KR910003274B1 - 반도체장치 - Google Patents

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KR910003274B1
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히데오 시이기
요시히토 나카무라
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가부시기가이샤 도시바
아오이 죠이치
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다케다이 마사다카
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Abstract

내용 없음.

Description

반도체장치
제1도는 본 발명의 제1실시예에 관한 반도체장치의 단면구조도.
제2도는 본 발명의 제2실시예에 관한 반도체장치의 단면구조도.
제3도는 종래의 알루미늄을 게이트로 이용한 반도체장치의 단면구조도.
제4도는 종래의 폴리실리콘을 게이트로 이용한 반도체장치의 단면구조도.
제5도는 종래의 보호도체층(保護導體層)이 설치된 반도체장치의 단면구조도.
제6도는 본 발명에 따른 장치와 종래의 장치의 출력내압을 비교해서 도시해 놓은 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 반도체기판 2 : 소오스
3 : 드레인 4 : 저농도영역
5 : 절연층 6 : 알루미늄게이트
7 : 소오스배선층 7' : 연장부
8 : 게이트배선층 8' : 연장부
9 : 다결정실리콘게이트 10 : 보호도체층
11 : 접촉구(contact hole)
본 발명은 반도체장치에 관한 것으로, 특히 LDD(Lightly Doped Drain) 구조를 갖춘 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effective Transistor)에 관한 것 이다.
최근, MOSFET의 수요가 급증하면서 더 한층 고집적화가 요구되고 있는 바, MOSFET는 일반적으로 반도체기판상에 형성된 소오스 및 드렌인과, 소오스 드레인 사이에 형성되는 챈널을 제어해 주도록 절연막을 통해서 설치된 게이트 등으로 구성되어 있다. 이러한 MOSFET중에는 특히, 소오스 드레인간의 내압(이하 출력내압이라 함)을 높여주기 위해 드레인에 인접한 부분에 드레인보다 저농도로 불순물을 확산시켜서 저농도영역을 설치해 주는 LDD구조를 갖춘 것이 개발되고 있다.
제3도는 상기한 LDD구조를 갖춘 종래의 일반적인 MOSFET의 구조단면도로, N형 실리콘으로된 반도체기판(1)상에 P형 불순물을 확산시켜줌에 의해 형성된 소오스(2) 및 드레인(3)이 설치되어 있고, 다시 이 드레인(3)에 인접하게 저농도영역(4)이 설치되어 있다.
또한, 소오스(2)와 드레인(3)의 사이에 형성되게 되는 챈널을 제어해 주기 위해 절연층(5)을 통해서 알루 미늄으로 된 게이트(6)가 설치되어 있으며, 이 게이트로 사용되는 알루미늄으로 소오스배선선층(7) 및 드레인배선층(8)이 형성되어 있다.
제4도는 제3도에 도시된 MOSFET에 사용되었던 알루미늄게이트(6) 대신에 다결정실리콘게이트(9)를 이용한 종래의 예를 도시해 놓은 것으로, 최근에는 게이트 전극으로 제3도에 도시된 바와 같은 알루미늄보다 제4도에 도시된 다결정실리콘이 잘 이용되고 있는 바, 이것은 다결정실리콘게이트가 상기 알루미늄게이트에 비해 집적화에 우수하고, 응답성이 양호하며, 저소비전류로도 동작한다는 장점이 있기 때문이다.
그러나 플라스틱몰드형 반도체장치에 있어서는 수분이 반도체내에 침입해서 종종 저농도불순물확산층의 농도를 변화시켜주게 되는 바, 즉 수분의 침입에 의해 발생되게 되는 가동이온이 주위의 전계에 의해 이동해서 한 부분에 집중되게 됨으로써 이 집중된 이온에 의한 전계로 인하여 농도변화가 생기게 된다. 이러한 현상은 LDD구조의 MOSFET에 있어서는 온저항의 증가 및 출력전류의 감소를 초래하게 된다.
