KR20060134324A - Transfer mos transistor having increasing pumping capability - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 트랜스퍼 모스 트랜지스터를 나타내 보인 레이아웃도이다.1 is a layout diagram illustrating a conventional transfer MOS transistor.
도 2는 도 1의 선 Ⅱ-Ⅱ'를 따라 절단하여 나타내 보인 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II ′ of FIG. 1.
도 3은 본 발명에 따른 트랜스퍼 모스 트랜지스터를 나타내 보인 레이아웃도이다.3 is a layout diagram illustrating a transfer MOS transistor according to the present invention.
도 4는 도 3의 선 Ⅳ-Ⅳ'를 따라 절단하여 나타내 보인 단면도이다.4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV ′ of FIG. 3.
본 발명은 반도체메모리소자에 관한 것으로서, 특히 향상된 펌핑능력을 갖는 트랜스퍼 모스 트랜지스터에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a transfer MOS transistor having an improved pumping capability.
일반적으로 반도체메모리소자, 예컨대 디디알(DDR; Double Data Rate)2 메모리소자에서는 외부전원(Vdd)보다 높은 내부전원(Vpp)을 사용한다. 예컨대 디디알2 메모리소자에서의 외부전원(Vdd)은 대략 1.8V인 반면에 내부전원(Vpp)은 대략 3-4V이다. 따라서 외부전원(Vdd)의 전압값을 내부전원(Vpp)의 전압값까지 펌핑해주는 트랜스퍼 모스 트랜지스터가 사용된다. 트랜스퍼 모스 트랜지스터는 P채널형과 N채 널형이 있는데, N채널형의 경우 단위 폭에서의 구동력이 N채널형보다 크므로 집적도를 높일 수 있고, 또한 P채널형의 경우에 필요한 추가적인 웰 분리공정이 불필요하므로 많이 사용되고 있다.In general, an internal power supply Vpp higher than an external power supply Vdd is used in a semiconductor memory device such as a double data rate (DDR) 2 memory device. For example, the external power supply Vdd in the dial 2 memory device is approximately 1.8V while the internal power supply Vpp is approximately 3-4V. Therefore, a transfer MOS transistor that pumps the voltage value of the external power supply Vdd to the voltage value of the internal power supply Vpp is used. The transfer MOS transistor has a P-channel type and an N-channel type. In the case of the N-channel type, the driving force in the unit width is larger than that of the N-channel type, so that the degree of integration can be increased. As it is unnecessary, it is used a lot.
도 1은 이와 같은 종래의 N채널형 트랜스퍼 모스 트랜지스터를 나타내 보인 레이아웃도이다. 그리고 도 2는 도 1의 선 Ⅱ-Ⅱ'를 따라 절단하여 나타내 보인 단면도이다.1 is a layout diagram showing such a conventional N-channel transfer MOS transistor. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II 'of FIG. 1.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 N채널형 트랜스퍼 모스 트랜지스터는, 반도체기판(100)의 상부 일정영역에 n형 웰영역(110)이 배치되고, n형 웰영역(110)의 상부 일정영역에는 p형 웰영역(120)이 배치된다. p형 웰영역(120)의 상부 일정영역에는 n+형 소스영역(131) 및 n+형 드레인영역(132)이 배치된다. 또한 p+형 컨택영역(140)이 소자분리막(150)에 의해 n+형 소스영역(131) 및 n+형 드레인영역(132)과 분리되어 배치된다. n형 웰영역(110)의 상부에도 n+형 컨택영역(160)이 소자분리막(150)에 의해 p형 웰영역(120)과 분리되도록 배치된다. p형 웰영역(120) 내의 n+형 소스영역(131) 및 n+형 드레인영역(132) 사이의 채널영역 위에는 게이트절연막을 개재하여 게이트전극(170)이 배치된다. 이 게이트전극(170)은 핑거(finger) 형상으로 이루어진다. 이 게이트전극(170)은 게이트단자(G)에 연결된다. n+형 소스영역(131)은 내부전원(Vpp)에 연결된다. 그리고 n+형 드레인영역(132), p+형 컨택영역(140) 및 n+형 컨택영역(160)은 부트노드(Bn; Boot node)에 연결된다.1 and 2, in the conventional N-channel transfer MOS transistor, an n-
