KR20010076658A - 반도체 소자 - Google Patents

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손정환
양형모
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박종섭
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Abstract

본 발명은 게이트 전극의 길이를 부분적으로 다르게 형성함으로써 트랜지스터의 채널 가장자리에서의 유효 채널 길이가 감소하는 것을 방지함으로써, 쇼트 채널 효과를 개선한 반도체 소자를 제공한다.
본 발명에 따른 반도체 소자는, 반도체 소자가 제조될 액티브 영역과, 상기 액티브 영역들을 전기적으로 분리하기 위한 격리영역으로 구성된 반도체 기판과,
상기 액티브 영역의 상부에 상기 액티브 영역을 가로지르도록 형성된 게이트 전극과, 상기 게이트 전극 양측의 상기 액티브 영역내에 각각 형성된 소스 및 드레인으로 구성되고, 상기 게이트 전극은, 상기 액티브 영역의 가장자리 상면의 게이트 전극의 길이가 상기 액티브 영역 중앙부에 형성된 게이트 전극의 길이 보다 상대적으로 길게 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 소자{SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로 특히 쇼트 채널 효과를 개선할 수 있는 반도체 소자에 관한 것이다.
도1은 종래의 반도체 소자의 구조를 도시한 것이다.
도1은 트랜지스터의 구조를 나타낸 것으로써 반도체 기판(100)에는 액티브 영역(101)과 비액티브 영역(102)이 형성되어 있다. 상기 반도체 기판(100) 상면에 게이트 산화막(미도시)을 게재하여 일정한 폭을 갖는 라인형 패턴인 워드라인(103)이 형성되어 있다. 상기 워드라인(103)은 상기 액티브 영역(101)을 종방향으로 가로지르도록 형성되어 있다. 상기 워드라인(103) 양측의 상기 액티브 영역(101)에 각각 소스(104) 및 드레인(105)이 형성된다. 또한 상기 워드라인(103)중 상기 액티브 영역(101)의 상부에 형성된 부분을 게이트 전극(103a)이라 한다. 상기 게이트 전극(103a)의 하방의 상기 액티브 영역(101)의 표면에는, 상기 게이트 전극(103a)에 소정의 전압이 가해졌을 때 채널이 형성된다.
도1에서 Lc는 채널 중앙부의 게이트 길이이고, Le는 채널 가장자리부의 게이트 길이이며, W는 게이트 폭을 나타낸다. 종래의 트랜지스터는 도1에 도시된 바와 같이 채널의 중앙부의 게이트 길이(Lc)와 채널 가장자리부의 게이트 길이(Le)가 같다.
따라서, 도1과 같은 종래의 트랜지스터는 다음과 같은 문제점이 있었다.
도2에서 도1과 같은 도면부호로 표시된 것은 도1의 구성요소와 같으므로 도면부호에 대한 설명은 생략한다. 도2는 저농도드레인(LDD; lightly doped drain)을 형성한 이후의 트랜지스터의 구조를 도시하고 있다. 즉, 저농도 드레인(LDD)을 형성하기 위해 이온주입을 실시한 후 열처리 공정을 거쳤을 때의 모습이다. 도시된 바와 같이, 주입된 불순물 이온들은 열처리 공정을 거치면 게이트 전극 하방으로까지 확산된다. 도2에서 점으로 표시된 부분(201)은 게이트 전극 하방으로 불순물 이온이 확산된 영역을 나타낸다. 그런데 불순물의 확산은 채널의 중앙부에서 보다 채널의 가장자리에서 더 심하게 일어난다. 따라서 채널 가장자리의 유효 채널 길이(Leffe)가 채널 중앙에 유효 채널 길이(Leffc)비해 더 짧아지는 단점이 있었다. 그로인하여 채널 가장자리에서 누설전류가 커지고 문턱전압이 낮아지는 쇼트 채널 효과가 심하게 일어나는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 게이트 전극의 길이를 부분적으로 다르게 형성함으로써 트랜지스터의 채널 가장자리에서의 유효 채널 길이가 감소하는 것을 방지함으로써, 쇼트 채널 효과를 개선한 반도체 소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 반도체 소자는, 반도체 소자가 제조될 액티브 영역과, 상기 액티브 영역들을 전기적으로 분리하기 위한 격리영역으로 구성된 반도체 기판과,
상기 액티브 영역의 상부에 상기 액티브 영역을 가로지르도록 형성된 게이트 전극과, 상기 게이트 전극 양측의 상기 액티브 영역내에 각각 형성된 소스 및 드레인으로 구성되고, 상기 게이트 전극은, 상기 액티브 영역의 가장자리 상면의 게이트 전극의 길이가 상기 액티브 영역 중앙부에 형성된 게이트 전극의 길이 보다 상대적으로 길게 형성된 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래 반도체 소자의 구조이다.
