KR100685091B1 - Trench Type Transistor and The Method for Manufacturing the Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 트렌치형 트랜지스터 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액티브(active) 영역 주변의 종단(termination) 영역에서 종단영역의 바디가 버스라인에 형성되는 개구부를 통하여 소스 전극에 전기적으로 연결되도록 하여 종단 영역의 바디에서의 저항성분을 감소시키게 되며, 바디 결합(body junction)의 기생 다이오드 영역에 애벌런치(avalanche) 전류가 흐를 때 종단영역의 바디의 저항성분에 의한 열의 발생을 최소화함으로서 종단 영역에서 열에 의한 파괴가 일어나는 것을 방지하여 트랜지스터의 신뢰성을 높일 수 있는 트렌치형 트랜지스터 및 그 제조 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a trench type transistor and a method of manufacturing the same, and more particularly, electrically connected to a source electrode through an opening in which a body of the termination region is formed in the bus line in the termination region around the active region. This reduces the resistance component in the body of the termination region, and minimizes the generation of heat caused by the resistance component of the body in the termination region when an avalanche current flows in the parasitic diode region of the body junction. The present invention relates to a trench type transistor capable of preventing thermal breakdown from occurring in a region and increasing the reliability of the transistor.
트렌치 MOSFET, avalanche breakdown, 종단 영역, 바디 저항 Trench MOSFET, avalanche breakdown, termination area, body resistor
Description
도 1은 종래의 트렌치형 트랜지스터를 도시한 부분 개략 평면도이다.1 is a partial schematic plan view showing a conventional trench transistor.
도 2는 도 1의 a-a선 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line a-a of FIG. 1.
도 3은 도 1의 b-b선 단면도이다.3 is a cross-sectional view taken along the line b-b of FIG.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 트렌치형 트랜지스터를 도시한 부분 개략 평면도이다.4 is a partial schematic plan view of a trench transistor according to an embodiment of the present invention.
도 5는 도 4의 A - A 단면도이다.5 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 4.
도 6은 도 4의 B - B 단면도이다.FIG. 6 is a sectional view taken along the line BB of FIG. 4.
도 7은 도 4의 C - C 단면도이다.7 is a cross-sectional view taken along the line C-C in FIG.
도 8a 내지 도 8m은 본 발명의 실시예에 의한 트렌치형 트랜지스터의 제조 방법을 도시한 순차 설명도이다.8A to 8M are sequential explanatory diagrams showing a method of manufacturing a trench transistor according to an embodiment of the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
10 - 드레인 전극 20 - 반도체 기판10-drain electrode 20-semiconductor substrate
30 - 드레인 영역 40 - 바디30-Drain Area 40-Body
50 - 소스 영역 60 - 트렌치50-Source Area 60-Trench
70 - 게이트 산화막 80 - 폴리 실리콘 게이트70-gate oxide 80-polysilicon gate
90 - 산화막 100 - 소스 전극90-oxide 100-source electrode
110 - 게이트 전극 120 - 종단 영역110-gate electrode 120-termination region
130 - 버스라인130-Busline
본 발명은 트랜지스터 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액티브(active) 영역 주변의 종단(termination) 영역에서 종단영역의 바디가 버스라인에 형성되는 개구부를 통하여 소스 전극에 전기적으로 연결되도록 하여 종단 영역의 바디에서의 저항성분을 감소시키게 되며, 바디 결합(body junction)의 기생 다이오드 영역에 애벌런치(avalanche) 전류가 흐를 때 종단영역의 바디의 저항성분에 의한 열의 발생을 최소화함으로서 종단 영역에서 열에 의한 파괴가 일어나는 것을 방지하여 트랜지스터의 신뢰성을 높일 수 있는 트렌치형 트랜지스터 및 그 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a transistor and a method of manufacturing the same. More particularly, in a termination region around an active region, the body of the termination region is electrically connected to a source electrode through an opening formed in a bus line. The resistance component in the body of the termination region is reduced, and when the avalanche current flows in the parasitic diode region of the body junction, the generation of heat by the resistance component of the body of the termination region is minimized. The present invention relates to a trench type transistor capable of preventing breakdown due to heat and increasing the reliability of the transistor.
일반적으로 트렌치형 전계효과트랜지스터는 대전류용 전력소자로서 기존의 수평형 게이트 대신에 기판에 수직으로 트렌치를 형성하고 그 트렌치의 측면에 산화막을 성장시켜 수직형 게이트를 형성함으로써 대전류 및 고집적화에 매우 유리한 소자를 말한다. 이러한 트렌치형 전계효과트랜지스터는 최대 동작 전압 및 구동 전류가 수십V/수십A급으로서 휴대통신기기의 최대 요구조건인 전력 손실 최소화가 가능하며 고정단순화로 생산단가를 크게 낮출 수 있는 장점이 있다.In general, trench type field effect transistors are high-current power devices, and instead of conventional horizontal gates, trenches are formed vertically on the substrate and oxide films are formed on the sides of the trenches to form vertical gates, which is very advantageous for large currents and high integration. Say. Such trench type field effect transistors have a maximum operating voltage and driving current of several tens of V / s and several tens of class A, which can minimize power loss, which is the maximum requirement of a mobile communication device, and has a merit of significantly lowering the production cost through fixed simplicity.
