KR980012625A

KR980012625A - 이중 절연막 구조를 갖는 모스 전계효과 트랜지스터

Info

Publication number: KR980012625A
Application number: KR1019960031990A
Authority: KR
Inventors: 이용원
Original assignee: 김광호; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1998-04-30

Abstract

본 발명은 입력 커패시턴스 특성을 개선하기 위한 이중 절연막을 갖는 모스 전계효과 트랜지스터에 관한 것으로서, 이 발명의 구성은 N형 저농도층의 상부에 불순물을 주입하여 형성한 저농도 P형 웰과 : 저농도 P형 웰의 상부에 고농도의 불순물을 주입하여 고농도 N형 소스와 : N형 저농도층의 상부를 산화 및 식각에 의해 형성하는 산화막과 : 산화막의 상부에 폴리실리콘을 증착시켜 형성하는 폴리 게이트와 : 폴리 게이트의 상부를 산화시켜 형성하는 절연막과 ; 절연막의 상부에 형성된 포스포 실리케이트와 : 포스포 실리케이트의 상부에 증착되는 메탈로 이루어지며, 이 발명의 효과는 폴리 게이트와 메탈 간에 새로운 절연막을 증착하여 커패시턴스를 형성함으로써 전체의 커패시턴스를 축소시키고, 스위칭 특성이 향상된 이중 절연막을 갖는 모스 전계효과 트랜지스터를 제공할 수 있다.

Description

이중 절연막 구조를 갖는 모스 전계효과 트랜지스터

본 발명은 이중 절연막을 갖는 모스 전계효과 트랜지스터에 관한 것으로서, 특히 입력 커패시턴스 특성을 개선할 수 있는 위한 이중 절연막을 갖는 모스 전계효과 트랜지스터에 관한 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조로 하여 종래의 모스 전계효과 트랜지스터의 커패시턴스 특성에 대하여 설명하기로 한다. 도 1은 종래의 기술에 따른 모스 전계효과 트랜지스터의 커패시턴스 특성을 도시하고 있고, 도 2는 종래의 기술에 따른 모스 전계효과 트랜지스터의 구조를 도시하고 있다. 도 2를 참고로 하여 종래의 모스 전계효과 트랜지스터의 구성은, N형 저농도층(10)의 상부에 불순물을 주입하여 형성한 저농도 P형 웰(20, 30)과 : 상기의 저농도 P형 웰(30)의 상부에 고농도의 불순물을 주입하여 형성하는 고농도 N형 소스(40)와 : 상기의 N형 저농도층(10)의 상부를 산화 및 식각에 의해 형성하는 산화막(Oxide)(50)과 : 상기의 산화막(50)의 상부에 폴리실리콘을 증착시켜 형성하는 폴리 게이트(Poly Gate)(67)와 ; 상기의 폴리 게이트(60)의 상부에 형성된 포스포 실리케이트(PSG)(70)와 : 상기의 포스포 실리케이트(70)의 상부에 증착되는 메탈(Metal)(80)로 이루어져 있다. 상기의 구성에 의한 종래의 모스 전계효과 트랜지스터의 작용은 다음과 같다. 일반적으로 모스 전계효과 트랜지스터가 주로 적용되는 스위칭 모드 전원 공급 장치(Switching Mode Power Supply:SMPS)와 전기 밸러스트(Blectrical Ballast)는 소형화, 고주파수(High Frequency)화, 경박화되는 추세이며, 이에 따라 스위치 부에 적용되는 모스 전계효과 트랜지스터의 고주파수 특성이 요구되고 있다. 따라서 각 제조 회사는 특수한 공정으로 제조된 저전하(Low Charge) 모스 전계효과 트랜지스터를 생산하고 있으며, 표준 모스 전계효과 트랜지스터의 경우에도 스위칭 특성을 향상시키기 위하여 각 단자간의 커패시턴스 특성을 향상시키고 있다. 도 1은 모스 전계효과 트랜지스터의 커패시턴스 구성을 도시한 도면으로서, 모스 전계효과 트랜지스터는 순수한 커패시턴스들의 조합으로 구성되며, 각 부분별 커패시턴스는 다음과 같다. 도 1을 참고로하여, 모스 전계효과 트랜지스터는 게이트-소스간 커패시턴스(C_gs), 게이트-드레인간 커패시턴스(C_gd), 드레인-소스간 커패시턴스(C_gs)로 이루어지며, 이때 C_iss를 입력 커패시턴스. C_oss를 출력 커패시턴스, C_rss를 역전송 커패시턴스라고 하면,

C_iss= C_gd+ C_gs(1)

C_oss= C_gd+ C_ds(2)

C_rss= C_gd(3)

가 된다.

