리되어, 붕소 이온의 농도는 채널의 중앙에서보다 폭 방향으로 채널의 끝에서 더 낮아진다. 이것을 문턱 전압을 감소시키는 험프 (hump) 현상이라 한다. 유사하게, p-채널 MOS 트랜지스터에서, 문턱 전압을 조절하기 위해 게이트 전극 아래의 실리콘 기판내로 비소 (또는 인) 원자가 주입되지만, 이 경우에, 주입된 비소 (또는 인) 원자는 가열 또는 어닐링 프로세스에 기인한 두꺼운 소자 분리층에 의해 격리되어, 비소 (또는 인) 원자의 농도는 채널의 중앙에서보다 폭 방향으로 채널의 끝에서 더 높아진다. 이것을 문턱 전압의 절대값을 증가시키는 역-험프 (reverse-hump) 현상이라 부른다. When the width and length of the channel are reduced, the so-called narrow channel width effect becomes noticeable. For example, in an n-channel MOS transistor, boron atoms are implanted into the silicon substrate under the gate electrode to regulate the threshold voltage, but in this case, the implanted boron atoms are thicker device isolation layers due to heating or annealing processes. Isolated by, the concentration of boron ions is lower at the end of the channel in the width direction than at the center of the channel. This is called a hump phenomenon that reduces the threshold voltage. Similarly, in a p-channel MOS transistor, arsenic (or phosphorus) atoms are implanted into the silicon substrate under the gate electrode to regulate the threshold voltage, but in this case, the implanted arsenic (or phosphorus) atoms are subjected to a heating or annealing process. Isolated by the thick device isolation layer resulting in, the concentration of arsenic (or phosphorus) atoms is higher at the end of the channel in the width direction than at the center of the channel. This is called the reverse-hump phenomenon, which increases the absolute value of the threshold voltage.

반도체 디바이스를 제조하기 위한 종래 기술의 방법에서, 험프 또는 역-험프 현상을 보상하기 위하여, 붕소 원자와 같은 p-형 불순물이 소자 분리층에 인접한 활성 영역의 전체 주연부 (periphery) 내로 주입되어, 문턱 전압을 조절하기 위한 붕소 원자 또는 비소 (또는 인) 원자의 농도가 가열 또는 어닐링 프로세스가 완료된 후에, 채널의 끝과 채널의 중앙에서 실질적으로 균일해진다. 따라서, 문턱 전압은 변경되지 않는다 (일본 특허공개공보 제 2000-340791호 및 미국 특허 제 6,492,220호를 참고). 이 후, 이것을 상세하게 설명한다.In the prior art methods for manufacturing semiconductor devices, to compensate for the hump or anti-humpe phenomenon, p-type impurities such as boron atoms are implanted into the entire periphery of the active region adjacent to the device isolation layer, so that the threshold The concentration of boron atoms or arsenic (or phosphorus) atoms to regulate the voltage becomes substantially uniform at the end of the channel and at the center of the channel after the heating or annealing process is completed. Therefore, the threshold voltage is not changed (see Japanese Patent Laid-Open No. 2000-340791 and US Pat. No. 6,492,220). This will be described in detail later.

그러나, 상술한 종래 기술의 제조 방법에서 p-형 불순물이 소자 분리층에 인접한 활성 영역의 전체 주연부로 주입되기 때문에, 브레이크다운 전압 특성을 악화시킨다.However, in the above-described prior art manufacturing method, since the p-type impurity is injected into the entire periphery of the active region adjacent to the device isolation layer, the breakdown voltage characteristic is deteriorated.

본 발명에 따른 p-형 불순물은 게이트 전극의 아래에만 있는 소자 분리층에 인접한 활성 영역의 주연부의 일부분에 주입된다. 그 결과, 서브 문턱 특성의 개선이 유지되는 동시에, 브레이크다운 전압 특성이 개선될 수 있다.The p-type impurity according to the present invention is implanted in a portion of the periphery of the active region adjacent to the device isolation layer which is only below the gate electrode. As a result, while the improvement of the sub-threshold characteristic is maintained, the breakdown voltage characteristic can be improved.

바람직한 실시형태를 설명하기 전에, 반도체 디바이스를 제조하기 위한 종래 기술의 방법을 도 1a, 도 1b, 도 1c, 도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 3a 내지 도 3j, 도 4a, 도 4b, 도 4c, 도 5a 및 도 5b 를 참조하여 설명한다. Prior to describing preferred embodiments, prior art methods for manufacturing a semiconductor device are shown in FIGS. 1A, 1B, 1C, 2A, 2B, 2C, 3A-3J, 4A, 4B, and FIG. It demonstrates with reference to 4c, FIG. 5A, and FIG. 5B.

우선, 험프 현상을 도 1a, 도 1b 및 도 1c 를 참조하여 설명한다. 도 1a 는 n-채널 MOS 트랜지스터의 평면도이고, 도 1b 는 도 1a 의 B-B 선을 따른 단면도이고, 도 1c 는 p-형 불순물 영역이 가열 또는 어닐링 프로세스를 거친 후 문턱 전압 (Vthn) 을 조절하기 위한 도 1b 의 p-형 불순물 영역 내에서 붕소 원자의 농도를 도시하는 그래프이다. First, the hump phenomenon is demonstrated with reference to FIG. 1A, FIG. 1B, and FIG. 1C. FIG. 1A is a plan view of an n-channel MOS transistor, FIG. 1B is a cross-sectional view along the BB line of FIG. 1A, and FIG. 1C is a diagram illustrating the adjustment of the threshold voltage V thn after a p-type impurity region is subjected to a heating or annealing process. Is a graph showing the concentration of boron atoms in the p-type impurity region of FIG.

도 1a 및 도 1b 에서, 도면 부호 101 은 소자 분리층 (102) 에 의해 둘러싸여진 p--형 단결정 실리콘 기판을 나타내고, 이 경우, 소자 분리층 (102) 은 필드 영역을 규정하도록 이산화 실리콘으로 이루어진 STI 층이다. 또한, p-형 불순물 확산 영역 (103) 은 문턱 전압 (Vthn) 을 조절하기 위해 활성 영역에서 실리콘 기판 (101) 내에 형성된다. 이 경우에, p-형 불순물 확산 영역 (103) 은 문턱 전압 (Vthn) 을 증가시키기 위해 작용된다. 또한, 게이트 이산화 실리콘 층 (104) 및 게이트 전극 (105) 은 활성 영역 상에 형성된다. 또한, 소스 영역과 드레인 영역으로 각각 기능하는 n+-형 불순물 확산 영역 (106S 및 106D) 은 게이트 전극 (105) 과 자기-정열 (self-alignment) 로 활성 영역에서 실리콘 기판 (101) 내에 형성된다.- in Figure 1a and Figure 1b, the reference numeral 101 denotes a p surrounded by an element isolation layer (102) indicates the type single crystal silicon substrate, in this case, the element isolation layer 102 is made of silicon dioxide so as to define the field area STI layer. In addition, a p-type impurity diffusion region 103 is formed in the silicon substrate 101 in the active region to adjust the threshold voltage V thn . In this case, the p-type impurity diffusion region 103 is operated to increase the threshold voltage V thn . In addition, the gate silicon dioxide layer 104 and the gate electrode 105 are formed on the active region. In addition, n + -type impurity diffusion regions 106S and 106D functioning as source and drain regions, respectively, are formed in the silicon substrate 101 in the active region by self-alignment with the gate electrode 105. .

붕소 원자의 고체 용해도는 실리콘에서보다 이산화 실리콘에서 더 크다. 따라서, 도 1c 에서 보여지는 바와 같이, 붕소 원자는 상술한 가열 또는 어닐링 프로세스에 의해 실리콘 기판 (101) 으로부터 STI 층 (102) 으로 이동된다. 그 결과, 붕소 원자는 STI 층 (102) 에 의해 격리되어, 붕소 원자의 농도는 채널의 중앙에서보다 폭 방향으로 채널의 끝에서 더 낮게 된다. 이것을 특히, 짧은 채널형 MOS 트랜지스터에서, 문턱 전압 (Vthn) 을 감소시키는 험프 현상이라 칭한다. The solid solubility of boron atoms is greater in silicon dioxide than in silicon. Thus, as shown in FIG. 1C, the boron atoms are moved from the silicon substrate 101 to the STI layer 102 by the heating or annealing process described above. As a result, boron atoms are sequestered by the STI layer 102 so that the concentration of boron atoms is lower at the end of the channel in the width direction than at the center of the channel. This is called a hump phenomenon that reduces the threshold voltage V thn , especially in short channel type MOS transistors.

다음으로, 역-험프 현상을 도 2a, 2b 및 2c 를 참조하여 설명한다. 도 2a 는 p-채널 MOS 트랜지스터의 평면도이고, 도 2b 는 도 2a 의 B-B 선을 따른 단면도이고, 도 2c 는 n-형 불순물 영역이 가열 또는 어닐링 프로세스를 거친 후에 문턱 전압 (Vthp) 을 조절하기 위한 도 2b 의 n-형 불순물 영역 내에서 비소 (또는 인) 원자의 농도를 도시하는 그래프이다. Next, the inverse humping phenomenon is explained with reference to FIGS. 2A, 2B and 2C. FIG. 2A is a plan view of a p-channel MOS transistor, FIG. 2B is a cross-sectional view along the BB line of FIG. 2A, and FIG. 2C is a diagram illustrating the adjustment of the threshold voltage V thp after the n-type impurity region has undergone a heating or annealing process. Is a graph showing the concentration of arsenic (or phosphorus) atoms in the n-type impurity region of FIG. 2B.

도 2a 및 도 2b 에서 도면 부호 201 은 소자 분리층 (202) 에 의해 둘러싸여진 n--형 단결정 실리콘 기판을 나타내고, 이 경우, 소자 분리층 (202) 은 필드 영역을 규정하도록 이산화 실리콘으로 이루어진 STI 층이다. 또한, n-형 불순물 확산 영역 (203) 은 문턱 전압 (Vthp) 을 조절하기 위해 활성 영역에서 실리콘 기판 (201) 내에 형성된다. 이 경우에, n-형 불순물 확산 영역 (203) 은 문턱 전압 (Vthp) 의 절대값을 증가시키기 위해 작용된다. 또한, 게이트 이산화 실리콘 층 (204) 및 게이트 전극 (205) 은 활성 영역 상에 형성된다. 또한, 소스 영역과 드레인 영역으로 각각 기능하는 p+-형 불순물 확산 영역 (206S 및 206D) 은 게이트 전극 (205) 과 자기-정열로 활성 영역에서 실리콘 기판 (201) 내에 형성된다.Figure 2a and in Figure 2b the reference numeral 201 denotes a n surrounded by an element isolation layer (202) - - indicates the type single crystal silicon substrate, in this case, the element isolation layer 202 is made of silicon dioxide so as to define the field region STI Layer. In addition, an n-type impurity diffusion region 203 is formed in the silicon substrate 201 in the active region to adjust the threshold voltage V thp . In this case, the n-type impurity diffusion region 203 serves to increase the absolute value of the threshold voltage V thp . In addition, the gate silicon dioxide layer 204 and the gate electrode 205 are formed on the active region. In addition, p + -type impurity diffusion regions 206S and 206D each functioning as a source region and a drain region are formed in the silicon substrate 201 in the active region with the gate electrode 205 and self-alignment.