도 1을 참조하면, 종래 트렌치형 트랜지스터의 부분 개략 평면도가 도시되어 있고, 도 2를 참조하면, 도 1의 a-a선 단면도가 도시되어 있으며, 도 3을 참조하면, 도 1의 b-b선 단면도가 도시되어 있다.Referring to FIG. 1, a partial schematic plan view of a conventional trench transistor is shown, and referring to FIG. 2, a cross-sectional view of the line aa of FIG. 1 is illustrated, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the bb line of FIG. 1. It is.
상기 트렌치형 트랜지스터는, 도시된 바와 같이, 드레인 전극(10')과, 상기 드레인 전극(10') 위에 형성된 N+형 기판(20')과, 상기 N+형 기판(20') 위에 형성된 N-형 드레인 영역(30')과, 상기 N-형 드레인 영역(30') 위에 형성된 P형 바디(40')와, 상기 P형 바디(40') 위에 부분적으로 형성된 N+형 소스 영역(50')과, 상기 소스 영역(50'), P형 바디(40') 및 드레인 영역(30')에 일정 깊이로 형성된 트렌치(60')와, 상기 트렌치(60')의 내측면에 형성되는 게이트 산화막(70')과, 상기 트렌치(60')의 게이트 산화막(70') 내측에 충진된 폴리 실리콘 게이트(80')와, 상기 폴리 실리콘 게이트(80') 위에 형성된 산화막(90')과, 상기 다수의 소스 영역(50')을 연결하는 소스 전극(100')과, 상기 폴리 실리콘 게이트(80')가 연결되도록 종단 영역(120')에 형성된 공통 게이트 전극(110')과 상기 공통 게이트 전극(110')과 상기 폴리 실리콘 게이트(80')를 전기적으로 연결하는 버스라인(130')을 포함하여 이루어져 있다.The trench transistor is, as shown, a drain electrode 10 ', an N + type substrate 20' formed on the drain electrode 10 ', and an N- type formed on the N + type substrate 20'. A drain region 30 ', a P-type body 40' formed over the N-type drain region 30 ', an N + -type source region 50' partially formed over the P-type body 40 ', A trench 60 'formed at a predetermined depth in the source region 50', the P-type body 40 ', and the drain region 30', and a gate oxide film formed on an inner surface of the
이러한 종래의 트렌치형 트랜지스터는 통상 평형 상태, 드레인-소스 전압이 인가되지 않은 오프(off) 상태 및 드레인-소스 전압이 인가된 온(on) 상태로 대별될 수 있다. 예를 들어. 게이트-소스 전압이 트랜지스터 임계 전압보다 크고, 드레인-소스 전압이 0V보다 클 경우 온 상태가 된다. 즉, 상기 트렌치형 트랜지스터는 게이트에 소정의 전압이 인가되면 게이트 산화막(70')과 인접한 P형 바디(40')에 소스 영역(50')과 드레인 영역(30')을 연결하는 N형 채널이 형성되어 도전되면서 작동하게 된다.Such conventional trench transistors can be roughly classified into an equilibrium state, an off state without a drain-source voltage applied, and an on state with a drain-source voltage applied. E.g. It turns on when the gate-source voltage is greater than the transistor threshold voltage and the drain-source voltage is greater than 0V. That is, the trench transistor is an N-type channel connecting the source region 50 'and the drain region 30' to the P-type body 40 'adjacent to the gate oxide film 70' when a predetermined voltage is applied to the gate. It is formed and operated while being challenged.
특히, 상기 트렌치형 트랜지스터는 유도부하(inductive load)가 포함되어 있는 회로에서 사용될 때, 온 상태에서 오프 상태로 변환될 때 유도부하에 축적되어 있는 에너지가 애벌런치 전류(avalanche current) 형태로 트렌치형 트랜지스터의 바디 결합(body junction)의 기생 다이오드 영역을 통하여 드레인 전극으로부터 소스 전극으로 흐르게 된다. 이때, 이러한 전류는 바디 영역의 저항 성분에 따른 전압의 증가로 기생 다이오드를 작동시킴으로써 전류의 흐름을 증가시켜 에너지의 소모로 인한 열을 발생시키게 된다. In particular, when the trench-type transistor is used in a circuit including an inductive load, the energy accumulated in the inductive load when converted from the on state to the off state is in the form of an avalanche current. Flow is from the drain electrode to the source electrode through the parasitic diode region of the body junction of the transistor. At this time, such a current increases the flow of current by operating the parasitic diode by increasing the voltage according to the resistance component of the body region to generate heat due to energy consumption.