그리고, 도 2를 참고로 하여 종래의 모스 전계효과 트랜지스터는 N형 저농도층(10)의 상부에 불순물을 주입하여 저농도 P형 웰(20, 30)을 형성하고, 상기의 저농도 P형 웰(30)의 상부에 고농도의 불순물을 주입하여 고농도 N형 소스(40)를 형성하게 된다. 다음에, 상기의 N형 저농도층(10)의 상부를 산화 및 식각에 의해 형성된 산화막(50)의 상부에 폴리실리콘을 증착시켜 폴리 게이트(60)를 형성한 후에 상기의 폴리 게이트(60)의 상부에 포스포 실리케이트(70)를 형성하고, 상기의 포스포 실리케이트(70)의 상부에 메탈(80)을 증착시켜서 모스 전계효과 트랜지스터를 제조하게 된다. 여기에서, C_A는 저농도 P형 웰(30)과 폴리 게이트(60) 사이의 커패시턴스이고, C_B는 고농도 N형 소스(40)와 폴리 게이트(60) 사이에 형성되는 커패시턴스이고, C_C는 포스포 실리케이트(70)를 유전체로하여 폴리 게이트 (60)와 메탈(80) 사이에 형성되는 커패시턴스를 말한다.

상기한 종래의 모스 전계효과 트랜지스터는 상기의 커패시턴스들 중에서 스위치 특성 및 게이트와 직접적인 상관 관계에 있는 입력 커패시턴스(C_iss)의 개선 및 특성 향상이 필요하다는 문제점이 있다. 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 모스 전계효과 트랜지스터 커패시턴스 구성 요소중 하나인 폴리 게이트와 메탈 간에 새로운 절연막을 증착하여 커패시턴스를 형성함으로써 전체의 커패시턴스를 축소시키고, 스위칭 특성이 향상된 이중 절연막을 갖는 모스 전계효과 트랜지스터를 제공하기 위한 것이다

도 1은 종래의 기술에 따른 모스 전계효과 트랜지스터(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor:MOSFET)의 커패시턴스 특성을 도시하는 도면,

도 2는 종래의 기술에 따른 모스 전계효과 트랜지스터의 구조를 도시하는 도면,

도 3은 이 발명의 실시예에 따른 이중 절연막 구조를 갖는 모스 전계효과 트랜지스터의 구조를 도시하는 도면, 도 4는 도3의 A 영역의 상세도.