제3도에 도시된 바와 같이 알루미늄이 게이트로 사용된 장치에 있어서는 알루미늄으로 된 게이트(6)에 의해서 외부로부터의 불순물침입이 방지될 수 있는 반면, 제4도에 도시된 바와 같이 다결정실리콘이 게이트로 사용된 장치에서는 저농도영역(4)을 외부불순물로부터 충분히 보호해 줄 수 없기 때문에 외부로부터의 불순물침입에 의한 상술한 바와 같은 문제점이 생기게 된다.
따라서, 상술한 바와 같이 최근에 다결정실리콘을 게이트로 사용하는 장치가 많아지게 됨에 따라, 상기와 같은 소자특정의 불안정성이 큰 문제점으로 되어 오고 있다.
이에 따라 다결정실리콘을 게이트로 사용하는 장치에 대해서 상기한 문제점을 상기한 문제점을 해결해 주기 위한 수단으로 제5도에 도시된 바와 같은 구조가 제안되어 있는바, 제5도에 도시된 구조는 알루미늄으로 된 드레인배선층을 약간 연장해서 이 연장된 부분인 연장부(8')로 저농도영역(4)의 상부를 덮고, 이 연장부(8')를 보호도 체층(保護導體層)으로 사용해서 외부로부터의 불순물 침입을 앙지해 주도록 된 것이다.
그러나, 상기와 같은 구조에 있어서는 소자의 출력내압치가 저하된다는 사실이 실험적으로 확인되어 새로운 문제로 대두되었기 때문에 최근에는 바이폴러 CMOS화로 상기와 같은 문제를 해결하려고 하는 시도도 해보았지만 생산비가 증가하게 된다는 실용적인 문제가 생기게 되었다.
이에, 본 발명은 출력내압치를 저하시키지 않으면서도 안정된 소자특성을 유지할 수 있도록 된 반도체장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 반도체기판상에 소오스와 드레인, 이 드레인에 인접하게 설치된 저농도불순물을 함유한 저농도영역 및 소오드 드레인간에 형성된 챈널을 제어해 두도록 된 게이트를 갖추고 있는 반도체장치에 있어서, 저농도영역을 덮어주도록 저농도영역 윗 부분에 보호도체층을 형성해서 적어도 챈널영역이 오프상태로 될 경우에는 상기 보호도체층이 소오스와 거의 같은 전위로 되도록 전기적으로 접속된 구조로 되어 있다.
상기한 구조에 따르면 외부로부터의 불순물침입을 상기 보호도체층으로 방지해 줄 수 있음에 따라 저농도 영역의 불순물농도가 불안정화하는 것을 억제할 수 있게 됨으로서 소자특성의 안정화를 도모할 수 있게 된다.
또한, 본원 발명자는 상기 보호도체층을 소오스와 거의 같은 전위로 유지해 주게 되면 출력내압의 저하를 억제할 수 있다는 것을 발견해 실험적으로 혹인했는 바, 이에 따라 최소한 높은 출력내압이 요구되는 챈널의 오프시에는 보호도체층을 소오스와 거왹 같은 전위로 유지해 주도록 하였다.
이하, 도면을 참조해서 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명의 제1실시예에 관한 MOSFET의 구도단면도로, 종래와 같은 방식으로 N형 실리콘으로 된 반도체기판(1)상에 P형 불순물을 확산시켜줌에 의한 소오드(2) 및 드레인(3)이 설치되어 있고, 다시 이 드레인(3)에 인접하게 저농도영역(4)이 설치되어 있으며, 상기 소오스(2)와 드레인(3)의 사이에 형성되게 되는 챈널을 제어해 주기 위한 다결정실리콘으로 된 게이트(9)가 절연층(5)의 내부에 설치되어 있고, 소오스(2) 및 드레인(3)상에는 알루미늄으로 된 소오스배선층(7) 및 드레인배선층이(8)이 각각 전기적으로 접속되어 있다.
한편, 상기와 같이 구성된 장치에 있어서의 다른 특징은 소오스배선층(7)의 일부가 도면의 우측방향으로 연장되어 연장부(7')를 형성하고 있다는 점으로, 이 연장부(7')는 게이트(9)의 상부를 횡단해서 상기 저농도영역을 덮어주도록 형성되어 있다.
이 연장부(7')는 보호도체층으로서 외부로부터 저농도영역(4)으로 불순물이 침입하는 것을 막아주게 되는 바, 이에 따라 소자특성의 안정성이 확보되게 된다.
또한, 상기 보호도체층, 즉 연장부(7')는 소오스배선층(7)의 일부분으로 되어 있기 때문에, 항상 소오스(2)와 같은 전위를 유지하게 되는 바, 이에 따라 출력 내압이 저하되지 않게 된다.
