KR19990073422A - A MOSFET with advantages of SOI MOSFET and its fabrication method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 MOSFET 소자의 구조와 제작 방법에 관한 것으로 일반적인 SOI MOSFET의 구조와 달리 단결정 반도체 내부의 산화막을 웨이퍼 전체에 만들지 않고 소자를 만들 장소에만 형성하게 함으로써 값비싼 SOI 웨이퍼를 사용하지 않고도 SOI 소자를 제작할 수 있는 방법을 제시하며 고유한 소자의 구조 때문에 플로우팅 바디(Floating Body)현상은 제거할 수 있어 소자 특성을 개선할 수 있다. 본 발명은 MOSFET 제조공정의 초기에 산소이온 주입공정을 삽입하여 MOSFET의 소오스, 드레인, 게이트의 밑에만 일정두께의 산화막이 존재하도록 하였으며, 소오스와 드레인 접합의 밑과 산화막 사이에는 기판과 같은 극성의 반도체 영역이 생기도록 불순물을 추가로 이온주입하여 MOSFET의 채널 하부와 반도체 기판이 전기적으로 연결 되게 함으로써 플로우팅 바디 효과를 제거할 수 있도록 하였다.The present invention relates to the structure and fabrication method of a MOSFET device, unlike the structure of a typical SOI MOSFET, it is possible to form an SOI device without using an expensive SOI wafer by forming an oxide film inside a single crystal semiconductor only at the place where the device is to be made. The proposed method can be fabricated and the floating body phenomenon can be eliminated because of the unique device structure, thereby improving device characteristics. The present invention inserts an oxygen ion implantation step at the beginning of the MOSFET manufacturing process so that a certain thickness of an oxide film exists only under the source, drain, and gate of the MOSFET, and has the same polarity as the substrate between the source and drain junctions and the oxide film. Impurities were additionally implanted to form a semiconductor region so that the bottom of the MOSFET's channel and the semiconductor substrate were electrically connected to eliminate the floating body effect.
Description
본 발명은 SOI MOSFET의 장점을 갖는 MOSFET 및 그 제조방법에 관한 것으로 일반 MOSFET소자의 동작시 발생하는 기생 트랜지스터(Parasitic Transistor)에 의한 항복전압의 저하 또는 문턱전압이 이전의 동작상태에 따라 변하는 플로우팅 바디 (floating body) 효과를 제거할 수 있으며, 제조 공정에서도 값비싼 SOI(Silicon On Insulator) 웨이퍼(Wafer)를 사용하지 않고도 SOI MOSFET의 장점을 가지며 상대적으로 저렴한 가격으로 제작할 수 있는 SOI MOSFET의 장점을 갖는 MOSFET 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a MOSFET having a merit of SOI MOSFET and a method of manufacturing the same, and a floating voltage drop or threshold voltage change due to a parasitic transistor generated during operation of a general MOSFET device. It eliminates the floating body effect, and has the advantages of SOI MOSFETs in the manufacturing process without the use of expensive Silicon On Insulator (SOI) wafers. The present invention relates to a MOSFET and a method of manufacturing the same.
통상적으로 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)은 실리콘 반도체 표면을 산화시켜 절연성 산화피막(SiO2)을 형성시키고, 이 표면에 금속전극을 설치하여 이루어지는 금속, 산화피막, 반도체로 된 구조로 도 1a 내지 도 1b에 도시한 바와 같은 기본 구조를 갖는다.In general, MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor) is a structure consisting of metal, oxide film, and semiconductor formed by oxidizing a silicon semiconductor surface to form an insulating oxide film (SiO 2 ). It has a basic structure as shown in Figs. 1A to 1B.
도 1a에 도시한 바와 같이 p-채널 MOSFET은 엷게 도핑(Doping: 불순물 첨가)된 n형 실리콘(Si) 기판으로 만들어지는 것으로, 2개의 영역을 확산하여 p형 불순물을 짙게 도핑하여 소오스(Source)와 드레인(Drain)을 만든다.As shown in FIG. 1A, the p-channel MOSFET is made of an n-type silicon (Si) substrate that is lightly doped (adding impurities), and diffuses two regions to deeply dop the p-type impurities, thereby source. And drain.
