KR20160004193A - Junction gate field-effect transistor (jfet), semiconductor device and method of manufacturing - Google Patents
Junction gate field-effect transistor (jfet), semiconductor device and method of manufacturing Download PDFInfo
- Publication number
- KR20160004193A KR20160004193A KR1020150089098A KR20150089098A KR20160004193A KR 20160004193 A KR20160004193 A KR 20160004193A KR 1020150089098 A KR1020150089098 A KR 1020150089098A KR 20150089098 A KR20150089098 A KR 20150089098A KR 20160004193 A KR20160004193 A KR 20160004193A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- region
- source
- substrate
- gate
- drain regions
- Prior art date
Links
- 230000005669 field effect Effects 0.000 title claims abstract description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 27
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 142
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 78
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 14
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 28
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 8
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 2
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910005540 GaP Inorganic materials 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N gallium phosphide Chemical compound [Ga]#P HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021480 group 4 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N indium antimonide Chemical compound [Sb]#[In] WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66893—Unipolar field-effect transistors with a PN junction gate, i.e. JFET
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/80—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier
- H01L29/808—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier with a PN junction gate, e.g. PN homojunction gate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
- H01L29/0688—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions characterised by the particular shape of a junction between semiconductor regions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66893—Unipolar field-effect transistors with a PN junction gate, i.e. JFET
- H01L29/66924—Unipolar field-effect transistors with a PN junction gate, i.e. JFET with an active layer made of a group 13/15 material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/80—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier
- H01L29/808—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier with a PN junction gate, e.g. PN homojunction gate
- H01L29/8086—Thin film JFET's
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
- H01L2924/13062—Junction field-effect transistor [JFET]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
Description
<우선권 주장><Priority claim>
본 출원은 2013년 5월 13일에 출원한 미국 출원 번호 13/892,960의 계속 부분 출원으로서, 이 출원은 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.The present application is a continuation-in-part of U.S. Serial No. 13 / 892,960 filed on May 13, 2013, the entirety of which is incorporated herein by reference.
<배경><Background>
정션 게이트 전계 효과 트랜지스터(junction gate field effect transistor, JFET)는 저잡음, 고속 스위칭 속도, 고전력 취급 능력 등의 각종의 유용한 특성을 제공한다. 이들 특성 때문에 JEFT는 전력 증폭기 등의 각종의 파워 애플리케이션에서 설계 고려대상(design consideration)이 된다. Junction gate field effect transistors (JFETs) provide a variety of useful features such as low noise, fast switching speeds, and high power handling capability. These characteristics make JEFT a design consideration in various power applications such as power amplifiers.
첨부하는 도면에서 제한이 아니라 예시로 도시되는 하나 이상의 실시형태들에 있어서, 같은 참조 번호가 지정되는 요소들은 전체적으로 같은 요소를 나타낸다. 도면들은 다른식으로 개시하지 않는 한 비례적으로 나타내는 것이 아니다.
도 1은 일부 실시형태에 따른 n채널 JFET(NJFET)의 투시적인 부분 단면도이다.
도 2는 일부 실시형태에 따른 p채널 JFET(PJFET)의 투시적인 부분 단면도이다.
도 3a는 일부 실시형태에 따른 반도체 디바이스의 회로도이고, 도 3b는 그 반도체 디바이스의 투시적인 부분 단면도이다.
도 4는 일부 실시형태에 따른 JFET의 상측 평면도이다.
도 5는 일부 실시형태에 따른 JFET의 투시적인 부분 단면도이다.
도 6은 일부 실시형태에 따른 NJFET를 제조하는 방법의 흐름도이다.
도 7a 내지 도 7d는 일부 실시형태에 따른 제조중의 다양한 스테이지에서의 NJFET의 단면도이다.
도 8은 일부 실시형태에 따른 PJFET를 제조하는 방법의 흐름도이다.
도 9는 일부 실시형태에 따른 NJFET의 투시적인 부분 단면도이다.
도 10은 일부 실시형태에 따른 NJFET의 투시적인 부분 단면도이다.
도 11은 일부 실시형태에 따른 JFET의 상측 평면도이다.
도 12는 일부 실시형태에 따른 NJFET의 투시적인 부분 단면도이다. In one or more embodiments, which are shown by way of illustration and not limitation in the accompanying drawings, the same reference numerals denote the same elements throughout. The drawings are not to scale unless otherwise disclosed.
1 is a perspective partial cross-sectional view of an n-channel JFET (NJFET) according to some embodiments.
2 is a perspective partial cross-sectional view of a p-channel JFET (PJFET) in accordance with some embodiments.
FIG. 3A is a circuit diagram of a semiconductor device according to some embodiments, and FIG. 3B is a perspective sectional partial view of the semiconductor device.
4 is a top plan view of a JFET according to some embodiments.
5 is a perspective, partial cross-sectional view of a JFET in accordance with some embodiments.
6 is a flow diagram of a method of fabricating an NJFET in accordance with some embodiments.
7A-7D are cross-sectional views of an NJFET at various stages during fabrication according to some embodiments.
8 is a flow diagram of a method of fabricating a PJFET in accordance with some embodiments.
9 is a perspective partial cross-sectional view of an NJFET according to some embodiments.
10 is a perspective, partial cross-sectional view of an NJFET according to some embodiments.
11 is a top plan view of a JFET according to some embodiments.
12 is a perspective partial cross-sectional view of an NJFET according to some embodiments.
이하의 설명에서는 다양한 실시형태의 상이한 특징을 구현하기 위해 다수의 상이한 실시형태 또는 실시예를 제공한다. 본 개시를 단순화하기 위해 구성요소 및 구성의 특정 실시예에 대해 후술한다. 그러나 발명의 개념은 다양한 형태로 구체화될 수 있으며, 본 명세서에 설명하는 실시형태들로 한정되는 것으로서 해석되어서는 안된다. 한편, 하나 이상의 실시형태들은 이들 특정한 세부사항 없이 실시될 수 있는 것이 분명하다. 도면에 있어서 같은 참조 번호는 같은 요소를 나타낸다. The following description provides a number of different embodiments or embodiments for implementing different features of various embodiments. Specific embodiments of components and configurations are described below to simplify the present disclosure. However, the concept of the invention may be embodied in various forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. On the contrary, it is apparent that one or more embodiments may be practiced without these specific details. Like reference numerals in the drawings denote like elements.
일부 실시형태에 있어서, JFET는 소스 및 드레인 영역들, 소스 및 드레인 영역들을 접속시키는 채널 영역, 및 게이트 영역을 포함한다. 게이트 영역은 게이트 영역에 인가되는 전압에 응답하여 공핍 영역을 소스 및 드레인 영역들 중 일 영역에서 조성(develope)시키도록 구성된다. 이것이, 게이트 영역이 공핍 영역을 채널 영역 내에 조성시키는 다른 구성과 다른 점이다. 일부 실시형태에 따른 JFET는 JFET 두께를 삭감하기 위해 소스 및 드레인 영역들과 적어도 부분적으로 같은 높이에서(co-elevational) 게이트 영역을 갖는 수직 JFET이다. 또한, 예컨대 JFET와 같은 디바이스 또는 칩 상에서 CMOS 회로를 만들기 위한 상보형 금속 산화물 반도체(complementary metal-oxide-semiconductor, CMOS) 공정 내에 일부 실시형태에 따른 JFET의 제조 공정을 통합하는 것이 가능하다. In some embodiments, the JFET includes source and drain regions, a channel region connecting the source and drain regions, and a gate region. The gate region is configured to develop a depletion region in one of the source and drain regions in response to a voltage applied to the gate region. This is different from the other construction in which the gate region is formed with the depletion region in the channel region. A JFET according to some embodiments is a vertical JFET having a gate region that is at least partially co-elevated with the source and drain regions to reduce the JFET thickness. It is also possible to incorporate the fabrication process of JFETs according to some embodiments into complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) processes for making CMOS circuits, for example on devices such as JFETs or on chips.
