KR20010068223A - 반도체소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체소자를 개시한다. 이에 의하면, 싱크영역의 상측부에 콜렉터전극과의 전기적 연결을 위한 고농도 확산영역을 에미터영역과 함께 형성할 때 이를 베이스영역을 향해 측방향으로 일부 연장 형성하여 밀러효과(miller effect) 커패시터의 하부전극으로 활용하고 그 위의 층간절연막을 나머지 영역의 층간절연막보다 얇게 형성하여 밀러효과 커패시터의 유전막으로 활용하고, 얇은 두께의 층간절연막 상에 베이스전극과 일체로 연결되며 연장 형성하여 밀러효과 커패시터의 상부전극으로 활용한다.
따라서, 본 발명은 밀러효과 커패시터를 기존의 NPN 트랜지스터의 액티브영역에 내장하여 NPN 트랜지스터의 사이즈를 증가시키지 않고도 밀러효과 커패시터를 갖는 NPN 트랜지스터를 적용한 아나로그 회로의 집적도를 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 반도체소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 NPN 트랜지스터의 액비트영역 내에 밀러효과(Miller effect)를 위한 커패시터를 내장하여 NPN 트랜지스터를 적용한 아나로그 회로의 집적도를 높이도록 반도체소자에 관한 것이다.
일반적으로, 바이폴라 트랜지스터는 NPN 트랜지스터 또는 PNP 트랜지스터로 구분된다. NPN 트랜지스터는 현재까지 아나로그회로에 주로 사용되어 왔는데 컷오프 주파수가 높으므로 저주파수의 증폭 및 주파수 특성을 안정화시키기 위하여 밀러효과를 갖는 커패시터를 콜렉터와 베이스 사이에 설치하여 왔다. 밀러효과란 NPN 트랜지스터의 콜렉터와 베이스 사이에 일정한 정전용량을 갖는 커패시터를 설치하는 경우, 상기 커패시터가 마치 NPN 트랜지스터의 전류이득(β) 만큼 증가한 정전용량을 갖는 것을 말한다.
종래의 NPN 트랜지스터는 도 1에 도시된 바와 같이, P형 실리콘기판(10) 상에 N- 에피층(11)이 성장되고, 액티브영역의 실리콘기판(10)과 에피층(11) 사이에 N+ 매몰층(13)이 형성되고, 필드영역에 P+형 아이솔레이션층(14)이 형성되고, 액티브영역의 에피층(11)의 일부에 매몰층(13)과 콜렉터전극(C)을 전기적 연결을 위한 N+형 싱크영역(15)이 확산되고, N+ 싱크영역(15)을 포함한 액티브영역의 에피층(11)의 일부에 N-터브(tub)(17)가 확산되고, N-터브(17)에 의해 한정된 액티브영역의 에피층(11) 내에 P-형 영역(19a)및 P+형 영역(19b)으로 이루어진 베이스영역(19)이 확산되고, 베이스영역(19) 내에 N+형 에미터영역(21)이 확산되고 아울러 N+ 싱크영역(15)의 상측부에 N+ 확산영역(23)이 형성되고, 층간절연막(25)의 콘택홀을 각각 거쳐 에미터영역(21)과 베이스영역(19) 및 N+ 확산영역(23)에 전기적으로 연결된 에미터전극(E)과 베이스전극(B) 및 콜렉터전극(C)이 형성된다.
또한, 도면에 도시하지 않았으나 밀러효과를 위한 커패시터가 NPN 트랜지스터가 콜렉터전극(C)과 베이스전극(B) 사이에서 연결된다.