이때, 2개의 p형 부분사이의 영역이 채널이며, 이 채널에 산화실리콘 등의 절연된 유전체를 도포하여 게이트(Gate)를 형성시켜 구성한 것이다.At this time, a region between two p-type portions is a channel, and a gate is formed by applying an insulated dielectric such as silicon oxide to the channel.
게이트 단자에 음(-)전압(기판을 기준으로)을 걸면 채널에 유도된 전계가 발생하게 되어 기판으로부터 p형 캐리어(Carrier)를 끌어모으게 된다. 게이트의 음(-)전압의 크기가 문턱전압보다 크면 게이트 밑의 채널영역이 역전(Inversion)되어 다수의 p형 캐리어가 생겨 전류전도의 통로가 되며, 소오스(Source)와 드레인(Drain)사이에 전압차가 유지된다면 전류가 흐르게 된다.Applying a negative voltage to the gate terminal (based on the substrate) generates an electric field induced in the channel to attract a p-type carrier from the substrate. If the negative voltage of the gate is larger than the threshold voltage, the channel region under the gate is inverted to generate a plurality of p-type carriers, which becomes a path for current conduction, and is formed between the source and the drain. If the voltage difference is maintained, current flows.
도 1b는 n-체널 MOSFET으로 도 1a와는 반대로 p형 실리콘(Si) 기판에 n형의 불순물을 도핑하여 제조한 것으로 그 제조과정은 상기한 p-채널 MOSFET과 동일하므로 자세한 설명은 생략하고자 한다.1B is an n-channel MOSFET, which is manufactured by doping n-type impurities to a p-type silicon (Si) substrate as opposed to FIG. 1A, and a detailed description thereof will be omitted since the manufacturing process is the same as the above-described p-channel MOSFET.
SOI MOSFET(Silicon on Insulator Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)은 MOSFET구조를 가진 소자의 한 종류로 도 2에 도시한 바와 같이 매우 특수한 구조를 갖는 반도체 기판을 사용한다.Silicon on Insulator Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor (SOI MOSFET) is a type of device having a MOSFET structure and uses a semiconductor substrate having a very special structure as shown in FIG. 2.
SOI MOSFET은 일반적인 MOSFET의 실리콘 소자가 실리콘 기판위에 만들어지는데 비해 절연체(주로 산화막) 위에 존재하는 실리콘 박막 위에 만들어지는 구조적 특징을 가지며, 일반적인 MOSFET 구조에서 문제가 되는 래치-업(Latch-up)문제가 발생하지 않으며, 기생 캐패시턴스(Parasitic Capacitance)가 적어 고속 동작이 가능한 것 등의 소자 특성을 가진다.SOI MOSFETs have a structural feature that is made on a silicon thin film existing on an insulator (mainly an oxide film), whereas a silicon element of a typical MOSFET is made on a silicon substrate, and a latch-up problem that is a problem in a general MOSFET structure is problematic. It does not occur and has device characteristics such as low parasitic capacitance (Parasitic Capacitance) to enable high-speed operation.
도 2에서 도면부호 100은 실리콘 산화막층이며, 110과 120은 실리콘 등의 반도체층이다.In FIG. 2, reference numeral 100 denotes a silicon oxide film layer, and 110 and 120 denote semiconductor layers such as silicon.
이러한 기판은 표면에 산화막을 형성한 두개의 반도체 웨이퍼를 산화막층이 있는 면끼리 접착한 후 한쪽 면을 연마하는 Bonded and Etch-back 방법을 사용하여 만들거나 또는 반도체 웨이퍼에 고밀도로 산소 이온을 주입하고 열처리하여 산화막층을 형성하는 SIM0X 방법 등이 있으나, 이는 제조방법이 까다롭거나 가격이 매우 비싸 소자의 장점에도 불구하고 그 이용범위확대에 문제가 있어왔다. 전기적 소자 특성에서도 실리콘 산화막 위의 영역에 제작한 SOI MOSFET소자는 기판과 분리되어 전기적으로 부동상태에 있어 플로우팅 바디(Floating Body)현상으로 인한 항복전압의 저하, 문턱전압의 변화 등의 문제가 있어 왔다.Such a substrate is made by using a bonded and etch-back method of bonding two semiconductor wafers on which an oxide film is formed on a surface thereof, and then polishing one side thereof, or injecting oxygen ions at a high density into a semiconductor wafer. There is a SIM0X method for forming an oxide layer by heat treatment, but this has been a problem in expanding its use range despite the advantages of a device having a difficult manufacturing method or a very expensive price. Even in the characteristics of electrical devices, SOI MOSFET devices manufactured in the area above the silicon oxide film are separated from the substrate and are in an electrically floating state, causing problems such as breakdown voltage and threshold voltage change due to floating body phenomenon. come.