도 1은 일부 실시형태에 따른 NJFET(100)의 투시적인 부분 단면도이다. NJFET(100)은 기판(110)을 포함하고, 상측면(118)을 구비하는 기판(110) 내에는 딥 n웰(deep n-well, DNW)(112), n웰(NW)(114) 및 절연 영역(STI)(116)이 형성되어 있다. NJFET(100)은 채널 영역(120), 드레인 영역(130), 소스 영역(140) 및 게이트 영역(150)을 더 포함하고, 이들 모두는 기판(110) 내에 형성되어 있다. 도 1의 투시적인 부분 단면도는 NJFET(100)의 약 절반을 도시하고 있다. NJFET(100)의 다른 절반(도시 생략)은 도 1에 도시하는 절반과 구조적으로 유사하다. 1 is a perspective, partial cross-sectional view of an
기판(110)은 두께 방향(Z)과, 서로 교차하고 두께 방향(Z)과도 교차하는 방향(X, Y)을 갖는다. 기판(110)은 원소 반도체, 화합물 반도체, 합금 반도체 또는 이들의 조합을 포함한다. 원소 반도체의 예는 실리콘과 게르마늄을 포함하나, 이들에 한정되지 않는다. 화합물 반도체의 예는 실리콘 탄화물, 갈륨 비소, 갈륨 인화물, 인듐 인화물, 인듐 비화물, 및 인듐 안티몬화물을 포함하나, 이들에 한정되지는 않는다. 합금 반도체의 예는 SiGe, GaAsP, AlInAs, AlGaAs, GaInAs, GaInP, 및 GaInAsP를 포함하나, 이들에 한정되지 않는다. 일부 실시형태에서는 III족, IV족 및 V족 원소를 포함하는 다른 반도체 재료가 이용된다. 하나 이상의 실시형태에 있어서, 기판(110)은 반도체 온 절연체(SOI), 도핑 에피택셜층, 경사 반도체층, 및/또는 하나의 반도체층(예, Si)이 다른 유형의 또다른 반도체층(예, Ge) 위에 있는 스택형 반도체 구조를 포함한다. 일부 실시형태에 있어서, 기판(110)은 도 1에서 P-sub라고 표시되는 p타입 도핑 기판을 포함한다. p타입 도핑 기판(110) 내의 p타입 도펀트의 예는 붕소, 갈륨, 및 인듐을 포함하나, 이들에 한정되지 않는다. 적어도 일 실시형태에 있어서, 기판(110)은 p타입 도핑 실리콘 기판을 포함한다.The
딥 n웰(112)과 n웰(114)이 기판(110) 내에 형성된다. 딥 n웰(112)과 n웰(114)은 n타입 도펀트가 약하게 도핑된 영역이다. 딥 n웰(112) 및/또는 n웰(114) 내의 n타입 도펀트의 예는 인 및 비소를 포함하나, 이들에 한정되지 않는다. n웰(114)은 기판(110)의 두께 방향(Z)으로 기판(110)의 상측면(118)으로부터 하향 연장되어 딥 n웰(112)과 접촉한다. 딥 n웰(112)과 n웰(114)은 함께, NJFET(100)의 다른 구성요소를 p도핑 기판(110)으로부터 및/또는 그 기판(110) 내/상에 형성된 다른 회로로부터 격리시키는 n도핑 구조를 형성한다. 딥 n웰(112)은 전류가 채널 영역(120)을 따라 흐르게 한다. 적어도 일 실시형태에 있어서, 딥 n웰(112) 및/또는 n웰(114)은 생략된다. 격리 영역(116)은 기판(110)의 상측면(118)으로부터 두께 방향(Z) 하향으로 그리고 소스 영역(140)과 게이트 영역(150) 주위로 연장된다. 격리 영역(116)은 본 명세서에 설명하는 바와 같이 NJFET(100)의 다양한 영역들을 격리시키는 역할을 한다.A deep n-
채널 영역(120)은 적어도 하나의 n타입 도펀트가 도핑된 n채널이다. 드레인 영역(130)은 기판(110)의 상측면(118)에 인접한 n웰(114)의 상측부에 형성된 n도핑 영역이다. 소스 영역(140) 역시 기판(110)의 상측면(118)에 인접하게 그리고 채널 영역(120) 위에 형성된 n도핑 영역이다. 채널 영역(120)은 소스 영역(140) 및 n웰(114)의 하측부에 접촉한다. 채널 영역(120)은 드레인 영역(130)과 소스 영역(140)을 전기적으로 접속시킨다. The
게이트 영역(150)은 채널 영역(120) 위에 배치된 p도핑 게이트이다. 게이트 영역(150)은 소스 영역(140) 주위로 연장된다. 도 1의 단면도에 있어서, 게이트 영역(150)은 소스 영역(140)의 양측 상에 제1 게이트 영역(151)과 제2 게이트 영역(152)을 포함한다. 제1 게이트 영역(151)과 제2 게이트 영역(152)은 소스 영역(140)과의 대응하는 계면(153, 154)을 갖는다. 제1 게이트 영역(151)과 제2 게이트 영역(152)은 격리 영역(116)에 의해 드레인 영역(130)으로부터 격리된다. 드레인 영역(130), 소스 영역(140) 및 게이트 영역(150)은 두께 방향(Z)으로 서로 적어도 부분적으로 같은 높이이다. The
NJFET(100)은 통상 디바이스 상에 있다. 게이트 영역(150)에 전압이 인가되지 않는 기간에, NJFET(100)은 채널 영역(120)이 드레인 영역(130)과 소스 영역(140)을 전기적으로 접속시키는 완전 전도 상태(fully conductive state)이다. NJFET(100)이 전도 상태일 때, 도 1에 화살표로 표시하는 바와 같이 전류가 전류 경로(155)를 따라 흐르게 된다. 구체적으로, 전류는 두께 방향(Z)으로 소스 영역(140)에서부터 하향으로 채널 영역(120)으로 흐른 다음, 채널 영역(120)을 따라 두께 방향(Z)과 교차하는 방향(X)으로 n웰(114)로 흘러서 두께 방향(Z) 상향으로 드레인 영역(130)에 흐른다. 역바이어스 전압을 게이트 영역(150)에 인가함으로써, 전류 경로(155)의 폭과, 그래서 채널 영역(120)을 통해 소스 영역(140)으로부터 드레인 영역(130)으로 흐르는 전류의 레벨을 제어하는 것이 가능하다. NJFET(100)의 경우, 역바이어스 전압은 네거티브 전압이다. 충분히 높은 레벨의 역바이어스 전압에서, 전류 경로(155)는 핀치오프(pinched off)되고, NJFET(100)은 스위칭오프(switched off)된다.The
특히, 게이트 영역(150)에 역바이어스 전압이 인가되는 기간에, 공핍 영역은 소스 영역(140) 내에 조성되게 되어, 전류 경로(155)의 폭을 줄이거나 심지어 전류 경로를 핀치오프시킨다. 예를 들어, 역바이어스 전압 인가시에, 공핍 영역(157, 158)은 채널 영역(120) 위의 소스 영역(140) 내에 조성된다. 공핍 영역(157, 158)은 소스 영역(140)과의 제1 및 제2 게이트 영역들(151, 152)의 대응 계면으로부터 기판(110)의 두께 방향(Z)과 교차하는 방향(X)으로 서로를 향해 연장된다. 공핍 영역(157, 158)은 전류 경로(155)의 폭을 줄이고 NJFET(100)를 통과하는 전류의 레벨을 제한한다. 역바이어스 전압의 레벨이 상승함에 따라, 공핍 영역(157, 158)은 서로를 향해 더욱더 연장되어 전류 경로(155)의 폭을 더 줄인다. 충분한 레벨의 역바이어스 전압, 즉 핀치오프 전압에서, 전류 경로(155)는 핀치오프되고, NJFET(100)은 스위칭오프된다. In particular, during a period when a reverse bias voltage is applied to the
NJFET(100)에서, 공핍 영역은 채널 영역(120) 위에서 소스 영역(140) 내에 조성되게 된다. 이것이, 공핍 영역이 채널 영역 내에 조성되게 되는 다른 구성과 다른 점이다. 공핍 영역을 채널 영역 내에 조성시키기 위해, 다른 구성에서는, 채널 영역 아래에 하단(bottom) 게이트를 포함하고, 공핍 영역은 기판의 두께 방향으로 조성 및 확장된다. 채널 영역 아래에 하단 게이트가 포함되어 디바이스의 두께가 증가한다. 반면, 일부 실시형태에 따른 JFET 내에는 하단 게이트가 포함되지 않기 때문에, 디바이스 두께가 감소한다. In the
NJFET(100)의 하나 이상의 전기 특성은, 소스 영역(140)의 길이(LS), 즉 제1 게이트 영역(151)과 제2 게이트 영역(152) 사이의 길이를 변경하는 것에 의해, 일부 실시형태에 따라 가변적이다. 예를 들어, 길이(LS)가 길수록 핀치오프 전압이 높아질 것이다. 길이(LS)를 변경하거나 제어함으로써, 핀치오프 전압도 그에 따라 달라지거나 제어될 것이다. 일부 실시형태에 따른, 방향(X)에 있어서 길이(LS)의 변화 또는 제어(본 명세서에서는 "확장성(scalability)"이라고도 함)가, 채널 영역의 채널 깊이가 두께 방향으로 제어되거나 변경되는 다른 구성보다 더 용이하다. 그 결과, 일부 실시형태에 있어서 신뢰할 수 있는 전기 특성을 갖고/갖거나 부적절하게(unacceptably) 높거나 낮은 핀치오프 전압의 우려가 없는 JFET를 설계 및 제조하는 것이 가능하다. One or more electrical characteristics of the
또한, 본 명세서에서 설명하는 바와 같이, 일부 실시형태에 따른 JFET를 CMOS 공정과 통합하는 것도 가능하다. CMOS 공정 내에 JFET 제조를 통합하면, JFET가 이용되는 파워 애플리케이션 모듈에 저가의 솔루션을 제공할 수 있다. 그러한 파워 애플리케이션 모듈의 예는 전력 증폭기로서, 특히, 예를 들어 셀폰이나 유사 무선 디바이스용의 고주파(radio frequency, RF) 전력 증폭기를 포함한다. 일부 실시형태에 있어서, RF 전력 증폭기의 RF 성능은 기판(110)으로서, 8-12 오믹 Si 기판 등의 벌크 또는 고저항 기판을 이용하여 향상된다. It is also possible to integrate a JFET according to some embodiments with a CMOS process, as described herein. By integrating JFET fabrication within a CMOS process, JFETs can provide a low-cost solution to the power application modules used. An example of such a power application module is a power amplifier, in particular a radio frequency (RF) power amplifier for, for example, a cell phone or similar wireless device. In some embodiments, the RF performance of the RF power amplifier is enhanced as a
