KR101747615B1 - 반도체 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

게이트 길이 방향에 대해 수평으로 복수개의 트렌치를 형성함으로써 단위면적당 게이트 폭을 증대시키는 고구동 능력 가로형 MOS 에 있어서, 소자 면적을 증가시키지 않고 추가로 구동 능력을 향상시키기 위해서, 반도체 기판 표면으로부터 일정한 깊이로 형성된 고저항 제 1 도전형 반도체의 웰 영역과, 상기 웰 영역의 표면으로부터 도중의 깊이까지 도달하는 복수개의 트렌치와, 상기 트렌치가 형성하는 요철부의 표면에 형성된 게이트 절연막과, 상기 트렌치 내부에 매설된 게이트 전극과 상기 트렌치 양단 부근을 제외한 상기 요철부 영역에 있어서 상기 트렌치 내부에 매설된 게이트 전극과 접촉하여 기판 표면에 형성된 게이트 전극막과, 상기 게이트 전극막과 접촉하여 상기 트렌치 양단 부근의 트렌치 내부에 반도체 기판 표면보다 깊은 위치에 표면이 위치하도록 매설된 게이트 전극막과, 상기 게이트 전극막과 접촉되어 있지 않은 반도체면으로부터 상기 웰 영역의 깊이보다 얕게 형성된 2 개의 저저항 제 2 도전형 반도체층인 소스 영역과 드레인 영역을 갖는 반도체 장치로 하였다.

Description

반도체 장치 및 그 제조 방법{SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 트렌치 구조를 갖는 반도체 장치에 관한 것이다.
시대에 따라 반도체 장치는 미세 가공 기술을 구사함으로써, 능력을 떨어뜨리지 않고 작게 제조할 수 있게 되었다. 고구동 능력을 갖는 반도체 소자에 있어서도 그 흐름은 예외가 아니며, 미세 가공 기술을 구사함으로써 단위면적당 온 (on) 저항의 저감이 도모되어 왔다. 그러나, 소자를 미세화함으로써 발생하는 내압의 저하는, 미세 가공에 의한 추가적인 구동 능력의 향상에 제동을 걸고 있는 것도 사실이다. 이 미세화와 내압의 트레이드 오프를 타파하기 위해서, 지금까지 다양한 구조의 소자가 제안되고 있고, 현재 주류인 구조로는, 고내압 또한 고구동 능력을 갖는 Power MOS FET 를 예로 들면, 트렌치 게이트 MOS 를 들 수 있다. 트렌치 게이트 MOS 는 고내압 또한 고구동 능력을 갖는 DMOS 중에서도 가장 집적도가 높은 것이다. 그러나, 트렌치 게이트 MOS 는 기판의 깊이 방향으로 전류를 흘리는 세로형 MOS 구조이고, 소자 단체 (單體) 로서는 매우 우수한 성능을 갖고 있지만, IC 와의 온칩화에는 불리하다. IC 와의 온칩화를 고려하면, 역시 종래의 가로형 MOS 구조를 선택하지 않을 수 없다. 내압을 저하시키지 않고 추가로 단위면적당 온 저항을 저감하는 방법으로서 게이트부를 볼록부와 오목부를 갖는 트렌치 구조로 함으로써 게이트 폭을 버는 가로형 트렌치 게이트형 트랜지스터가 고안되어 있다 (예를 들어, 특허 문헌 1 참조).