본 발명은 상기와 같은 SOI MOSFET을 제작하는 방법을 개선하기 위해 창출된 것으로, 종래의 SOI MOSFET 소자의 동작시 기생 트랜지스터(Parasitic Transistor)에 의한 항복전압의 저하 또는 문턱전압이 이전의 동작상태에 따라 변하는 플로우팅 바디(Floating Body)효과를 제거할 수 있으며, 제조 공정을 개선하여 값비싼 SOI(Silicon on Insulator) 웨이퍼(Wafer)를 사용하지 않고도 SOI MOSFET의 장점을 가지며, 상대적으로 저렴한 가격으로 SOI MOSFET의 장점을 구비한 MOSFET 및 그 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.The present invention has been made to improve the method of fabricating the SOI MOSFET as described above. In operation of the conventional SOI MOSFET device, a breakdown voltage or threshold voltage caused by a parasitic transistor is changed according to a previous operation state. Eliminates changing floating body effects, improves manufacturing processes, and benefits from SOI MOSFETs without the use of expensive Silicon on Insulator (SOI) wafers. It is an object of the present invention to provide a MOSFET having a merit and a method of manufacturing the same.
도 1a는 일반적인 P 채널 MOSFET의 구조Figure 1a shows the structure of a typical P-channel MOSFET
도 1b는 일반적인 N 채널 MOSFET의 구조Figure 1b shows the structure of a typical N-channel MOSFET
도 2는 일반적으로 사용되는 SOI(Silicon On Insulator) 반도체 웨이퍼의 단면2 is a cross-sectional view of a commonly used silicon on insulator (SOI) semiconductor wafer
도 3은 일반적인 단결정 반도체 웨이퍼의 단면3 is a cross-sectional view of a typical single crystal semiconductor wafer
도 4는 도 3의 단결정 반도체 웨이퍼에 실리콘 질화막을 증착하고 포토 리쏘그라피와 화학적 부식 공정을 거쳐 선택적으로 제거한 상태의 단면도4 is a cross-sectional view of a silicon nitride film deposited on the single crystal semiconductor wafer of FIG. 3 and selectively removed through photolithography and chemical corrosion processes.
도 5는 도 4의 웨이퍼에 열적 산화공정을 가해 실리콘 질화막으로 덮히지 않은 부분에 두꺼운 산화막이 형성된 상태의 단면도5 is a cross-sectional view of a state in which a thick oxide film is formed on a portion which is not covered with a silicon nitride film by applying a thermal oxidation process to the wafer of FIG. 4.
도 6a은 도 5의 열적 산화공정 대신 화학적 부식으로 실리콘 질화막으로 보호되지 않은 단결정 반도체를 부식시킨 후의 상태FIG. 6A illustrates a state after corrosion of a single crystal semiconductor not protected by a silicon nitride film by chemical corrosion instead of the thermal oxidation process of FIG. 5.
도 6b는 도 6a에서 단결정 반도체를 선택적으로 제거한 부위에 실리콘 산화막을 증착하여 홈을 메운 상태FIG. 6B is a state in which a groove is filled by depositing a silicon oxide film on a region where the single crystal semiconductor is selectively removed in FIG. 6A;
도 7은 실리콘 질화막을 제거하고 웨이퍼 전체에 산소 이온주입을 실시하고 열처리 하여 소자가 제작될 부위에만 단결정 반도체 내부에 산화막이 형성된 상태의 단면도FIG. 7 is a cross-sectional view of a state in which an oxide film is formed inside a single crystal semiconductor only at a site where a device is fabricated by removing a silicon nitride film, implanting oxygen ions into the entire wafer, and performing a heat treatment.