비소 (또는 인) 원자의 고체 용해도는 실리콘에서보다 이산화 실리콘에서 더 작다. 따라서, 도 2c 에서 되시된 바와 같이, 비소 (또는 인) 원자는 상술한 가열 또는 어닐링 프로세스에 의해 STI 기판 (202) 으로부터 실리콘 기판 (201) 으로 이동된다. 그 결과, 비소 (또는 인) 원자는 실리콘 기판 (201) 에 의해 격리되어, 비소 (또는 인) 원자의 농도는 채널의 중앙에서보다 폭 방향으로 채널의 끝에서 더 높게 된다. 이것을 특히, 짧은 채널형 MOS 트랜지스터에서, 문턱 전압 (Vthp) 의 절대값을 증가시키는 역-험프 현상이라 칭한다. The solid solubility of arsenic (or phosphorus) atoms is smaller in silicon dioxide than in silicon. Thus, as shown in FIG. 2C, arsenic (or phosphorus) atoms are moved from the STI substrate 202 to the silicon substrate 201 by the heating or annealing process described above. As a result, the arsenic (or phosphorus) atoms are isolated by the silicon substrate 201 so that the concentration of the arsenic (or phosphorus) atoms becomes higher at the end of the channel in the width direction than at the center of the channel. This is called an inverse hump phenomenon that increases the absolute value of the threshold voltage V thp , especially in short channel type MOS transistors.

상술한 험프 현상을 보상하기 위해서, n-채널 MOS 트랜지스터와 같은 반도체 디바이스를 제조하기 위한 종래 기술의 방법을, 도 3a 내지 도 3j 를 참조하여 설명한다 (일본 특허공개공보 제 2000-340791호 및 미국 특허 제 6,492,220호를 참고).In order to compensate for the above-described hump phenomenon, a prior art method for manufacturing a semiconductor device such as an n-channel MOS transistor is described with reference to Figs. 3A to 3J (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-340791 and US Patent 6,492,220).

우선, 도 3a 를 참조하면, 이산화 실리콘 층 (302) 및 질화 실리콘 층 (303) 이 p--형 단결정 실리콘 기판 (301) 상에 증착된다. 이 경우에, 실리콘 기판 (301) 을 열산화시켜 이산화 실리콘 층 (302) 을 형성할 수 있다. 그 후, 개구 (304) 가 포토리소그래피 및 에칭 프로세스에 의한 질화 실리콘 층 (303) 및 이산화 실리콘 층 (302) 내에 관통된다. Referring first to Figure 3a, a silicon dioxide layer 302 and silicon nitride layer 303 is p-type single crystal silicon is deposited on the substrate (301). In this case, the silicon substrate 301 can be thermally oxidized to form the silicon dioxide layer 302. Thereafter, the opening 304 is penetrated into the silicon nitride layer 303 and the silicon dioxide layer 302 by a photolithography and etching process.

다음으로, 도 3b 를 참조하면, 질화 실리콘 층 (303) 및 이산화 실리콘 층 (302) 을 마스크로서 사용하여 실리콘 기판 (301) 내로 붕소 이온이 주입된다. 그 결과, p-형 불순물 영역 (305) 은 개구 (304) 의 바닥과 이산화 실리콘 층 (302) 아래에서 형성된다. 즉, 붕소 이온이 실리콘 기판 (301) 에 대해 큰 확산 계수를 갖기 때문에, 붕소 이온은 수평 및 수직 방향을 따라 실리콘 기판 (301) 내로 용이하게 확산된다.Next, referring to FIG. 3B, boron ions are implanted into the silicon substrate 301 using the silicon nitride layer 303 and the silicon dioxide layer 302 as masks. As a result, the p-type impurity region 305 is formed at the bottom of the opening 304 and below the silicon dioxide layer 302. That is, since the boron ions have a large diffusion coefficient with respect to the silicon substrate 301, the boron ions easily diffuse into the silicon substrate 301 along the horizontal and vertical directions.

다음으로, 도 3c 를 참조하면, 질화 실리콘 층 (303) 및 이산화 실리콘 층 (302) 을 마스크로서 사용하여 실리콘 기판 (301) 이 에칭된다. 그 결과, 트렌 치 (그루브 (groove); 306) 가 실리콘 기판 (301) 내에 형성된다.Next, referring to FIG. 3C, the silicon substrate 301 is etched using the silicon nitride layer 303 and the silicon dioxide layer 302 as a mask. As a result, a trench (groove) 306 is formed in the silicon substrate 301.

다음으로, 도 3d 를 참조하면, 이산화 실리콘 층 (307) 이, 열적 산화 프로세스 및 CVD (Chemical Vapor Deposition; 화학 증착법) 프로세스에 의해 실리콘 기판 (301) 의 트렌치 (306) 및 질화 실리콘 층 (303) 과 이산화 실리콘 층 (302) 의 개구 (304) 에 채워진다.Next, referring to FIG. 3D, the silicon dioxide layer 307 is formed in the trench 306 and silicon nitride layer 303 of the silicon substrate 301 by a thermal oxidation process and a chemical vapor deposition (CVD) process. And the opening 304 of the silicon dioxide layer 302.

다음으로, 도 3e 를 참조하면, 이산화 실리콘 층 (307), 질화 실리콘 층 (303) 및 이산화 실리콘 층 (302) 이 CMP (Chemical Mechanical Polishing; 화학 기계적 연마) 프로세스에 의해 평탄화된다. 그 결과 트렌치 (306) 내에만 이산화 실리콘 층 (307) 이 남겨진다. 따라서, 트렌치 (306) 내에 채워진 이산화 실리콘 층 (307) 이 STI 층으로서 기능하여 소자 형성 영역 (활성 에어리어) 를 서로로부터 분할한다.Next, referring to FIG. 3E, the silicon dioxide layer 307, silicon nitride layer 303 and silicon dioxide layer 302 are planarized by a CMP (Chemical Mechanical Polishing) process. As a result, the silicon dioxide layer 307 remains only in the trench 306. Thus, the silicon dioxide layer 307 filled in the trench 306 functions as an STI layer to divide the element formation region (active area) from each other.

다음으로, 도 3f 를 참조하면, 붕소 이온은 실리콘 기판 (301) 내에 p-형불순물 확산 영역 (308) 을 형성하기 위해 실리콘 기판 (301) 으로 주입된다. p-형 불순물 확산 영역 (305) 을 포함하는 p-형 불순물 확산 영역 (308) 은 형성되어질 n-채널 MOS 트랜지스터의 문턱 전압 (Vthn) 을 조절하기 위해 사용된다.Next, referring to FIG. 3F, boron ions are implanted into the silicon substrate 301 to form a p-type impurity diffusion region 308 within the silicon substrate 301. The p-type impurity diffusion region 308 including the p-type impurity diffusion region 305 is used to adjust the threshold voltage V thn of the n-channel MOS transistor to be formed.

다음으로, 도 3g 를 참조하면, 디바이스의 표면을 세정하고 린스한 후에, 실리콘 기판 (301) 을 열산화시켜 이산화 실리콘 층이 형성되고, CVD 프로세스에 의해 이산화 실리콘 층상에 다결정 실리콘 층이 증착된다. 그 후, 포토리소그래피와 에칭 프로세스에 의해 다결정 실리콘 층과 이산화 실리콘 층이 패터닝되어, 게이트 이산화 실리콘 층 (309) 과 게이트 전극 (310) 을 형성한다. Next, referring to FIG. 3G, after cleaning and rinsing the surface of the device, the silicon substrate 301 is thermally oxidized to form a silicon dioxide layer, and a polycrystalline silicon layer is deposited on the silicon dioxide layer by a CVD process. Thereafter, the polycrystalline silicon layer and the silicon dioxide layer are patterned by photolithography and etching processes to form the gate silicon dioxide layer 309 and the gate electrode 310.

다음으로, 도 3h 를 참조하면, 게이트 전극 (310) 과 게이트 이산화 실리콘 층 (309) 을 마스크로서 사용하여 실리콘 기판 (301) 내로 비소 이온이 주입된다. 그 결과, LDD (Lightly-Doped Drain) 구조를 위한 n--형 불순물 영역 (311S 및 311D) 이 실리콘 기판 (301) 내에 형성된다. Next, referring to FIG. 3H, arsenic ions are implanted into the silicon substrate 301 using the gate electrode 310 and the gate silicon dioxide layer 309 as masks. As a result, n for the LDD (Lightly-Doped Drain) structure-type impurity regions (311S, and 311D) are formed in the silicon substrate 301.

다음으로, 도 3i 를 참조하면, 이산화 실리콘 층이 CVD 프로세스에 의해 전체 표면상에 증착되고, 이방성 (anisotropic) 에칭 프로세스에 의해 이산화 실리콘 층이 다시 에칭된다. 그 결과, 측벽 이산화 실리콘 층 (312) 이 게이트 이산화 실리콘 층 (309) 과 게이트 전극 (310) 의 측벽상에 형성된다. Next, referring to FIG. 3I, a silicon dioxide layer is deposited on the entire surface by a CVD process, and the silicon dioxide layer is etched again by an anisotropic etching process. As a result, sidewall silicon dioxide layer 312 is formed on the sidewalls of the gate silicon dioxide layer 309 and the gate electrode 310.

최종적으로 도 3j 를 참조하면, 게이트 전극 (310), 게이트 이산화 실리콘 층 (309) 및 측벽 이산화 실리콘 층 (312) 을 마스크로서 사용하여 실리콘 기판 (301) 내로 비소 이온이 다시 주입된다. 그 결과, 소스와 드레인으로 각각 기능하는 n+-형 불순물 영역 (313S 및 313D) 이 실리콘 기판 (301) 내에 형성된다. Finally, referring to FIG. 3J, arsenic ions are implanted back into the silicon substrate 301 using the gate electrode 310, the gate silicon dioxide layer 309, and the sidewall silicon dioxide layer 312 as a mask. As a result, n + -type impurity regions 313S and 313D each functioning as a source and a drain are formed in the silicon substrate 301.

