KR19980057383A - 가변저항 인버터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스탠드-바이 상태의 전류를 줄이기 위해 고저항을 쓸수록 하이 상태의 출력 전류가 줄어드는 문제를 해결하기 위하여, 일측단에 제1전원이 접속되고 타측단에 출력단이 접속되며 게이트로 입력값을 인가받는 모스트랜지스터; 및 상기 모스트랜지스터의 타측단이 소정값에 도달하면 상기 타측단과 펀치쓰루 현상을 일으키도록, 제2전원이 접속되고 상기 모스트랜지스터가 형성된 반도체 기판의 웰 내부에 매립된 불순물층을 구비하는 가변저항 인버터를 제공한다.

Description

가변저항 인버터

본 발명은 반도체 장치의 가변 저항 인버터에 관한 것으로, 특히, 드레인 전압이 어느 레벨에 도달하면 이 드레인과 펀치-스루 현상을 일으키는 엔-타입 층을 드레인 하부에 삽입한 가변 저항 인버터에 관한 것이다.

일반적으로, 종래의 엔모스 인버터(NMOS Inverter)는 1개의 엔모스 트랜지스터와 고저항(High Load Resistor)으로 구성되어 있다.

도 1 은 엔모스 트랜지스터(111) 1개와 고저항(123) 1개로 이루어진 종래의 인버터이다. 도면을 참조하면, 입력 신호가 고전압(High Voltage) 혹은 저전압(Low Voltage)을 유지하고 있는 상태인 스탠드-바이(Stand-by) 상태에서 접지 전압(Vss)으로 흐르는 전류를 줄이기 위해서는 저항값을 가능하면 높여 주여야 하는데, 이때 하이 상태의 출력 전류가 줄어드는 문제가 발생한다. 즉, 입력에 저전압을 인가하면 엔모스 트랜지스터가 턴-오프(Turn-off)되면서 전원 전압(Vcc)으로부터 고저항을 통해 출력으로 전류가 흐르게 되는데 고저항 값이 크므로 전류량도 상당히 적다.

그러므로, 종래의 엔모스 인버터는 출력이 하이 상태일 때 출력 전압 레벨을 풀-업(Pull-up)하는데 있어서, 풀-업 경로의 저항이 크므로 하이 상태의 출력 전류가 현저하게 적어지는 단점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 반도체 장치의 가변 저항 인버터 제조 방법에 있어서, 스탠드-바이 상태의 전류를 줄이기 위해 고저항을 쓸수록 하이 상태의 출력 전류가 줄어드는 문제를 해결하기 위하여, 드레인 전압이 어느 레벨에 도달하면 이 드레인과 펀치-스루 현상을 일으키는 엔-타입 층을 드레인 하부에 삽입한 가변 저항 인버터를 제공하는데 있다.

도 1 은 종래의 고저항을 가진 엔모스 인버터에 관한 회로도.

도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 가변 저항 인버터 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

230 : 엔-타입 층, 223 : 소스, 224 : 드레인

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 일측단에 제1전원이 접속되고 타측단에 출력단이 접속되며 게이트로 입력값을 인가받는 모스트랜지스터; 및 상기 모스트랜지스터의 타측단이 소정값에 도달하면 상기 타측단과 펀치쓰루 현상을 일으키도록, 제2전원이 접속되고 상기 모스트랜지스터가 형성된 반도체 기판의 웰 내부에 매립된 불순물층을 구비한다.

따라서, 본 발명에 따르면, 반도체 장치의 가변 저항 인버터 제조 방법에 있어서, 스탠드-바이 상태의 전류를 줄이기 위해 고저항을 쓸수록 하이 상태의 출력 전류가 줄어드는 문제를 해결하기 위하여, 드레인 전압이 어느 레벨에 도달하면 이 드레인과 펀치-스루 현상을 일으키는 엔-타입 층을 드레인 하부에 삽입하여, 종래의 고저항을 드레인과 엔-타입 층으로 대치한 가변 저항 인버터 제조 방법을 제공할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도 2 는 본 발명에 따른 드레인 하부에 엔-타입 층을 삽입한 가변 저항 인버터 제조 방법에 관한 단면도이다. 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 드레인 하부에 엔-타입 층을 삽입한 가변 저항 인버터 제조 방법은, 입력 측에 연결된 게이트(222), 엔+(n+) 타입의 접지 전압에 연결된 소스(223)와 출력에 연결된 드레인(224), 피-웰(228) 및 전원 전압에 연결된 엔-타입 층(230)으로 이루어져 있다.