도 8은 도 7의 구조에 게이트 산화막 및 게이트 전극 물질을 증착한 상태FIG. 8 is a state in which a gate oxide film and a gate electrode material are deposited on the structure of FIG. 7.
도 9는 도 8에서 증착한 게이트 산화막과 게이트 전극 물질을 포토 리쏘그래피 기술과 화학적 부식 공정을 이용하여 게이트 모양으로 만든 상태FIG. 9 is a state in which the gate oxide film and the gate electrode material deposited in FIG. 8 are formed into a gate shape by using a photolithography technique and a chemical corrosion process.
도 10은 기판과 같은 극성의 이온을 높은 에너지로 이온 주입하고, 소오스/드레인 접합을 이온주입과 열처리로 실시한 후의 단면도.10 is a cross-sectional view after ion implantation of ions having the same polarity as a substrate with high energy, and source / drain bonding is performed by ion implantation and heat treatment.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100 : 단결정 반도체 내부에 형성된 산화막 층100: oxide film layer formed inside the single crystal semiconductor
110 : MOSFET을 제작하게 될 단결정 반도체 층110: single crystal semiconductor layer to be made MOSFET
120 : 단결정 반도체 기판120: single crystal semiconductor substrate
410 : 실리콘 또는 기타 반도체의 단결정 영역410: single crystal region of silicon or other semiconductor
420 : 실리콘 질화막 또는 산화 방지 박막420: silicon nitride film or anti-oxidation thin film
510 : 실리콘 산화막 또는 기타 반도체의 산화막510: oxide film of silicon oxide film or other semiconductor
610 : 포토 리쏘그래피 및 화학적 부식 공정으로 얻은 트렌치(Trench)610: Trench obtained by photolithography and chemical corrosion process
620 : 산화막620: oxide film
710 : 실리콘 또는 기타 반도체의 단결정 영역 내부에 형성된 산화막710: oxide film formed inside the single crystal region of silicon or other semiconductor
810 : 게이트 산화막810 gate oxide film
820 : 게이트 전극 물질820: Gate Electrode Material
910 : 소오스, 드레인 접합910: source, drain junction
920 : 기판과 같은 극성의 반도체 영역920: semiconductor region of the same polarity as the substrate
930 : 반도체 기판930: semiconductor substrate
940 : MOSFET의 채널과 공핍영역을 포함하는 영역940: region including the channel and depletion region of the MOSFET
이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, described in detail by the accompanying drawings as follows.
도 3은 실리콘 반도체 웨이퍼의 단면도이다. N형 MOSFET을 만들기 위해서는 웨이퍼는 P형 불순물을 포함하고 있어야 하고, P형 MOSFET을 만들기 위해서는 N형 불순물로 도핑되어 있어야 한다.3 is a cross-sectional view of a silicon semiconductor wafer. To make an N-type MOSFET, the wafer must contain P-type impurities, and to make a P-type MOSFET, the wafer must be doped with N-type impurities.
도 4는 도 3의 실리콘 반도체 웨이퍼에 패터닝 기술을 이용하여 MOSFET을 제작할 영역에 실리콘 질화막 등을 입힌 모양이다. 도면부호 410은 실리콘 웨이퍼이며 420은 실리콘 질화막이다.FIG. 4 is a silicon nitride film or the like coated on the silicon semiconductor wafer of FIG. 3 using a patterning technique to form a MOSFET. Reference numeral 410 denotes a silicon wafer and 420 denotes a silicon nitride film.
도 5은 도3의 웨이퍼에 고온 산화공정을 가하여 실리콘 질화막으로 가려지지 않은 부분에 두꺼운 실리콘 산화막이 형성된 것을 나타내고 있다. 여기서 실리콘 질화막은 산소와 반응하지 않으므로 이것으로 도포된 영역에는 실리콘 산화막이 형성되지 않는 성질을 이용한다. 도면부호 510은 산화공정을 거치면서 형성된 실리콘 산화막을 나타낸다.FIG. 5 shows that a thick silicon oxide film is formed on a portion not covered by the silicon nitride film by applying a high temperature oxidation process to the wafer of FIG. Since the silicon nitride film does not react with oxygen, the silicon oxide film is not formed in the region coated with the silicon nitride film. Reference numeral 510 denotes a silicon oxide film formed through an oxidation process.