이와 같은 구조의 N채널형 트랜스퍼 모스 트랜지스터에 있어서, 드레인 레벨을 펌핑캡(pumping cap)(미도시)에 의해 증대시키고, 게이트단자(G)를 통해 일정 크기 이상의 게이트전압이 인가되면, 내부전원(Vpp)으로의 전류가 생성된다. 이때 부트노드(Bn)로부터 내부전원(Vpp)쪽으로도 전류가 흐르게 되는데, 도면에서 화살표(181)로 나타낸 바와 같이, p+형 컨택영역(140)을 통해 내부전원(Vpp)으로 흐르는 전류는 소자분리막(150)의 아래를 통해 이동하여야 한다. 또한, 도면에서 화살표(182)로 나타낸 바와 같이, n+형 컨택영역(160)을 통해 내부전원(Vpp)으로 흐르는 전류도 소자분리막(150)의 아래를 통해 이동하여야 한다. 이와 같이 전류들이 소자분리막(150)을 따라 이동함에 따라, 전류의 이동경로동안의 저항이 증대되어 펌핑능력이 떨어진다는 문제가 발생한다.In the N-channel transfer MOS transistor having such a structure, when the drain level is increased by a pumping cap (not shown) and a gate voltage of a predetermined magnitude or more is applied through the gate terminal G, an internal power supply ( Current to Vpp) is generated. At this time, a current flows from the boot node Bn toward the internal power supply Vpp. As shown by an
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전류의 이동경로를 단축하여 향상된 펌핑능력을 갖도록 하는 트랜스퍼 모스 트랜지스터를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a transfer MOS transistor that shortens a movement path of current and has an improved pumping capability.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 트랜스퍼 모스 트랜지스터는, 반도체기판의 상부 일정영역에 배치되는 제1 도전형의 웰영역; 상기 제1 도전형의 웰영역 상부 일정영역에 배치되는 제2 도전형의 웰영역; 상기 제2 도전형의 웰영역 상부에서 채널영역만큼 이격되도록 배치되는 제1 도전형의 소스/드레인영역; 상기 채널영역 상부에서 게이트절연막을 개재하여 배치되는 게이트전극; 상 기 제2 도전형의 웰영역의 가장자리 상부에서 상기 제2 도전형의 웰영역에 의해 상기 제1 도전형의 소스/드레인영역과 상호 이격되도록 배치되어, 상기 제1 도전형의 소스영역으로의 전류이동경로가 상기 제2 도전형의 웰영역의 상부를 따라 형성되도록 하는 제1 도전형의 고농도컨택영역; 및 상기 제1 도전형의 웰영역의 상부에서 상기 제1 도전형의 웰영역 및 제2 도전형의 웰영역에 의해 상기 제1 도전형의 고농도컨택영역과 상호 이격되도록 배치되어, 상기 제1 도전형의 소스영역으로의 전류이동경로가 상기 제1 도전형의 웰영역 및 제2 도전형의 웰영역 상부를 따라 형성되도록 하는 제2 도전형의 고농도컨택영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, a transfer MOS transistor according to the present invention, a first conductivity type well region disposed in the upper predetermined region of the semiconductor substrate; A well region of a second conductivity type disposed in a predetermined region above the well region of the first conductivity type; A source / drain region of a first conductivity type disposed above the well region of the second conductivity type by a channel area; A gate electrode disposed over the channel region via a gate insulating film; The second conductive well region may be disposed to be spaced apart from the source / drain region of the first conductivity type by the second conductive well region at an upper edge of the well region of the second conductivity type, and may be transferred to the source region of the first conductivity type. A high concentration contact region of a first conductivity type such that a current movement path is formed along an upper portion of the well region of the second conductivity type; And a first conductivity type well region and a second conductivity type well region on the first conductivity type well region so as to be spaced apart from the high concentration contact region of the first conductivity type by the first conductivity type well region. And a high concentration contact region of the second conductivity type such that a current path to the source region of the mold is formed along the upper portion of the well region of the first conductivity type and the well region of the second conductivity type.