도 2는 일부 실시형태에 따른 PJFET(200)의 투시적인 부분 단면도이다. PJFET(200)은 기판(210)과, 기판(210) 내에 형성된 p도핑 바닥부(P-bottom)(211), n웰(NW)(213), p웰(PW)(214), 딥 n웰(DNW)(215), 및 격리 영역(STI)(216)을 포함한다. 기판(210)의 구획(217)이 n웰(213)과 p웰(214) 사이에 위치한다. 일부 실시형태에 있어서, 구획(217)은 또다른 격리 영역이다. n웰(213), p웰(214), 격리 영역(216) 및 기판 구획(또는 격리 영역)(217)은 두께 방향(Z)으로 기판(210)의 상측면(218)으로부터 하향으로 연장된다. PJFET(200)은 채널 영역(220), 소스 영역(230), 드레인 영역(240) 및 게이트 영역(250)을 더 포함하며, 이들 영역은 다 기판(110) 내에 형성된다. 도 2의 투시적인 부분 단면도는 PJFET(200)의 약 절반을 도시하고 있다. PJFET(200)의 다른 절반(도시 생략)은 도 2에 도시하는 절반과 구조적으로 유사하다.2 is a perspective, partial cross-sectional view of a
일부 실시형태에 있어서, 기판(210)은 NJFET(100)의 기판(110)과 유사하다. 예를 들어, 기판(210)은 p도핑 기판이다. p도핑 바닥 영역(212)과 p웰(214)은 NJFET(100)의 딥 n웰(112)과 n웰(114)에 대응한다. p도핑 바닥 영역(212)과 p웰(214)은 p타입 도펀트가 약하게 도핑된 영역이다. p웰(214)은 기판(210)의 상측면(218)으로부터 두께 방향(Z)으로 하향 연장되어 p도핑 바닥 영역(212)과 접촉한다. p도핑 바닥 영역(212)은 전류가 채널 영역(220)을 따라 흐르게 한다. 적어도 일 실시형태에 있어서, p도핑 바닥 영역(212) 및/또는 p웰(214)은 생략된다. 격리 영역(116, 117)은 본 명세서에 설명하는 바와 같이 PJFET(200)의 다양한 영역들을 격리시키는 역할을 한다.In some embodiments, the
n웰(213)과 딥 n웰(215)은 n타입 도펀트가 약하게 도핑된 영역이다. n웰(213)은 기판(210)의 상측면(218)으로부터 두께 방향(Z)으로 하향 연장되어 딥 n웰(215)과 접촉한다. n웰(213)은 p웰(214) 주위로 연장되며, 기판 구획(또는 격리 영역)(217)에 의해 p웰(214)로부터 격리된다. 딥 n웰(215)은 p도핑 바닥 영역(212) 아래에 형성된다. 하나 이상의 실시형태에 있어서, 딥 n웰(215)은 p도핑 바닥 영역(212)과 접촉한다. 적어도 일 실시형태에 있어서, 딥 n웰(215)은 p도핑 바닥 영역(212)과 이격되어 있다. 딥 n웰(215)과 n웰(213)은 함께, PJFET(200)의 다른 구성요소를 p도핑 기판(210)으로부터 및/또는 기판(210) 내/상에 형성된 다른 회로로부터 격리시키는 n도핑 구조를 형성한다. The n-well 213 and the deep n-well 215 are regions where the n-type dopant is lightly doped. The n-well 213 extends downward in the thickness direction Z from the
채널 영역(220), 소스 영역(230), 드레인 영역(240) 및 게이트 영역(250)은 NJFET(100)의 채널 영역(120), 드레인 영역(130), 소스 영역(140) 및 게이트 영역(150)에 대응한다. 채널 영역(220)은 적어도 하나의 p타입 도펀트가 도핑된 p채널이다. 소스 영역(230)은 기판(210)의 상측면(218)에 인접한 p웰(214)의 상측부에 형성된 p도핑 영역이다. 드레인 영역(240) 역시 기판(210)의 상측면(218)에 인접하게 그리고 채널 영역(220) 위에 형성된 p도핑 영역이다. 채널 영역(220)은 드레인 영역(240) 및 p웰(214)의 하측부에 접촉한다. 채널 영역(220)은 소스 영역(230)과 드레인 영역(240)을 전기적으로 접속시킨다. The
게이트 영역(250)은 채널 영역(220) 위에 배치된 n도핑 게이트이다. 게이트 영역(250)은 드레인 영역(240) 주위로 연장된다. 도 2의 단면도에 있어서, 게이트 영역(250)은 드레인 영역(240)의 양측 상에 제1 게이트 영역(251)과 제2 게이트 영역(252)을 포함한다. 제1 게이트 영역(251)과 제2 게이트 영역(152)은 드레인 영역 영역(240)과의 대응하는 계면(253, 254)을 갖는다. 제1 게이트 영역(251)과 제2 게이트 영역(252)은 격리 영역(216)에 의해 소스 영역(230)으로부터 격리된다. 소스 영역(230), 드레인 영역(240) 및 게이트 영역(250)은 두께 방향(Z)으로 서로 적어도 부분적으로 같은 높이이다.
PJFET(200)은 NJFET(100)과 마찬가지로 동작한다. 구체적으로, 게이트 영역(250)에 전압이 인가되지 않는 기간에, PJFET(200)은 채널 영역(220)이 소스 영역(230)과 드레인 영역(240)을 전기적으로 접속시키는 완전 전도 상태이다. PJFET(200)이 전도 상태일 때, 도 2에 화살표로 표시하는 바와 같이 전류가 전류 경로(255)를 따라 흐르게 된다. 구체적으로, 전류는 두께 방향(Z)으로 소스 영역(230)에서부터 하향으로 채널 영역(220)으로 흐른 다음, 채널 영역(220)을 따라 두께 방향(Z)과 교차하는 방향(X)으로 흘러서 두께 방향(Z) 상향으로 드레인 영역(240)에 흐른다. 역바이어스 전압, 즉 포지티브 전압이 게이트 영역(250)에 인가되는 기간에, 공핍 영역(257, 258)은 채널 영역(220) 위의 드레인 영역(240) 내에 조성된다. 공핍 영역(257, 258)은 대응하는 계면(253, 254)으로부터 방향(X)으로 서로를 향해 연장되어, 전류 경로(255)의 폭을 줄이고 PJFET(200)를 통과하는 전류의 레벨을 제한한다. 역바이어스 전압의 레벨이 상승함에 따라, 공핍 영역(257, 258)은 서로를 향해 더욱더 연장되어 전류 경로(255)의 폭을 더 줄인다. 충분한 레벨의 역바이어스 전압, 즉 핀치오프 전압에서, 전류 경로(255)는 핀치오프되고, PJFET(200)은 스위칭오프된다. NJFET(100)에 대해 설명한 하나 이상 효과가 일부 실시형태에 따른 PJFET(200)에서도 달성될 수 있다. The
도 3a는 반도체 디바이스(300)의 회로도이다. 반도체 디바이스(300)는 NJFET(301)과 PJFET(302)을 포함한다. NJFET(301)과 PJFET(302)의 게이트 영역들은 서로 접속되고, 입력 노드(IN)에 접속되어, 입력 노드(IN)에서 입력 신호를 수신한다. NJFET(301)의 드레인 영역과 PJFET(302)의 소스 영역은 서로 접속되고, 출력 노드(OUT)에 접속되어, 출력 노드(OUT)에 출력 신호를 출력한다. NJFET(301)의 소스 영역은 제1 전압 단자(VSS)에 접속되어 제1 전원 전압, 예컨대 접지 전압을 수신한다. PJFET(302)의 드레인 영역은 제2 전압 단자(VDD)에 접속되어 제2 전원 전압, 예컨대 포지티브 전원 전압을 수신한다. FIG. 3A is a circuit diagram of the
도 3b는 일부 실시형태에 따른 반도체 디바이스(300)의 투시적인 부분 단면도이다. 반도체 디바이스(300)의 NJFET(301)과 PJFET(302)는 기판(110) 또는 기판(210)과 같은 기판(310) 내에 형성된다. NJFET(301)은 NJFET(100)과 마찬가지로 구성되고, PJFET(302)는 PJFET(200)과 마찬가지로 구성된다. NJFET(301)과 PJFET(302)의 게이트 영역(150, 250)은 기판(310) 위에 형성되는 하나 이상의 유전체층(도시 생략) 내에 매립된 대응하는 비아(371, 372)에 접속된다. 비아(371, 372)는 서로 접속되고, 전도층(373)에 의해 입력 노드(IN)에 접속된다. NJFET(301)의 드레인 영역(130)과 PJFET(302)의 소스 영역(230)은 기판(310) 위에 형성되는 하나 이상의 유전체층 내에 매립된 대응하는 비아(381, 382)에 접속된다. 비아(381, 382)는 서로 접속되고, 전도층(383)에 의해 출력 노드(OUT)에 접속된다. NJFET(301)의 소스 영역(140)은 기판(310) 위에 형성되는 하나 이상의 유전체층 내에 매립된 대응하는 비아(391)에 접속된다. 비아(391)는 전도층(392)에 의해 접지 전압 단자(VSS)에 접속된다. PJFET(302)의 드레인 영역(240)은 대응하는 비아(393)에 접속된다. 비아(393)는 전도층(394)에 의해 포지티브 전압 단자(VDD)에 접속된다. 3B is a perspective, partial cross-sectional view of a
반도체 디바이스(300)는, 입력 노드(IN)에서 수신된 입력 신호를 반전시키고 반전된 신호를 출력 노드(OUT)에 출력 신호로서 출력하는 인버터로서 동작한다. 반도체 디바이스(300)는 또한 입력 신호의 진폭을 단자(VDD)에서 더 높은 레벨의 포지티브 전원 전압으로 증폭시키는 전력 증폭기로서 기능한다. 일부 실시형태에 따르면, NJFET(100)과 같이 NJFET(301)를 및/또는 PJFET(200)과 같이 PJFET(302)를 구성함으로써, NJFET(100) 및/또는 PJFET(200)에 대해 본 명세서에서 설명하는 하나 이상의 효과를 반도체 디바이스(300)에서 달성할 수 있다. 저잡음, 높은 브레이크다운 전압, 고속 스위칭 속도 등의 하나 이상의 추가 효과들도 일부 실시형태에 따른 반도체 디바이스(300)에서 달성할 수 있다. The