한편 실리콘 산화막은 산소 분위기에서의 고온 확산 공정을 통해 구현할 수도 있고 트렌치(Trench) 방법을 사용할 수도 있다. 트렌치 방법은 도 6a 에 보인 것처럼 산화막을 형성할 곳을 화학적 부식으로 실리콘을 제거하여 홈을 만든 후, 도 6b에 보인 것처럼 산화막을 증착하여 홈을 산화막으로 채우는 방법이다. 도 6에서 도면부호 610은 화학적 부식 공정에 의해 형성된 트렌치(Trench)이고 620은 트렌치에 증착시킨 실리콘 산화막이다.Meanwhile, the silicon oxide film may be implemented through a high temperature diffusion process in an oxygen atmosphere or may use a trench method. In the trench method, as shown in FIG. 6A, a groove is formed by removing silicon by chemical corrosion at a place where an oxide film is to be formed, and then, as shown in FIG. 6B, an oxide film is deposited to fill the groove with the oxide film. In FIG. 6, reference numeral 610 is a trench formed by a chemical corrosion process, and 620 is a silicon oxide film deposited on the trench.
도 7은 도 6까지 도포되어 있던 실리콘 질화막을 제거한 후 산소이온을 고밀도로 이온 주입하고 고온으로 열처리하여 웨이퍼의 내부에 실리콘 산화막 층 (도면부호 710)을 형성한 것을 나타낸다. 이 과정에서 생성된 산화막의 두께는 주입하는 산소이온의 양과 에너지에 의해 결정된다. 한편, 고온 산화공정이나 트렌치 공정에 의해 두꺼운 실리콘 산화막은 비결정의 성질을 지녀 산소이온이 통과하지 못하고 추가적인 산화막은 형성되지 않는다. 산소이온을 주입할 때, 웨이퍼 표면에서의 이온 반사를 방지하기 위해 비결정 실리콘 산화막을 수십 나노미터정도 도포할 수도 있다.FIG. 7 illustrates that after removing the silicon nitride film applied to FIG. 6, oxygen ions are ion-implanted at high density and heat treated at a high temperature to form a silicon oxide layer (reference numeral 710) in the wafer. The thickness of the oxide film produced in this process is determined by the amount and energy of oxygen ions to be injected. On the other hand, the thick silicon oxide film is amorphous by the high temperature oxidation process or the trench process, and oxygen ions do not pass and no additional oxide film is formed. When implanting oxygen ions, an amorphous silicon oxide film may be applied for several tens of nanometers to prevent ion reflection on the wafer surface.
도 8은 웨이퍼 표면에 MOSFET의 수 나노미터 정도의 게이트 산화막(도면부호 810)을 도포하고, 그 위에 게이트 전극으로 사용할 다결정 실리콘 박막(도면부호 820) 등을 도포한 상태를 나타낸다. 원하는 소자특성을 얻기위해 실리콘 산화막 도포 공정 이전에 M0SFET의 문턱전압을 조절하기 위한 추가적인 이온주입을 할 수도 있다.Fig. 8 shows a state where a gate oxide film (reference numeral 810) of several nanometers of MOSFET is applied to the wafer surface, and a polycrystalline silicon thin film (reference numeral 820) or the like to be used as a gate electrode is applied thereon. Additional ion implantation may be performed to control the threshold voltage of the M0SFET prior to the silicon oxide coating process to achieve the desired device characteristics.
도 9는 도 8의 다결정 실리콘 박막을 반도체 패터닝 기술을 이용하여 게이트 전극 모양을 형성하고, 나머지는 제거한 모양이다. 다결정 실리콘이 제거된 곳에는 소오스와 드레인을 제작할 것이므로 게이트 산화막(도면부호 810)을 추가로 제거한다.FIG. 9 is a view illustrating a gate electrode shape of the polycrystalline silicon thin film of FIG. 8 by using a semiconductor patterning technique, and the rest is removed. Where the polycrystalline silicon is removed, the source and drain will be fabricated so that the gate oxide film (810) is further removed.