상기 제2 도전형의 드레인영역, 제1 도전형의 고농도컨택영역 및 제2 도전형의 고농도컨택영역은 부트노드에 연결되는 것이 바람직하다.The drain region of the second conductivity type, the high concentration contact region of the first conductivity type, and the high concentration contact region of the second conductivity type are preferably connected to the boot node.
상기 제2 도전형의 소스영역은 내부전원에 연결되는 것이 바람직하다.The second conductivity type source region is preferably connected to an internal power source.
이 경우, 상기 내부전원으로 전달되는 전압은 3 내지 4V인 것이 바람직하다.In this case, the voltage delivered to the internal power is preferably 3 to 4V.
본 발명에 있어서, 상기 제1 도전형은 p형이고 상기 제2 도전형은 n형인 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type.
상기 제2 도전형의 소스영역과 내부전원을 연결시키기 위한 컨택은 복수개가 배치되는 것이 바람직하다.Preferably, a plurality of contacts for connecting the second conductivity type source region and the internal power source are disposed.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 본 발명의 실시예들은 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되서는 안된다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below.
도 3은 본 발명에 따른 트랜스퍼 모스 트랜지스터를 나타내 보인 레이아웃도이다. 그리고 도 4는 도 3의 선 Ⅳ-Ⅳ'를 따라 절단하여 나타내 보인 단면도이다.3 is a layout diagram illustrating a transfer MOS transistor according to the present invention. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV ′ of FIG. 3.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 N채널형 트랜스퍼 모스 트랜지스터는, 반도체기판(200)의 상부 일정영역에 배치되는 n형 웰영역(210)을 포함한다. n형 웰영역(210)의 상부 일정영역에는 p형 웰영역(220)이 배치된다. p형 웰영역(220)은 n형 웰영역(210)에 의해 둘러싸인다. 그리고 n형 웰영역(210)은 소자분리막(250)에 의해 둘러싸여서 다른 소자들과 분리된다. 이 소자분리막(250)은 트랜치 소자분리막으로서 대략 1000-5000Å의 깊이를 갖는다. p형 웰영역(220)의 상부 일정영역에는 n+형 소스영역(231) 및 n+형 드레인영역(232)이 배치된다. n+형 소스영역(231) 및 n+형 드레인영역(232) 사이는 일정조건에서 채널이 형성되는 채널영역이다. 채널영역의 길이는 대략 0.1-0.5㎛이다.Referring to FIGS. 3 and 4, the N-channel transfer MOS transistor according to the present invention includes an n-
p형 웰영역(220)의 상부 일정영역에는, 또한 p+형 컨택영역(240)이 배치되는데, 이 p+형 컨택영역(240)과 n+형 드레인영역(232) 사이에는 소자분리막이 존재하지 않으며, 따라서 단지 p형 웰영역(220)에 의해 p+형 컨택영역(240)과 n+형 드레인영역(232)은 상호 이격된다. n형 웰영역(210)의 상부에도 n+형 컨택영역(260)이 배치되는데, 이 n+형 컨택영역(260)과 p+형 컨택영역(240) 사이에도 소자분리막이 존재하지 않으며, 따라서 단지 n형 웰영역(210) 및 p형 웰영역(220)에 의해 n+형 컨택 영역(260)과 p+형 컨택영역(240)은 상호 이격된다.A p +
p형 웰영역(220) 내의 n+형 소스영역(231) 및 n+형 드레인영역(232) 사이의 채널영역 위에는 게이트절연막을 개재하여 게이트전극(270)이 배치된다. 게이트절연막은 대략 20-100Å 두께의 산화막이다. 이 게이트전극(270)은 핑거(finger) 형상으로 이루어진다. 상기 게이트전극(270)은 게이트단자(G)에 연결된다. n+형 소스영역(231)은 내부전원(Vpp)에 연결된다. 이때 n+형 소스영역(231)을 내부전원(Vpp)에 전기적으로 연결시키기 위한 컨택은 2개 또는 3개나 그 이상의 개수로 형성하여 펌핑능력을 증대시킨다. 그리고 n+형 드레인영역(232), p+형 컨택영역(240) 및 n+형 컨택영역(260)은 부트노드(Bn)에 연결된다.The
