KR100331296B1 - 에피택셜 핀치 저항기 및 그 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
에피택셜 핀치 저항기는 제 2 의 전도성 형태의 에피택셜층이 성장된 표면을 갖는 제 1 전도성 형태의 반도체 기판을 포함한다. 제 1 의 전도성 형태의 상향 격리영역은 반도체 기판의 표면에서 에피택셜층으로 위로 확산된다. 제 1 전도성 형태의 제 1 하향 격리영역은 에피택셜 층으로 아래로 확산되어서 상향의 격리 영역과 겹치게된다. 제 1 하향 격리 영역과 상향 격리 영역은 전류를 도통하기 위하여 사용되는 에피택셜층의 일부분을 격리한다. 제 1 전도성 형태의 제 2 하향 격리영역은 에피택셜층의 제 1 및 제 2 접촉 표면 영역 사이의 에피택셜층과 전류를 도통하기 위하여 사용되는 에피택셜층으로 하향으로 확산된다. 제 2 하향 격리영역은 제 1 하향 격리영역과 거의 같은 깊이로 확산되어서 에피택셜층의 전도성 단면적을 감소한다. 제 2 전도성 형태의 제 1 및 제 2 의 저항성 접촉은 에피택셜층의 제 1 및 제 2 접촉 표면 영역으로 확산된다. 본 발명은 또한 에피택셜 핀치 저항기를 형성하는 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 에피택셜 핀치 저항기 (epitaxial pinched resistor) 에 관한 것으로, 특히, 종래의 에피택셜 핀치 저항기보다 도전성 단면적이 작은 에피택셜 핀치 저항기에 관한 것이다.
에피택셜 핀치 저항기 ("epi FET" 또는 "벌크(bulk) 핀치 저항기" 로도 알려져 있음) 는 바이폴라 (bipolar), 선형 집적 회로에 종종 사용되는 고가의 저항기이다. "Bipolar and MOS Analog Integrated Circuit Design" 의 제목으로 Alan B. Grebene 가 저술한 텍스트북 (textbook) 의 147∼150 페이지에, 에피택셜 저항기의 구조 및 작동에 대한 설명이 상세히 개시되어 있다.
도 1a 및 도 1b 를 참조하면, 에피택셜 핀치 저항기 (10) 는 p형 기판 (28) 상부의 p형 아이솔레이션 확산벽 (14) 과 경계를 이루는 n형 에피택셜층 (12) 을 포함한다. 일반적으로, 에피택셜층 (12) 은 디바이스에 인가되는 25∼40 volts 의 고전압을 다루기 위해, 상대적으로 두껍게, 예를 들어 15 마이크로미터 정도로 형성된다. NPN 트랜지스터의 에미터 (emitter) 에 요구되는 n+형 영역 (16 및 18) 을 갖는 에피택셜층 (12) 의 각 단부에 오믹 콘택 (ohmic contact) 이 형성된다. NPN 트랜지스터의 베이스 (base) 에 사용되는 p형 베이스 확산 영역 (20) 은 n+형 영역 (16 및 18) 이 놓여 있는 단부 영역을 제외한 에피택셜층 (12) 을 도포한다. p형 베이스 확산 영역 (20) 은 예를 들면, 2 마이크로미터 정도로 상대적으로 얇다. SiO2층 (26) 은 n형 에피택셜층 (12), p형 아이솔레이션벽 (14), 및 p형 베이스 확산 영역 (20) 을 도포한다. 마지막으로, 금속 콘택 (22 및 24) 을 n+형 영역 (16 및 18) 에 접속시킨다.
도 1c 를 참조하면, 동작 중에, n형 에피택셜층 (12) 의 폭은, 공핍 영역 (depletion region) 이 p형 아이솔레이션 확산벽 (14) 으로부터 에피택셜층 (12) 으로 측방 확장될 때, 감소된다. 이로 인해, 에피택셜층 (12) 의 도전성 단면적 또는 유효 단면적을 축소시킨다. 또한, p형 베이스 확산 영역 (20) 은 도전성 단면적을 더 축소시키며 표면 효과 (surface effect) 를 제거한다. 에피택셜층 (12) 의 도전성 단면적을 축소함으로써, 반도체 영역의 시이트 레지스턴스 (sheet resistance) 가 증가되고, 이로 인해, 높은 수치의 저항기가 형성된다.