도 4a 는 도 3a 내지 도 3j 에서 도시된 방법에 의해 획득된 n-채널 MOS 트랜지스트의 평면도이고, 도 4b 는 도 4a 의 B-B 선을 따른 단면도이고, 도 4c 는 p-형 불순물 영역 (305 및 308) 이 가열 또는 어닐링 프로세스를 거친 후에, 문턱 전압 (Vthn) 을 조절하기 위해 도 4b 의 p-형 불순물 영역 (305) 을 포함하는 p-형 불순물 영역 (308) 내에서 붕소 원자의 농도를 도시하는 그래프이다.4A is a plan view of an n-channel MOS transistor obtained by the method shown in FIGS. 3A-3J, FIG. 4B is a cross-sectional view along the BB line of FIG. 4A, and FIG. 4C is a p-type impurity region 305 and FIG. After 308 undergoes the heating or annealing process, the concentration of boron atoms in the p-type impurity region 308 including the p-type impurity region 305 of FIG. 4B to adjust the threshold voltage V thn is adjusted. It is a graph to show.

도 4a 및 도 4b 에서 도시된 바와 같이, p-형 불순물 확산 영역 (305) 이 활성 영역의 전체 주연부상에 제공된다. 따라서, 도 4c 에 도시된 바와 같이, 붕소 원자가 전술한 가열 또는 어닐링 프로세스에 의해 실리콘 기판 (301) 으로부터 STI 층 (307) 으로 이동되는 경우, p-형 불순물 확산 영역 (305) 의 존재 때문에, 붕소 원자의 농도가 채널의 중앙과 폭 방향으로 채널의 끝에서 균일해진다. 따라서, 험프 현상이 보상될 수 있으며, 이것은 VG 가 게이트 전압이고 Id 가 드레인 전류인 도 5a 에 도시된 바와 같이 문턱 전압 (Vthn) 을 감소시키지 않는다. 도 5a 는 도 3a 내지 도 3j 에서 도시된 방법에 의해 획득된 n-채널 MOS 트랜지스터의 서브 문턱 특성을 도시하는 그래프이다. 즉, p-형 불순물 확산 영역 (305) 이 제공되는 도 3a 내지 도 3j 에서 도시된 방법에 의해 획득된 n-채널 MOS 트랜지스터의 서브 문턱 특성은, p-형 불순물 확산 영역 (305) 이 제공되지 않는 n-채널 MOS 트랜지스터의 서브 문턱 특성과 비교하여 개선된다. 서브 문턱 특성의 개선은 도 4a 에 점으로 해칭된 것으로 나타난 바와 같이, 게이트 전극 (310) 아래에 위치된 p-형 불순물 확산 영역 (305) 에 의해 주로 기인한다. As shown in Figs. 4A and 4B, a p-type impurity diffusion region 305 is provided on the entire periphery of the active region. Thus, as shown in FIG. 4C, when boron atoms are moved from the silicon substrate 301 to the STI layer 307 by the above-described heating or annealing process, because of the presence of the p-type impurity diffusion region 305, boron The concentration of atoms becomes uniform at the end of the channel in the center and width directions of the channel. Thus, the hump phenomenon can be compensated, which does not reduce the threshold voltage V thn as shown in FIG. 5A where V G is the gate voltage and I d is the drain current. FIG. 5A is a graph showing sub-threshold characteristics of an n-channel MOS transistor obtained by the method shown in FIGS. 3A to 3J. That is, the sub-threshold characteristics of the n-channel MOS transistor obtained by the method shown in Figs. 3A to 3J, in which the p-type impurity diffusion region 305 is provided, are not provided with the p-type impurity diffusion region 305. Does not improve compared to the sub-threshold characteristics of n-channel MOS transistors. The improvement in the sub-threshold characteristics is mainly due to the p-type impurity diffusion region 305 located below the gate electrode 310, as shown by the hatching in FIG. 4A.

그러나, VD 가 소스 대 드레인 전압이고 ID 가 드레인 전류인 도 3a 내지 도 3j 에서 도시된 방법에 의해 획득된 n-채널 MOS 트랜지스터의 브레이크다운 전압 특성을 도시하는 그래프인 도 5b 에 도시된 바와 같이, p-형 불순물 확산 영역 (305) 이 제공되는 도 3a 내지 도 3j 에서 도시된 방법에 의해 획득된 n-채널 MOS 트랜지스터의 브레이크다운 전압 특성은, p-형 불순물 확산 영역 (305) 이 제공되지 않는 n-채널 MOS 트랜지스터의 브레이크다운 전압 특성과 비교하여 열화된다. 브레이크다운 전압 특성의 열화는, 도 4a 에서 진하게 더블-해칭된 부분에 의해 나타내진 바와 같이, 소스 영역 (311S (313S)) 과 드레인 영역 (311D (313D)) 에 위치된 p-형 불순물 확산 영역 (305) 에 주로 기인한다. 따라서, 특히, 불순물 확산 영역 (311S (313S) 및 311D (313D)) 의 크기를 감소시키도록 집적도가 향상된 경우, 브레이크다운 전압 특성이 더욱 열화된다.However, as shown in FIG. 5B, which is a graph showing breakdown voltage characteristics of an n-channel MOS transistor obtained by the method shown in FIGS. 3A-3J where V D is the source-to-drain voltage and I D is the drain current. Likewise, the breakdown voltage characteristic of the n-channel MOS transistor obtained by the method shown in FIGS. 3A to 3J in which the p-type impurity diffusion region 305 is provided is provided by the p-type impurity diffusion region 305. It is degraded compared to the breakdown voltage characteristic of the n-channel MOS transistor which is not. The degradation of the breakdown voltage characteristic is indicated by the heavily double-hatched portion in FIG. 4A, as shown by the p-type impurity diffusion region located in the source region 311S (313S) and the drain region 311D (313D). This is mainly due to 305. Therefore, especially when the degree of integration is improved to reduce the size of the impurity diffusion regions 311S (313S) and 311D (313D), the breakdown voltage characteristic is further degraded.

전술한 종래 기술의 방법은, 도 3a 내지 도 3j 의 불순물 확산 영역 (308, 311S (313S) 및 311D (313D)) 이 p-형인 p-채널 MOS 트랜지스터에 대해 유효하다. 즉, 서브 문턱 특성이 개선되도록 역-험프 현상이 p-형 불순물 확산 영역 (305) 에 의해 보상될지라도, 브레이크다운 전압 특성이 열화된다. The prior art method described above is effective for p-channel MOS transistors in which the impurity diffusion regions 308, 311S (313S) and 311D (313D) of Figs. 3A to 3J are p-type. That is, even if the anti-hump phenomenon is compensated by the p-type impurity diffusion region 305 so that the sub-threshold characteristic is improved, the breakdown voltage characteristic is deteriorated.

n-채널 MOS 트랜지스터와 같은 반도체 디바이스를 제조하기 위한 방법의 제 1 실시형태를 도 6a 내지 도 6j 를 참조하여 이후 설명한다.A first embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device, such as an n-channel MOS transistor, will now be described with reference to FIGS. 6A-6J.

우선, 도 6a 를 참조하면, p--형 단결정 실리콘 기판 (11) 상에 이산화 실리콘 층 (12) 및 질화 실리콘 층 (13) 이 증착된다. 이 경우에, 실리콘 기판 (11) 을 열산화시켜 이산화 실리콘 층 (12) 이 형성될 수 있다. 그 후, 개구 (14) 가 포토리소그래피 및 에칭 프로세스에 의한 질화 실리콘 층 (13) 및 이산화 실리콘 층 (12) 내에 관통된다. First, referring to FIG. 6A, a silicon dioxide layer 12 and a silicon nitride layer 13 are deposited on the p -type single crystal silicon substrate 11. In this case, the silicon dioxide layer 12 can be formed by thermally oxidizing the silicon substrate 11. Thereafter, the opening 14 is penetrated into the silicon nitride layer 13 and the silicon dioxide layer 12 by a photolithography and etching process.

다음으로, 도 6b 를 참조하면, 질화 실리콘 층 (13) 및 이산화 실리콘 층 (12) 을 마스크로서 사용하여 실리콘 기판 (11) 이 에칭된다. 그 결과 트렌치 (그루브 (groove); 15) 가 실리콘 기판 (11) 내에 형성된다.Next, referring to FIG. 6B, the silicon substrate 11 is etched using the silicon nitride layer 13 and the silicon dioxide layer 12 as a mask. As a result, a trench (groove) 15 is formed in the silicon substrate 11.

다음으로, 도 6c 를 참조하면, 이산화 실리콘 층 (16) 이, 열산화 프로세스 및 CVD 프로세스에 의해 실리콘 기판 (11) 의 트렌치 (15) 및 질화 실리콘 층 (13) 과 이산화 실리콘 층 (12) 의 개구 (14) 에 채워진다.Next, referring to FIG. 6C, the silicon dioxide layer 16 is formed of the trench 15 and the silicon nitride layer 13 and the silicon dioxide layer 12 of the silicon substrate 11 by a thermal oxidation process and a CVD process. The opening 14 is filled.

다음으로, 도 6d 를 참조하면, 이산화 실리콘 층 (16), 질화 실리콘 층 (13) 및 이산화 실리콘 층 (12) 이 CMP 프로세스에 의해 평탄화된다. 그 결과, 트렌치 (15) 내에 이산화 실리콘 층 (16) 만이 남겨진다. 따라서, 트렌치 (15) 내에 채워진 이산화 실리콘 층 (16) 이 STI 층으로서 기능하여 소자 형성 영역 (활성 영역) 을 서로로부터 분할한다.Next, referring to FIG. 6D, the silicon dioxide layer 16, silicon nitride layer 13 and silicon dioxide layer 12 are planarized by a CMP process. As a result, only the silicon dioxide layer 16 is left in the trench 15. Thus, the silicon dioxide layer 16 filled in the trench 15 functions as an STI layer to divide the element formation region (active region) from each other.

다음으로, 도 6e 를 참조하면, 실리콘 기판 (11) 내에 p-형 불순물 확산 영역 (17) 을 형성하기 위해 실리콘 기판 (11) 내로 붕소 이온이 주입된다. p-형 불순물 확산 영역 (17) 이, 형성되어질 n-채널 MOS 트랜지스터의 문턱 전압 (Vthn) 을 조절하기 위해 사용된다.Next, referring to FIG. 6E, boron ions are implanted into the silicon substrate 11 to form the p-type impurity diffusion region 17 in the silicon substrate 11. The p-type impurity diffusion region 17 is used to adjust the threshold voltage V thn of the n-channel MOS transistor to be formed.