이와 같은 본 발명에 따른 트랜스퍼 모스 트랜지스터에 있어서, 대략 0.5-6V인 드레인 레벨을 펌핑캡(pumping cap)(미도시)에 의해 증대시키고, 게이트단자(G)를 통해 일정 크기 이상의 게이트전압이 인가되면, 내부전원(Vpp)으로의 전류가 생성된다. 이때 부트노드(Bn)로부터 내부전원(Vpp)쪽으로도 전류가 흐르게 되는데, 도면에서 화살표로 나타낸 바와 같이, p+형 컨택영역(240)을 통해 내부전원(Vpp)으로 흐르는 전류는 거의 표면을 따라 이동한다. 즉 종래에서와 같이 소자분리막을 따라 이동하는 경우보다 이동거리가 짧아지며, 이에 따라 저항이 감소되고, 그에 따른 전압강하도 감소되어 펌핑능력이 향상된다. 마찬가지로, n+형 컨택영역(260)을 통해 내부전원(Vpp)으로 흐르는 전류도 거의 표면을 따라 이동한다. 이 경우에 도, 종래에서와 같이 소자분리막을 따라 이동하는 경우보다 이동거리가 짧아지며, 이에 따라 저항이 감소되고, 그에 따른 전압강하도 감소되어 펌핑능력이 향상된다. 이와 같은 펌핑에 의해 내부전원(Vpp)에는 대략 3-4V의 전압이 전달되며, 내부전원(Vpp) 펌프의 구동능력은 대략 0.5mA/pump에서 수 mA/pump 정도이다. 이와 같은 전달 전압에 의해 내부전원(Vpp)에서의 전류는 스태바이(stand by)에서는 대략 1-100㎂를 유지하고, 액티브(active)에서는 대략 10㎂-100㎃를 유지한다.In the transfer MOS transistor according to the present invention, when a drain level of approximately 0.5-6V is increased by a pumping cap (not shown) and a gate voltage of a predetermined magnitude or more is applied through the gate terminal G, The current to the internal power supply Vpp is generated. At this time, current flows from the boot node Bn toward the internal power supply Vpp. As indicated by the arrows in the figure, the current flowing to the internal power supply Vpp through the p +
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능함은 당연하다. 예컨대 본 발명에 따른 트랜스퍼 모스 트랜지스터는 쌍으로 동작하는 더블러(doubler) 구조에도 적용할 수 있고, 또한 3개가 동작하는 트리플러(tripler) 구조에도 적용할 수 있다.Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. . For example, the transfer MOS transistor according to the present invention can be applied to a doubler structure operating in pairs, and also to a tripler structure operating in three.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 트랜스퍼 모스 트랜지스터에 따르면, p+형 컨택영역 및 n+형 소스영역 사이와 n+형 컨택영역 및 p+형 컨택영역 사이에 소자분리막을 제거함으로써, p+형 컨택영역 및 n+형 컨택영역으로부터 n+형 소스영역으로의 전류이동경로가 짧아진다. 그리고 n+형 소스영역의 컨택을 복수개 배치시킴으로써 내부전원 펌핑능력이 향상된다. 결과적으로, 본 발명에 따르면, 반도체메모리소자의 내부전원이 안정되며, 낮은 외부전원으로도 충분한 내부전원을 확보할 수 있음으로써 소자의 동작특성을 향상시킬 수 있다는 이점이 제공된다.By, as described so far, according to the transfer MOS transistor according to the present invention, removing the device isolation between the p + -type contact region and the n + type source region and between the n + type contact region and a p + -type contact region, p + The current path from the type contact region and the n + type contact region to the n + type source region is shortened. In addition, by arranging a plurality of contacts of the n + type source region, the internal power supply pumping capability is improved. As a result, according to the present invention, the internal power supply of the semiconductor memory device is stabilized, and a sufficient internal power supply can be ensured even with a low external power supply, thereby providing an advantage of improving the operation characteristics of the device.
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KR20150071052A (en) * | 2013-12-17 | 2015-06-26 | 에스케이하이닉스 주식회사 | MOS transistor having low offset, method of fabricating the same, and electronic device using the same |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20150071052A (en) * | 2013-12-17 | 2015-06-26 | 에스케이하이닉스 주식회사 | MOS transistor having low offset, method of fabricating the same, and electronic device using the same |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Withdrawal due to no request for examination |