한편, 종래의 트렌치형 트랜지스터는 소스 전극이 액티브 영역에만 형성되어 액티브 영역의 바디와 서로 근접하게 거리에서 서로 전기적으로 접촉하게 된다. 그러나, 도 3에서 보는 바와 같이 종단영역에는 소스 전극이 형성되지 않으며, 종단영역에 형성된 바디는 상대적으로 긴 경로를 통하여 소스 전극에 전기적으로 연결되어 전류가 흐르게 된다. 따라서, 애벌런치 파괴(avalanche breakdown)시 상기 종단 영역에 형성된 바디에서는 애벌런치 전류의 경로가 길어지게 되므로 상대적으로 증가하는 바디의 저항성분에 의하여 열의 발생이 많게 되며 이러한 열에 의하여 종단영역에서 파괴가 발생되는 문제점이 있다.On the other hand, in the conventional trench-type transistor, the source electrode is formed only in the active region to be in electrical contact with each other at a distance from the body of the active region. However, as shown in FIG. 3, the source electrode is not formed in the termination region, and the body formed in the termination region is electrically connected to the source electrode through a relatively long path so that a current flows. Therefore, since the path of the avalanche current becomes longer in the body formed in the termination region during avalanche breakdown, heat is generated by the resistance component of the body which increases relatively. There is a problem.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 액티브(active) 영역 주변의 종단(termination) 영역에서 종단영역의 바디가 버스라인에 형성되는 개구부를 통하여 소스 전극에 전기적으로 연결되도록 하여 종단 영역의 바디에서의 저항성분을 감소시키게 되며, 바디 결합(body junction)의 기생 다이오드 영역에 애벌런치(avalanche) 전류가 흐를 때 종단영역의 바디의 저항성분에 의한 열의 발생을 최소화함으로서 종단 영역에서 열에 의한 파괴가 일어나는 것을 방지하여 트랜지스터의 신뢰성을 높일 수 있는 트렌치형 트랜지스터 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention to solve the above problems in the termination region around the active area (termination) in the body of the termination region so that the body of the termination region is electrically connected to the source electrode through an opening formed in the bus line When the avalanche current flows in the parasitic diode region of the body junction, heat destruction occurs in the termination region by minimizing the generation of heat by the resistance component of the body of the termination region. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a trench type transistor and a method of manufacturing the same, which can prevent the transistor from being increased and improve the reliability of the transistor.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 트렌치형 트랜지스터는 드레인 전극과, 상기 드레인 전극 위에 위치된 반도체 기판과, 상기 반도체 기판 위에 형성된 드레인 영역과, 상기 드레인 영역 위에 형성된 바디와, 상기 바디 위에 부분적으로 형성된 다수의 소스 영역과, 상기 다수의 소스 영역과 바디 및 드레인 영역에 일정 깊이로 형성되는 트렌치와, 상기 트렌치 및 그 외측의 일부 표면을 덮도록 형성되는 게이트 산화막과, 상기 트렌치 내의 게이트 산화막 표면에 형성되는 폴리 실리콘 게이트와, 종단영역에서 상기 드레인 영역과 바디의 상부에 형성되며 상기 폴리 실리콘 게이트에 연결되는 버스라인과, 상기 폴리 실리콘 게이트와 버스라인 및 종단영역의 바디 상부에 형성되는 산화막과, 상기 다수의 소스를 연결하는 소스 전극과, 상기 버스라인에 의하여 상기 폴리 실리콘 게이트와 전기적으로 연결되는 게이트 전극을 포함하는 트렌치형 트랜지스터에 있어서, 상기 종단영역의 바디는 상기 버스라인에 형성되는 개구부를 통하여 상기 소스 전극에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다. The trench-type transistor of the present invention for solving the above problems is a drain electrode, a semiconductor substrate positioned on the drain electrode, a drain region formed on the semiconductor substrate, a body formed on the drain region, and partially on the body A plurality of source regions formed in the plurality of source regions, trenches having a predetermined depth in the plurality of source regions, the body and the drain region, a gate oxide film formed to cover the trench and a portion of the outer surface thereof, and a surface of the gate oxide film in the trench. A polysilicon gate formed on the substrate, a bus line formed on the drain region and the body in a termination region and connected to the polysilicon gate, an oxide film formed on the body of the polysilicon gate, the bus line and the termination region; A source electrode connecting the plurality of sources, and the burr A trench transistor comprising a gate electrode electrically connected to the polysilicon gate by a line, wherein the body of the termination region is electrically connected to the source electrode through an opening formed in the bus line. .
이때, 상기 산화막은 상기 개구부 내부 영역에 상기 종단영역의 바디로 관통되는 소스 전극 관통홀이 형성될 수 있다. In this case, a source electrode through hole penetrating into the body of the termination region may be formed in an inner region of the opening.
또한, 상기 소스 전극은 산화막에 의하여 절연되면서 상기 소스 전극 관통홀을 통하여 상기 바디에 직접 연결되도록 상기 개구부의 상부 영역으로 연장되어 형성될 수 있다. The source electrode may be insulated by an oxide film and extend to an upper region of the opening to be directly connected to the body through the source electrode through hole.