도 4는 일부 실시형태에 따른 NJFET(400)의 상측 평면도이다. NJFET(400)은 격리 영역(416)을 가진 기판(410) 내에 형성된다. NJFET(400)은 드레인 영역(430), 소스 영역(440) 및 게이트 영역(450)을 포함한다. 일부 실시형태에 있어서, 기판(410), 격리 영역(416), 드레인 영역(430), 소스 영역(440) 및 게이트 영역(450)은 NJFET(100)의 기판(110), 격리 영역(116), 드레인 영역(130), 소스 영역(140) 및 게이트 영역(150)에 대응한다. 게이트 영역(450)은 게이트 영역(150)의 제1 및 제2 게이트 영역들(151, 152)에 대응하는 제1 및 제2 게이트 영역들(451, 452)을 갖는다. 그러나, 도 1에서 가장 잘 볼 수 있는, 서로 접속되는 제1 게이트 영역(151)과 제2 게이트 영역(152)과 달리, 제1 게이트 영역(451)과 제2 게이트 영역(452)은 도 4에서 가장 잘 도시되는 바와 같이 서로 접속되지 않는다. 일부 실시형태에 있어서, 동작시에 동일한 게이트 전압, 예컨대 역바이어스 전압이 제1 게이트 영역(451)과 제2 게이트 영역(452) 양쪽에 인가된다. 적어도 일 실시형태에 있어서, NJFET(400)의 전기 특성을 변경하기 위해, 동작시에 상이한 게이트 전압이 제1 게이트 영역(451)과 제2 게이트 영역(452)에 인가된다. 적어도 일 실시형태에서는, 제1 게이트 영역(451)과 제2 게이트 영역(452) 중 한쪽이 생락된다. 4 is a top plan view of the
제1 게이트 영역(451)과 제2 게이트 영역(452) 각각은 게이트 길이(LG)를 갖는다. 적어도 일 실시형태에서는, 제1 게이트 영역(451)의 게이트 길이는 제2 게이트 영역(452)의 게이트 길이와 다르다. 드레인 영역(430)은 드레인 길이(LD)를 갖고 소스 영역(440)은 소스 길이(LS)를 갖는다. 게이트 길이(LG), 드레인 길이(LD) 및 소스 길이(LS) 중 하나 이상은 NJFET(400)의 목표 전기 특성을 달성하기 위해 변경 또는 확장 가능하고, 나머지는 NJFET(400)가 제조되는 것을 보장하기 위해 복수의 설계 규칙에 부합한다. NJFET(400)의 설명 및 효과는 일부 실시형태에 따른 PJFET에도 적용 가능하다. Each of the
도 5는 일부 실시형태에 따른 NJFET(500)의 투시적인 부분 단면도이다. NJFET(500)은 격리 영역(516)과 n웰(514)을 가진 기판(510) 내에 형성된다. NJFET(500)은 드레인 영역(530), 소스 영역(540) 및 게이트 영역(550)을 포함한다. 일부 실시형태에 있어서, 기판(510), n웰(514), 격리 영역(516), 드레인 영역(530), 소스 영역(540) 및 게이트 영역(550)은 NJFET(100)의 기판(110), n웰(114), 격리 영역(116), 드레인 영역(130), 소스 영역(140) 및 게이트 영역(150)에 대응한다. 게이트 영역(550)은 게이트 영역(150)의 제1 및 제2 게이트 영역들(151, 152)에 대응하는 제1 및 제2 게이트 영역들(551, 552)을 갖는다. 5 is a perspective partial cross-sectional view of an
드레인 영역(530)과 소스 영역(540) 중 적어도 한쪽은 대응하는 드레인 또는 소스 증강층(enhancement layer)을 갖는다. 증강층은 채널 영역(520)과 같은 타입의 도펀트를 갖지만 채널 영역(520)에서보다 도펀트의 도핑 농도가 더 높다. 예를 들어, 드레인 영역(530)은 n타입 도펀트, 즉 채널 영역(520)과 동일한 도펀트 타입을 가진 드레인 증강층(531)을 갖는다. 드레인 증강층(531) 내의 n타입 도펀트의 도핑 농도는 채널 영역(520)보다 높다. 예를 들어, 적어도 일 실시형태에 있어서, 드레인 증강층(531) 내의 n타입 도펀트는 약 100×1014 원자/cm3의 도핑 농도를 갖고, 채널 영역(520) 내의 n타입 도펀트는 약 450×1012 원자/cm3의 도핑 농도를 갖는다. 드레인 증강층(531)은 n웰(514)의 상측부 내에서 제1 및 제2 게이트 영역들(551, 552)과 적어도 부분적으로 같은 높이로 형성된다. 적어도 일 실시형태에 있어서, 드레인 증강층(531)은 채널 영역(520)과 접촉한다. 드레인 영역(530)은 드레인 증강층(531)과의 오믹 또는 쇼트키 컨택(534)을 형성하는 드레인 컨택층(532)을 더 포함한다. At least one of the
드레인 영역(530)과 마찬가지로, 소스 영역(540)은 소스 증강층(541)과, 이 소스 증강층(541)과의 오믹 또는 쇼트키 컨택(544)을 형성하는 소스 컨택층(542)을 포함한다. 소스 증강층(541)은 채널 영역(520)과 동일한 도펀트 타입, 즉 n타입을 갖지만, 도핑 농도는 더 높다. 적어도 일 실시형태에 있어서, 소스 증강층(541) 내의 n타입 도펀트의 도핑 농도는 드레인 증강층(531)에서보다 높다. 적어도 일 실시형태에 있어서, 소스 증강층(541)과 드레인 증강층(531) 내의 n타입 도펀트의 도핑 농도들은 다르다. 소스 증강층(541)은 제1 및 제2 게이트 영역들(551, 552)과 적어도 부분적으로 같은 높이이며 채널 영역(520)과 접촉한다. 적어도 일 실시형태에 있어서, 드레인 증강층(531) 또는 소스 증강층(541)은 생략된다. 게이트 영역(550)은 또한 제1 및 제2 게이트 영역들(551, 552)과의 오믹 또는 쇼트키 컨택(554)을 형성하는 게이트 컨택층(553)을 포함한다.
증강층(531, 541)이 채널 영역(520)보다 높은 도핑 농도를 갖기 때문에, 증강층(531, 541)은 채널 영역(520)보다 저항이 낮다. 증강층(531, 542)의 저항이 낮으면 NJFET(500)의 온(ON) 저항이 감소한다. 오믹 또는 쇼트키 컨택(534, 544, 554)은 게이트 영역(550)의 전기적 성능을 더욱 향상시킨다. NJFET(500)의 설명 및 효과는 일부 실시형태에 따른 PJFET에도 적용 가능하다.Since the enhancement layers 531 and 541 have a higher doping concentration than the
도 6은 NJFET를 제조하는 방법(600)의 흐름도이고, 도 7a 내지 도 7d는 일부 실시형태에 따른, 제조 방법(600)중의 다양한 스테이지에서의 NJFET의 단면도이다. FIG. 6 is a flow diagram of a
도 6의 단계 605에서, 딥 n웰 및 하나 이상의 격리 영역이 기판 내에 형성된다. 예를 들어, 도 7a에 도시하는 바와 같이, 딥 n웰(712) 및 격리 영역(716, 719)이 기판(710) 내에 형성된다. 적어도 일 실시형태에 있어서, 기판(710), 절연 영역(716), 및 딥 n웰(712)은 NJFET(500)의 기판(510), 격리 영역(516), 및 딥 n웰(512)에 대응한다. 격리 영역(716)은 NJFET의 소스 영역과 게이트 영역이 형성되는 기판(710)의 부분(713) 주위로 연장된다. 격리 영역(719)은 NJFET의 드레인 영역이 형성되는 기판(710)의 부분(715), 부분(713), 및 격리 영역(716) 주위로 연장된다. 이 양태에 있어서, 격리 영역(719)은 도 2에 대해 설명한 기판 구획(또는 격리 영역)(217)과 같다. In
일부 실시형태에 있어서, 기판(710) 위에 포토레지스트(도시 생략)를 적층하고, 그 적층된 포토레지스트를 패터닝하여 딥 n웰(712)의 패턴을 갖는 마스크(도시 생략)를 형성함으로써 기판(710) 내에 딥 n웰(712)이 형성된다. 마스크는 딥 n웰(712)을 형성하기 위해 기판(710) 내로 n타입 도펀트를 주입하도록 행해진 이온 주입에서 사용된다. 적어도 일 실시형태에 있어서, 이온 주입은 에너지, 선량(dose), 및 기판(710) 내로 충분히 깊게 n타입 도펀트를 주입하기 위한 주입 각도 중 하나 이상에 의해 제어된다. 마스크는 이어서 제거된다. In some embodiments, a photoresist (not shown) is laminated on a
일부 실시형태에 있어서, 기판(710) 내에 트렌치(도시 생략)를 형성한 다음에, 트렌치를 실리콘 산화물 등의 절연 재료로 충전함으로써 격리 영역(716, 719)이 기판(710) 내에 형성된다. 적어도 일 실시형태에서는 트렌치가 리소그래피 및/또는 에칭 공정에 의해 형성된다. 격리 영역(716, 719)의 깊이 및/또는 폭은 제조되는 NJFET의 설계 및/또는 목표 전기 특성에 따라 선택된다. In some embodiments,
도 6의 단계 615에서, n채널 영역이 기판 내에 형성된다. 예를 들어, 도 7b에 도시하는 바와 같이, 채널 영역(NJI)(720)이 기판(710)의 구획(713) 내에 형성된다. 적어도 일 실시형태에 있어서, 채널 영역(720)은 NJFET(500)의 채널 영역(520)에 대응한다. 일부 실시형태에 있어서, 마스크를 작성한 다음, n타입 도펀트를 기판(710) 내로 주입하기 위해 행해지는 이온 주입에서 이 마스크를 사용함으로써 채널 영역(720)이 형성된다. 채널 영역(720)을 형성하기 위한 마스크는 단계 605에 대해 설명한 바와 같은 방식으로 작성된다. 채널 영역(720)을 형성하기 위한 이온 주입은 에너지, 선량 및 주입 각도 중 하나 이상에 의해 제어된다. 적어도 일 실시형태에 있어서, 채널 영역(720)을 형성하기 위한 도핑 농도 또는 도핑 선량은 딥 n웰(712)를 형성하기 위한 것보다 높다.In