에피택셜층 (12) 은 p형 아이솔레이션 확산벽 (14), p형 베이스 확산 영역 (20), 및 p형 기판 (28) 에 의해, 전체 면이 둘러싸여 있기 때문에, 에피택셜층 (12) 의 도전성 단면적이 상당히 축소되므로, 이 디바이스는 사실상 핀치 오프 (pinch off) 된다. 핀치 오프 전압의 레벨 근방에서, 이 디바이스는 저항으로부터 전류원 (current source) 으로 점차 변화된다. 전류원으로 사용될 때, 에피택셜 핀치 저항기 (10) 에 약간의 스타트-업 (start-up) 전류를 제공하는 것이 유용하다는 것을 발견하였다.
상술한 바와 같이, 일반적으로, 에피택셜층 (12) 은 예를 들면, 15 마이크로미터로 상대적으로 두껍게 형성한다. 이 두께로 인해, 공핍 영역이 확장될 공간이 제공된다. 그러나, 이 두께에 의해 p형 아이솔레이션 확산벽 (14) 이 또한 동일하게 두꺼워지거나 깊어진다. p형 아이솔레이션 확산벽 (14) 의 형성 중에, 아이솔레이션 확산은 수직 확산시에 측방으로 확장되는 경향이 있다. 이로 인해, p형 아이솔레이션 확산 벽 (14) 의 칩 표면 근방에서 매우 넓어지므로, 칩의 표면 영역을 많이 소모하게 된다. 에피택셜 핀치 저항기 (10) 에 의해 소모되는 칩의 총 표면 영역을 축소시킬 수 있다면 바람직할 것이다.
"Integrated Circuit Device and Method Utilizing Ion Implanted and Up Diffusion for Isolated Region" 이란 제목으로 James L. Dunkley 에 허여된 미국 특허 번호 제 3,901,735 호 ("Dunkley") 에, 2 개의 부분을 갖는 아이솔레이션 영역이 개시되어 있다. Dunkley 의 내용은 여기 참조로 본 발명에 완전히 합체되어 있다. Dunkly 에서는, 에피택셜층이 성장하기 전에 하나의 영역을 기판에 주입하고, 이는 후속 가열 주기 (heat cycle) 동안 상방으로 확산되며, 이를 "업-아이솔레이션 (up-isolation)" 이라 지칭한다. 또 다른 영역은 위로부터 아래로 확산되며, 이를 "다운-아이솔레이션 (down-isolation)" 이라 지칭한다. 이 2 개의 영역이 만나서 에피택셜층을 둘러싼다. 2 개의 영역 각각은 에피택셜층의 전체 두께 이하의 수직 거리를 이동하면 되므로, 아이솔레이션 영역이 에피택셜층의 전체 두께를 이동해야 하는 계획에 비해 아이솔레이션 재료의 측방 확산이 실질적으로 감소된다. 이로 인해, 도 1b 에 나타낸 칩의 표면 영역을 덜 필요로 하는 아이솔레이션 영역이 형성된다.
도 2a 및 도 2b 는 Dunkley 에서 설명한 업-다운 아이솔레이션 공정을 사용하여 형성된 에피택셜 핀치 저항기 (30) 를 나타낸 것이다. 에피택셜층 (36) 이 성장하기 전에, 제 1 p형 도펀트 (dopant) 를 기판 (34) 으로 주입한다. 에피택셜층 (36) 이 성장한 후, 제 2 p형 아이솔레이션 확산 영역 (38) 을 에피택셜층 (36) 으로 확산시킨다. 1 회의 가열 주기 동안, 제 1 p형 도펀트는 상방으로 확산되어 아이솔레이션 확산 영역 (32) 을 형성하고, 제 2 p형 아이솔레이션 확산 영역 (38) 은 하방으로 확산된다. 이 아이솔레이션 영역 (32 및 38) 은 중첩되어, 전류를 도통하는데 사용되는 에피택셜층 (36) 의 일부를 절연시킨다.