도 10은 도 9의 구조를 갖는 웨이퍼에 소오스/드레인 이온주입을 하고 열처리한 단면도로 N형 MOSFET을 제작할 때는 5족 불순물을 이온주입하고, P형 MOSFET을 제작할 때는 3족 불순물을 이온주입한다. 즉, 기판에 도핑된 불순물과 극성이 반대인 불순물을 도핑하여 소오스/드레인을 형성한다. 한편, 소오스/드레인 이온주입 직전에 기판과 같은 종류의 이온주입을 높은 주입 에너지로 실시하여 소오스/드레인이 열처리 과정에서 웨이퍼 내부의 산화막 경계면까지 확산하지 못하도록 한다. 도면부호 910은 소오스/드레인 이온주입과 열처리에 의해 형성된 낮은 저항을 갖는 N+ 또는 P+영역이며 920은 기판과 같은 종류의 이온주입에 의해 생긴 비교적 높은 불순물 농도를 갖는 영역이다.FIG. 10 is a cross-sectional view of source / drain ion implantation and heat treatment on a wafer having the structure of FIG. 9 to implant group 5 impurities when fabricating an N-type MOSFET and to implant group 3 impurities when fabricating a P-type MOSFET. In other words, a source / drain is formed by doping an impurity having a polarity opposite to that of the doped substrate. On the other hand, just before the source / drain ion implantation, ion implantation of the same kind as the substrate is performed at a high implantation energy to prevent the source / drain from diffusing to the oxide film interface inside the wafer during the heat treatment process. Reference numeral 910 denotes an N + or P + region having a low resistance formed by source / drain ion implantation and heat treatment, and 920 denotes a region having a relatively high impurity concentration caused by ion implantation of the same kind as a substrate.
상기와 같은 방법으로 제작된 소자는 MOSFET을 구성하는 소오스, 게이트, 드레인의 밑에 수백 나노미터 두께의 산화막을 가지게 되므로, 기본적으로 SOI 구조와 같은 구조를 갖게 되나, 소자가 제작되지 않는 부분에는 웨이퍼 내부에 산화막이 존재하지 않는다. 그 결과, 실리콘 산화막과 실리콘 사이에 열팽창 계수등의 차이에 의한 스트레스가 감소하게 되며, 특히 특별히 제작된 SOI 웨이퍼를 이용하여 MOSFET을 제작하는 것이 아니라 일반 실리콘 웨이퍼를 사용하고 공정상에서 필요한 부분에만 SOI 구조를 만듦으로서 제조비용을 줄일 수 있다.The device fabricated as described above has an oxide film having a thickness of several hundred nanometers under the source, gate, and drain constituting the MOSFET, and thus basically has the same structure as the SOI structure. No oxide film exists in the. As a result, the stress due to the difference in thermal expansion coefficient between silicon oxide film and silicon is reduced. In particular, instead of using a specially manufactured SOI wafer to fabricate a MOSFET, a silicon wafer is used, and the SOI structure is used only in the parts necessary for the process. By reducing the manufacturing cost can be reduced.
부분적으로 SOI 구조를 만드는 본 발명의 특징은 통상적인 SOI MOSFET 소자의 결정적 단점인 플로우팅 바디(Floating Body)효과를 제거할 수 있다는 점이다.A feature of the present invention, in part making the SOI structure, is that it eliminates the floating body effect, which is a decisive disadvantage of conventional SOI MOSFET devices.
플로우팅 바디 효과는 통상적인 SOI 웨이퍼에서 소자를 제작하는 웨이퍼 표면의 실리콘 박막이 기판으로부터 전기적으로 부유하게 됨으로 인해 충돌전이등에 의해 발생된 전송자를 기판을 통해 효율적으로 제거하지 못하게 되고, 이로 인해 문턱전압이 낮아지거나 소자의 항복전압이 비정상적으로 낮아져 소자의 동작범위를 매우 작게 만드는 현상을 말한다.The floating body effect is that the silicon thin film on the wafer surface, which fabricates the device in a conventional SOI wafer, is electrically suspended from the substrate, thereby preventing efficient removal of the sender caused by the collision transition through the substrate. This is a phenomenon that the lowering or breakdown voltage of the device is abnormally low, making the operating range of the device very small.