그러나, 이와 같이 구성된 NPN 트랜지스터는 밀러효과를 위한 커패시터(도시 안됨)를 NPN 트랜지스터를 위한 액티브영역 자체 내에 형성하지 못하고 액티브영역 외측의 별도 영역을 부가적으로 필요로 하는데, 이는 NPN 트랜지스터의 사이즈의 증가를 가져오고 나아가 집적도의 향상을 어렵게 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 NPN 트랜지스터의 사이즈를 확대하지 않으면서도밀러효과를 갖는 커패시터를 내장하여 NPN 트랜지스터를 적용한 아나로그 회로의 집적도 향상을 이루도록 한 반도체소자를 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 반도체소자의 구조를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 반도체소자의 구조를 나타낸 단면도.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 반도체소자는
제 2 도전형의 매몰층을 개재하며 액티브영역 상에 형성된, 콜렉터를 위한 저농도의 제 2 도전형 에피층을 갖는 제 1 도전형 반도체기판;
상기 액티브영역의 에피층 일부에 형성된 저농도와 고농도으로 구분된 2개의 영역을 갖는 제 1 도전형 베이스영역;
상기 매몰층에 전기적으로 연결되도록 상기 액티브영역의 에피층 다른 일부에 형성된 제 2 도전형 싱크영역;
상기 저농도의 베이스영역 내에 형성된 고농도의 제 2 도전형 에미터영역;
상기 싱크영역에 오버랩하며 상기 싱크영역보다 넓으며 얇은 깊이로 상기 에피층에 형성된 제 2 도전형 터브;
상기 콜렉터와의 전기적 접촉을 하고, 또한 밀러효과를 위한 커패시터의 하부전극의 역할을 하도록 상기 싱크영역의 상측부에서 상기 베이스영역으로 일부 연장한 고농도의 제 2 도전형 확산영역;
상기 커패시터의 유전막을 위해 상기 커패시터의 하부전극의 역할을 위한 상기 제 2 도전형 확산영역의 일부 상에 얇게 형성되고, 나머지 영역 상에 두껍게 형성되며 상기 에미터영역과 베이스영역 및 콜렉터영역을 노출하기 위한 콘택창을 각각 갖는 층간절연막;
상기 에미터영역과 베이스영역 및 콜렉터영역에 각각의 콘택창을 거쳐 전기적으로 연결되는 에미터전극과 베이스전극 및 콜렉터전극; 그리고
상기 베이스전극에 일체로 연결되며 상기 얇은 두께의 층간절연막 상에 형성된 상기 커패시터의 상부 전극을 형성하기 위하여 베이스전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 얇은 두께의 유전막이 예를 들어 질화막으로 이루어지고 나머지 두꺼운 층간절연막이 산화막으로 이루어질 수 있다.
따라서, 본 발명은 밀러효과 커패시터를 NPN 트랜지스터에 내장하여 이를 적용한 아나로그 회로의 집적도를 높일 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 반도체소자를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 종래의 부분과 동일 구조 및 동일 작용의 부분에는 동일 부호를 부여하기로 한다.
도 2는 본 발명에 의한 반도체소자의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 반도체소자는 P형 실리콘기판(10) 상에 N- 에피층(11)이 성장되고, 액티브영역의 실리콘기판(10)과 에피층(11) 사이에 N+ 매몰층(13)이 형성되고, 필드영역에 P+형 아이솔레이션층(14)이 형성되고, 액티브영역의 에피층(11)의 일부에 매몰층(13)과 콜렉터전극(C)을 전기적 연결을 위한 N+형 싱크영역(15)이 확산되고, N+ 싱크영역(15)을 포함한 액티브영역의 에피층(11)의 일부에 N-터브(17)가 확산되고, N-터브(17)에 의해 한정된 액티브영역의 에피층(11) 내에 P-형 영역(19a)및 P+형 영역(19b)으로 이루어진 베이스영역(19)이 확산되고, 베이스영역(19) 내에 N+형 에미터영역(21)이 확산되고 아울러 N+ 싱크영역(15)의 상측부에 위치한 콜렉터전극(C)과의 전기적 연결을 위한 N+ 확산영역(33a)과, N+ 확산영역(33a)으로부터 층간절연막(35a) 아래의 에피층(11)으로 연장한, 밀러효과를 위한 커패시터의 하부전극을 위한 N+ 확산영역(33b)으로 이루어진 N+ 확산영역(33)이 확산되고, 층간절연막(35)의 콘택홀을 각각 거쳐 에미터영역(21)과 베이스영역(19) 및 N+ 확산영역(23)에 전기적으로 연결된 에미터전극(E)과 베이스전극(B) 및 콜렉터전극(C)이 형성된다. 대부분의 층간절연막(35)이 두껍게 형성되고 N+ 확산영역(33b) 상의 층간절연막(35a) 만이 밀러효과 커패시터의 유전막으로 역할을 하도록 얇은 두께로 형성된다. 또한, 밀러효과 커패시터의 상부전극(37)이 베이스전극(B)에 일체로 연결되며 N+ 확산영역(33b) 상으로 연장하여 형성된다.
한편, 통상 층간절연막(35),(35a)이 산화막 재질로 이루어지나 층간절연막(35a) 만이 질화막으로 이루어질 수 있다. 물론, 층간절연막(35a) 만이 질화막으로 이루어지기 위해서는 통상의 사진식각공정을 이용하여 층간절연막(35a)에 해당하는 부분의 층간절연막(35)을 그 아래의 N+ 확산영역(33b)이 노출될 때까지 식각하고 나서 N+ 확산영역(33b)과 층간절연막(35) 상에 함께 질화막을 적층하고 사진식각공정에 의해 N+ 확산영역(33b) 상에만 질화막을 남기는 일련의 공정이 진행되어야 함은 자명한 사실이다.