도 6의 단계 625에서, n웰이 기판 내에 형성된다. 예를 들어, 도 7b에 도시하는 바와 같이, n웰(714)이 기판(710)의 구획(715) 내에 형성된다. 적어도 일 실시형태에 있어서, n웰(714)은 NJFET(500)의 n웰(514)에 대응한다. n웰(714)은 인접한 격리 영역들(716, 719)과 같은 높이의 상측부를 갖고 이들 사이에 놓인다. 또한 n웰(714)은 격리 영역들(716, 719)보다 낮은 하측부를 갖는다. n웰(714)의 하측부는 딥 n웰(712) 및 채널 영역(720)과 접촉한다. n웰(714)의 하측부는 격리 영역들(716, 719) 중 하나 또는 둘다 아래에 부분적으로 위치하도록 측?향으로 연장된다. 일부 실시형태에 있어서, n웰(714)은 채널 영역(720)에 대해 전술한 바와 같은 방식으로 형성되지만, 사용하는 마스크는 다르다. In
도 6의 단계 635에서, 소스 및/또는 드레인 증강층이 기판 내에 형성된다. 예를 들어, 도 7c에 도시하는 바와 같이, 드레인 및 소스 증강층(NJDS)(731, 741)은 제조되는 NJFET의 드레인 영역 및 소스 영역에 대응하는 위치에 형성된다. 적어도 일 실시형태에 있어서, 드레인 및 소스 증강층(731, 741)은 NJFET(500)의 드레인 및 소스 증강층(531, 541)에 대응한다. 드레인 증강층(731)은 n웰(714)의 상측부 위에 그리고 인접한 격리 영역들(716, 719) 사이에 형성된다. 드레인 증강층(731)은 격리 영역들(716, 719) 아래로 더욱 연장되며, 격리 영역들(716, 719) 중 하나 또는 둘다 아래에 위치한 부분을 갖는다. 적어도 일 실시형태에 있어서, 드레인 증강층(731)은 채널 영역(720)과 접촉한다. 소스 증강층(741)은 구획(713)의 중앙부 내에 형성되며 채널 영역(720)과 접촉한다. 일부 실시형태에 있어서, 증강층(731, 741)은 채널 영역(720)에 대해 전술한 바와 같은 방식으로 형성되지만, 사용하는 마스크는 다르고, 도펀트 농도는 더 높다. In
도 6의 단계 645에서, 게이트 영역이 기판 내에 형성된다. 예를 들어, 도 7d에 도시하는 바와 같이, 제1 및 제2 게이트 영역들(751, 752)이 기판(710) 내에 p도핑 영역으로서 형성된다. 적어도 일 실시형태에 있어서, 제1 및 제2 게이트 영역들(751, 752)은 NJFET(500)의 제1 및 제2 게이트 영역들(551, 552)에 대응한다. 제1 및 제2 게이트 영역들(751, 752) 각각은 격리 영역(716) 및 소스 증강층(741)과 접촉한다. 일부 실시형태에 있어서, 제1 및 제2 게이트 영역들(751, 752)은 채널 영역(720)에 대해 전술한 바와 같은 방식으로 형성되지만, 사용하는 마스크는 다르고, 도펀트는 p타입이다. In
도 6의 단계 655에서, 레지스트 보호용 산화물(resist protective oxide, RPO)층 등의 유전체층이 소스 및 게이트 영역 사이의 정션 영역(junction area) 위에 형성된다. 예를 들어, 도 7d에 도시하는 바와 같이, RPO층(761, 762)이 제1 게이트 영역(751)과 소스 증강층(741) 사이 및 제2 게이트 영역(752)과 소스 증강층(741) 사이의 대응하는 정션 영역 위에 형성된다. RPO층(761, 762)은 후속해서 형성되는 컨택층들이 서로 접촉하지 못하게 하는 역할이다. 적어도 일 실시형태에 있어서, RPO층은, 기판(710) 위에 실리콘 산화물 및/또는 실리콘 질화물 등의 유전체 재료를 적층하고, 정션 영역 외측의 유전체 재료는 에칭하여 제거함으로써 형성된다. In
도 6의 단계 665에서, 드레인, 소스 및 게이트 컨택층 중 하나 이상이 대응하는 드레인, 소스 및 게이트 영역 위에 형성된다. 예를 들어, 도 7d에 도시하는 바와 같이, 드레인 컨택층(732), 소스 컨택층(742) 및 게이트 컨택층(753)이 대응하는 드레인 증강층(731), 소스 증강층(741), 및 제1 및 제2 게이트 영역들(751, 752) 위에 형성된다. 적어도 일 실시형태에 있어서, 드레인 컨택층(732), 소스 컨택층(742) 및 게이트 컨택층(753)은 NJFET(500)의 드레인 컨택층(532), 소스 컨택층(542) 및 게이트 컨택층(553)에 대응한다. 일부 실시형태에 있어서, 드레인, 소스 및 게이트 컨택층(732, 742, 753)은 대응하는 하부의 드레인, 소스 및 게이트 영역과 오믹(또는 쇼트키) 컨택하는 실리사이드층이다. 적어도 일 실시형태에서는, 기판(710) 상의 이전에 형성된 구조 위에 Ti, Co, Ni 등의 금속을 적층하고, 그 구조를 구비하며 그 금속이 적층된 기판(710)을 어닐링하여, 그 금속이 드레인, 소스 및 게이트 영역 내의 실리콘과 반응하게 한 다음에 미반응 금속은 제거함으로써, 상기 실리사이드층이 형성된다. 소스 컨택층(742)과 게이트 컨택층(753)은 RPO층(761, 762)에 의해 서로 분리된다. 이에 NJFET가 얻어진다. At
NJFET를 다른 회로와 접속시키기 위해 일부 실시형태에서는 후속해서 추가 공정이 수행된다. 예를 들어, NJFET이 위에 형성되어 있는 기판(710) 위에 하나 이상의 유전체층(도시 생략)이 적층되고, 대응하는 게이트, 드레인 및 소스 컨택층(753, 732, 742)과 전기 접촉하도록 하나 이상의 유전체층 내에 컨택 비아(771, 781, 791)가 형성된다. 적어도 일 실시형태에 있어서, 컨택 비아(771, 781, 791)는 반도체 디바이스(300)에 대해 설명한 비아(371, 381, 391)에 대응한다. Additional processing is subsequently performed in some embodiments to connect the NJFET to other circuits. For example, one or more dielectric layers (not shown) may be stacked on a
일부 실시형태에 따른 JFET를 제조하는 방법(600)의 단계들은 동일한 기판 상에 (예, 동일한 웨이퍼 상에) CMOS 회로를 제조하는 CMOS 공정 내에 통합하는 것이 가능하다. 채널 영역 및 소스 및/또는 드레인 증강층을 형성하기 위해 2개의 추가 마스크 및 관련된 이온 주입이 추가된다. 이에, 일부 실시형태에 따른 JFET를, CMOS 공정에 실질적인 변화 없이 CMOS 공정에 의해 제조하는 것이 가능하므로, 본 명세서에서 설명하는 JFET의 하나 이상의 장점을 가진 저가의 제품(예, 전력 증폭기)을 얻을 수 있다. The steps of the
도 8은 일부 실시형태에 따른 PJFET를 제조하는 방법(800)의 흐름도이다. 8 is a flow diagram of a
단계 805에서는, 예컨대 단계 605에 대해 설명한 바와 같이, 딥 n웰과 하나 이상의 격리 영역이 기판 내에 형성된다. At
단계 815에서, p바닥 영역과 p채널이 기판 내에 형성된다. 예를 들어, p바닥 영역(212)과 p채널(220)이, PJFET(200)에 대해 설명한 바와 같이 기판(210) 내에 형성된다. 도펀트 타입 외에는 단계 615에 대해 설명한 바와 같은 방식으로 마스크를 작성한 다음, p타입 도펀트를 기판 내로 주입하기 위해 행해지는 이온 주입에서 그 마스크를 사용함으로써, p바닥 영역과 p채널이 형성된다. 적어도 일 실시형태에 있어서, p바닥 영역 및 p채널은 동일한 마스크를 사용하여 형성된다. 적어도 일 실시형태에 있어서, p바닥 영역의 p타입 도펀트 농도 또는 선량은 p채널의 것보다 낮다. In
단계 825에서, n웰과 p웰이 기판 내에 형성된다. 예를 들어, n웰(213)과 p웰(214)이, PJFET(200)에 대해 설명한 바와 같이 기판(210) 내에 형성된다. 적어도 일 실시형태에 있어서, n웰의 형성은 단계 625와 같다. p웰의 형성은, 상이한 마스크와 p타입 도펀트가 사용되는 점 외에는, n웰의 형성과 같다. In
단계 835에서, 소스 및/또는 드레인 증강층이 기판 내에 형성된다. 예를 들어, p타입 도펀트가 사용되는 점 외에, 같은 마스크 작성 및 이온 주입 공정을 이용하여, 단계 635에 대해 설명한 소스 및/또는 드레인 증강층(741, 731)과 유사한 소스 및/또는 드레인 증강층이 형성된다. In
단계 845에서, 게이트 영역이 기판 내에 형성된다. 예를 들어, n타입 도펀트가 사용되는 점 외에, 같은 마스크 작성 및 이온 주입 공정을 이용하여, 단계 645에 대해 설명한 제1 및 제2 게이트 영역들(751, 752)과 유사한 게이트 영역이 형성된다.In
단계 855에서는, 예컨대 단계 855에 대해 설명한 바와 같이, RPO층 등의 유전체층이 드레인 및 게이트 영역 사이의 정션 영역 위에 형성된다. In
단계 865에서는, 예컨대 단계 865에 대해 설명한 바와 같이, 드레인, 소스 및 게이트 컨택층 중 하나 이상이 대응하는 드레인, 소스 및 게이트 영역 위에 형성된다. At
방법(600)의 효과는 일부 실시형태에 따른 방법(800)에도 적용 가능하다.The effect of the
이상의 방법들은 예시적인 단계들을 포함하지만, 이들 단계들은 나타내는 순서로 반드시 수행될 필요는 없다. 본 개시의 실시형태의 사상 및 범위에 따라 단계들이 추가, 대체, 순서 변경 및/또는 제거될 수도 있다. 본 개시의 범위 내에 있는, 상이한 특징들 및/또는 상이한 실시형태들을 조합하는 실시형태들이 본 개시의 검토한 후에 당업자에게 명백할 것이다.While the above methods include exemplary steps, these steps need not necessarily be performed in the order they are presented. Steps may be added, substituted, reordered, and / or eliminated in accordance with the spirit and scope of the embodiments of the present disclosure. Embodiments incorporating different features and / or different embodiments within the scope of this disclosure will be apparent to those skilled in the art after review of this disclosure.