도 2a 에 나타낸 아이솔레이션 영역 (32 및 38) 은 도 1b 에 나타낸 아이솔레이션영역 (14) 보다 칩의 영역을 덜 소모하고 있으나, 그럼에도 불구하고 총 소모된 칩의 표면 영역을 좀 더 축소시키는 것이 바람직할 것이다. 약간의 스타트-업 전류를 제공하는 에피택셜 핀치 저항기를 사용할 필요가 있으며, 또, 일반적으로 실리콘 영역을 보존하는 것이 유리하므로, 최소한의 실리콘 면적, 즉 상술한 저항기 (10 및 30) 에 의해 사용된 것보다 적은 표면 영역을 갖고, 매우 소량의 전류 (1 마이크로암페어 정도) 를 제공할 수 있는 에피택셜 핀치 저항기가 요구된다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c 는 각각 종래 기술의 에피택셜 핀치 저항기를 나타낸 평면도, 단면도 및 단면도.
도 2a 및 도 2b 는 또 다른 종래 기술의 에피택셜 핀치 저항기를 나타낸 단면도.
도 3a 및 도 3b 는 도 1a 내지 도 1c, 도 2a 및 도 2b 에 나타낸 저항기의 단점을 해결한 에피택셜 핀치 저항기를 나타낸 단면도.
도 4a 및 도 4b 는 본 발명에 따른 에피택셜 핀치 저항기를 나타낸 단면도.
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
50 : 에피택셜 핀치 저항기51 : p형 도펀트
52 : 업-아이솔레이션 영역56 : n형 에피택셜층
58 : 다운-아이솔레이션 영역54 : 기판
64 : p형 베이스 확산 영역66 : SiO2층
60, 62 : n형 영역
본 발명은 에피택셜 핀치 저항기를 제공한다. 제 1 도전형 반도체 기판은 제 2 도전형 에피택셜층이 성장된 표면을 갖는다. 제 1 도전형 업-아이솔레이션 영역은 반도체 기판의 표면으로부터 에피택셜층으로 상방 확산된다. 제 1도전형의 제 1 다운-아이솔레이션 영역은 에피택셜층으로 하방 확산되고 업-아이솔레이션 영역과 중첩된다. 제 1 다운-아이솔레이션 영역 및 업-아이솔레이션 영역은 전류를 도통하는데 사용되는 에피택셜층의 일부를 절연시킨다. 제 1 도전형의 제 2 다운-아이솔레이션 영역은 에피택셜층의 제 1 및 제 2 콘택 표면 영역 사이의 에피택셜층과 전류를 도통하는데 사용되는 에피택셜층의 부분으로, 하방 확산된다. 제 2 다운-아이솔레이션 영역은 제 1 다운-아이솔레이션 영역과 거의 동일한 깊이로 확산되어, 에피택셜층의 도전성 단면적을 축소시킨다. 제 2 도전형의 제 1 및 제 2 오믹 콘택은 에피택셜층의 제 1 및 제 2 콘택 표면 영역으로 확산된다.
또, 본 발명은 에피택셜 핀치 저항기의 형성 방법을 제공한다. 이 방법은, 에피택셜 핀치 저항기의 형성에 사용된 반도체 기판의 제 1 표면 영역을 절연시키는 패턴으로, 제 1 도전형 반도체 기판 표면에 제 1 도전형의 제 1 도펀트를 주입하는 단계; 주입된 제 1 도펀트와 반도체 기판의 제 1 표면 영역 상부에, 제 2 도전형 에피택셜층을 성장시키는 단계; 가열 주기 동안 제 1 도전형의 제 2 도펀트를 에피택셜층으로 하방 확산하여, 실질적으로 동일한 깊이의 제 1 및 제 2 다운-아이솔레이션 영역을 형성하는 단계로서, 상기 가열 주기는 제 1 다운-아이솔레이션 영역과 중첩하는 업-아이솔레이션 영역을 형성하도록, 제 1 도펀트가 에피택셜층으로 상방 확산되게 하고, 상기 제 2 다운-아이솔레이션 영역은 에피택셜층의 제 1 및 제 2 콘택 표면 영역 사이에 확장되어 반도체 기판의 제 1 표면 영역 상부에 있는 에피택셜층의 도전성 단면적을 축소시키는, 이상의 제 1 및 제 2 다운-아이솔레이션 영역을 형성하는 단계; 및 제 2 도전형의 제 3 도펀트를 에피택셜층의 제 1 및 제 2 콘택 표면 영역으로 확산시켜, 에피택셜층에 제 1 및 제 2 오믹 콘택을 형성하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명의 상세한 설명과 본 발명의 원리가 사용된 예시적인 실시예를 나타낸 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 특징 및 장점을 더 상세히 이해하기로 한다.