본 발명에서 제안하는 도 10의 소자구조는 소오스/드레인 영역 밑에 기판과 같은 종류의 불순물을 포함한 도면부호 920영역이 있으며 소자의 채널영역 940은 이 영역 920을 통해 기판 930과 전기적으로 연결되게 되어 플로우팅 바디 현상이 생기지 않게 된다.The device structure of FIG. 10 proposed in the present invention has a region 920 under the source / drain region and includes impurities of the same kind as the substrate, and the channel region 940 of the device is electrically connected to the substrate 930 through the region 920. Ting body does not occur.
본 발명의 또 다른 잇점은 SOI 구조가 아닌 일반적인 MOSFET 보다 충돌 전이에 의한 기판 전류가 적다는 점이다. 충돌 전이는 전계가 강한 드레인 접합 근처에서 가장 많이 생기는데, 본 발명에서 제안한 소자 구조는 드레인 접합의 밑에 절연체인 실리콘 산화막을 두고 있어 충돌전이는 드레인 접합의 측면에서만 일어난다. 이 면적은 전체 드레인 면적의 일부에 지나지 않으므로 충돌전이가 적게 생기고 따라서 소자의 항복전압을 충분히 높게 유지할 수 있다..Another advantage of the present invention is that the substrate current due to the collision transition is smaller than that of a general MOSFET which is not an SOI structure. The collision transition occurs most in the vicinity of the drain junction where the electric field is strong. The device structure proposed in the present invention has a silicon oxide film as an insulator under the drain junction, so that the collision transition occurs only at the side of the drain junction. Since this area is only a part of the total drain area, there is less collision transition and thus the breakdown voltage of the device can be kept sufficiently high.
본 발명은 고가의 SOI 웨이퍼를 사용하지 않고 일반적인 웨이퍼를 사용하여 공정상에서 산소 이온주입을 통해 필요한 소자 생성 영역 깊숙히 실리콘 산화막을 형성하므로 제조 비용을 절감할 수 있을 뿐 아니라 실리콘 산화막의 형성 면적을 최소화할 수 있어 이 산화막과 실리콘 사이의 스트레스를 줄여 소자 특성을 향상시킨다. 아울러 본 발명에서 산화막 위에 제작된 MOSFET는 통상적인 SOI MOSFET과는 달리 소오스와 드레인 접합의 밑면이 산화막에 닿지 않아 소자의 채널영역이 기판과 전기적으로 연결되게 되어 floating body 효과를 제거할 수 있어 소자의 항복전압 및 문턱전압 저하 현상을 방지할 수 있다. 한 예로 그림 11은 일반적인 SOI 구조를 갖는 소자의 전류 전압 특성으로 floating body 효과 때문에 그림 12의 본 발명에서 제안한 소자의 전류 전압 특성보다 포화전류가 드레인 전압에 따라 선형적으로 증가하고 항복전압도 낮은 것을 알 수 있다According to the present invention, a silicon oxide film is formed deep into a device generation region through oxygen implantation in a process using a general wafer without using an expensive SOI wafer, thereby reducing manufacturing costs and minimizing a silicon oxide formation area. This improves device characteristics by reducing stress between the oxide and silicon. In addition, unlike the conventional SOI MOSFET, the MOSFET fabricated on the oxide film of the present invention does not contact the oxide film with the bottom of the source and drain junctions so that the channel region of the device is electrically connected to the substrate, thereby eliminating the floating body effect. Breakdown voltage and threshold voltage drop can be prevented. For example, Figure 11 shows the current voltage characteristics of a device with a general SOI structure. Because of the floating body effect, the saturation current increases linearly with the drain voltage and lowers the breakdown voltage than the current voltage characteristics of the device proposed in Figure 12. Able to know
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