도2는 종래 반도체 소자에 있어서 불순물 이온의 확산 프로파일을 보여주는 반도체 소자의 구조이다.
도3는 본발명에 따른 반도체 소자의 구조이다.
도4는 본발명에 따른 반도체 소자에 있어서 불순물 이온의 확산프로파일을 보여주는 반도체 소체의 구조이다.
***** 도면 번호에 대한 설명 *****
100 : 반도체 기판 101 : 액티브 영역
102 : 격리영역 103 : 워드라인
103a : 게이트 전극 104 : 소스
105 : 드레인 300 : 반도체 기판
301 : 액티브 영역 302 : 격리영역
303 : 워드라인 303a : 게이트 전극
304 : 소스 305 : 드레인
도3은 본 발명에 따른 반도체 소자의 구조를 도시하고 있다.
먼저 반도체 기판(300)이 준비되어 있고, 상기 반도체 기판(300)은 트랜지스터가 제조될 액티브 영역(301)과, 상기 액티브 영역(301)들간을 전기적으로 분리하기 위한 격리영역(302)으로 구분되어 있다. 상기 액티브 영역(301)을 종방향으로 가로지르는 워드라인(303)이 형성되어 있고, 상기 워드라인(303) 양측의 상기 액티브 영역(301)내에는 각각 소스(304), 드레인(305)이 형성되어 있다. 상기 워드라인(303)중 상기 액티브 영역(301) 상부에 형성된 부분을 게이트전극(303a)이라 한다. 상기 게이트 전극(303a)은, 상기 액티브 영역(301)의 가장자리 상면의 게이트 전극의 길이(L1)가 액티브 영역(301)의 중앙부 상면의 게이트 전극의 길이(L2) 보다 상대적으로 긴 구조로 형성되어 있다. 즉 본 발명에 따른 반도체 소자의 게이트 전극(303a)은 중앙부가 좁고 가장자리부가 넓은 아령모양으로 형성되어 있다.
도4는 본 발명에 따른 게이트 전극을 이용하여 불순물 이온을 주입하였을 때의 불순물 이온이 확산된 모습을 도시하고 있다. 도4에서 도3과 같은 도면부호는 도3과 같은 구성요소를 나타내므로 그 설명을 생략한다. 도4에서 401은 불순물이 확산된 영역을 나타낸다. 불순물은 게이트 전극(303a)의 액티브 영역의 가장자리부위에서 상기 게이트 전극(303a)의 가장자리에서 안쪽으로 더 깊이 확산이 일어남에도 불구하고 결과적으로, 채널 가장자리의 유효채널의 길이(Leff')는 채널 중앙부의 유효채널 길이(Leff")와 거의 같다.
상기와 같이 게이트 전극의 길이를 부분적으로 다르게 형성함으로써 다음과 같은 잇점이 있다. 즉, 저농도 드레인 영역(LDD) 또는 소스/드레인 영역 형성시 불순물 이온이 게이트 전극의 가장자리부위에서 게이트 전극 안쪽으로 더 깊게 확산이 일어난다. 그런데 본 발명에서는 채널 가장자리측에서의 게이트 전극의 길이가 채널 중앙부의 게이트 전극 길이 보다 더 길기 때문에, 채널 가장자리측에서 깊게 확산이 일어나더라도 결과적으로, 유효채널의 길이는 채널 중앙부와 채널 가장자리에서 거의 같아지는 효과가 있다. 즉 게이트 전극 가장자리에서의 유효채널 길이의 감소로 인한 누설전류 및 문턱전압 감소등의 문제를 방지할 수 있기 때문에 반도체 소자의 특성이 좋아지는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 반도체 소자가 제조될 액티브 영역과, 상기 액티브 영역들을 전기적으로 분리하기 위한 격리영역으로 구성된 반도체 기판과,
    상기 액티브 영역의 상부에 상기 액티브 영역을 가로지르도록 형성된 게이트 전극과,
    상기 게이트 전극 양측의 상기 액티브 영역내에 각각 형성된 소스 및 드레인으로 구성된 반도체 소자에 있어서,
    상기 게이트 전극은, 상기 액티브 영역의 가장자리 상면의 게이트 전극의 길이가 상기 액티브 영역 중앙부에 형성된 게이트 전극의 길이 보다 상대적으로 길게 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 전극은 아령모양인 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
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