또한, 상기 개구부는 상기 종단영역의 바디 상부에서 상기 게이트 전극이 형성되는 방향을 따라 소정 간격으로 형성되며, 대략 사각형상으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 개구부는 상기 폴리 실리콘 게이트 방향으로 개방되어 형성될 수 있다. The openings may be formed at predetermined intervals along the direction in which the gate electrode is formed on the body of the termination region, and may be formed in a substantially rectangular shape. In addition, the opening may be formed to open in the polysilicon gate direction.
또한, 상기 폴리 실리콘 게이트는 수평 방향으로 형성되며 상기 개구부의 전후측과 소정 거리 이격되어 평행하게 연장되는 적어도 하나의 제 1게이트와 상기 개구부의 일측 소정 거리까지 연장되는 적어도 하나의 제 2게이트와 상기 제 1게이트와 제 2게이트를 연결하는 연결게이트를 포함하여 형성될 수 있다.In addition, the polysilicon gate is formed in a horizontal direction and at least one first gate extending in parallel with a predetermined distance from the front and rear sides of the opening and at least one second gate extending to a predetermined distance on one side of the opening and the It may be formed including a connection gate connecting the first gate and the second gate.
또한, 본 발명의 트렌치형 트랜지스터의 제조방법은 반도체 기판 위의 드레인 영역에 소정 깊이로 트렌치를 형성하는 단계와, 상기 트렌치 및 그 외측 전체에 소정 두께로 게이트 산화막을 형성하는 단계와, 상기 트렌치 및 그 외측에 소정 두께의 폴리 실리콘 게이트를 형성하는 단계와, 상기 트렌치 외측의 폴리 실리콘 게이트를 식각하여 제거하는 단계와, 상기 트렌치 외측의 드레인 영역에 소정 깊이로 바디를 형성하는 단계와, 종단영역에서 상기 드레인 영역과 바디 및 폴리실리콘 상부에 소정 두께로 형성되며, 상기 종단영역의 바디 상부의 소정 영역에 개구부를 포함하는 버스라인을 형성하는 단계와, 상기 폴리 실리콘 게이트와 버스라인 및 종 단영역의 바디의 소정영역 위에 소정 두께로 형성되며 상기 개구부의 내부 영역에 소스 전극 관통홀을 포함하는 산화막을 형성하는 단계 및 상기 종단영역의 바디와 연결되는 소스 전극과 상기 반도체 기판 저면에 형성되는 드레인 전극과 상기 폴리 실리콘 게이트에 연결되는 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.In addition, the method of manufacturing a trench transistor of the present invention includes the steps of forming a trench in a drain region on a semiconductor substrate with a predetermined depth, forming a gate oxide film in a predetermined thickness on the trench and the entire outside thereof, Forming a polysilicon gate having a predetermined thickness on the outside thereof, etching and removing the polysilicon gate outside the trench, forming a body at a predetermined depth in the drain region outside the trench, and Forming a bus line having a predetermined thickness on the drain region, the body and the polysilicon, and including a opening in a predetermined region of the upper body of the termination region; Source electrode through-holes are formed on the predetermined area of the body and have a predetermined thickness. And forming a source electrode connected to the body of the termination region, a drain electrode formed on the bottom surface of the semiconductor substrate, and a gate electrode connected to the polysilicon gate.
또한, 상기 버스라인을 형성하는 단계는 상기 개구부가 상기 게이트 전극과 폴리 실리콘 게이트의 측단사이에서 상기 게이트 전극이 형성되는 방향을 따라 소정 간격으로 형성되도록 이루어질 수 있다. 이때, 상기 개구부는 대략 사각형상으로 형성되며, 상기 폴리 실리콘 게이트 방향으로 개방되어 형성될 수 있다.In addition, the forming of the bus line may be performed such that the opening is formed at predetermined intervals along the direction in which the gate electrode is formed between the gate electrode and the side end of the polysilicon gate. In this case, the opening may have a substantially rectangular shape, and may be formed to be open in the polysilicon gate direction.
또한, 상기 소스 전극을 형성하는 단계는 상기 소스 전극이 산화막에 의하여 절연되면서 상기 소스 전극 관통홀을 통하여 상기 바디에 직접 연결되도록 상기 개구부의 상부 영역으로 연장되도록 이루어질 수 있다.The forming of the source electrode may be performed so that the source electrode is insulated by an oxide film and extends to an upper region of the opening to be directly connected to the body through the source electrode through hole.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 트렌치형 트랜지스터에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a trench transistor according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 트렌치형 트랜지스터를 도시한 부분 개략 평면도를 나타내며, 도 5는 도 4의 A - A 단면도를 나타내며, 도 6은 도 4의 B - B 단면도를 나타내며, 도 7은 도 4의 C - C 단면도를 나타낸다.4 is a partial schematic plan view illustrating a trench transistor according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a sectional view taken along the line A-A of FIG. 4, FIG. 6 is a sectional view taken along the line B-B of FIG. Shows C sectional drawing of FIG.