도 3 및 도 4 에 종래의 가로형 트렌치 게이트형 트랜지스터의 개념도를 나타낸다. 여기에서, 도 3 의 (a) 는 조감도, 도 3 의 (b) 는 평면도, 도 4 의 (a), (b), (c) 는 각각 도 3 의 (b) 의 선분 4A-4A', 4B-4B', 4C-4C' 에 따른 단면도 (斷面圖) 이다. 가로형 트렌치 게이트형 트랜지스터는, n 형 혹은 p 형의 고저항 반도체 기판 (006) 의 표면에 형성된 p 형 웰 영역 (005) 에 배치된 트랜지스터의 채널 방향으로 평행해지도록 배치된 복수의 트렌치와, 트렌치에 의해 규정되는 오목부 (008) 및 오목부의 양측에 위치하는 볼록부 (007) 와, 오목부 및 볼록부의 표면에 형성된 게이트 절연막 (004) 과, 오목부를 충전함과 함께 볼록부의 게이트 절연막 상에 배치된 게이트 전극 (003) 과, 게이트 전극을 사이에 끼우는 양측의 웰 영역의 표면에 트렌치와 쌍이 되도록 배치된 소스 영역 (001) 및 드레인 영역 (002) 으로 이루어져 있다. 여기에서 도 3 의 (b) 에 있어서 도면을 보기 쉽게 하기 위해 트렌치 외부의 게이트 전극 (003) 과 게이트 절연막 (004) 은 투명하게 되어 있고 게이트 전극 (003) 의 에지를 굵은 선으로 나타내고 있다. 이 발명은 게이트부를 트렌치 구조로 함으로써 가로형 MOS 의 단위 평면적당 게이트 폭을 넓혀, 온 저항을 저감하는 발명이다. 도면 중의 파선 (019) 은 트랜지스터에 흐르는 전류의 경로를 나타내고 있다.
(특허문헌1)일본공개특허공보제2006-294645호
그러나, 상기의 발명에는 하나의 문제점이 있다. 상기의 발명에 있어서, 트렌치가 깊어지면 질수록, 또 도 3 및 도 4 에 나타내는 게이트 전극의 상부의 길이 (LP) 가 짧아질수록, 전체의 트렌치 상부 부근에 비하여 트렌치 바닥부 부근의 채널 길이가 길어지고, 도 3 및 도 4 에 나타내는 바와 같이 트렌치 바닥부 부근의 전류 경로 (019) 를 따라서 전류가 충분히 흐르지 않고, 구동 능력을 충분히 얻을 수 없다는 문제가 발생한다.
(1) 반도체 기판 표면으로부터 일정한 깊이로 형성된 고저항 제 1 도전형 반도체의 웰 영역과, 상기 웰 영역의 표면으로부터 도중의 깊이까지 도달하는 복수개의 트렌치와, 상기 트렌치가 형성하는 요철부의 표면에 형성된 게이트 절연막과, 상기 트렌치 내부에 매설된 게이트 전극과 상기 트렌치 양단 (兩端) 부근을 제외한 상기 요철부 영역에 있어서 상기 트렌치 내부에 매설된 게이트 전극과 접촉하고 기판 표면에 형성된 게이트 전극막과, 상기 게이트 전극막과 접촉하여 상기 트렌치 양단 부근의 트렌치 내부에 반도체 기판 표면보다 깊은 위치에 표면이 위치하도록 매설된 게이트 전극막과, 상기 게이트 전극막과 접촉되어 있지 않은 반도체면으로부터 상기 웰 영역의 깊이보다 얕게 형성된 2 개의 저저항 제 2 도전형 반도체층인 소스 영역과 드레인 영역을 갖는 반도체 장치 및 그 제조 방법으로 하였다.
(2) 상기 (1) 에 기재된 반도체 장치에 있어서, 상기 소스 영역과 드레인 영역의 반도체 표면이 상기 트렌치 양단 부근을 제외한 트렌치 영역의 볼록부의 높이보다 깊은 구조에 있어서, 상기 게이트 전극막과 접촉되어 있지 않은 반도체면으로부터 상기 웰 영역의 깊이보다 얕게 형성된 2 개의 저저항 제 2 도전형 반도체층인 소스 영역과 드레인 영역을 갖는 반도체 장치로 하였다.