상술한 바와 같이, 최소한의 실리콘 영역을 갖고, 매우 소량의 전류를 제공할 수 있는 에피택셜 핀치 저항기에 대한 필요성이 있다. 디바이스의 총 길이를 감소시킬 경우, 도 2a 에 나타낸 에피택셜 핀치 저항기 (30) 에 필요한 실리콘 영역은 더 축소될 것이다. 즉, 오믹 콘택의 n+ 영역 (33 및 35) 간 거리를 감소시키는 일, 환언하여, 에피택셜층 (36) 의 길이를 감소시키는 일은 저항기 (30) 에 필요한 실리콘 영역을 축소시킨다. 그러나, 다른 변화 없이 단순하게 에피택셜 핀치 저항기 (30) 의 총 길이를 감소시키는 일은 디바이스의 성능을 저하시키고, 디바이스가 기능하지 못하도록 할 수도 있다. 이는, 디바이스에 인가되는 고전압을 다루기 위해서, 에피택셜층 (36) 은 동일한 두께, 즉 15 마이크로미터 정도를 유지해야 하기 때문이다. 에피택셜층 (36) 의 두께는 동일하나, 그 길이가 감소되었으므로, p형 아이솔레이션 영역 (32, 38) 및 p형 베이스 확산 영역 (37) 으로부터 확장되는 공핍 영역은 디바이스를 핀치 오프시킬 정도로 충분히 확장될 수 없게 된다. 즉, 디바이스 길이의 감소에 의해, 에피택셜층 (36) 의 도전성 단면적이 증가된다. 에피택셜층 (36) 의 도전성 단면적의 증가는 디바이스가 전류원이 되는 것을 방지한다.
본 발명에 따르면, 실리콘 영역을 유지하기 위해서, 에피택셜 핀치 저항기의 총 길이를 감소시키고, 동시에, 디바이스가 적절하게 기능하도록 디바이스의 도전성 단면적을 또한 축소시킨다. 디바이스의 도전성 단면적을 축소시킴으로써, 아이솔레이션 영역으로부터 확장되는 공핍 영역에는, 디바이스를 핀치 오프하기 전에 확산될 거리가 거의 없다. 이로 인해, 더 짧아진 디바이스가 핀치 오프되며, 디바이스를 저항기로부터 전류원으로 변화시킨다.
도 2b 에 나타낸 에피택셜층 (36) 의 도전성 단면적을 축소시키는 한 가지 방법은 p형 베이스 확산 영역 (37) 의 두께를 증가시키는 것이다. p형 베이스 확산 영역 (37) 의 두께를 증가시키는 것은 그로부터 확장되는 공핍 영역이 디바이스를 핀치 오프하기 위해 이동하는 거리가 짧다는 것을 의미할 것이다. 그러나, p형 베이스 확산 영역 (37) 의 두께를 증가시키는 것은 한 가지 이상의 중요한 문제를 발생시킨다. 특히, p형 베이스 확산 영역 (37) 은 p형 아이솔레이션 영역 (32 및 38) 을 확산시키는데 사용되는 가열 주기와 다른 별개의 가열 주기 중에 디바이스로 확산된다. p형 베이스 확산 영역 (37) 의 두께를 증가시키기 위하여, 영역 (37) 을 확산하는데 사용되는 가열 시간은 영역 (37) 이 더 깊게 확산되도록 증가되어야 한다. 가열 주기의 길이를 증가시키는데 따르는 문제점은 이 가열 주기 동안 p형 아이솔레이션 영역 (32, 38) 도 더 깊고 더 넓게 확산된다는 것이다. 이는 p형 아이솔레이션 영역 (32, 38) 에 의해서 소모되는 표면 영역을 증가시킬 것이며, 디바이스의 총 길이를 감소시킴으로써 절약된 표면 영역을상당히 상쇄시킬 것이다. 그러므로, 다른 변형 없이, 단순하게 p형 베이스 확산 영역 (37) 의 두께를 증가시키는 일은 에피택셜층 (36) 의 도전성 단면적을 축소시키는 실용적인 방법이 아니다.