본 발명의 실시예에 의한 트렌치형 트랜지스터는, 도 4 내지 도 7을 참조하면, 드레인 전극(10)과, 상기 드레인 전극(10) 위에 위치된 반도체 기판(20)과, 상 기 반도체 기판(20) 위에 형성된 드레인 영역(30)과, 상기 드레인 영역(30) 위에 형성된 바디(40)와, 상기 바디(40) 위에 부분적으로 형성된 다수의 소스 영역(50)과, 상기 다수의 소스 영역(50)과 바디(40) 및 드레인 영역(30)에 일정 깊이로 형성되는 트렌치(60)와, 상기 트렌치(60) 및 그 외측의 일부 표면을 덮는 게이트 산화막(70)과, 상기 트렌치(60)내의 게이트 산화막(70) 표면에 형성되는 폴리 실리콘 게이트(80)와, 종단영역(120)에서 상기 드레인 영역(30)과 바디(40a)의 상부에 형성되어 상기 폴리 실리콘 게이트(80)에 연결되며 소정 영역에 형성되는 개구부(132)를 포함하는 버스라인(130)과, 상기 폴리 실리콘 게이트(80)와 버스라인(130) 및 종단영역의 바디(40a) 상부에 형성되는 산화막(90)과, 상기 다수의 소스 영역(50)을 연결하며 종단 영역(120)에 형성되는 바디(40a)와 상기 버스라인(130)의 개구부를 통하여 전기적으로 연결되는 소스 전극(100)과, 상기 버스라인(130)에 의하여 상기 폴리 실리콘 게이트(80)와 연결되는 게이트 전극(110)을 포함하여 형성된다.4 through 7, the trench transistor according to the embodiment of the present invention includes a
상기 트렌치형 트랜지스터는 수평면을 기준으로 상기 바디(40)와 소스 영역(50) 및 상기 폴리 실리콘 게이트(80)가 형성되어 상기 드레인 전극(10)으로부터 상기 소스 전극(100)으로 전류가 흐르는 액티브(active) 영역과 상기 버스라인(130)이 형성되어 상기 게이트 전극(110)으로부터 상기 버스라인(130)을 통하여 상기 폴리 실리콘 게이트(80)에 전압이 인가되는 종단(termination) 영역(120)으로 구분될 수 있다. 따라서, 상기 액티브 영역을 중심으로 주변에 상기 종단 영역(120)이 형성된다. The trench transistor has an active body in which current flows from the
상기 드레인 전극(10)은 통상의 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 팔라듐(Pd) 등으로 형성될 수 있으나, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다.The
상기 반도체 기판(20)은 통상의 N+ 형(또는 P+형, 이하의 설명에서는 N채널 FET를 기준으로 설명함) 반도체 기판일 수 있다. 주지된 바와 같이 N+형 반도체 기판은 단결정잉곳 형성 과정에서 N형 불순물을 넣어 만든 것이다.The
상기 드레인 영역(30)은 상기 반도체 기판(20) 위에 에피택셜 공정에 의해 형성되며, N-형 에피택셜 층으로 형성될 수 있다. 주지된 바와 같이 N-형 드레인 영역(30)은 상기 반도체 기판(20) 위에 N형 불순물 가스와 실리콘 가스를 함께 주입하여 성장시키게 된다.The
상기 바디(40)는 상기 드레인 영역(30) 위에 P형 불순물을 주입하여 형성한다. 또한, 상기 바디(40)는 상기 종단 영역(120)에 형성되는 종단 영역의 바디(40a)를 포함하여 형성된다. 물론 상기 P형 바디(40)는 하기에서 설명하는 바와 같이 상기 트렌치(60)가 형성된 후에 형성되지만, 여기서는 구조의 이해를 위해 적층 순서대로 설명한다. 상기 종단영역의 바디(40a)는 상기 버스전극(130)의 개구부(132)를 통하여 상기 소스 전극(100)에 전기적으로 연결된다. The
상기 소스 영역(50)은 상기 바디(40)의 일부 영역에 부분적으로 N형 불순물이 이온 주입되어 형성된다. 상기 소스 영역(50)에서 N형 불순물의 농도는 N+이다.The
상기 트렌치(60)는 상기 다수의 소스 영역(50)과 바디(40, 40a) 및 드레인 영역(30)에 일정 깊이로 형성되어 있다. 즉, 상기 트렌치(60)는 바디(40, 40a)를 관통하여 드레인 영역(30)의 소정 깊이까지 형성된다. 상기 트렌치(60)는 스트라이 프 형상으로 형성될 수 있으며, 셀 형상으로도 형성될 수 있음은 물론이다.The
상기 게이트 산화막(70)은 상기 트렌치(60) 및 그 외측의 일부 표면을 덮도록 형성된다.The
상기 폴리 실리콘 게이트(80)는 N형 불순물이 포함되며, 상기 트렌치(60) 내의 게이트 산화막(70) 표면에 형성된다. 즉, 상기 폴리 실리콘 게이트(80)는 상기 트렌치(60)의 내에 형성되는 게이트 산화막(70)의 내측으로 소정 높이로 형성된다. 이때, 상기 폴리 실리콘 게이트(80)는 상기 게이트 산화막(70)에 의해 상기 소스 영역(50) 및 바디(40)와 절연된 상태를 유지하게 된다. 상기 폴리 실리콘 게이트(80)는 트렌치(60)의 형상에 따라 스트라이프 형태로 형성되며, 트렌치의 형상에 따라 셀 형태로 형성될 수 있음은 물론이다.The