도 9는 일부 실시형태에 따른 NJFET(900)의 투시적인 부분 단면도이다. 도 1과 마찬가지로, 도 9의 투시적인 부분 단면도는 NJFET(900)의 약 절반을 도시하고 있다. NJFET(900)의 다른 절반(도시 생략)은 도 1에 도시하는 절반과 구조적으로 유사하다. 도 1에 대해 설명한 NJFET(100)과 비교해서, NJFET(900)는 기판(910) 내에 형성되며, 소스 영역(140)과의 게이트 영역(150)의 계면을 덮는 유전체층(960)을 갖는다. 9 is a perspective partial cross-sectional view of an
일부 실시형태에 있어서, 기판(910)은 SOI 기판을 포함한다. 적어도 일 실시형태에 있어서, 기판(910)은 5000-10000 오믹 Si 기판을 포함하는데, 즉 Si 기판은 5000 내지 10000 ohm.cm의 범위의 저항성을 갖는다. In some embodiments, the
일부 실시형태에 있어서, 유전체층(960)은 도 7d에서 RPO층에 대해 설명한 바와 같이 RPO 재료를 포함한다. 유전체층(960)은 게이트 영역(150)과 소스 영역(140) 사이의 계면은 덮고, NJFET(900)과 다른 회로 사이의 전기 접촉을 위해 게이트 영역(150)과 소스 영역(140)의 다른 부분들은 노출시킨다. 적어도 일 실시형태에서는, 유전체층(960)이 게이트 영역(150)과 소스 영역(140) 사이의 계면을, 위에서부터 완전히 덮는다. 도 9에 도시하는 예시적인 구성에 있어서 기판(910)의 평면도에서, 드레인 영역(130)은 게이트 영역(150) 주위로 연장되고, 게이트 영역(150)은 유전체층(960) 주위로 연장되며, 유전체층(960)은 소스 영역(140) 주위로 연장된다. In some embodiments,
NJFET(900)의 동작은 도 1에 대해 설명한 NJFET(100)의 동작과 같다. 예를 들어, 역바이어스 전압이 게이트 영역(150)에 인가될 때에, 공핍 영역(157, 158)은 계면(153, 154)으로부터 소스 영역(140) 내로 연장되게 된다.The operation of the
일부 실시형태에서는, 도 2에 대해 설명한 PJFET(200)과 같지만, 기판(910)과 같은 기판 내에 형성되고, 게이트 영역(250)과 드레인 영역(240) 사이의 계면을 덮는 유전체층(960)과 같은 유전체층을 갖는 PJFET(도시 생략)을 제공한다. PJFET(900)의 동작은 도 2에 대해 설명한 PJFET(200)의 동작과 같다. In some embodiments, the same as the
일부 실시형태에 있어서, JFET의 게이트 영역 및 대응하는 소스 또는 드레인 영역 사이의 계면 위에, 유전체층(960) 등의 유전체층을 제공함으로써, JFET의 브레이크다운 전압이 상승한다. 이 효과는 JFET의 기판이 SOI 기판 등의 고저항 기판인 하나 이상의 실시형태에서 특히 유용하다. 구체적으로, 누설 전류가 증가하면 JFET 내의 기생 바이폴라 정션 트랜지스터(BJT)의 턴온이 일찍 유도될 가능성이 있고, 그래서 게이트 영역 및 대응하는 소스 또는 드레인 영역의 상단부 상의 전기적 컨택들 사이에 번아웃 구조가 발생할 가능성이 있다. 게이트 영역 및 대응하는 소스 또는 드레인 영역의 상단부 상의 전기적 컨택들 사이에 유전체층을 형성함으로써, 예컨대 게이트 영역(150) 및 소스 영역(140)의 상단부 상의 전기적 컨택들 사이에 유전체층(960)을 형성함으로써, 누설 전류가 감소하고, BJT가 턴온되는 전압이 상승하는데, 이것은 JFET가 상승 브레이크다운 전압을 갖는 것을 의미한다. In some embodiments, by providing a dielectric layer, such as
일부 실시형태에 있어서, 유전체층의 폭은 JFET의 브레이크다운 전압이 어떻게 상승하는지에 영향을 미치는 인자이다. 적어도 일 실시형태에 있어서, 유전체층의 두께는 0.5 내지 5 ㎛(미크론)의 범위 내에 있다. 일부 상황에서는, 폭이 0.5 ㎛보다 작은 유전체층은 누설 전류를 감소 및/또는 브레이크다운 전압을 상승시키기에 불충분하다. 일부 실황에서는, 폭이 5 ㎛보다 큰 유전체층은 추가 브레이크다운 전압 상승을 반드시 초래하지 않으며, 또한 그러한 대형 유전체층은 과도한 재료를 소비하고/하거나 게이트 영역 및/또는 대응하는 소스 또는 드레인 영역 상의 전기적 컨택에 대해 불충분한 영역을 남겨둘 가능성이 있다. 설명한 유전체층의 사이즈 및 재료는 예시이다. 다른 구성도 다양한 실시형태의 범위 내에 있다. In some embodiments, the width of the dielectric layer is a factor that affects how the breakdown voltage of the JFET rises. In at least one embodiment, the thickness of the dielectric layer is in the range of 0.5 to 5 占 퐉 (microns). In some circumstances, dielectric layers having a width less than 0.5 占 퐉 are insufficient to reduce the leakage current and / or raise the breakdown voltage. In some situations, dielectric layers larger than 5 占 퐉 in width do not necessarily result in additional breakdown voltage rise, and such large dielectric layers may also consume too much material and / or may have an electrical contact on the gate region and / There is a possibility that an insufficient area is left. The sizes and materials of the dielectric layers described are exemplary. Other configurations are within the scope of various embodiments.
도 10은 일부 실시형태에 따른 NJFET(1000)의 투시적인 부분 단면도이다. 도 1과 마찬가지로, 도 10의 투시적인 부분 단면도는 NJFET(1000)의 약 절반을 도시하고 있다. NJFET(1000)의 다른 절반(도시 생략)은 도 10에 도시하는 절반과 구조적으로 유사하다. 도 9에 대해 설명한 NJFET(900)과 비교해, NJFET(1000)은 유전체층(960) 아래에 격리 영역(1016)을 갖는다. 10 is a perspective, partial cross-sectional view of an
격리 영역(1016)은 게이트 영역(150)과 소스 영역(140) 사이에 배치된다. 보다 구체적으로, 격리 영역(1016)은 게이트 영역(150)과 소스 영역(140)의 상측부들 사이에 배치되면서, 도 1에 대해 설명한 계면(153, 154)에 대응하는 계면(1053, 1054)에서 게이트 영역(150)과 소스 영역(140)의 하측부들이 서로 접촉하게 한다. 도 10에 도시하는 예시적인 구성에서 기판(910)의 평면도에서, 드레인 영역(130)은 게이트 영역(150) 주위로 연장되고, 게이트 영역(150)은 유전체층(960)과 격리 영역(1016) 주위로 연장되며, 유전체층(960)과 격리 영역(1016)은 소스 영역(140) 주위로 연장된다. 도 10에 도시한 예시적인 구성에 있어서, 유전체층(960)은 격리 영역(1016)보다 폭이 좁고, 격리 영역(1016)의 일부는 유전체층(960) 아래로부터 노출된다. 유전체층(960)과 격리 영역(1016) 사이의 다른 폭 관계도 다양한 실시형태의 범위 내에 있다. 적어도 일 실시형태에 있어서, 격리 영역(1016)의 재료 및/또는 제조 공정은 도 1에 대해 설명한 격리 영역(116)의 것과 같다. 설명한 격리 영역(1016)의 구성은 예시이다. 다른 구성도 다양한 실시형태의 범위 내에 있다. An
NJFET(1000)의 동작은 도 1에 대해 설명한 NJFET(100)의 동작과 같다. 예를 들어, 역바이어스 전압이 게이트 영역(150)에 인가될 때에, 도 1에 대해 설명한 공핍 영역(157, 158)에 대응하지만 그보다 작은 공핍 영역(1057, 1058)이 계면(1053, 1054)으로부터 소스 영역(140) 내로 연장되게 된다.The operation of the
일부 실시형태에서는, 도 2와 도 9에 대해 설명한 PJFET과 같지만, 격리 영역(1016)과 같은 격리 영역이 형성되어 있는 PJFET(도시 생략)을 제공한다. 그러한 PJFET의 동작은 도 2에 대해 설명한 PJFET(200)의 동작과 같다. In some embodiments, a PJFET (not shown) is provided, which is the same as the PJFET described with reference to FIGS. 2 and 9, but with an isolation region such as
일부 실시형태에 있어서, 게이트 영역 및 대응하는 소스 또는 드레인 영역 사이에 격리 영역(1016) 등의 격리 영역이 있음으로써, 높은 동작 전압에서 존재하는 강한 전기장이 감소하고, 그에 따라 그러한 격리 영역이 없는 다른 구조와 비교해 공핍 영역이 작아지며 또한 JFET의 브레이크다운 전압이 상승한다. 적어도 일 실시형태에 있어서, 격리 영역(1016)과 같은 격리 영역이 도 1 내지 도 8에 대해 설명한 JFET 구조들 중 하나 이상의 구조 내에 형성되고, 격리 영역(1016)에 대해 본 명세서에서 설명한 하나 이상의 효과도 달성될 수 있다. In some embodiments, the isolation region, such as
도 11은 일부 실시형태에 따른 JFET(1100)의 상측 평면도이다. 도 4에 대해 설명한 JFET(400)과 비교해서, NJFET(1100)는 기판(1110) 내에 형성되며, 유전체층(1160)과, 그 유전체층(1160) 아래에 격리 영역(1116)을 포함한다. 일부 실시형태에 있어서, 기판(1110), 유전체층(1160) 및 격리 영역(1116)은 도 10에 대해 설명한 기판(910), 유전체층(960) 및 격리 영역(1016)에 대응한다. 격리 영역(1116)은 소스 영역(140) 및 대응하는 제1 및 제2 게이트 영역들(151, 152) 사이에 배치되는 부분들(1117, 1118)을 갖는다. 격리 영역(1116)은 소스 영역(140) 주위로 또한 제1 및 제2 게이트 영역들(151, 152) 주위로 연장된다. 대응하는 도 4, 도 9 및 도 10의 JFET(400, 900, 1000)에 대해 설명한 하나 이상의 효과가 일부 실시형태에 따른 JFET(1100)에서도 달성될 수 있다. 11 is a top plan view of
도 12는 일부 실시형태에 따른 NJFET(1200)의 투시적인 부분 단면도이다. 도 7d에 대해 설명한 NJFET 구조와 비교해서, NJFET(1200)는 기판(1210) 내에 형성되며, 적어도 하나의 유전체층(1261, 1262)과, 대응하는 유전체층(1261, 1262) 아래의 적어도 하나의 격리 영역(1296, 1297)을 포함한다. 일부 실시형태에 있어서, 기판(1210), 적어도 하나의 유전체층(1261, 1262) 및 적어도 하나의 격리 영역(1296, 1297)은 도 10에 대해 설명한 기판(910), 유전체층(960) 및 격리 영역(1016)에 대응한다. 12 is a perspective, partial cross-sectional view of an
적어도 일 실시형태에 있어서, NJFET(1200)은 도 6, 도 7a 내지 도 7d에 대해 설명한 바와 같은 공정으로 제조되며, 차이는 다음과 같다. 구체적으로, 적어도 하나의 격리 영역(1296, 1297)이, NJFET(1200)의 소스 영역과 게이트 영역이 형성되는 부분(713)(도 7a) 내에 추가로 형성된다. 적어도 일 실시형태에 있어서, 적어도 하나의 격리 영역(1296, 1297)은 격리 영역(716, 719)과 함께, 동일한 공정에서, 및/또는 동일한 재료 및/또는 동일한 깊이로 형성된다. 다른 구성도 다양한 실시형태의 범위 내에 있다. 하나 이상의 단계에 있어서, 소스 증강층(741)이 적어도 하나의 격리 영역(1296, 1297)에 의해 둘러싸이는 중심 부분 내에 형성된다. 하나 이상의 실시형태에 있어서, 제1 및 제2 게이트 영역들(751, 752)이 적어도 하나의 격리 영역(1296, 1297) 주위에(도 10에 대해 설명한 바와 같이) 또는 적어도 하나 이상의 격리 영역(1296, 1297)의 양측 상에(도 11에 대해 설명한 바와 같이) 형성된다. 하나 이상의 단계에 있어서, 소스 및 게이트 컨택층(742, 743)을 서로 전기적으로 절연시키기 위해 적어도 하나의 유전체층(1261, 1262)이 대응하는 적어도 하나의 격리 영역(1296, 1297) 위에 형성된다. In at least one embodiment, the
일부 실시형태는 도 8에 대해 설명한 바와 같은 PJFET 제조 공정을 제공하지만, NJFET(1200)의 제조 공정에 대해 설명한 차이 중 하나 이상을 갖는다.Some embodiments provide a PJFET fabrication process as described for FIG. 8, but have at least one of the differences described for the fabrication process of the
일부 실시형태에 있어서, 게이트 영역과 소스/드레인 영역 사이의 계면 위에 RPO층 등의 유전체층을 제공, 및/또는 게이트 영역과 소스/드레인 영역의 상측부들 사이에 격리 영역을 제공함으로써, 누설 저감 및/또는 브레이크다운 전압 상승이 이루어진다. 하나 이상의 실시형태에 있어서, 이러한 구성 및/또는 효과 중 하나 이상은 SOI 기판 등의 고저항 기판 내에서 형성되는 반도체 디바이스에서 유용하다. In some embodiments, by providing a dielectric layer, such as an RPO layer, over the interface between the gate region and the source / drain region and / or by providing an isolation region between the gate region and the upper portions of the source / drain regions, Or a breakdown voltage rise occurs. In one or more embodiments, one or more of these configurations and / or effects is useful in a semiconductor device formed in a high-resistance substrate, such as an SOI substrate.