도 3a 및 도 3b 를 참조하면, 상술한 종래의 에피택셜 핀치 저항기 (10 및 30) 의 단점을 해결한 에피택셜 핀치 저항기가 도시되어 있다. 이 저항기 (50) 의 총 길이는 저항기 (30) 의 총 길이보다 짧다. 또한, 에피택셜층 (56) 의 도전성 단면적은 저항기 (30) 에서의 에피택셜층 (36) 의 도전성 단면적보다 축소되었다. 일반적으로, Dunkley 에서 설명된 바와 동일한 "업-다운" 아이솔레이션 공정이 에피택셜층 (56) 의 도전성 단면적을 축소하는데 사용됨으로써, 더 작은 실리콘 면적으로 낮은 전류를 얻게 된다.
에피택셜층 (56) 이 형성되기 전에, 기판 (54) 으로 p형 도펀트 (51) 을 주입하여 에피택셜 핀치 저항기 (50) 를 형성한다. p형 도펀트 (51) 는 저항기 (50) 용 아이솔레이션 영역에만 산포되는 것이 아니라 저항기 (50) 용으로 사용되는 기판 (54) 일부의 전체 영역에 산포된다. 에피택셜층 (56) 이 성장된 후, p형 아이솔레이션 확산 영역 (58) 은 저항기 (50) 의 아이솔레이션 확산 영역, 또는 다시 말하면, 도 2a 에 나타낸 아이솔레이션 영역 (38) 과 동일 영역의 에피택셜층 (56) 으로 하방 확산된다. 오믹 콘택은 에피택셜층 (56) 의 제 1 및 제 2 콘택 표면 영역 (61 및 63) 으로 각기 확산된 n+형 영역 (60 및 62) 을 갖는 에피택셜층 (56) 의 각 단부에 형성된다. p형 베이스 확산 영역 (64) 은 n+형 영역(60 및 62) 이 위치하는 단부를 제외한 에피택셜층 (56) 을 도포한다. SiO2층 (66) 은 n형 에피택셜층 (56), p형 아이솔레이션영역 (58) 및 p형 베이스 확산 영역 (64) 을 도포한다.
확산 가열 주기 동안에, p형 도펀트 (51) 는 상방으로 확산되어 업-아이솔레이션 영역을 형성하고, 다운-아이솔레이션 영역 (58) 은 2 개의 영역 (51 및 58) 이 중첩할 때까지 하방 확산된다. 업 및 다운-아이솔레이션 영역 (52 및 58) 은 각각 에피택셜층 (56) 총 두께의 1/2 정도로 조금 확산한다. 다운-아이솔레이션 영역 (58) 은 에피택셜층 (56) 을 절연시키기 위하여 업-아이솔레이션 영역 (52) 주변에 배치된다. 저항기 (50) 의 전체 면적에 대해, 업-아이솔레이션 영역 (52) 을 확산시켜, 도 3b 에 잘 나타낸 바와 같이, 남는 에피택셜층 (56) 의 단면적을 1/2 이하로 축소시킨다. 따라서, 이 디바이스는 이제 다운-아이솔레이션 영역 (58) 으로부터 측방으로 확장되는 공핍 영역뿐만 아니라 2 개의 수직 공핍 영역 즉, 하나는 업-아이솔레이션 영역 (52) 으로부터 상방으로 확장된 것이고, 또 하나는 p형 베이스 확산 영역 (64) 으로부터 하방으로 확산된 것에 의해서 핀치 오프된다.
에피택셜층 (56) 의 도전성 단면적이 축소되므로, 동일한 레벨의 전류에 대하여, 에피택셜 핀치 저항기 (50) 의 총 길이는 도 1a 내지 도 1c 에 나타낸 종래 설계 길이의 1/2 이하로 감소될 수 있다. 이에 의해, 칩 상의 실리콘 면적의 상당 부분이 보존된다. 또, 다운-아이솔레이션 영역 (58) 을 직사각형 형상으로 설치하여, 에피택셜층 (56) 의 절연 부분의 표면이 도 1a 에 나타낸 바와 같이, 직사각형으로 될 수도 있다.