(3) 상기 (1) 혹은 (2) 에 기재된 반도체 장치에 있어서, 상기 트렌치 양단 부근의 트렌치 내부에 게이트 전극막이 존재하지 않는 구조에 있어서, 상기 게이트 전극막과 접촉되어 있지 않은 반도체면으로부터 상기 웰 영역의 깊이보다 얕게 형성된 2 개의 저저항 제 2 도전형 반도체층인 소스 영역과 드레인 영역을 갖는 반도체 장치로 하였다.
소스 및 드레인 영역의 깊이를 깊게 함으로써, 바닥부 부근의 채널에도 충분히 전류가 흐르도록 함으로써 구동 능력이 향상된다.
도 1 은 본 발명의 기본 구조를 나타내는 도면. (a) 조감도. (b) 평면도.
도 2 는 도 1 의 (b) 의 단면도. (a) 선분 2A-2A' 의 단면도. (b) 선분 2B-2B' 의 단면도. (c) 선분 2C-2C' 의 단면도.
도 3 은 종래 기술의 실시예를 나타내는 도면. (a) 조감도. (b) 평면도.
도 4 는 도 3 의 (b) 의 단면도. (a) 선분 4A-4A' 의 단면도. (b) 선분 4B-4B' 의 단면도. (c) 선분 4C-4C' 의 단면도.
도 5 는 본 발명의 제조 공정을 나타내는 조감도.
도 6 은 본 발명의 기본 구조와 그 제조 공정을 나타내는 도면. (a) 조감도. (b) 선분 6A-6B' 의 단면도.
도 7 은 본 발명의 기본 구조와 그 제조 공정을 나타내는 도면. (a) 조감도. (b) 선분 7A-7A' 의 단면도.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
본 발명의 제 1 실시예를 도 1 및 도 2 를 사용하여 설명한다.
여기에서, 도 1 의 (a) 는 조감도, 도 1 의 (b) 는 평면도, 도 2 의 (a), (b), (c) 는 각각 도 1 의 (b) 의 선분 2A-2A', 2B-2B', 2C-2C' 를 따른 단면도이다. 이들 도면에 있어서는 도 3 및 도 4 에 나타낸 종래 기술과 대응하는 구성 요소에는 동일한 부호를 붙였다. 여기에서 도 1 의 (b) 에 있어서 도면을 보기 쉽게 하기 위해 트렌치 외부의 게이트 전극 (003) 과 게이트 절연막 (004) 은 투명하게 되어 있고, 게이트 전극 (003) 의 에지를 굵은 선으로 나타내고 있다. 종래 기술과의 차이는, 소스 영역 (001) 및 드레인 영역 (002) 을 트렌치 오목부의 가능한 한 하방까지 형성할 수 있도록, 반도체 기판의 표면으로부터 트렌치 내부에 매설된 게이트 전극의 표면까지의 거리 (dP) 를 크게 한 것이다. 도 2 의 (b), (c) 에 나타내는 바와 같이, dP 가 큰 구조에 있어서 소스·드레인 영역을 다방향 경사 이온 주입법에 의해 제조하면, dP 의 트렌치 측벽부에 이온이 들어가 종래 기술보다 깊은 지점까지 소스·드레인 영역을 제조할 수 있게 되고, 소스·드레인 깊이는 dP 와 거의 동일한 깊이의 dSD 까지 깊게 할 수 있게 된다. 이로써, 도 1 의 (a) 에 나타내는 바와 같이 종래 기술보다 트렌치 바닥부 영역의 전류 경로 (019) 를 따라 전류를 흐르게 할 수 있게 되어 구동 능력이 향상된다.