또한, 상기 폴리 실리콘 게이트(80)는 스트라이프 형태로 수평 방향으로 연장되어 형성되며, 상기 버스라인(130)에 형성되는 개구부(132)의 전후측(132a, 132b)과 수직 방향으로 소정 거리 이격되는 소정 영역까지 연장되는 적어도 하나의 제 1게이트(82)와 상기 개구부(132)의 일측 소정 거리까지 연장되는 적어도 하나의 제 2게이트(84)와 상기 제 1게이트(82)와 제 2게이트(84)를 연결하는 연결게이트(86)를 포함하여 형성될 수 있다. 상기 제 1게이트(82)는 각 상기 개구부(132)의 전후측(132a, 132b)의 소정 영역으로 연장되어 상기 버스라인(130)과 보다 큰 면적으로 접촉하게 된다. 또한, 상기 제 2게이트(84)는 상기 개구부(132)의 일측에서 개구부(132)의 내측으로 소정 길이 연장되어 형성된다. 따라서, 상기 제 2게이트(84)의 측단은 상기 개구부(132)의 영역 내에 위치하게 된다. 또한, 상기 연결게이트(86)는 상기 개구부(132)의 내측에서 상기 제 2게이트(84)와 연결된다.In addition, the
한편, 상기 폴리 실리콘 게이트는 상기 제 1게이트(82)와 상기 제 2게이트(84)가 동일한 길이로 형성되며, 상기 제 1게이트(82)와 제 2게이트(84)의 측단이 상기 연결게이트(86)에 의하여 연결되도록 형성될 수 있음은 물론이다.In the polysilicon gate, the
상기 버스라인(130)은 상기 종단 영역(120)에서 상기 폴리 실리콘 게이트(80)와 전기적으로 연결되도록 형성된다. 즉, 상기 버스라인(130)은 상기 게이트 산화막(70)에 의하여 상기 드레인 영역(30)과 종단 영역의 바디(40a)와 절연되면서 상기 드레인 영역(30)과 종단 영역의 바디(40a) 및 종단영역의 폴리 실리콘 게이트(80) 상부에 걸쳐서 형성된다.The
또한, 상기 버스라인(130)은 종단영역의 바디(40a) 상부에 형성되는 개구부(132)를 포함하여 형성된다. 상기 버스라인(130)은 상기 개구부(132)가 형성되는 영역에서 상기 게이트 산화막(70)에 의하여 상기 드레인 영역(30)과 종단 영역의 바디(40a)와 절연되면서 상기 드레인 영역(30)의 상부와 종단영역의 바디(40a)의 상부의 일부 영역에 형성된다.In addition, the
상기 개구부(132)는 상기 게이트 전극(110)과 상기 폴리 실리콘 게이트(80)의 측단사이에 형성되며, 내측면은 상기 산화막(90)에 의하여 소정 두께로 덮여지게 된다. 상기 개구부(132)는 상기 개구부(132)는 상기 종단 영역(120) 내에서 상기 게이트 전극(110)이 형성되는 방향을 따라 소정 간격으로 형성되며, 대략 사각형상으로 형성된다. 다만, 여기서 상기 개구부(132)의 형상을 한정하는 것은 아니며, 원형, 삼각형, 육각형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다. 또한, 상기 개구부(132)는 상기 폴리 실리콘 게이트(80) 방향으로 개방되어 형성될 수 있으며, 이러한 경우에 상기 버스라인(130)은 개구부(132)가 형성되는 영역에서 형상이 단순해지므로 보다 용이하게 형성될 수 있다.The
상기 산화막(90)은 상기 폴리 실리콘 게이트(80) 위에 일정 두께로 증착되어 형성되며, 이는 상기 폴리 실리콘 게이트(80)와 상기 소스 전극(100)를 서로 절연시키게 된다. 또한, 상기 산화막(90)은 상기 종단 영역(120)에서 상기 버스라인(130)과 종단 영역의 바디(40a)의 상부에 형성된다. 상기 산화막(90)은 상기 개구부(132)의 내부 영역에서 상기 종단 영역의 바디(40a)의 일부가 노출되도록, 즉, 상기 종단영역의 바디(40a)로 관통되는 소스 전극 관통홀(92)이 형성된다. 즉, 상기 개구부(132)는 내측면 사이에 소정 두께의 산화막(90)이 도포되어 내부 영역에 상기 소스 전극 관통홀(92)이 형성된다. 상기 소스 전극 관통홀(92)은 내부로 상기 소스 전극(100)이 연장되어 형성되며, 상기 종단 영역의 바디(40a)는 상기 소스 전극(100)과 직접 전기적으로 연결되게 된다. 상기 소스 전극 관통홀(92)은 바람직하게는 상기 개구부(130)의 형상에 대응되는 형상으로 형성되며, 다만, 여기서 그 형상을 한정하는 것은 아니다.The
또한, 상기 산화막(90)은 상기 버스라인(130)과 상기 게이트 전극(110)이 전기적으로 연결되도록 하는 상기 버스라인(130)의 상부에 위치하는 게이트 전극 관통홀(94)을 더 포함하여 형성된다. 따라서, 상기 게이트 전극(110)은 게이트 전극 관통홀(94)을 통하여 상기 버스라인(130)에 전기적으로 연결된다.In addition, the
상기 소스 전극(100)은 예를 들면 알루미늄과 같은 금속에 의해 상기 다수의 소스 영역(50)을 전기적으로 연결하며, 상기 폴리 실리콘 게이트(80)와 절연되도록 상기 바디(40)의 상부와 상기 산화막(90)의 상부에 걸쳐서 소정두께로 형성된다.The source electrode 100 electrically connects the plurality of