다음으로, 도 6f 를 참조하면, 포토레지스트 층이 전체 표면상에 도포되고, 포토리소그래피 프로세스에 의해 포토레지스트 층이 패터닝되어, 이후에 형성될 게이트 전극 (21) 아래에만 있는 STI 층 (16) 에 인접한 활성 영역의 주연부의 일부분에 대응하는 개구 (18a) 를 갖는 포토레지스트 패턴 층 (18) 을 형성한다. 포토레지스트 패턴 층 (18) 이 도 7 에 도시된다. 그 후, 포토레지스트 패턴 층 (18) 을 마스크로서 사용하여 실리콘 기판 (11) 내로 붕소 이온이 주입된다. 그 결과, 도 6f 에는 도시되지 않지만 도 7 에는 도시된 p-형 불순물 확산 영역 (19) 이 개구 (18a) 의 바닥 및 p-형 불순물 확산 영역 (17) 내에 형성된다. 즉, 붕소 이온은 실리콘 기판 (11), 즉, p-형 불순물 확산 영역 (17) 에 대한 큰 확산 계수를 갖고, 붕소 이온은 수평 및 수직 방향을 따라 p-형 불순물 확산 영역 (17) 으로 쉽게 확산된다. 그 후, 포토레지스트 패턴 층 (18) 이 에싱 (ashing) 프로세스 등에 의해 제거된다.Next, referring to FIG. 6F, a photoresist layer is applied on the entire surface, and the photoresist layer is patterned by a photolithography process, so that the STI layer 16 is only under the gate electrode 21 to be formed later. A photoresist pattern layer 18 having an opening 18a corresponding to a portion of the perimeter of the adjacent active region is formed. Photoresist pattern layer 18 is shown in FIG. 7. Thereafter, boron ions are implanted into the silicon substrate 11 using the photoresist pattern layer 18 as a mask. As a result, a p-type impurity diffusion region 19 not shown in FIG. 6F but shown in FIG. 7 is formed in the bottom of the opening 18a and in the p-type impurity diffusion region 17. That is, the boron ions have a large diffusion coefficient for the silicon substrate 11, i.e., the p-type impurity diffusion region 17, and the boron ions easily enter the p-type impurity diffusion region 17 along the horizontal and vertical directions. Spreads. Thereafter, the photoresist pattern layer 18 is removed by an ashing process or the like.

p-형 불순물 확산 영역 (17) 의 험프 현상을 보상하기 위해 도 6f 의 개구 (18a) 크기가 결정된다.The size of the opening 18a in FIG. 6F is determined to compensate for the hump phenomenon of the p-type impurity diffusion region 17.

다음으로, 도 6g 를 참조하면, 디바이스의 표면을 세정하고 린스한 후에, 실리콘 기판 (11) 을 열산화시켜 이산화 실리콘 층이 형성되고, CVD 프로세스에 의해 이산화 실리콘 층상에 다결정 실리콘 층이 증착된다. 그 후, 다결정 실리콘 층과 이산화 실리콘 층이 포토리소그래피와 에칭 프로세스에 의해 패터닝되어, 게이트 이산화 실리콘 층 (20) 과 게이트 전극 (21) 을 형성한다. 6G, after cleaning and rinsing the surface of the device, the silicon substrate 11 is thermally oxidized to form a silicon dioxide layer, and a polycrystalline silicon layer is deposited on the silicon dioxide layer by a CVD process. Thereafter, the polycrystalline silicon layer and the silicon dioxide layer are patterned by photolithography and an etching process to form the gate silicon dioxide layer 20 and the gate electrode 21.

도 6g 에서, 게이트 이산화 실리콘 층 (20) 은 그것의 형성 이후, 즉시 게이트 전극 (21) 과 자기-정열로 형성되지만, 사후단계에서 실리사이드 층 (미도시) 이 형성되기 전에, 게이트 이산화 실리콘 층 (20) 이 즉시 형성될 수 있다.In FIG. 6G, the gate silicon dioxide layer 20 is formed in self-alignment with the gate electrode 21 immediately after its formation, but before the silicide layer (not shown) is formed in a later step, the gate silicon dioxide layer ( 20) can be formed immediately.

다음으로, 도 6h 를 참조하면, 게이트 전극 (21) 과 게이트 이산화 실리콘 층 (20) 을 마스크로서 사용하여 실리콘 기판 (11) 으로 비소 이온이 주입된다. 그 결과, LDD 구조를 위한 n--형 불순물 영역 (22S 및 22D) 이 실리콘 기판 (11) 내에 형성된다. Next, referring to FIG. 6H, arsenic ions are implanted into the silicon substrate 11 using the gate electrode 21 and the gate silicon dioxide layer 20 as a mask. As a result, n -type impurity regions 22S and 22D for the LDD structure are formed in the silicon substrate 11.

다음으로, 도 6i 를 참조하면, CVD 프로세스에 의해 전체 표면상에 이산화 실리콘 층이 증착되고, 이방성 에칭 프로세스에 의해 이산화 실리콘 층이 다시 에칭된다. 그 결과, 측벽 이산화 실리콘 층 (23) 이 게이트 이산화 실리콘 층 (20) 과 게이트 전극 (21) 의 측벽상에 형성된다. Next, referring to FIG. 6I, a silicon dioxide layer is deposited on the entire surface by the CVD process, and the silicon dioxide layer is etched again by the anisotropic etching process. As a result, sidewall silicon dioxide layer 23 is formed on the sidewalls of the gate silicon dioxide layer 20 and the gate electrode 21.

최종적으로 도 6j 를 참조하면, 게이트 전극 (21), 게이트 이산화 실리콘 층 (20) 및 측벽 이산화 실리콘 층 (23) 을 마스크로서 사용하여 실리콘 기판 (11) 내로 비소 이온이 다시 주입된다. 그 결과, 소스와 드레인으로 각각 기능하는 n+-형 불순물 영역 (24S 및 24D) 이 실리콘 기판 (11) 내에 형성된다. Finally, referring to FIG. 6J, arsenic ions are implanted back into the silicon substrate 11 using the gate electrode 21, the gate silicon dioxide layer 20, and the sidewall silicon dioxide layer 23 as a mask. As a result, n + -type impurity regions 24S and 24D each functioning as a source and a drain are formed in the silicon substrate 11.

도 8a 는 도 6a 내지 도 6j 에서 도시된 방법에 의해 획득된 n-채널 MOS 트랜지스트의 평면도이고, 도 8b 는 도 8a 의 B-B 선을 따른 단면도이고, 도 8c 는 p-형 불순물 영역 (17 및 19) 이 가열 또는 어닐링 프로세스를 거친 후에 문턱 전압 (Vthn) 을 조절하기 위한 도 8b 의 p-형 불순물 영역 (19) 을 포함하는 p-형 불순물 영역 (17) 에서 붕소 원자의 농도를 도시하는 그래프이다. 8A is a plan view of an n-channel MOS transistor obtained by the method shown in FIGS. 6A-6J, FIG. 8B is a cross-sectional view along the BB line of FIG. 8A, and FIG. 8C is a p-type impurity region 17 and 19) shows the concentration of boron atoms in the p-type impurity region 17 including the p-type impurity region 19 of FIG. 8B for adjusting the threshold voltage V thn after this heating or annealing process. It is a graph.

도 8a 및 도 8b 에서 도시된 바와 같이, p-형 불순물 확산 영역 (19) 이 활성 영역의 주연부의 일부분상에 제공된다. 따라서, 도 8c 에 도시된 바와 같이, 붕소 원자가 실리콘 기판 (11) 으로부터 STI 층 (16) 으로 전술한 가열 또는 어닐링 프로세스에 의해 이동되는 경우, p-형 불순물 확산 영역 (19) 의 존재 때문에, 붕소 원자의 농도가 채널의 중앙과 폭 방향으로 채널의 끝에서 균일해진다. 따라서, 험프 현상이 보상될 수 있으며, 이것은 VG 가 게이트 전압이고 Id 가 드레인 전류인 도 9a 에 도시된 바와 같이, 문턱 전압 (Vthn) 을 감소시키지 않는다. 도 9a 는 도 6a 내지 도 6j 에서 도시된 방법에 의해 획득된 n-채널 MOS 트랜지스터의 서브 문턱 특성을 도시하는 그래프이다. 즉, p-형 불순물 확산 영역 (19) 이 제공되는 도 6a 내지 도 6j 에서 도시된 방법에 의해 획득된 n-채널 MOS 트랜지스터의 서브 문턱 특성은, p-형 불순물 확산 영역 (305) 이 제공되는 n-채널 MOS 트랜지스터의 서브 문턱 특성과 같은 방식으로 개선된다. 서브 문턱 특성의 개선은 도 8a 에 점으로 해칭된 부분으로 나타난 바와 같이, 게이트 전극 (21) 아래에 위치된 p-형 불순물 영역 (19) 에 의해 주로 기인한다. As shown in Figs. 8A and 8B, a p-type impurity diffusion region 19 is provided on a portion of the periphery of the active region. Thus, as shown in FIG. 8C, when the boron atoms are moved from the silicon substrate 11 to the STI layer 16 by the above-described heating or annealing process, because of the presence of the p-type impurity diffusion region 19, boron The concentration of atoms becomes uniform at the end of the channel in the center and width directions of the channel. Thus, the hump phenomenon can be compensated, which does not reduce the threshold voltage V thn , as shown in FIG. 9A where V G is the gate voltage and I d is the drain current. FIG. 9A is a graph showing the sub-threshold characteristics of the n-channel MOS transistor obtained by the method shown in FIGS. 6A to 6J. That is, the sub-threshold characteristic of the n-channel MOS transistor obtained by the method shown in Figs. 6A to 6J, in which the p-type impurity diffusion region 19 is provided, is provided with the p-type impurity diffusion region 305. It is improved in the same way as the sub-threshold characteristics of n-channel MOS transistors. The improvement of the sub-threshold characteristic is mainly due to the p-type impurity region 19 located below the gate electrode 21, as shown by the hatched portions in FIG. 8A.

동시에, VD 가 소스 대 드레인 전압이고 ID 가 드레인 전류인 경우 도 6a 내지 도 6j 에서 도시된 방법에 의해 획득된 n-채널 MOS 트랜지스터의 브레이크다운 전압 특성을 도시하는 그래프인 도 9b 에 도시된 바와 같이, p-형 불순물 확산 영역 (19) 이 제공되는 도 6a 내지 도 6j 에서 도시된 방법에 의해 획득된 n-채널 MOS 트랜지스터의 브레이크다운 전압 특성은, p-형 불순물 확산 영역 (17 및 19) 이 제공되지 않는 n-채널 MOS 트랜지스터의 브레이크다운 전압 특성과 비교하여 거의 열화되지 않는다. 즉, p-형 불순물 확산 영역 (19) 이 소스 영역 (22S, 24S) 과 드레인 영역 (22D, 24D) 의 주연부에 위치되지 않는다. 따라서, 특히, 불순물 확산 영역 (22S, 24S 및 22D, 24D) 의 크기를 감소시키도록 집적도가 향상된 경우, 브레이크다운 전압 특성이 거의 열화되지 않는다.At the same time, a graph showing the breakdown voltage characteristics of the n-channel MOS transistor obtained by the method shown in Figs. 6A to 6J when V D is the source-to-drain voltage and I D is the drain current is shown in Fig. 9B. As shown, the breakdown voltage characteristic of the n-channel MOS transistor obtained by the method shown in Figs. 6A to 6J, in which the p-type impurity diffusion region 19 is provided, is characterized by the p-type impurity diffusion regions 17 and 19. In comparison with the breakdown voltage characteristic of the n-channel MOS transistor, which is not provided), hardly deteriorates. In other words, the p-type impurity diffusion region 19 is not located at the periphery of the source regions 22S and 24S and the drain regions 22D and 24D. Therefore, especially when the degree of integration is improved to reduce the size of the impurity diffusion regions 22S, 24S and 22D, 24D, the breakdown voltage characteristic hardly deteriorates.