업 및 다운 p형 아이솔레이션 확산 영역 (52 및 58) 은 동일한 가열 주기 중에 상방 및 하방으로 확산되며, p형 베이스 확산 영역 (64) 은 별개의 가열 주기 중에 하방으로 확산된다. p형 베이스 확산 영역 (64) 은 약 2 마이크로미터 정도로 상대적으로 얇기 때문에, 그 확산에 사용되는 가열 주기가 상대적으로 짧으며, 업 및 다운-아이솔레이션 영역 (52 및 58) 에 큰 영향을 미치지 않는다. 따라서, p형 베이스 확산 영역 (64) 을 확산하기 위하여 사용되는 가열 주기의 시간을 증가시키지 않고 에피택셜층 (56) 의 도전성 단면적을 상당히 축소시킬 수 있게 된다. 이는 업-아이솔레이션 영역 (52) 이 저항기 (50) 의 전체 면적에 대해 확산되기 때문에 가능하며, 이 업-아이솔레이션 영역 (52) 은 다운-아이솔레이션 영역 (58)이 확산되는 가열 주기와 동일한 가열 주기 중에 확산되므로, 실리콘 면적을 소모하는 측방 확산을 최소화하게 된다.
도 4a 및 도 4b 를 참조하면, 본 발명에 따른 에피택셜 핀치 저항기 (70) 가 도시되어 있다. 저항기 (50) 와 동일하게, 이 저항기 (70) 의 총 길이는 저항기 (30) 의 총 길이보다 짧으며, 에피택셜층 (72) 의 도전성 단면적은 저항기 (30) 에서의 에피택셜층 (36) 의 도전성 단면적 이상으로 축소된다. 또, Dunkley 에서 설명한 바와 동일하게, "업-다운" 아이솔레이션 공정을 사용하여, 에피택셜층 (72) 의 도전성 단면적을 축소시켜, 더 적은 실리콘 면적으로 낮은 전류를 얻는다.
에피택셜층 (72) 이 성장되기 전에, p형 도펀트 (73) 을 p형 기판 (76) 으로 주입함으로써, 에피택셜 핀치 저항기 (70) 를 형성한다. 또, p형 도펀트 (73) 는 공지된 이온 주입법으로 주입할 수도 있다. 저항기 (70) 의 아이솔레이션 영역 또는, 즉, 도 2a 에 나타낸 아이솔레이션 영역 (32) 과 동일 영역에 p형 도펀트 (73) 를 주입한다. p형 도펀트 (73) 는 에피택셜 핀치 저항기 (70) 의 형성에 사용되는 기판 (76) 의 영역을 절연시키는 패턴으로 주입된다. 따라서, 이렇게 형성된 에피택셜층 (72) 의 표면이 도 1a 에 나타낸 바와 같이 직사각형이 되도록, p형 도펀트 (73) 의 패턴을 직사각형 형상으로 배열할 수도 있다.
에피택셜층 (72) 이 성장된 후, p형 아이솔레이션 확산 영역 (78 및 79) 은 에피택셜층 (72) 으로 하방 확산된다. 아이솔레이션 영역 (78 및 79) 은 동일한 깊이를 갖으며 실제로는 단일 확산이지만, 제 1 다운-아이솔레이션 영역 (78) 과 제 2 다운-아이솔레이션 영역 (79) 으로 지시함으로써, 이 아이솔레이션 영역 (78 및 79) 을 좀 더 쉽게 설명하기로 한다.
제 1 및 제 2 다운-아이솔레이션 영역 (78 및 79) 은 에피택셜층 (72) 의 대부분의 표면 영역으로부터 하방 확산된다. 특히, 제 1 및 제 2 다운-아이솔레이션 영역 (78 및 79) 은 제 1 및 제 2 콘택 표면 영역 (81 및 83) 을 제외한 에피택셜층 (72) 의 전체 표면 영역으로부터 하방 확산된다. 도 4a 에 나타낸 바와 같이, 제 1 및 제 2 콘택 표면 영역 (81 및 83) 은 n+형 영역 (80 및 82) 을 각각 갖는 에피택셜층 (72) 의 각 단부에 형성된 오믹 콘택을 위한 것이다. SiO2층(84) 은 n형 에피택셜층 (72) 과 제 1 및 제 2 다운-아이솔레이션 영역 (78 및 79) 을 도포한다.