이와 같은 구조를 갖는 가로형 트렌치 게이트형 트랜지스터의 제조 방법을 도 5 에 나타낸다. 먼저 (a) 에 나타내는 바와 같이 n 형 혹은 p 형 반도체 기판 (006) 에 p 형 웰 (005) 을 제조하고, 그 후 볼록부 (007) 와 오목부 (008) 를 갖는 트렌치를 통상적으로는 복수 제조한다. (b) 에 나타내는 바와 같이 다음으로 열산화에 의해 임의의 막두께의 산화막을 성장시켜 게이트 절연막 (004) 으로 한다. 이어서, 예를 들어 Poly-Si 등을 게이트 전극 (003) 의 형성을 위해서 퇴적시킨 후, 레지스트에 의해 임의의 지점의 Poly-Si 를 마스크하고, 그 밖의 Poly-Si 를 에칭한다. 이 에칭시, 소스·드레인 영역 상의 산화막이 에칭 감소에 의해 없어지지 않을 정도까지 Poly-Si 를 에칭하고, 가능한 한 트렌치 내부에 매설된 Poly-Si 를 제거하여, dP 를 크게 한다. 보다 구체적으로는, 게이트 전극은 반도체 기판 표면 상에 배치된 제 2 게이트 전극과, 이 제 2 게이트 전극하에서 트렌치 내부에 매설된 제 1 게이트 전극과, 트렌치 내부에서 제 1 게이트 전극의 양측에 배치되어, 표면은 에칭되는 제 3 게이트 전극으로 이루어져 있다. 그 후, (c) 에 나타내는 바와 같이, n 형 이온종을 이온 주입하여 셀프 얼라인에 의해 소스·드레인 영역 (001 및 002) 을 제조한다. 이 때 다방향 경사 이온 주입법을 사용하여 이온 주입함으로써, 게이트 전극이 없는 트렌치 측벽에 이온이 주입됨으로써, 종래 기술보다 깊게 소스·드레인 영역을 제조할 수 있게 된다.
여기에서 소스·드레인 영역의 깊이를 트렌치 바닥부의 높이와 동등하게 함으로써 구동 능력이 가장 향상되는데, 이것은 도 6 의 (a) 및 도 6 의 (b) 에 나타내는 바와 같이 상기의 게이트 전극 에칭에 있어서 마스크되어 있지 않은 지점의 트렌치 내부의 게이트 전극을 모두 제거함으로써 실현할 수 있다. 그러나, 트렌치 깊이, 게이트 산화막의 두께, 그리고 에칭의 게이트 전극/산화막의 선택비에 따라서는, 트렌치 내부의 게이트 전극을 모두 제거하기까지 소스·드레인 영역 상의 산화막이 에칭 감소에 의해 없어지고 소스·드레인 영역의 실리콘까지 에칭이 진행되어 도 7 의 (a) 및 도 7 의 (b) 에 나타내는 바와 같은 형상으로 되는 경우도 생각할 수 있다. 그러나, 이 형상에 있어서도 상기와 동일하게 n 형 이온종을 다방향 경사 이온 주입법에 의해 주입함으로써 더욱 깊은 소스·드레인 영역을 제조할 수 있게 되어, 고구동 능력 MOS 로서 기능한다.
상기 예에 있어서, 도전형을 반전시킴으로써 p 채널형 MOS 구조도 동일하게 제조할 수 있는 것은 말할 필요도 없으며, 트윈 웰 수법을 사용하면, 1 칩으로 고구동 능력을 갖는 CMOS 구조를 제조하는 것도, IC 혼재도 용이하게 할 수 있게 된다. 이상이 본 발명의 기본 구조 및 기본 제조법이다.
여기에서는, 상기의 기본 구조의 응용에 대해 서술한다.
통상적인 플래너형 MOS 에 있어서, 내압 향상을 위해 기본 구조를 베이스로 하여 다양한 구조가 존재한다. 본 발명에 관해서도 동일하게, 기본 구조 (도 5 ∼ 도 7) 를 베이스로 하여 LDD (Light Doped Drain) 구조, DDD (Double Diffused Drain) 구조, LDMOS (Lateral Double diffused MOS) 구조 등의 종래 기술과 병합할 수 있기 때문에 용이하게 내압 향상이 도모된다.