일부 실시형태에 따르면, JFET는 기판과, 기판 내에 형성된 소스 영역과, 기판 내에 형성된 드레인 영역과, 기판 내에 형성된 채널 영역과, 기판 내에 형성된 적어도 하나의 게이트 영역을 포함한다. 채널 영역은 소스 및 드레인 영역들을 접속시킨다. 적어도 하나의 게이트 영역은 계면에서 소스 및 드레인 영역들 중 일 영역과 접촉하고, 적어도 하나의 게이트 영역은 소스 및 드레인 영역들 중 나머지 다른 영역으로부터 격리된다. 유전체층이 소스 및 드레인 영역들 중 상기 일 영역과 게이트 영역의 부분들을 노출시키면서 계면을 덮는다. According to some embodiments, a JFET includes a substrate, a source region formed in the substrate, a drain region formed in the substrate, a channel region formed in the substrate, and at least one gate region formed in the substrate. The channel region connects the source and drain regions. At least one gate region contacts one region of the source and drain regions at the interface, and at least one gate region is isolated from the other region of the source and drain regions. A dielectric layer covers the interface while exposing portions of the one and the other of the source and drain regions.
일부 실시형태에 있어서, 반도체 디바이스는 기판과, 기판 내에 형성된 적어도 하나의 트랜지스터를 포함한다. 적어도 하나의 트랜지스터는 기판 내에 형성된 소스 및 드레인 영역들과, 기판 내에 형성된 제1 및 제2 게이트 영역들과, 기판 내에 형성된 채널 영역을 포함한다. 제1 및 제2 게이트 영역들은 상기 소스 및 드레인 영역들과 적어도 부분적으로 같은 높이이다. 소스 및 드레인 영역들 중 일 영역은 상기 제1 및 제2 게이트 영역들 사이에 배치된다. 채널 영역은 소스 및 드레인 영역들을 접속시킨다. 격리 영역이, (i) 제1 및 제2 게이트 영역들의 상측부와 (ii) 소스 및 드레인 영역들 중 일 영역의 상측부 사이에 배치된다. In some embodiments, the semiconductor device comprises a substrate and at least one transistor formed in the substrate. The at least one transistor includes source and drain regions formed in the substrate, first and second gate regions formed in the substrate, and a channel region formed in the substrate. The first and second gate regions are at least partially at the same height as the source and drain regions. One of the source and drain regions is disposed between the first and second gate regions. The channel region connects the source and drain regions. The isolation region is disposed between (i) the upper portion of the first and second gate regions and (ii) the upper portion of one of the source and drain regions.
일부 실시형태에 따른 트랜지스터를 제조하는 방법에 있어서, 격리 영역, 채널 영역 및 소스 및 드레인 영역들이 기판 내에 형성된다. 기판의 평면도에서, 소스 및 드레인 영역들 중 일 영역은 소스 및 드레인 영역들 중 나머지 다른 영역에 의해 둘러싸인다. 게이트 영역이 기판 내에 형성된다. 격리 영역은 제1 게이트 영역과, 소스 및 드레인 영역들 중 일 영역 사이에 배치된다. 유전체층이, 게이트 영역과, 소스 및 드레인 영역들 중 일 영역 사이에 배치된 격리 영역 위에 형성된다. 컨택층이, 대응하는 게이트, 소스 및 드레인 영역들 위에 형성된다. 유전체층은 게이트 영역 위의 컨택층을, 소스 및 드레인 영역들 중 일 영역 위의 컨택층으로부터 격리시킨다. In some embodiments, in the method of fabricating a transistor, an isolation region, a channel region, and source and drain regions are formed in the substrate. In a top view of the substrate, one of the source and drain regions is surrounded by the other of the source and drain regions. A gate region is formed in the substrate. The isolation region is disposed between the first gate region and one of the source and drain regions. A dielectric layer is formed over the gate region and an isolation region disposed between one region of the source and drain regions. A contact layer is formed over the corresponding gate, source and drain regions. The dielectric layer isolates the contact layer over the gate region from the contact layer over one of the source and drain regions.
당업자라면 개시한 실시형태들 중 하나 이상이 전술한 장점 중 하나 이상을 성취하는 것을 쉽게 이해할 것이다. 이상의 명세서를 읽고나서, 당업자라면 본 명세서에 넓게 개시하는 다양한 변화, 동류의 대체 및 다양한 다른 실시형태를 실시하는 것이 가능할 것이다. 그러므로, 거기에서 승인되는 보호는 첨부하는 청구범위 및 그 동류에 포함되는 정의에 의해서만 제한되는 것이 의도된다.One of ordinary skill in the art will readily understand that one or more of the disclosed embodiments accomplish one or more of the foregoing advantages. Having read the foregoing specification, it will be apparent to those skilled in the art that various changes, alternatives, and various other embodiments, which are broadly described herein, may be practiced. It is therefore intended that the protection afforded there be limited only by the terms of the appended claims and their equivalents.
Claims (10)
기판과,
상기 기판 내에 형성된 소스 영역과,
상기 기판 내에 형성된 드레인 영역과,
상기 기판 내에 형성되며, 상기 소스 영역과 상기 드레인 영역을 접속시키는 채널 영역과,
상기 기판 내에 형성된 적어도 하나의 게이트 영역으로서, 상기 소스 및 드레인 영역들 중 일 영역과는 계면에서 접촉하고, 상기 소스 및 드레인 영역들 중 나머지 다른 영역과는 격리되는 상기 적어도 하나의 게이트 영역과,
상기 소스 및 드레인 영역들 중 상기 일 영역과 상기 게이트 영역의 부분들을 노출시키면서 상기 계면을 덮는 유전체층
을 포함하는 JFET. For a junction gate field-effect transistor (JFET)
A substrate;
A source region formed in the substrate,
A drain region formed in the substrate,
A channel region formed in the substrate and connecting the source region and the drain region,
At least one gate region formed in the substrate, the at least one gate region contacting at an interface with one of the source and drain regions and being isolated from the other of the source and drain regions,
A dielectric layer covering the interface while exposing portions of the one region and the gate region of the source and drain regions,
/ RTI >
상기 적어도 하나의 게이트 영역은 제1 게이트 영역과 제2 게이트 영역을 포함하고,
상기 소스 및 드레인 영역들 중 상기 일 영역과 상기 유전체층은 상기 제1 및 제2 게이트 영역들 사이에 끼이는 것인 JFET. The method according to claim 1,
Wherein the at least one gate region comprises a first gate region and a second gate region,
Wherein the one of the source and drain regions and the dielectric layer are sandwiched between the first and second gate regions.
상기 소스 및 드레인 영역들 중 상기 일 영역과 상기 게이트 영역의 노출 부분들 위에 컨택층들을 더 포함하고,
상기 유전체층은 상기 컨택층들 사이에 배치되고, 상기 컨택층들과 적어도 부분적으로 같은 높이인(co-elevational) 것인 JFET. The method according to claim 1,
Further comprising contact layers over exposed portions of the one of the source and drain regions and the gate region,
Wherein the dielectric layer is disposed between the contact layers and is at least partially co-elevated with the contact layers.
상기 유전체층 아래에 격리 영역을 더 포함하고, 상기 격리 영역은 상기 게이트 영역과 상기 소스 및 드레인 영역들 중 상기 일 영역 사이에 배치되는 것인 JFET. The method according to claim 1,
Further comprising an isolation region below said dielectric layer, said isolation region being disposed between said gate region and said one of said source and drain regions.