스탠드-바이 전류를 줄이기 위해서 고저항을 쓰면 쓸수록 출력 고전류가 줄어드는 문제를 해결하기 위해 본 발명은 드레인 전압이 어느 레벨에 도달하면 이 드레인과 펀치-스루 현상을 일으키는 엔-타입 층을 드레인 하부에 삽입하였는데 이는 기존의 고저항을 드레인과 엔-타입 층으로 이루어진 가변저항으로 대체한 것이라 할 수 있다. 즉, 입력 전압이 하이(High)일 때 출력 전압이 로우(Low)인 상태에서는 펀치-스루 현상이 일어나지 않아 고저항을 갖기 때문에 접지 전압으로 흐르는 전류가 아주 적다. 한편 입력이 로우일 때 출력이 하이인 조건에서는 드레인과 엔-타입 층은 공핍 영역(Depletion Region)이 서로 만나게 되는 펀치-스루 현상을 일으켜 작은 저항값을 갖게 되는데 이는 곧 출력 고전류가 그만큼 크다는 것을 의미한다.

도면에서 가변 저항은 n+(드레인), 피-웰(Well), 엔-타입 층으로 구성된다. 여기서 엔-타입 층은 전원 전압에, 피-웰은 접지 전압에 연결되어 있기 때문에 이둘 사이의 접합(Junction)은 역바이어스(Reverse bias)가 인가된 상태이며, 또한 출력인 드레인 지역은 접지 전압에서 전원 전압 사이의 전압을 가지므로 드레인과 피-웰 사이도 역바이어스가 걸리게 된다.

전원 전압과 접지 전압은 고정되어 있는 값이므로, 피-웰과 엔-타입 층 접합의 공핍 영역은 고정되어 있다고 볼 수 있으나, 드레인과 피-웰 사이는 드레인 전압에 따라서 공핍 영역이 넓어졌다 좁아졌다 하게 된다. 즉, 드레인에 고전압이 가해질수록 공핍 영역은 넓어지게 되는데 엔-타입 층이 드레인 바로 아래에 있다면, 드레인 전압이 올라가면서 넓어지는 공핍 영역이 피-웰과 엔-타입 층 사이에 존재하는 공핍 영역과 만날 수도 있게 된다. 이러한 현상을 펀치-스루 현상이라하며, 전기적으로 오프(Off) 상태에 있던 엔피엔(NPN) 접합이 마치 턴-온 된 것처럼 저항이 낮아지게 된다.

본 발명에서는 드레인 전압이 어느 레벨이 되면 엔-타입 층과 펀치-스루 현상을 일으키게끔 농도 및 길이를 조절하여 엔-타입 층을 삽입한 것이다.

먼저 게이트, 즉, 입력에 고전압이 걸릴때 엔모스가 턴-온 상태이므로 출력, 즉 드레인 전압은 로우 상태인 접지 전압이 된다. 이때 드레인 전압이 접지 전압이면, 공핍 영역이 좁은 상태이기 때문에 드레인과 엔-타입 층 사이에는 엔피엔으로 턴-오프 된 상태가 되며, 이는 곧 아주 큰 저항값을 가짐을 의미한다. 또 한 이때는 접지 전압으로 흐르는 전류가 아주 적게 된다.

게이트 저전압이 인가되면, 엔모스가 턴-오프 되기 때문에 드레인 측 전압은 전원 전압으로 높아지게 되며, 동시에 드레인과 피-웰 사이의 공핍 영역은 엔-타입 층과 펀치-스루 현상을 일으킬 정도로 확장되면서 둘 사이의 저항값은 급격히 줄어들게 된다. 즉, 출력 고전류는 펀치-스루를 통해 공급되므로 상당히 큰 값을 갖게 된다.

본 발명이 상기 실시 예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상적 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 명백하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 반도체 장치의 가변 저항 인버터 제조 방법에 있어서, 스탠드-바이 상태의 전류를 줄이기 위해 고저항을 쓸수록 하이 상태의 출력 전류가 줄어드는 문제를 해결하기 위하여, 드레인 전압이 어느 레벨에 도달하면 이 드레인과 펀치-스루 현상을 일으키는 엔-타입 층을 드레인 하부에 삽입하여, 종래의 고저항을 드레인과 엔-타입 층으로 대치한 가변 저항 인버터 제조방법을 제공할 수 있다.

Claims (5)

1. 일측단에 제1전원이 접속되고 타측단에 출력단이 접속되며 게이트로 입력값을 인가받는 모스트랜지스터; 및

   상기 모스트랜지스터의 타측단이 소정값에 도달하면 상기 타측단과 펀치쓰루 현상을 일으키도록, 제2전원이 접속되고 상기 모스트랜지스터가 형성된 반도체 기판의 웰 내부에 매립된 불순물층을 구비하는 가변저항 인버터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 모스트랜지스터는 N-채널 모스트랜지스터이고, 상기 매립된 불순물층은 P형 웰 내부에 매립된 N형 불순물층임을 특징으로 하는 가변저항 인버터.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제2전원은 공급전원임을 특징으로 하는 가변저항 인버터.
4. 제1항에 있어서,

   상기 모스트랜지스터는 P-채널 모스트랜지스터이고, 상기 매립된 불순물층은 N형 웰 내부에 매립된 P형 불순물층임을 특징으로 하는 가변저항 인버터.
5. 제2항에 있어서,

   상기 제2전원은 접지전원임을 특징으로 하는 가변저항 인버터.