확산 가열 주기 중에, 제 1 p형 도펀트 (73) 는 상방으로 확산되어 업-아이솔레이션 확산 영역 (74) 을 형성하고, 제 1 및 제 2 다운-아이솔레이션 영역 (78 및 79) 은 하방으로 확산된다. 업-아이솔레이션 영역 (74) 과 제 1 및 제 2 다운-아이솔레이션 영역 (78 및 79) 은 에피택셜층 (72) 깊이의 1/2 이상 확산되므로, 업-아이솔레이션 영역 (74) 은 제 1 다운-아이솔레이션 영역 (78) 과 중첩하게 된다. 업-아이솔레이션 영역 (74) 과 제 1 다운-아이솔레이션 영역 (78) 은 전류를 도통하는 즉, n+형 영역 (80) 으로부터 n+형 영역 (82) 으로 전류를 도통하는 에피택셜층 (72) 의 일부를 절연시킨다. 제 2 다운-아이솔레이션 영역 (79) 은 에피택셜층 (72) 내에 중심을 두고, 에피택셜층 (72) 에 의해 제 1 및 제 2 콘택 표면 영역 (81 및 83) 사이에서 하방으로 확산되어 에피택셜층 (72) 의 도전성 단면적을 축소시키는 것이 바람직하다. 이로 인해, 도 4b 에 잘 나타낸 바와 같이, 에피택셜층 (72) 의 남아 있는 단면적이 1/2 이하로 축소된다. 저항기 (50) 와 동일하게, 이제, 에피택셜층 (72) 은 업-아이솔레이션 영역 (74) 으로부터 측방으로 확장되는 공핍 영역뿐만아니라 제 2 다운-아이솔레이션 영역 (79) 으로부터 하방으로 확장되는 수직 공핍 영역에 의해서도 핀치 오프된다.
에피택셜층 (7) 의 도전성 단면적이 축소되므로, 동일한 레벨의 전류에 대하여, 에피택셜 핀치 저항기 (70) 의 총 길이는 도 1a 내지 도 1c 에 나타낸 종래 설계 길이의 1/2 이하로 짧아진다. 저항기 (50) 에서와 동일하게, 저항기(70) 의 총 길이를 감소함으로써, 칩 상에 있는 실리콘 면적의 상당 부분이 보존된다.
또, 저항기 (50) 와 동일하게, 제 1 및 제 2 다운-아이솔레이션 영역 (78 및 79) 과 업-아이솔레이션 영역 (74) 은 모두, 동일한 가열 주기 중에, 하방 및 상방으로 각기 확산된다. 또, 제 2 다운-아이솔레이션 영역 (79) 이 도 3a 에 나타낸 얇은 p형 베이스 확산 영역 (64) 을 대신한다. 따라서, 1 회의 가열 주기만이 요구되며, 이로 인해, 과도한 측방 확산이 감소하게 된다.
따라서, 중심부 상에 제 2 다운-아이솔레이션 영역 (79) 을 배치함으로써, 에피택셜층 (72) 의 도전성 단면적을 축소시킬 수 있게 된다. 이로 인해, 에피택셜층 (72) 의 저부가 저항기 본체를 형성하게 된다.
여기에서 설명한 본 발명의 실시예에 대한 다양한 대안들이 본 발명을 실현하는데 사용될 수도 있음을 이해하여야 한다. 다음의 청구 범위에 의해, 본 발명의 범주가 정의되고, 이 청구 범위 및 그 균등물의 범주에 들어오는 구조체 및 방법은 이 청구 범위에 포함되도록 한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 실리콘 영역을 유지하고 디바이스가 적절하게 기능하도록, 에피택셜 핀치 저항기의 총 길이 및 디바이스의 도전성 단면적을 축소시킬 수 있는 에피택셜 핀치 저항기 및 그 형성 방법이 제공된다.