전술한 제 1 실시형태는 도 6a 내지 도 6j 의 불순물 확산 영역 (17, 22S (24S) 및 22D (24D)) 이 p-형인 p-채널 MOS 트랜지스터에 대해 유효하다. 즉, 서브 문턱 특성이 개선되도록 역-험프 현상이 p-형 불순물 확산 영역 (19) 에 의해 보상되고 또한, 브레이크다운 전압 특성이 거의 열화되지 않는다. The first embodiment described above is effective for the p-channel MOS transistor in which the impurity diffusion regions 17, 22S (24S) and 22D (24D) in Figs. 6A to 6J are p-type. That is, the anti-hump phenomenon is compensated by the p-type impurity diffusion region 19 so that the sub-threshold characteristic is improved, and the breakdown voltage characteristic hardly deteriorates.

전술한 제 1 실시형태에서, p-형 불순물 확산 영역 (17) 의 형성 이후 뒤이어, p-형 불순물 확산 영역 (19) 이 형성되었지만, p-형 불순물 확산 영역 (19) 의 형성 이후 뒤이어, p-형 불순물 확산 영역 (17) 이 형성될 수도 있다.In the first embodiment described above, after the formation of the p-type impurity diffusion region 17, the p-type impurity diffusion region 19 is formed, but after the formation of the p-type impurity diffusion region 19, the p The -type impurity diffusion region 17 may be formed.

2 개의 CMOS 회로와 같은 반도체 디바이스를 제조하기 위한 방법의 제 2 실시형태를 도 10a 내지 도 10j 를 참조하여 이후 설명한다. 이 경우에, 하나의 CMOS 회로는 3.3V 로 전원 공급된 하나의 n-채널 MOS 트랜지스터 (Qn1) 및 하나의 p-채널 MOS 트랜지스터 (Qp1) 에 의해 형성된 낮은 브레이크다운 전압 CMOS 회로이고, 다른 CMOS 회로는 5V 로 전원 공급된 하나의 n-채널 MOS 트랜지스터 (Qn2) 및 하나의 p-채널 MOS 트랜지스터 (Qp2) 에 의해 형성된 높은 브레이크다운 전압 CMOS 회로이다.A second embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device, such as two CMOS circuits, will now be described with reference to FIGS. 10A-10J. In this case, one CMOS circuit is a low breakdown voltage CMOS circuit formed by one n-channel MOS transistor Q n1 and one p-channel MOS transistor Q p1 powered at 3.3V, and the other The CMOS circuit is a high breakdown voltage CMOS circuit formed by one n-channel MOS transistor Q n2 and one p-channel MOS transistor Q p2 powered at 5V.

우선, 도 10a 를 참조하면, STI 층 (32) 이 도 6a, 도 6b, 도 6c 및 도 6d 의 실리콘 기판과 유사하게 p---형 단결정 실리콘 기판 (31) 내에 형성된다. 그 결과, 트랜지스터 (Qn1, Qp1, Qn2 및 Qp2) 에 대한 소자 형성 영역 (활성 영역) 이 서로로부터 분할된다.First, referring to FIG. 10A, an STI layer 32 is formed in the p − type single crystal silicon substrate 31 similar to the silicon substrates of FIGS. 6A, 6B, 6C, and 6D. As a result, the element formation regions (active regions) for the transistors Q n1 , Q p1 , Q n2 and Q p2 are divided from each other.

다음으로, 도 10b 를 참조하면, n-채널 MOS 트랜지스터 (Qn2) 에 대응하는 개구 (33a) 를 갖는 포토레지스트 패턴 층 (33) 이 포토리소그래피 프로세스에 의해 실리콘 기판 (31) 상에 형성된다. 그 후, 포토레지스트 패턴 층 (33) 을 마스크로서 사용하여 실리콘 기판 (31) 내로 비교적 높은 에너지에서 붕소 이온이 주입되어, p--형 불순물 확산 웰 (34) 을 형성한다. Next, referring to FIG. 10B, a photoresist pattern layer 33 having an opening 33a corresponding to the n-channel MOS transistor Q n2 is formed on the silicon substrate 31 by a photolithography process. Then, using the photoresist pattern layer 33 is used as a mask, boron ions are implanted at a relatively high energy into the silicon substrate (31), p - - type impurity to form the diffusion well 34. The

다음으로, 도 10c 를 참조하면, 포토레지스트 패턴 층 (33) 을 마스크로서 사용하여 실리콘 기판 (31) 내로 비교적 낮은 에너지에서 붕소 이온이 주입되어, p--형 불순물 확산 웰 (34) 내에 p-형 불순물 확산 영역 (35) 을 형성한다. p-형 불순물 확산 영역 (35) 이 n-채널 MOS 트랜지스터 (Qn2) 의 문턱 전압 (Vthn2) 을 조절하기 위해 사용된다. 그 후, 포토레지스트 패턴 층 (33) 이 에싱 프로세스 등에 의해 제거된다.Next, referring to Figure 10c, the photoresist pattern by using the layer 33 as a mask, boron is ion implanted at relatively low energy into the silicon substrate (31), p - - type impurity doped in the well (34) p- The type impurity diffusion region 35 is formed. The p-type impurity diffusion region 35 is used to adjust the threshold voltage V thn2 of the n-channel MOS transistor Q n2 . Thereafter, the photoresist pattern layer 33 is removed by an ashing process or the like.

다음으로, 도 10d 를 참조하면, p-채널 MOS 트랜지스터 (Qp2) 에 대응하는 개구 (36a) 를 갖는 포토레지스트 패턴 층 (36) 이 포토리소그래피 프로세스에 의해 실리콘 기판 (31) 상에 형성된다. 그 후, 포토레지스트 패턴 층 (36) 을 마스크로서 사용하여 실리콘 기판 (31) 내로 비교적 높은 에너지에서 비소 (또는 인) 이온이 주입되어, n--형 불순물 확산 웰 (37) 을 형성한다. Next, referring to FIG. 10D, a photoresist pattern layer 36 having an opening 36a corresponding to the p-channel MOS transistor Q p2 is formed on the silicon substrate 31 by a photolithography process. Then, using the photoresist pattern layer 36 as a mask, it is the arsenic (or phosphorous) ion implantation at a relatively high energy into the silicon substrate (31), n-type impurity diffusion to form a well (37).

다음으로, 도 10e 를 참조하면, 포토레지스트 패턴 층 (36) 을 마스크로서 사용하여 실리콘 기판 (31) 내로 비교적 낮은 에너지에서 비소 (또는 인) 이온이 주입되어, n--형 불순물 확산 웰 (34) 내에 n-형 불순물 확산 영역 (38) 을 형성한다. n-형 불순물 확산 영역 (38) 이 p-채널 MOS 트랜지스터 (Qp2) 의 문턱 전압 (Vthp2) 을 조절하기 위해 사용된다. 그 후, 포토레지스트 패턴 층 (36) 이 에싱 프로세스 등에 의해 제거된다.Next, referring to Figure 10e, the photoresist pattern layer 36 is the arsenic (or phosphorous) ion implantation at relatively low energy into the silicon substrate 31 by using a mask, n - - type impurity doped well (34 N-type impurity diffusion region 38 is formed in the X-rays. An n-type impurity diffusion region 38 is used to adjust the threshold voltage V thp2 of the p-channel MOS transistor Q p2 . Thereafter, the photoresist pattern layer 36 is removed by an ashing process or the like.

다음으로, 도 10f 를 참조하면, n-채널 MOS 트랜지스터 (Qn1) 에 대응하는 개구 (39a), 이후에 형성될 게이트 전극 (47) 바로 아래에만 있는 STI 층 (32) 에 인접한 n-채널 MOS 트랜지스터 (Qn2) 의 활성 영역의 주연부의 일부분에 대응하는 개구 (39b) 및 이후에 형성될 게이트 전극 (47) 아래에만 있는 STI 층 (32) 에 인접한 n-채널 MOS 트랜지스터 (Qp2) 의 활성 영역의 주연부의 일부분에 대응하는 개구 (39c) 를 갖는 포토레지스트 패턴 층 (39) 이 포토리소그래피 프로세스에 의해 실리콘 기판 (31) 상에 형성된다. 그 후, 포토레지스트 패턴 층 (39) 을 마스크로서 사용하여 실리콘 기판 (11) 내로 비교적 낮은 에너지에서 붕소 이온이 주입되어, 이 경우에 p-형 불순물 확산 웰로서 기능하는 p---형실리콘 기판 (31) 내에 p-형 불순물 확산 영역 (40) 을 형성한다. p-형 불순물 확산 영역 (40) 이 n-채널 MOS 트랜지스터 (Qn1) 의 문턱 전압 (Vthn1) 을 조절하기 위해 사용된다. 동시에, p-형 불순물 확산 영역 (미도시) 이 p-형 불순물 확산 영역 (35) 내의 개구 (39b) 의 바닥과 n-형 불순물 확산 영역 (38) 내의 개구 (39c) 의 바닥에서 형성되어, 그 내부에서 험프 현상과 역-험프 현상을 보상한다. 그 후, 포토레지스트 패턴 층 (39) 이 에싱 프로세스 등에 의해 제거된다.Next, referring to FIG. 10F, the n-channel MOS adjacent to the opening 39a corresponding to the n-channel MOS transistor Q n1 and the STI layer 32 which is only below the gate electrode 47 to be formed later. Activation of the n-channel MOS transistor Q p2 adjacent the opening 39b corresponding to a portion of the periphery of the active region of the transistor Q n2 and the STI layer 32 which is only below the gate electrode 47 to be formed later. A photoresist pattern layer 39 having an opening 39c corresponding to a portion of the periphery of the region is formed on the silicon substrate 31 by a photolithography process. Then, the picture by using the resist pattern layer 39 is used as a mask, boron ions are implanted at relatively low energy into the silicon substrate (11), which functions as a p-type impurity doped p- well in the case-type silicon substrate A p-type impurity diffusion region 40 is formed in 31. The p-type impurity diffusion region 40 is used to adjust the threshold voltage V thn1 of the n-channel MOS transistor Q n1 . At the same time, a p-type impurity diffusion region (not shown) is formed at the bottom of the opening 39b in the p-type impurity diffusion region 35 and at the bottom of the opening 39c in the n-type impurity diffusion region 38, It compensates for the hump phenomenon and the reverse-hump phenomenon. Thereafter, the photoresist pattern layer 39 is removed by an ashing process or the like.