상기의 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 이 발명의 구성은, N형 저농도층의 상부에 불순물을 주입하여 형성하는 저농도 P형 웰과 : 상기의 저농도 P형 웰의 상부에 고농도의 N형 불순물을 주입하여 형성하는 고농도 N형 소스와 ; 상기의 N형 저농도층의 상부를 산화 및 식각에 의해 형성하는 산화막과 : 상기의 산화막의 상부에 폴리실리콘을 증착시켜 형성하는 폴리 게이트와, 상기의 폴리 게이트의 상부를 산화시켜 형성하는 절연막과 : 상기의 절연막의 상부에 형성된 포스포 실러케이트와 ; 상기의 포스포 실리케이트의 상부에 증착되는 메탈로 이루어진다. 상기의 구성에 의한 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 설명하면 다음과 같다. 도 3은 이 발명의 실시예에 따른 이중 절연막 구조를 갖는 모스 전계효과 트랜지스터의 구조를 도시하고 있고, 도 4는 도3의 A영역의 상세도이다. 첨부한 도 3에 도시되어 있듯이, 이 발명의 실시예에 따른 이중 절연막 구조를 갖는 모스 전계효과 트랜 지스터의 구성은, N형 저농도층(10)의 상부에 불순물을 주입하여 형성한 저농도 P형 웰(20, 30)과 , 상기의 저농도 P형 웰(30)의 상부에 고농도의 불순물을 주입하여 형성하는 고농도 N형 소스(40)와 : 상기의 N형 저농도층(17)의 상부를 산화 및 식각에 의해 형성하는 산화막(50)과 , 상기의 산화막(50)의 상부에 폴리실리콘을 증착시켜 형성하는 폴리 게이트(60)와 ; 상기의 폴리 게이트(70)의 상부를 산화시켜 형성하는 절연막 (90)과 ; 상기의 절연막(90)의 상부에 형성된 포스포 실리케이트(70)와 : 상기의 포스포 실리케이트(77)의 상부에 증착되는 메탈(80)로 이루어진다. 상기의 구성에 의한 이 발명의 실시예에 따른 이중 절연막 구조를 갖는 모스 전계효과 트랜지스터의 작용은 다음과 같다. 상기의 식 (1)에 나타난 입력 커패시턴스(C_iss) 중에서 게이트-소스간 커패시턴스(C_gs)의 구성 요소인 폴리 게이트-메탈간 커패시 턴스(C,)를 두 개의 커패시 터로 구성, 직렬로 연결하게 되면. 전체적인 커패시턴스를 낮출 수 있다. 이때, 구조적으로는 이중 절연막 구조를 갖는 모스 전계효과 트랜지스터가 된다. 도 3을 참고로 하여, N형 저농도층(10)의 상부에 불순물을 주입하여 저농도 P형 웰(20, 30)을 형성하고, 상기의 저농도 P형 웰(37)의 상부에 고농도의 불순물을 주입하여 고농도 N형 소스(40)를 형성한다. 그리고 상기의 N형 저농도층(10)의 상부를 산화 및 식각에 의해 형성하는 산화막(50)의 상부에 폴리실리콘을 증착시켜 폴리 게이트(60)를 형성하며, 상기의 폴리 게이트(60)의 상부를 산화시켜 형성하는 절연막(90)을 형성하게 된다. 다음에 상기의 절연막(90)의 상부에 포스포 실리케이트(70)를 형성하고, 상기의 포스포 실리케이트(70)의 상부에 메탈(80)을 증착시킴으로써 이중 절연막을 갖는 모스 전계효과 트린지스터를 제조하게 된다. 도 4는 도3의 A영역의 상세 부분을 확대한 도면으로서, 상기의 폴리 게이트(70)의 상부에 절연막(90)을 성장시키게 되는데, 이 절연막(90)에 절연막 커패시턴스(Cox)가 형성하게 된다. 여기에서 절연막(97)은 이산화규소(SiO7)로 이루어진 산화막이다. 결국. 폴리 게이트-메탈간 커패시턴스(Cc)와 절연막 커패시턴스(Cox)가 직렬로 연결되어. 게이트-소스간 커패시턴스(Cgs)가 낮아지고, 결과적으로 식 (1)에서 입력 커패시턴스(Ciss)가 낮아져서 커패시턴스 특성이 향상되게 되 는 것이다.

본 발명의 효과는 폴리 게이트와 메탈 간에 새로운 절연막을 증착하여 커패시턴스를 형성함으로써 전체의 커패시턴스를 축소시키고, 스위칭 특성이 향상된 이중 절연막을 갖는 모스 전계효과 트랜지스터를 제공할 수 있다.

Claims

N형 저농도층의 상부에 불순물을 주입하여 형성하는 저농도 P형 웰과 : 상기의 저농도 P형 웰의 상부에 고농도의 N형 불순물을 주입하여 형성하는 고농도 N형 소스와 ; 상기의 N형 저농도층의 상부를 산화 및 식각에 의해 형성하는 산화막과 ; 상기의 산화막의 상부에 폴리실리콘을 증착시켜 형성하는 폴리 게이트와 ;상기의 폴리 게이트의 상부를 산화시켜 형성하는 절연막과 ; 상기의 절연막의 상부에 형성된 포스포 실리케이트와 ; 상기의 포스포 실리케이트의 상부에 증착되는 메탈을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 절연막을 갖는 모스 전계효과 트랜지스터.
청구항 1에 있어서 상기의, 절연막은 이산화규소로 형성된 산화막인 것을 특징으로 하는 이중 절연막을 갖는 모스 전계효과 트랜지스터.

참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.