제6도는 보호도체층을 갖춘 MOSFET의 출력내압을 도시해 놓은 것으로, 바그래프(Bar graph)(A)는 제5도에 도시된 종래의 구조, 즉 드레인배선층(8)의 일부분을 보호도체층으로 사용하는 장치에 있어서의 출력내압의 빈도분포를 도시해 놓은 것이고, 바그래프(B)는 제1도에 도시된 본 발명에 따른 구조, 즉 소오스배선층(7)의 일부분을 보호도체층으로 이용한 장치에 있어서의 빈도분포를 도시해 놓은 것인 바, 이 그래프에서 알 수 있는 바와 같이 종래의 구조에서는 출력내압이 50V 정도로 저하되게 되는 반면에 본 발명에 따른 구조에서는 출력내압을 90V 정도로 유지시켜 줄 수 있다는 것이 실험에 의해 확인되었다.
그 이유는 도시된 바와 같은 구조에서는 챈널의 오프시에 연장부(8')에 부(-)의 전위가 인가되게 됨으로써 저농도영역(4)의 상부에 정(+)전하가 이끌리게 되기 때문이라고 생각되고, 제1도에 도시된 본 발명에 따른 구조로 된 MOSFET에서는 소오스(2)가 기판(1)에 접속되어 사용되고 있음에 따라 연장부(7')가 기판(1)과 같은 전위로 되게 되어 상기한 바와 같은 현상이 일어나지 않게 됨으로서 높은 출력내압을 유지할 수 있게 되는 것으로 생각되어진다.
제2도는 본 발명의 제2실시예에 관한 MOSFET의 구조단면도로, 제1실시예와 다른점은 알루미늄으로 된 보호도체층(10)이 소오스배선층(7) 및 드레인배선층(8)과 분리되면서 소정위치에 있는 접촉구(11)를 통해서 게이트(9)에 접속되어 있다는 점이다. 즉, 상기 보호도체층(10)은 게이트(9)와 같은 전위를 갖게 되지만 챈널의 오프시에는 게이트(9)는 소오스(2)와 같은 전위로 되기 때문에 제1실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있게 된다.
이상, 본 발명을 2개의 실시예에 의거 설명하였지만, 본 발명은 필요한 경우에 저농도영역을 보호도체층으로 덮어주고, 이 보호도체층이 적어도 챈널이 오프 될 경우의 소오스전위와 같은 전위를 갖도록 된 구조로 되어 있다면, 어떠한 구조를 채택하여도 좋게 된다. 또한, 상기의 실시예는 P챈널형의 것에 대해서 설명되어 있지만 본 발명은 N채널형의 것에도 같은 방식으로 적용할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, MOSFET에 설치된 저농도영역을 보호도체층으로 덮어줌과 더불어 이 보호도체층의 전위를 적어도 챈널이 오프로될 경우에 소오스전위와 같은 전위로 유지시켜 주어 불순물이 외부로부터 상기 저농도영역으로 침입하는 것을 방지해 줌으로써 소자특성의 안정화를 도모함과 더불어 고출력내압을 확보할 수 있도록 된 반도체장치를 실현할 수 있게 된다.

Claims (5)

  1. 반도체기판(1)상에 소오스(2)와 드레인(3), 상기 드레인(3)에 인접하게 설치됨과 더불어 상기 드레인(3)의 불순물농도보다 낮은 농도의 불순물을 함유한 저농도영역 (4), 상기 소오스(2)와 상기 드레인(3) 사이에 형성되는 챈널을 제어해 주기 위한 게이트(9) 등이 갖추어진 반도체장치이 있어서, 상기 저농도영역(4)을 덮어주도록 그 저농도영역(4)의 윗 부분에 형성되어 적어도 상기 챈널영역이 오프로 될 경우에 상기 소오스전위와 거의 같은 전위로 되도록 전기적으로 접속된 보호도체층(7', 10)이 설치되어진 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  2. 제1항에 있어서, 보호도체층(7')이 소오스(7)에 대한 배선층에 접속되어져 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  3. 제1항에 있어서, 보호도체층(10)이 게이트(9)에 대한 배선층에 접속되어져 있는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 반도체기판(1)이 실리콘으로 이루어져 있고, 게이트(9)가 다결정실리콘으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  5. 제4항에 있어서, 보호도체층(7', 10)이 알루미늄으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
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