도 10f 의 개구 (39b 및 39c) 의 크기는 험프 현상과 역-험프 현상을 보상하기 위해 결정된다.The sizes of the openings 39b and 39c in FIG. 10F are determined to compensate for the hump phenomenon and the anti-hump phenomenon.

다음으로, 도 10g 를 참조하면, p-채널 MOS 트랜지스터 (Qp1) 에 대응하는 개구 (41a) 를 갖는 포토레지스트 패턴 층 (41) 이 포토리소그래피 프로세스에 의해 실리콘 기판 (31) 상에 형성된다. 그 후, 포토레지스트 패턴 층 (41) 을 마스크로서 사용하여 실리콘 기판 (31) 내로 비교적 높은 에너지에서 비소 (또는 인) 이온이 주입되어, n---형 불순물 확산 웰 (42) 을 형성한다. Next, referring to FIG. 10G, a photoresist pattern layer 41 having an opening 41a corresponding to the p-channel MOS transistor Q p1 is formed on the silicon substrate 31 by a photolithography process. Then, using the photoresist pattern layer 41 as a mask is arsenic (or phosphorus) ions are implanted at a relatively high energy into the silicon substrate (31), n-type impurity diffusion to form a well (42).

다음으로, 도 10h 를 참조하면, 포토레지스트 패턴 층 (41) 을 마스크로서 사용하여 실리콘 기판 (31) 내로 비교적 낮은 에너지에서 비소 (또는 인) 이온이 주입되어, n---형 불순물 확산 웰 (42) 내에 n-형 불순물 확산 영역 (43) 을 형성한다. n-형 불순물 확산 영역 (43) 이 p-채널 MOS 트랜지스터 (Qp1) 의 문턱 전압 (Vthp1) 을 조절하기 위해 사용된다. 그 후, 포토레지스트 패턴 층 (41) 이 에싱 프로세스 등에 의해 제거된다.Next, referring to Figure 10h, by using the photoresist pattern layer 41 as a mask is arsenic (or phosphorus) ions are implanted at relatively low energy into the silicon substrate (31), n - - type impurity doped well ( An n-type impurity diffusion region 43 is formed in 42). An n-type impurity diffusion region 43 is used to adjust the threshold voltage V thp1 of the p-channel MOS transistor Q p1 . Thereafter, the photoresist pattern layer 41 is removed by an ashing process or the like.

다음으로, 도 10i 를 참조하면, 비교적 두꺼운 게이트 이산화 실리콘 층 (44) 이 전체 표면상에 형성된다. 실리콘 기판 (31) 을 열산화시켜 비교적 두꺼운 게이트 이산화 실리콘 층 (44) 이 형성되는 경우, 비교적 두꺼운 게이트 이산화 실리콘 층 (44) 은 STI 층 (32) 상에 형성되지 않는다. Next, referring to FIG. 10I, a relatively thick gate silicon dioxide layer 44 is formed on the entire surface. When the silicon substrate 31 is thermally oxidized to form a relatively thick gate silicon dioxide layer 44, a relatively thick gate silicon dioxide layer 44 is not formed on the STI layer 32.

다음으로, 도 10j 를 참조하면, 포토레지스트 패턴 층 (45) 이, 트랜지스터 (Qn2 및 Qp2) 측상에만 있는 게이트 이산화 실리콘 층 (44) 상에 형성된다. 그 후, 트랜지스터 (Qn1 및 Qp1) 측상의 게이트 이산화 실리콘 층 (44) 이, 포토레지스트 패턴 층 (45) 을 에칭 마스크로서 사용하여 선택적으로 에칭된다. 그 후, 포토레지스트 패턴 층 (45) 이 에싱 프로세스 등에 의해 제거된다.Next, referring to FIG. 10J, a photoresist pattern layer 45 is formed on the gate silicon dioxide layer 44 only on the transistors Q n2 and Q p2 . Thereafter, the gate silicon dioxide layer 44 on the transistors Q n1 and Q p1 sides is selectively etched using the photoresist pattern layer 45 as an etching mask. Thereafter, the photoresist pattern layer 45 is removed by an ashing process or the like.

다음으로, 도 10k 를 참조하면, 비교적 얇은 게이트 이산화 실리콘 층 (46) 이 전체 표면상에 형성된다. 도시되지 않았지만 이 경우에는, 비교적 두꺼운 게이트 이산화 실리콘 층 (44) 도 더 두꺼워진다. 실리콘 기판 (31) 을 열산화시켜 비교적 얇은 게이트 이산화 실리콘 층 (46) 이 형성되는 경우, 비교적 얇은 게이트 이산화 실리콘 층 (46) 은 STI 층 (32) 상에 형성되지 않는다. Next, referring to FIG. 10K, a relatively thin gate silicon dioxide layer 46 is formed on the entire surface. Although not shown in this case, the relatively thick gate silicon dioxide layer 44 also becomes thicker. When the silicon substrate 31 is thermally oxidized to form a relatively thin gate silicon dioxide layer 46, the relatively thin gate silicon dioxide layer 46 is not formed on the STI layer 32.

따라서, 비교적 얇은 게이트 이산화 실리콘 층 (46) 이 낮은 브레이크다운 전압 트랜지스터 (Qn1 및 Qp1) 에 대해 사용되는 데 반해, 비교적 두꺼운 게이트 이산화 실리콘 층 (44) 은 높은 브레이크다운 전압 트랜지스터 (Qn2 및 Qp2) 에 대해 사용된다. Thus, while relatively thin gate silicon dioxide layer 46 is used for the low breakdown voltage transistors Q n1 and Q p1 , the relatively thick gate silicon dioxide layer 44 is used for the high breakdown voltage transistors Q n2 and Q p2 ).

다음으로, 도 10l 을 참조하면, CVD 프로세스에 의해 게이트 이산화 실리콘 층 (44 및 46) 상에 다결정 실리콘 층 (47) 이 증착된다. 그 후, 포토레지스트 패턴 층 (48) 이 포토리소그래피 프로세스에 의해 형성된다.Next, referring to FIG. 10L, a polycrystalline silicon layer 47 is deposited on the gate silicon dioxide layers 44 and 46 by a CVD process. Thereafter, photoresist pattern layer 48 is formed by a photolithography process.

다음으로, 도 10m 을 참조하면, 게이트 전극을 형성하기 위해 포토레지스트 패턴 층 (48) 을 에칭 마스크로서 사용하여 다결정 실리콘 층 (47) 이 에칭된다. 그 후, 포토레지스트 패턴 층 (48) 이 에싱 프로세스 등에 의해 제거된다.Next, referring to FIG. 10M, the polycrystalline silicon layer 47 is etched using the photoresist pattern layer 48 as an etching mask to form the gate electrode. Thereafter, the photoresist pattern layer 48 is removed by an ashing process or the like.

다음으로, 도 10n 을 참조하면, n-채널 MOS 트랜지스터 (Qn2) 에 대응하는 개구 (49a) 를 갖는 포토레지스트 패턴 층 (49) 이 포토리소그래피 프로세스에 의해 게이트 이산화 실리콘 층 (44) 상에 형성된다. 그 후, 포토레지스트 패턴 층 (49) 을 마스크로서 사용하여 실리콘 기판 (31) 내로 비교적 낮은 에너지에서 비소 (또는 인) 이온이 주입되어, LDD 구조를 위한 n--형 불순물 확산 영역 (50) 을 형성한다. 그 후, 포토레지스트 패턴 층 (49) 이 에싱 프로세스 등에 의해 제거된다.Next, referring to FIG. 10N, a photoresist pattern layer 49 having an opening 49a corresponding to the n-channel MOS transistor Q n2 is formed on the gate silicon dioxide layer 44 by a photolithography process. do. Then, the photoresist pattern layer 49 for use as a mask is arsenic (or phosphorus) ions are implanted at relatively low energy into the silicon substrate (31), n for the LDD structure - the type impurity diffusion region 50 - Form. Thereafter, the photoresist pattern layer 49 is removed by an ashing process or the like.

다음으로, 도 10o 를 참조하면, p-채널 MOS 트랜지스터 (Qp2) 에 대응하는 개구 (51a) 를 갖는 포토레지스트 패턴 층 (51) 이 포토리소그래피 프로세스에 의해 게이트 이산화 실리콘 층 (44) 상에 형성된다. 그 후, 포토레지스트 패턴 층 (51) 을 마스크로서 사용하여 실리콘 기판 (31) 내로 비교적 낮은 에너지에서 붕소 이온이 주입되어, LDD 구조를 위한 p--형 불순물 확산 영역 (52) 을 형성한다. 그 후, 포토레지스트 패턴 층 (51) 이 에싱 프로세스 등에 의해 제거된다. Next, referring to FIG. 10O, a photoresist pattern layer 51 having an opening 51a corresponding to the p-channel MOS transistor Q p2 is formed on the gate silicon dioxide layer 44 by a photolithography process. do. Then, using the photoresist pattern layer 51 as a mask, boron is ion implanted at relatively low energy into the silicon substrate (31), p for the LDD structure form a type impurity diffusion region 52. Thereafter, the photoresist pattern layer 51 is removed by an ashing process or the like.

다음으로, 도 10p 를 참조하면, n-채널 MOS 트랜지스터 (Qn1) 에 대응하는 개구 (53a) 를 갖는 포토레지스트 패턴 층 (53) 이 포토리소그래피 프로세스에 의해 게이트 이산화 실리콘 층 (46) 상에 형성된다. 그 후, 포토레지스트 패턴 층 (53) 을 마스크로서 사용하여 실리콘 기판 (31) 내로 비교적 낮은 에너지에서 비소 (또는 인) 이온이 주입되어, LDD 구조를 위한 n--형 불순물 확산 영역 (54) 을 형성한다. 그 후, 포토레지스트 패턴 층 (53) 이 에싱 프로세스 등에 의해 제거된다. Next, referring to FIG. 10P, a photoresist pattern layer 53 having an opening 53a corresponding to the n-channel MOS transistor Qn1 is formed on the gate silicon dioxide layer 46 by a photolithography process. . Then, using the photoresist pattern layer 53 as a mask, arsenic (or phosphorus) ions are implanted, n for the LDD structure at relatively low energy into the silicon substrate 31, - the type impurity diffusion region 54 - Form. Thereafter, the photoresist pattern layer 53 is removed by an ashing process or the like.

n--형 불순물 확산 영역 (54) 의 농도가 n--형 불순물 확산 영역 (50) 의 농도보다 더 커서, n-채널 MOS 트랜지스터 (Qn1) 의 브레이크다운 전압은 n-채널 MOS 트랜지스터 (Qn2) 의 브레이크다운 전압보다 더 작다.n - - type the concentration of the impurity diffusion region (54) n - - type breakdown voltage of the impurity diffused region 50 is further large, n- channel MOS transistor (Q n1) than the concentration of the n- channel MOS transistor (Q n2 ) is smaller than the breakdown voltage.