Claims (8)
- 한 표면을 갖는 제 1 도전형 반도체 기판,상기 반도체 기판의 표면 상에 성장되는 제 2 도전형 에피택셜층,상기 반도체 기판의 표면으로부터 상기 에피택셜층으로 상방 확산되는 제 1 도전형 업-아이솔레이션 영역,에피택셜층으로 하방 확산되고 업-아이솔레이션 영역과 중첩되는 제 1 도전형의 제 1 다운-아이솔레이션 영역,상기 에피택셜층의 제 1 및 제 2 콘택 표면 영역 사이의 상기 에피택셜층 및 전류를 도통하는데 사용되는 상기 에피택셜층의 일부로 하방 확산되는 제 1 도전형의 제 2 다운-아이솔레이션 영역, 및상기 에피택셜층의 제 1 및 제 2 콘택 표면 영역으로 확산되는 제 2 도전형의 제 1 및 제 2 오믹 콘택을 구비하되,상기 제 1 다운-아이솔레이션 영역과 상기 업-아이솔레이션 영역은 전류를 도통하는데 사용되는 상기 에피택셜층의 일부를 절연시키고,상기 제 2 다운-아이솔레이션 영역은 상기 에피택셜층의 도전성 단면적을 축소시키기 위해 상기 제 1 다운-아이솔레이션 영역과 거의 동일한 깊이로 확산되는 것을 특징으로 하는 에피택셜 핀치 저항기.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 도전형은 p형이고, 상기 제 2 도전형은 n형인 것을 특징으로 하는 에피택셜 핀치 저항기.
- 제 1 항에 있어서,상기 에피택셜층은 소정의 깊이를 갖으며, 상기 제 1 및 제 2 다운-아이솔레이션 영역은 상기 에피택셜층 깊이의 1/2 이상 확산되는 것을 특징으로 하는 에피택셜 핀치 저항기.
- 제 1 항에 있어서,전류를 도통하는데 사용되는 상기 에피택셜층의 부분은 형태가 직사각형인 상부 표면 영역을 갖으며, 상기 제 2 다운-아이솔레이션 영역은 상기 에피택셜층의 상부 표면 영역에 대략적으로 중심을 두는 직사각형 패턴으로 확산되는 것을 특징으로 하는 에피택셜 핀치 저항기.
- 에피택셜 핀치 저항기의 형성에 사용되는 상기 반도체 기판의 제 1 표면 영역을 절연시키는 패턴으로, 제 1 도전형의 제 1 도펀트를 제 1 도전형 반도체 기판 표면에 주입하는 단계,주입된 상기 제 1 도펀트와 상기 반도체 기판의 제 1 표면 영역 상부에, 제 2 도전형 에피택셜층을 성장시키는 단계,가열 주기 동안, 상기 에피택셜층으로 제 1 도전형의 제 2 도펀트를 하방확산시켜, 실질적으로 동일한 깊이의 제 1 및 제 2 다운-아이솔레이션 영역을 형성하는 단계로서, 상기 가열 주기는 상기 제 1 도펀트를 상기 에피택셜층으로 상방 확산시켜 상기 제 1 다운-아이솔레이션 영역과 중첩되는 업-아이솔레이션 영역을 형성하고, 상기 제 2 다운-아이솔레이션 영역은 상기 에피택셜층의 제 1 및 제 2 콘택 표면 영역 사이에서 확장되어 상기 반도체 기판의 상기 제 1 표면 영역 상부에 있는 상기 에피택셜층의 도전성 단면적을 축소시키는, 이상의 제 1 및 제 2 다운-아이솔레이션 영역을 형성하는 단계, 및상기 에피택셜층의 상기 제 1 및 제 2 접촉 표면 영역으로 제 2 도전형의 제 3 도펀트를 확산시켜, 상기 에피택셜층에 제 1 및 제 2 오믹 콘택을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에피택셜 핀치 저항기의 형성 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 제 1 도전형은 p형이고, 상기 제 2 도전형은 n형인 것을 특징으로 하는 에피택셜 핀치 저항기의 형성 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 에피택셜층은 소정의 깊이를 갖으며, 상기 제 1 및 제 2 다운-아이솔레이션 영역은 상기 에피택셜층 깊이의 1/2 이상 확산되는 것을 특징으로 하는 에피택셜 핀치 저항기의 형성 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 에피택셜층은 형태가 직사각형인 상부 표면 영역을 갖으며, 상기 제 2 다운-아이솔레이션 영역은 상기 에피택셜층의 상부 표면 영역에 대체적으로 중심을 두는 직사각형 패턴으로 상기 에피택셜층내에서 확산되는 것을 특징으로 하는 에피택셜 핀치 저항기의 형성 방법.
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