이와 같이 구성된 본 발명의 반도체소자의 경우, N+ 확산영역(33b)이 밀러효과 커패시터의 하부전극 역할을 수행하고, 층간절연막(35a)이 산화막 또는 질화막 재질로서 유전막의 역할을 수행하고, 베이스전극(B)에 일체로 연결되고 층간절연막(35a) 상에 위치한 전극이 상부전극(37)의 역할을 수행한다.
따라서, 본 발명은 밀러효과 커패시터의 상부전극과 유전막 및 하부전극을 모두 NPN 트랜지스터를 위한 액티브영역 내에 형성 가능하므로 NPN 트랜지스터의 사이즈를 증가시키지 않을 수 있다. 이는 밀러효과 커패시터를 갖는 NPN 트랜지스터를 적용한 아나로그 회로의 집적도 향상을 가져온다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 반도체소자에서는 싱크영역의 상측부에 콜렉터전극과의 전기적 연결을 위한 고농도 확산영역을 에미터영역과 함께 형성할 때 이를 베이스영역을 향해 측방향으로 일부 연장 형성하여 밀러효과 커패시터의 하부전극으로 활용하고 그 위의 층간절연막을 나머지 영역의 층간절연막보다 얇게 형성하여 밀러효과 커패시터의 유전막으로 활용하고, 얇은 두께의 층간절연막 상에 베이스전극과 일체로 연결되며 연장 형성하여 밀러효과 커패시터의 상부전극으로 활용한다.
따라서, 본 발명은 밀러효과 커패시터를 기존의 NPN 트랜지스터의 액티브영역에 내장하여 NPN 트랜지스터의 사이즈를 증가시키지 않고도 밀러효과 커패시터를 갖는 NPN 트랜지스터를 적용한 아나로그 회로의 집적도를 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명은 도시된 도면과 상세한 설명에 기술된 내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형도 가능함은 이 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이다.
Claims (3)
- 제 2 도전형의 매몰층을 개재하며 액티브영역 상에 형성된, 콜렉터를 위한 저농도의 제 2 도전형 에피층을 갖는 제 1 도전형 반도체기판;상기 액티브영역의 에피층 일부에 형성된 저농도와 고농도으로 구분된 2개의 영역을 갖는 제 1 도전형 베이스영역;상기 매몰층에 전기적으로 연결되도록 상기 액티브영역의 에피층 다른 일부에 형성된 제 2 도전형 싱크영역;상기 저농도의 베이스영역 내에 형성된 고농도의 제 2 도전형 에미터영역;상기 싱크영역에 오버랩하며 상기 싱크영역보다 넓으며 얇은 깊이로 상기 에피층에 형성된 제 2 도전형 터브;상기 콜렉터와의 전기적 접촉을 하고, 또한 밀러효과를 위한 커패시터의 하부전극의 역할을 하도록 상기 싱크영역의 상측부에서 상기 베이스영역으로 일부 연장한 고농도의 제 2 도전형 확산영역;상기 커패시터의 유전막을 위해 상기 커패시터의 하부전극의 역할을 위한 상기 제 2 도전형 확산영역의 일부 상에 얇게 형성되고, 나머지 영역 상에 두껍게 형성되며 상기 에미터영역과 베이스영역 및 콜렉터영역을 노출하기 위한 콘택창을 각각 갖는 층간절연막;상기 에미터영역과 베이스영역 및 콜렉터영역에 각각의 콘택창을 거쳐 전기적으로 연결되는 에미터전극과 베이스전극 및 콜렉터전극; 그리고상기 베이스전극에 일체로 연결되며 상기 얇은 두께의 층간절연막 상에 형성된 상기 커패시터의 상부 전극을 형성하기 위하여 베이스전극을 포함하는 반도체소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 층간절연막의 얇은 부분이 나머지 두꺼운 부분과 다른 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체소자.
- 제 2 항에 있어서, 상기 층간절연막의 얇은 부분이 질화막으로 이루어지고, 나머지 두꺼운 부분이 산화막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체소자.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100778984B1 (ko) * | 2005-12-09 | 2007-11-22 | 산요덴키가부시키가이샤 | 반도체 장치 및 그 제조 방법 |
| CN103633128A (zh) * | 2013-12-10 | 2014-03-12 | 杭州士兰集成电路有限公司 | 双极npn晶体管及其制造方法 |
| CN107170805A (zh) * | 2017-04-20 | 2017-09-15 | 重庆中科渝芯电子有限公司 | 一种纵向高压双极结型晶体管及其制造方法 |
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2000
- 2000-01-03 KR KR1020000000029A patent/KR20010068223A/ko not_active Application Discontinuation
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