다음으로, 도 10q 를 참조하면, p-채널 MOS 트랜지스터 (Qp1) 에 대응하는 개구 (55a) 를 갖는 포토레지스트 패턴 층 (55) 이 포토리소그래피 프로세스에 의해 게이트 이산화 실리콘 층 (46) 상에 형성된다. 그 후, 포토레지스트 패턴 층 (55) 을 마스크로서 사용하여 실리콘 기판 (31) 내로 비교적 낮은 에너지에서 붕소 이온이 주입되어, LDD 구조를 위한 p--형 불순물 확산 영역 (56) 을 형성한다. 그 후, 포토레지스트 패턴 층 (55) 이 에싱 프로세스 등에 의해 제거된다. Next, referring to FIG. 10Q, a photoresist pattern layer 55 having an opening 55a corresponding to the p-channel MOS transistor Q p1 is formed on the gate silicon dioxide layer 46 by a photolithography process. do. Then, using the photoresist pattern layer 55 as a mask, boron is ion implanted at relatively low energy into the silicon substrate (31), p for the LDD structure form a type impurity diffusion region 56. Thereafter, the photoresist pattern layer 55 is removed by an ashing process or the like.

p--형 불순물 확산 영역 (56) 의 농도가 p--형 불순물 확산 영역 (52) 의 농도보다 더 커서, p-채널 MOS 트랜지스터 (Qp1) 의 브레이크다운 전압이 p-채널 MOS 트랜지스터 (Qp2) 의 브레이크다운 전압보다 작다는 점을 주목한다.p - - type the concentration of the impurity diffusion region (56) p - - type impurity breakdown voltage the p- channel MOS transistor (Q a diffusion region 52 more cursor, p- channel MOS transistor (Q p1) than the concentration of Note that it is smaller than the breakdown voltage of p2 ).

다음으로, 도 10r 을 참조하면, 이산화 실리콘 층이 CVD 프로세스에 의해 전체 표면상에 증착되고, 이산화 실리콘 층이 이방성 에칭 프로세스에 의해 다시 에칭된다. 그 결과, 측벽 이산화 실리콘 층 (57) 이 게이트 전극 (47) 의 측벽상 에 형성된다.Next, referring to FIG. 10R, a silicon dioxide layer is deposited on the entire surface by a CVD process, and the silicon dioxide layer is etched again by an anisotropic etching process. As a result, sidewall silicon dioxide layer 57 is formed on the sidewall of the gate electrode 47.

다음으로, 도 10s 를 참조하면, n-채널 MOS 트랜지스터 (Qn2 및 Qn1) 에 대응하는 개구 (58a 및 58b) 를 갖는 포토레지스트 패턴 층 (58) 이 포토리소그래피 프로세스에 의해 게이트 이산화 실리콘 층 (44 및 46) 상에 형성된다. 그 후, 포토레지스트 패턴 층 (58) 을 마스크로서 사용하여 실리콘 기판 (31) 내로 비교적 높은 에너지에서 비소 (또는 인) 이온이 주입되어, n+-형 불순물 확산 영역 (59) 을 형성한다. 그 후, 포토레지스트 패턴 층 (58) 이 에싱 프로세스 등에 의해 제거된다.Next, referring to FIG. 10S, a photoresist pattern layer 58 having openings 58a and 58b corresponding to n-channel MOS transistors Q n2 and Q n1 is formed by a gate silicon dioxide layer ( 44 and 46). Thereafter, using photoresist pattern layer 58 as a mask, arsenic (or phosphorus) ions are implanted into the silicon substrate 31 at a relatively high energy to form an n + -type impurity diffusion region 59. Thereafter, the photoresist pattern layer 58 is removed by an ashing process or the like.

다음으로, 도 10t 를 참조하면, p-채널 MOS 트랜지스터 (Qp2 및 Qp1) 에 대응하는 개구 (60a 및 60b) 를 갖는 포토레지스트 패턴 층 (60) 이 포토리소그래피 프로세스에 의해 게이트 이산화 실리콘 층 (44 및 46) 상에 형성된다. 그 후, 포토레지스트 패턴 층 (60) 을 마스크로서 사용하여 실리콘 기판 (31) 내로 비교적 높은 에너지에서 붕소 이온이 주입되어, p+-형 불순물 확산 영역 (61) 을 형성한다. 그 후, 포토레지스트 패턴 층 (60) 이 에싱 프로세스 등에 의해 제거된다.Next, referring to FIG. 10T, the photoresist pattern layer 60 having openings 60a and 60b corresponding to the p-channel MOS transistors Q p2 and Q p1 is subjected to a gate silicon dioxide layer ( 44 and 46). Thereafter, boron ions are implanted at a relatively high energy into the silicon substrate 31 using the photoresist pattern layer 60 as a mask to form the p + -type impurity diffusion region 61. Thereafter, the photoresist pattern layer 60 is removed by an ashing process or the like.

따라서, 두 종류의 브레이크다운 전압을 갖는 CMOS 반도체 디바이스가 도 10u 에서 도시된 바와 같이 획득된다. 실리사이드 층 (미도시) 이 사후단계에서 형성되기 전에, 불순물 확산 영역 (59 및 61) 상에 게이트 이산화 실리콘 층 (44 및 46) 이 즉시 제거된다. 그러나, 불순물 확산 영역 (50, 52, 54, 56, 59 및 61) 상의 게이트 이산화 실리콘 층 (44 및 46) 은 게이트 전극 (47) 이 형성된 후에 즉시 게이트 전극 (47) 과 자기-정열로 제거될 수 있다.Thus, a CMOS semiconductor device having two kinds of breakdown voltages is obtained as shown in Fig. 10u. Before the silicide layer (not shown) is formed in the post step, the gate silicon dioxide layers 44 and 46 are immediately removed on the impurity diffusion regions 59 and 61. However, the gate silicon dioxide layers 44 and 46 on the impurity diffusion regions 50, 52, 54, 56, 59, and 61 may be removed by self-alignment with the gate electrode 47 immediately after the gate electrode 47 is formed. Can be.

상술한 제 2 실시형태에서, 도 10f 의 개구 (39b 및 39c) 아래의 p-형 불순물 영역 (미도시) 의 형성은 도 10f 의 개구 (39a) 아래의 p-형 불순물 확산 영역 (40) 의 형성과 동시에 수행되어, 이전의 p-형 불순물 확산 영역에 대한 추가적인 프로세스가 불필요해지며, 이것은 제조 단계를 증가시키지 않는다. In the above-described second embodiment, the formation of p-type impurity regions (not shown) under the openings 39b and 39c in FIG. 10F is performed by the p-type impurity diffusion regions 40 under the opening 39a in FIG. 10F. Performed concurrently with the formation, no additional process for the previous p-type impurity diffusion region is needed, which does not increase the manufacturing step.

또한, 상술한 제 2 실시형태에서, 개구 (39b 및 39c) 아래의 p-형 불순물 영역이 게이트 전극 아래에만 있는 STI 층에 인접한 활성 영역의 일부분에 있지만, 종래 기술에서와 같이 활성 영역의 전체 주연부에서 이러한 p-형 불순물 확산 영역이 형성되는 경우에도, 이에 대한 추가적인 프로세스가 불필요하고 제조 단계를 증가시키지 않는다.Further, in the above-described second embodiment, the p-type impurity region under the openings 39b and 39c is in a part of the active region adjacent to the STI layer which is only below the gate electrode, but as in the prior art, the entire periphery of the active region Even when such a p-type impurity diffusion region is formed, an additional process for this is unnecessary and does not increase the manufacturing step.

상술한 실시형태에서, 두꺼운 소자 분리층이 STI 층에 의해 형성되지만, 이 두꺼운 소자 분리층이 LOCOS 층에 의해 형성될 수 있다.In the above embodiment, the thick device isolation layer is formed by the STI layer, but this thick device isolation layer may be formed by the LOCOS layer.

위에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 험프 현상 또는 역-험프 현상이 보상되는 동안에 브레이크다운 전압 특성이 개선될 수 있어서, 서브 문턱 특성이 유지된다. As described above, according to the present invention, the breakdown voltage characteristic can be improved while the hump phenomenon or the anti-hump phenomenon is compensated, so that the sub-threshold characteristic is maintained.

Claims (24)