또한, 상기 소스 전극(100)은 종단 영역(120)의 상부, 특히 상기 버스 라인의 개구부(132)가 형성된 영역으로 연장되어 형성된다. 또한, 상기 소스 전극(100)은 상기 개구부(132)의 내부 영역에 형성된 상기 산화막(90)의 소스 전극 관통홀(92)로 연장되어 형성되어 상기 종단 영역의 바디(40a)와 직접 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 종단 영역의 바디(40a)는 애벌런치 전류가 흐르는 경우에 종단영역까지 연장되어 형성된 소스 전극(100)으로 짧은 경로를 통하여 전류를 흐르게 함으로써 상기 종단 영역의 바디(40a)에서 열이 발생되는 것을 최소화할 수 있게 된다. In addition, the
한편, 상기 소스 전극(100)은 상기 종단영역의 바디(40a)로 연장되지 않으며, 상기 종단영역의 바디(40a)는 상기 개구부(132)를 통하여 형성되는 별도의 전극에 의하여 상기 소스 전극(100)에 전기적으로 연결될 수 있음은 물론이다.Meanwhile, the
상기 게이트 전극(110)은 상기 게이트 전극 관통홀(94)을 통하여 상기 버스라인(130)에 접속하게 되며 상기 폴리 실리콘 게이트(80)에 전기적으로 연결된다. 상기 게이트 전극(110)은 일반적으로 통상의 알루미늄으로 형성될 수 있으며, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다.The
다음은 본 발명의 실시예에 따른 트렌치형 트랜지스터의 제조방법에 대하여 설명한다. 도 8a 내지 도 8h는 본 발명의 실시예에 의한 트렌치형 트랜지스터의 제 조 방법을 순차적으로 나타낸다. 이하에서는 버스라인(130)이 형성되는 종단영역(120)을 중심으로 설명한다. 또한, 상기 액티브 영역은 상기 종단 영역과 그 형태 변화가 위와 유사하기 때문에 액티브 영역에 대한 설명과 도면은 생략하기로 한다. 또한, 상기 반도체 기판(20)과 드레인 영역(30)의 형성 방법은 종래와 유사하므로 설명을 생략한다.Next, a method of manufacturing a trench transistor according to an embodiment of the present invention will be described. 8A to 8H sequentially illustrate a method of manufacturing a trench transistor according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a description will be given focusing on the
도시된 바와 같이 본 발명에 의한 트렌치형 트랜지스터의 제조 방법은 트렌치(60) 형성 단계와, 게이트 산화막(70) 형성 단계와, 폴리 실리콘 게이트(80) 형성 단계와, 폴리 실리콘 게이트(80) 식각 단계와, 바디(40) 형성 단계와, 버스라인(130) 형성단계와 산화막(90) 형성 단계와, 소스 전극(100)과 드레인 전극(10) 및 게이트 전극(100) 형성 단계를 포함하여 이루어진다.As illustrated, the method of manufacturing a trench transistor according to the present invention includes forming a
상기 트렌치(60) 형성 단계는, 도 8a에 도시된 바와 같이, 먼저 반도체 기판(20) 위의 드레인 영역(30)의 상부에서 상기 트렌치(60)가 형성되는 영역을 제외한 영역에 마스킹한 후 드레인 영역(30)을 일정 깊이로 식각하여 이루어진다. In the
상기 게이트 산화막(70) 형성 단계는, 도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 트렌치(60) 및 그 외측 전체에 소정 두께의 게이트 산화막(70)이 형성되어 이루어진다.As illustrated in FIG. 8B, the
상기 폴리 실리콘 게이트(80) 형성 단계는, 도 8c에 도시된 바와 같이, 트렌치(60) 및 그 외측에 소정 두께의 N형 불순물이 함유된 폴리 실리콘 게이트(80)를 형성하여 이루어진다.As shown in FIG. 8C, the
상기 폴리 실리콘 게이트(80) 식각 단계는, 도 8d에 도시된 바와 같이, 상기 트렌치(60) 내측의 폴리 실리콘 게이트(80)를 제외하고 상기 트렌치(60) 외측의 폴 리 실리콘 게이트를 전부 식각하여 이루어진다.The etching of the
상기 바디(40) 형성 단계는, 도 8e에 도시된 바와 같이, P형 불순물을 상기 드레인 영역(30)에 소정 깊이로 이온 주입하여 이루어진다. 상기 바디(40)는 상기 트렌치(60)의 외측영역에 형성된다. 한편, 도시하지는 않았지만 상기 바디(40)는 일정 영역으로 N형 불순물이 이온 주입되어 소스 영역(50)이 형성된다. As illustrated in FIG. 8E, the