기판과,
상기 기판 내에 형성된 적어도 하나의 트랜지스터로서,
상기 기판 내에 형성된 소스 및 드레인 영역들과,
상기 기판 내에 형성된 제1 및 제2 게이트 영역들로서, 상기 제1 및 제2 게이트 영역들은 상기 소스 및 드레인 영역들과 적어도 부분적으로 같은 높이이고, 상기 소스 및 드레인 영역들 중 일 영역은 상기 제1 및 제2 게이트 영역들 사이에 배치되는 것인 상기 제1 및 제2 게이트 영역들과,
상기 기판 내에 형성되며, 상기 소스 및 드레인 영역들을 접속시키는 채널 영역을 포함하는 것인 상기 적어도 하나의 트랜지스터와,
(i) 상기 제1 및 제2 게이트 영역들의 상측 부분들과 (ii) 상기 소스 및 드레인 영역들 중 상기 일 영역의 상측 부분 사이의 격리 영역
을 포함하는 반도체 디바이스. A semiconductor device comprising:
A substrate;
At least one transistor formed in the substrate,
Source and drain regions formed in the substrate;
Wherein the first and second gate regions are at least partially at the same height as the source and drain regions, and wherein one of the source and drain regions is formed in the first and second gate regions, The first and second gate regions being disposed between the second gate regions,
The at least one transistor being formed in the substrate and including a channel region connecting the source and drain regions;
(i) upper portions of the first and second gate regions and (ii) an isolation region between the upper portion of the one of the source and drain regions
≪ / RTI >
상기 기판 내에 격리 영역을 형성하는 단계와,
상기 기판 내에 채널 영역을 형성하는 단계와,
상기 기판 내에 소스 및 드레인 영역들을 형성하는 단계로서, 상기 기판의 평면도에서, 상기 소스 및 드레인 영역들 중 일 영역은 상기 소스 및 드레인 영역들 중 나머지 다른 영역에 의해 둘러싸이는 것인 상기 소스 및 드레인 영역들 형성 단계와,
상기 기판 내에 게이트 영역을 형성하는 단계로서, 상기 격리 영역은 상기 게이트 영역과 상기 소스 및 드레인 영역들 중 상기 일 영역 사이에 배치되는 것인 상기 게이트 영역 형성 단계와,
상기 게이트 영역과 상기 소스 및 드레인 영역들 중 상기 일 영역 사이에 배치된 상기 격리 영역 위에 유전체층을 형성하는 단계와,
대응하는 게이트, 소스 및 드레인 영역들 위에 컨택층들을 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 유전체층은 상기 게이트 영역 위의 컨택층을, 상기 소스 및 드레인 영역들 중 상기 일 영역 위의 컨택층으로부터 격리시키는 것인 트랜지스터 제조 방법. A method of fabricating a transistor in a substrate,
Forming an isolation region in the substrate;
Forming a channel region in the substrate;
Forming source and drain regions in the substrate, wherein in a top view of the substrate, one of the source and drain regions is surrounded by another of the source and drain regions; Forming step,
Forming a gate region in the substrate, wherein the isolation region is disposed between the gate region and the one of the source and drain regions;
Forming a dielectric layer on the gate region and the isolation region disposed between the one of the source and drain regions;
Forming contact layers over the corresponding gate, source and drain regions
Lt; / RTI >
Wherein the dielectric layer isolates the contact layer over the gate region from the contact layer over the one of the source and drain regions.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US14/322,193 | 2014-07-02 | ||
US14/322,193 US9882012B2 (en) | 2013-05-13 | 2014-07-02 | Junction gate field-effect transistor (JFET) having source/drain and gate isolation regions |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20160004193A true KR20160004193A (en) | 2016-01-12 |
KR101716957B1 KR101716957B1 (en) | 2017-03-15 |
Family
ID=55149407
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020150089098A KR101716957B1 (en) | 2014-07-02 | 2015-06-23 | Junction gate field-effect transistor (jfet), semiconductor device and method of manufacturing |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101716957B1 (en) |
CN (1) | CN105280718B (en) |
TW (1) | TWI608626B (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111200014A (en) * | 2018-11-19 | 2020-05-26 | 上海晶丰明源半导体股份有限公司 | Junction field effect transistor and manufacturing method thereof |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9831134B1 (en) * | 2016-09-28 | 2017-11-28 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device having deep wells |
TWI748301B (en) * | 2019-12-09 | 2021-12-01 | 新唐科技股份有限公司 | Junction field effect transistor and method for fabricating the same |
US20230136676A1 (en) * | 2021-11-03 | 2023-05-04 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Superconductive qubit device and manufacturing method thereof |
KR102526716B1 (en) | 2022-06-24 | 2023-04-28 | 웨이브로드 주식회사 | Galliumnitride-based junction field effect transistor and manufacturing method thereof |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090206375A1 (en) * | 2008-02-19 | 2009-08-20 | Saha Samar K | Reduced Leakage Current Field-Effect Transistor Having Asymmetric Doping And Fabrication Method Therefor |
US20110220973A1 (en) * | 2010-03-10 | 2011-09-15 | Macronix International Co., Ltd. | Junction-field-effect-transistor devices and methods of manufacturing the same |
US20120292669A1 (en) * | 2011-05-16 | 2012-11-22 | International Business Machines Corporation | Field effect transistor structure and method of forming same |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62500343A (en) * | 1984-10-05 | 1987-02-05 | アナログ デバイセス インコ−ポレ−テツド | Low leakage junction field effect transistor |
JP3709668B2 (en) * | 1997-09-02 | 2005-10-26 | ソニー株式会社 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US7719054B2 (en) * | 2006-05-31 | 2010-05-18 | Advanced Analogic Technologies, Inc. | High-voltage lateral DMOS device |
US7180105B2 (en) * | 2004-02-09 | 2007-02-20 | International Rectifier Corporation | Normally off JFET |
US7989853B2 (en) * | 2008-08-07 | 2011-08-02 | Texas Instruments Incorporated | Integration of high voltage JFET in linear bipolar CMOS process |
US7943445B2 (en) * | 2009-02-19 | 2011-05-17 | International Business Machines Corporation | Asymmetric junction field effect transistor |
US8481380B2 (en) * | 2010-09-23 | 2013-07-09 | International Business Machines Corporation | Asymmetric wedge JFET, related method and design structure |
US8640463B2 (en) * | 2011-06-28 | 2014-02-04 | United Technologies Corporation | Swirler for gas turbine engine fuel injector |
US20130265102A1 (en) * | 2012-04-09 | 2013-10-10 | Macronix International Co., Ltd. | Semiconductor structure and method for manufacturing the same |
US8704279B2 (en) * | 2012-05-25 | 2014-04-22 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Embedded JFETs for high voltage applications |
US10269658B2 (en) * | 2012-06-29 | 2019-04-23 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Integrated circuit devices with well regions and methods for forming the same |
US8786021B2 (en) * | 2012-09-04 | 2014-07-22 | Macronix International Co., Ltd. | Semiconductor structure having an active device and method for manufacturing and manipulating the same |
-
2015
- 2015-06-23 KR KR1020150089098A patent/KR101716957B1/en active IP Right Grant
- 2015-07-02 TW TW104121512A patent/TWI608626B/en active
- 2015-07-02 CN CN201510381482.4A patent/CN105280718B/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090206375A1 (en) * | 2008-02-19 | 2009-08-20 | Saha Samar K | Reduced Leakage Current Field-Effect Transistor Having Asymmetric Doping And Fabrication Method Therefor |
US20110220973A1 (en) * | 2010-03-10 | 2011-09-15 | Macronix International Co., Ltd. | Junction-field-effect-transistor devices and methods of manufacturing the same |
US20120292669A1 (en) * | 2011-05-16 | 2012-11-22 | International Business Machines Corporation | Field effect transistor structure and method of forming same |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111200014A (en) * | 2018-11-19 | 2020-05-26 | 上海晶丰明源半导体股份有限公司 | Junction field effect transistor and manufacturing method thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TWI608626B (en) | 2017-12-11 |
CN105280718B (en) | 2019-08-16 |
KR101716957B1 (en) | 2017-03-15 |
CN105280718A (en) | 2016-01-27 |
TW201603289A (en) | 2016-01-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11264471B2 (en) | Junction gate field-effect transistor (JFET) having source/drain and gate isolation regions | |
US9287413B2 (en) | Junction gate field-effect transistor (JFET) and semiconductor device | |
CN102301484B (en) | Asymmetric junction field effect transistor and method of manufacturing same | |
US9673188B2 (en) | Integrated electrostatic discharge (ESD) clamping for an LDMOS transistor device having a bipolar transistor | |
KR101455531B1 (en) | Diode and the method for manufacturing thereof | |
CN108987462B (en) | Switch with deep trench depletion and isolation structure | |
KR101716957B1 (en) | Junction gate field-effect transistor (jfet), semiconductor device and method of manufacturing | |
US9620496B2 (en) | Stacked protection devices with overshoot protection and related fabrication methods | |
US9019667B2 (en) | Protection device and related fabrication methods | |
US9330961B2 (en) | Stacked protection devices and related fabrication methods | |
US9496333B2 (en) | Resurf high voltage diode | |
JP2009539248A (en) | Structure and method for reducing collector substrate capacitance for bipolar junction transistors | |
US9502890B2 (en) | Protection device and related fabrication methods | |
US20220157988A1 (en) | Power semiconductor device and fabrication method thereof | |
US9287255B2 (en) | ESD protection device and related fabrication methods | |
EP2827373B1 (en) | Protection device and related fabrication methods | |
SE520590C2 (en) | Semiconductor process and PMOS varactor | |
US9129806B2 (en) | Protection device and related fabrication methods | |
US9378958B2 (en) | Electrostatic discharge protection structure and fabricating method thereof | |
US8829650B2 (en) | Zener diode in a SiGe BiCMOS process and method of fabricating the same | |
US20240332430A1 (en) | Semiconductor device | |
KR20090031354A (en) | Bipolar junction transistor with a reduced collector-substrate capacitance | |
CN113921520A (en) | Radio frequency switching device and method of manufacturing the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200227 Year of fee payment: 4 |