반도체 기판 (11) 에 MOS 트랜지스터를 형성하기 위한 영역을 둘러싸도록 상기 반도체 기판 (11) 내에 MOS 트랜지스터 분리층 (16) 을 형성하는 단계,Forming a MOS transistor isolation layer 16 in the semiconductor substrate 11 so as to surround a region for forming the MOS transistor in the semiconductor substrate 11, 상기 MOS 트랜지스터의 문턱 전압을 조절하도록, 상기 반도체 기판의 상기 영역으로 제 1 불순물을 주입하는 단계, 및Injecting a first impurity into the region of the semiconductor substrate to adjust the threshold voltage of the MOS transistor, and 상기 MOS 트랜지스터의 게이트 전극 (21) 이 상부에 형성될 상기 MOS 트랜지스터 분리층에 인접한 상기 영역의 주연부의 일부분으로만 제 2 불순물을 주입하는 단계를 포함하는, MOS 트랜지스터 제조 방법.Injecting a second impurity only into a portion of the periphery of the region adjacent to the MOS transistor isolation layer where the gate electrode (21) of the MOS transistor is to be formed. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 불순물과 제 2 불순물은 모두 붕소 원자인, MOS 트랜지스터 제조 방법.And the first impurity and the second impurity are both boron atoms. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 불순물은 비소 원자이고, 상기 제 2 불순물은 붕소 원자인, MOS 트랜지스터 제조 방법. And the first impurity is an arsenic atom and the second impurity is a boron atom. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제 1 불순물은 인 원자이고, 상기 제 2 불순물은 붕소 원자인, MOS 트 랜지스터 제조 방법. And the first impurity is a phosphorus atom and the second impurity is a boron atom. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반도체 기판은 실리콘 기판을 포함하고, 상기 MOS 트랜지스터 분리층은 이산화 실리콘 층을 포함하는, MOS 트랜지스터 제조 방법. Wherein said semiconductor substrate comprises a silicon substrate and said MOS transistor isolation layer comprises a silicon dioxide layer. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 이산화 실리콘 층은 STI (Shallow Trench Isolation) 층을 포함하는, MOS 트랜지스터 제조 방법. And the silicon dioxide layer comprises a shallow trench isolation (STI) layer. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 이산화 실리콘 층은 LOCOS (Local Oxidation of Silicon) 층을 포함하는, MOS 트랜지스터 제조 방법. And the silicon dioxide layer comprises a Local Oxidation of Silicon (LOCOS) layer. 제 1 및 제 2 MOS 트랜지스터들 (Qn2, Qp2; Qn1) 을 포함하는 반도체 디바이스를 제조하기 위한 방법으로서,A method for manufacturing a semiconductor device comprising first and second MOS transistors (Q n2 , Q p2 ; Q n1 ), 반도체 기판 (31) 에 상기 제 1 및 제 2 MOS 트랜지스터들을 각각 형성하기 위한 제 1 및 제 2 영역을 둘러싸도록 상기 반도체 기판 (31) 내에 MOS 트랜지스터 분리층 (32) 을 형성하는 단계,Forming a MOS transistor isolation layer 32 in the semiconductor substrate 31 to surround the first and second regions for forming the first and second MOS transistors in the semiconductor substrate 31, respectively, 상기 제 1 MOS 트랜지스터의 제 1 문턱 전압을 조절하기 위해 상기 반도체 기판의 상기 제 1 영역으로 제 1 불순물을 주입하는 단계,Implanting a first impurity into the first region of the semiconductor substrate to adjust a first threshold voltage of the first MOS transistor, 상기 제 2 MOS 트랜지스터의 제 2 문턱 전압을 조절하기 위해 상기 반도체 기판의 상기 제 2 영역으로 제 2 불순물을 주입하는 단계, 및Injecting a second impurity into the second region of the semiconductor substrate to adjust a second threshold voltage of the second MOS transistor, and 상기 제 1 MOS 트랜지스터의 게이트 전극 (47) 이 상부에 형성될 상기 제 1 MOS 트랜지스터 분리층에 인접한 상기 제 1 영역의 주연부의 일부분으로만 제 3 불순물을 주입하는 단계를 포함하고, Implanting a third impurity only into a portion of the periphery of the first region adjacent to the first MOS transistor isolation layer where the gate electrode 47 of the first MOS transistor is to be formed, 상기 제 2 및 제 3 불순물은 동일한 불순물인, 반도체 디바이스 제조 방법. And the second and third impurities are the same impurity. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제 2 및 제 3 불순물의 주입은 동시에 실행되는, 반도체 디바이스 제조 방법.And the implantation of the second and third impurities is performed simultaneously. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 불순물은 모두 붕소 원자인, 반도체 디바이스 제조 방법.And wherein the first, second and third impurities are all boron atoms. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제 1 불순물은 비소 원자이고, 상기 제 2 및 제 3 불순물은 붕소 원자인, 반도체 디바이스 제조 방법.The first impurity is an arsenic atom, and the second and third impurities are boron atoms. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제 1 불순물은 인 원자이고, 상기 제 2 및 제 3 불순물은 붕소 원자인, 반도체 디바이스 제조 방법.And said first impurity is a phosphorus atom and said second and third impurities are boron atoms. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제 1 MOS 트랜지스터의 브레이크다운 전압은 상기 제 2 MOS 트랜지스터의 브레이크다운 전압보다 더 높은, 반도체 디바이스 제조 방법.And the breakdown voltage of the first MOS transistor is higher than the breakdown voltage of the second MOS transistor. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 반도체 기판은 실리콘 기판을 포함하고, 상기 MOS 트랜지스터 분리층은 이산화 실리콘 층을 포함하는, 반도체 디바이스 제조 방법.And the semiconductor substrate comprises a silicon substrate and the MOS transistor isolation layer comprises a silicon dioxide layer. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 이산화 실리콘 층은 STI 층을 포함하는, 반도체 디바이스 제조 방법.And the silicon dioxide layer comprises an STI layer. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 이산화 실리콘 층은 LOCOS 층을 포함하는, 반도체 디바이스 제조 방법.And the silicon dioxide layer comprises a LOCOS layer. 제 1 및 제 2 MOS 트랜지스터들 (Qn2, Qp2; Qn1) 을 포함하는 반도체 디바이스를 제조하기 위한 방법으로서,A method for manufacturing a semiconductor device comprising first and second MOS transistors (Q n2 , Q p2 ; Q n1 ), 반도체 기판 (31) 에 상기 제 1 및 제 2 MOS 트랜지스터들을 각각 형성하기 위한 제 1 및 제 2 영역을 둘러싸도록 상기 반도체 기판 (31) 내에 MOS 트랜지스터 분리층 (32) 을 형성하는 단계,Forming a MOS transistor isolation layer 32 in the semiconductor substrate 31 to surround the first and second regions for forming the first and second MOS transistors in the semiconductor substrate 31, respectively, 상기 제 1 MOS 트랜지스터의 제 1 문턱 전압을 조절하기 위해 상기 반도체 기판의 상기 제 1 영역으로 제 1 불순물을 주입하는 단계,Implanting a first impurity into the first region of the semiconductor substrate to adjust a first threshold voltage of the first MOS transistor, 상기 제 2 MOS 트랜지스터의 제 2 문턱 전압을 조절하기 위해 상기 반도체 기판의 상기 제 2 영역으로 제 2 불순물을 주입하는 단계, 및Injecting a second impurity into the second region of the semiconductor substrate to adjust a second threshold voltage of the second MOS transistor, and 상기 제 1 MOS 트랜지스터의 게이트 전극 (47) 이 상부에 형성될 상기 제 1 MOS 트랜지스터 분리층에 인접한 상기 제 1 영역의 전체 주연부로 제 3 불순물을 주입하는 단계를 포함하고, Injecting third impurities into the entire periphery of the first region adjacent to the first MOS transistor isolation layer where the gate electrode 47 of the first MOS transistor is to be formed, 상기 제 2 및 제 3 불순물은 동일한 불순물이고, 상기 제 2 및 제 3 불순물의 주입이 동시에 실행되는, 반도체 디바이스 제조 방법. And the second and third impurities are the same impurities, and implantation of the second and third impurities is performed simultaneously. 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법으로서, As a method of manufacturing a field effect transistor, 반도체 기판 (11) 내에 상기 전계 효과 트랜지스터를 형성하기 위한 제 1 영역을 둘러싸는 트랜지스터 분리층 (16) 을 형성하는 단계;Forming a transistor isolation layer (16) surrounding a first region for forming said field effect transistor in a semiconductor substrate (11); 상기 제 1 영역으로 제 1 불순물을 주입하여 상기 전계 효과 트랜지스터의 문턱 전압을 조절하는 단계; 및 Adjusting a threshold voltage of the field effect transistor by implanting a first impurity into the first region; And 상기 제 1 영역 내의 제 2 영역으로 제 2 불순물을 주입하는 단계를 포함하고, Implanting a second impurity into the second region in the first region, 상기 제 2 영역은 상기 제 1 영역 및 상기 트랜지스터 분리층 상에 형성될 게이트 전극 (21) 과, 상기 트랜지스터 분리층 사이의 크로스 라인에 인접하여서만 배치되는, 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.And the second region is disposed only adjacent to a cross line between the gate electrode (21) to be formed on the first region and the transistor isolation layer and the transistor isolation layer. 제 18 항에 있어서, The method of claim 18, 상기 전계 효과 트랜지스터가 MOS 트랜지스터인, 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.And the field effect transistor is a MOS transistor. 제 18 항에 있어서, The method of claim 18, 상기 제 1 불순물 및 상기 제 2 불순물은 동일한 도전형을 가지는, 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.And the first impurity and the second impurity have the same conductivity type. 전계 효과 트랜지스터들 (Qn2, Qp2; Qn1) 의 제조 방법으로서, As a method of manufacturing field effect transistors (Q n2 , Q p2 ; Q n1 ), 제 1 전계 효과 트랜지스터를 형성하기 위한 제 1 영역과 제 2 전계 효과 트랜지스터를 형성하기 위한 제 2 영역을 각각 둘러싸는 제 1 분리층 및 제 2 분리층 (32) 을 반도체 기판 (31) 내에 형성하는 단계로서, 상기 제 2 영역은 상기 제 1 영역과 상이하고, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역의 각각이 상기 반도체 기판 내에 있는, 상기 제 1 분리층 및 제 2 분리층을 형성하는 단계;Forming a first isolation layer and a second isolation layer 32 in the semiconductor substrate 31 respectively surrounding the first region for forming the first field effect transistor and the second region for forming the second field effect transistor. Forming a first separation layer and a second separation layer, wherein the second region is different from the first region, and wherein each of the first region and the second region is in the semiconductor substrate; 상기 제 1 영역으로 제 1 불순물을 주입하여 상기 제 1 전계 효과 트랜지스터의 문턱 전압을 조절하는 단계; 및 Adjusting a threshold voltage of the first field effect transistor by implanting a first impurity into the first region; And 상기 제 2 영역과 상기 제 1 영역내의 제 3 영역으로 제 2 불순물을 주입하는 단계를 포함하고, Implanting a second impurity into the second region and a third region within the first region, 상기 제 2 영역으로의 상기 제 2 불순물은 상기 제 2 전계 효과 트랜지스터의 문턱 전압을 조절하기 위한 것이고, The second impurity into the second region is for adjusting the threshold voltage of the second field effect transistor, 상기 제 3 영역은 상기 제 1 영역 및 상기 제 1 분리층 상에 형성될 게이트 전극 (47) 과, 상기 제 1 분리층 사이의 크로스 지점에 인접하여서만 배치되는, 전계 효과 트랜지스터들의 제조 방법.And the third region is disposed only adjacent to a cross point between the gate electrode (47) to be formed on the first region and the first separation layer and the first separation layer. 제 21 항에 있어서, The method of claim 21, 상기 전계 효과 트랜지스터들의 각각이 MOS 트랜지스터인, 전계 효과 트랜지스터들의 제조 방법.Wherein each of the field effect transistors is a MOS transistor. 제 21 항에 있어서, The method of claim 21, 상기 제 1 및 제 2 불순물은 동일한 도전형을 가지는, 전계 효과 트랜지스터들의 제조 방법.And the first and second impurities have the same conductivity type. 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법으로서, As a method of manufacturing a field effect transistor, 반도체 기판 (11) 에 상기 전계 효과 트랜지스터를 형성하기 위한 영역을 둘러싸는 트랜지스터 분리층 (16) 을 형성하는 단계;Forming a transistor isolation layer (16) on a semiconductor substrate (11) surrounding a region for forming the field effect transistor; 상기 영역으로 제 1 불순물을 주입하여 상기 전계 효과 트랜지스터의 문턱 전압을 조절하는 단계; 및 Adjusting a threshold voltage of the field effect transistor by implanting a first impurity into the region; And 상기 영역 및 상기 트랜지스터 분리층 상에 형성될 게이트 전극 (21) 과, 상기 트랜지스터 분리층 사이의 크로스 라인에 인접하여 배치되는 상기 영역의 일부분에 제 2 불순물을 선택적으로 주입하는 단계를 포함하고, Selectively implanting a second impurity into a portion of the region disposed adjacent to the cross line between the region and the gate electrode 21 to be formed on the region and the transistor isolation layer, 상기 제 2 불순물은 상기 제 1 불순물과 동일한 도전형을 가지는, 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.And the second impurity has the same conductivity type as the first impurity.
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