상기 버스라인(130) 형성단계는, 도 8f에 도시된 바와 같이, 상기 종단 영역에서 상기 드레인 영역(30)과 바디(40a) 및 폴리 실리콘 게이트(80)의 상부에 소정 두께로 형성되어 이루어진다. 이때, 상기 버스라인(130)은 상기 산화막(90)에 의하여 상기 드레인 영역(30)과 종단영역의 바디(40a)와 절연되어 형성된다. 또한, 상기 버스라인(130)은 상기 종단영역의 바디(40a) 상부의 소정 영역에 형성되는 상기 개구부(130)를 포함하게 된다.As illustrated in FIG. 8F, the
상기 산화막(90) 형성 단계는, 도 8g에 도시된 바와 같이, 상기 폴리 실리콘 게이트(80)와 종단 영역의 바디(40a) 및 버스라인(130) 위에 소정 두께의 규소 산화막이 증착되어 이루어진다. 상기 산화막(90)은 폴리 실리콘 게이트(80)와 소스 전극(100) 사이를 절연시키게 된다. 또한, 상기 산화막(90)은 상기 소스 전극(100)이 상기 종단 영역의 바디(40a)와 연결되는 소스 전극 관통홀(92)과 상기 게이트 전극(110)이 상기 버스라인(130)과 연결되는 게이트 전극 관통홀(94)을 포함하여 형성된다. 상기 소스 전극 관통홀(92)은 상기 개구부(132) 내부 영역 내에 형성되며, 상기 게이트 전극 관통홀(94)은 상기 버스라인(130) 상부에 형성된다. 상기 소스 전극 관통홀(92)과 게이트 전극 관통홀(94)은 별도의 식각과정을 통하여 형성되 거나 산화막의 형성과정에서 마스킹을 통하여 형성될 수 있다. As illustrated in FIG. 8G, the
상기 전극 형성 단계는, 도 8h에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 소스 영역(50)을 알루미늄 재질의 금속으로 연결하여 소스 전극(100)을 형성하고, 상기 반도체 기판(20)의 저면에 알루미늄 재질의 금속을 증착하여 드레인 전극(10)을 형성하며, 상기 폴리 실리콘 게이트(80)의 종단에 알루미늄 재질의 금속을 증착하여 게이트 전극(110)을 형성한다. 이때, 상기에서 설명한 바와 같이 상기 소스 전극(100)은 종단 영역의 바디(40a) 상부로 연장되어 형성되며, 특히 상기 소스 전극 관통홀(92)로 연장되어 상기 종단 영역의 바디(40a)와 직접 전기적으로 연결되도록 형성된다.In the forming of the electrode, as shown in FIG. 8H, the
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.As described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and any person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Various modifications are possible, of course, and such changes are within the scope of the claims.
본 발명에 따른 트렌치형 트랜지스터 및 그 제조 방법에 의하면 트렌치형 트랜지스터에서 종단영역의 바디를 버스라인에 형성되는 개구부를 통하여 직접 소스 전극에 전기적으로 연결시켜 종단영역의 바디에서의 저항성분을 감소시킴으로써 바디 결합의 기생 다이오드 영역에 애벌런치 전류가 흐를 때 종단영역의 바디에서 발생되는 열을 최소화하여 종단 영역에서 열에 의한 파괴가 일어나는 것을 방지하고 트랜지스터의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다. According to the trench transistor according to the present invention and a method of manufacturing the same, in the trench transistor, the body of the termination region is electrically connected to the source electrode directly through an opening formed in the bus line, thereby reducing the resistance component of the body of the termination region. When the avalanche current flows in the parasitic diode region of the coupling, heat generated in the body of the termination region is minimized, thereby preventing thermal destruction in the termination region and increasing the reliability of the transistor.
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