또, 도 1 에 나타내는 볼록부 (007) 의 폭을 1000 Å 정도로 함으로써, MOS 가 온 상태가 될 때에 볼록부 내부가 모두 공핍화 (空乏化) 되어, 서브스레숄드 특성이 향상된다. 따라서 소스·드레인 사이의 리크가 감소되어, 임계값을 낮출수 있게 되고, 결과적으로 더욱 구동 능력을 향상시킬 수 있게 된다.
또, 본 발명과 종래의 트윈 웰 기술을 병합함으로써, 양극성 채널의 본 발명의 반도체 장치와 통상적인 IC 를 동일 칩 상에 혼재할 수 있게 되어, 간단하게 CMOS 드라이버 혼재의 IC 를 제조할 수 있게 된다.
이상, 본 발명의 실시형태를 설명했는데, 본 발명은 상기의 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 변형하여 실시할 수 있다.
001 소스 영역
002 드레인 영역
003 게이트 전극
004 게이트 절연막
005 웰 영역
006 고저항 반도체 기판
007 볼록부
008 오목부
019 전류 경로

Claims (6)

  1. 반도체 기판과,
    상기 반도체 기판의 표면으로부터 일정한 깊이에 형성된 제 1 도전형 웰 영역과,
    상기 웰 영역의 표면으로부터 그 도중의 깊이까지 도달하는 복수개의 트렌치와,
    상기 복수개의 트렌치가 형성하는 오목부 및 볼록부의 표면에 형성된 게이트 절연막과,
    상기 복수개의 트렌치의 내부에, 상기 복수개의 트렌치의 양단 부근을 제외하고 매설된 제 1 게이트 전극과,
    상기 복수개의 트렌치의 양단 부근을 제외한 상기 오목부 및 상기 볼록부의 영역에 있어서 상기 제 1 게이트 전극과 접촉하여 상기 반도체 기판 표면에 형성된 제 2 게이트 전극과,
    상기 복수개의 트렌치의 양단 부근에 있어서, 상기 볼록부의 표면으로부터 상기 오목부의 측면 및 저부에 걸쳐 연속해서 배치되고, 게다가 상기 웰 영역의 깊이보다는 얕게 형성된 제 2 도전형 반도체층인 소스 영역 및 드레인 영역을 갖고, 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역이 형성되어 있는, 상기 제 2 게이트 전극에 덮여 있지 않은 영역의 상기 볼록부의 표면은, 상기 제 2 게이트 전극에 덮여 있는 영역의 상기 볼록부의 표면보다 낮게 되어 있는, 반도체 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역은 LDD 구조를 갖는, 반도체 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역은 DDD 구조를 갖는, 반도체 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역은 LDMOS 구조를 갖는, 반도체 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수개의 트렌치의 상기 볼록부는 내부가 전부 공핍화되는 길이로 되어 있는 반도체 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 장치에 있어서, 모든 도전형을 반전시킨, 반도체 장치.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2995139A1 (fr) 2012-09-04 2014-03-07 St Microelectronics Sa Transistor mos
EP3123413A4 (en) * 2014-03-25 2017-10-04 Interactive Intelligence Group, Inc. System and method for predicting contact center behavior
CN105097916A (zh) * 2014-05-05 2015-11-25 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 Mos晶体管器件及其制作方法
CN112993039B (zh) 2016-05-24 2024-04-05 马克西姆综合产品公司 Ldmos晶体管及相关系统和方法
CN109065635B (zh) * 2018-08-22 2021-05-14 电子科技大学 一种横向二极管器件

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001102574A (ja) * 1999-09-29 2001-04-13 Toshiba Corp トレンチゲート付き半導体装置
JP2006019518A (ja) * 2004-07-01 2006-01-19 Seiko Instruments Inc 横型トレンチｍｏｓｆｅｔ
JP2006294645A (ja) 2005-04-05 2006-10-26 Seiko Instruments Inc 半導体装置及びその製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US223253A (en) * 1880-01-06 Half op his eight to geoege joseph o doheett
US101110A (en) * 1870-03-22 Improvement in drop-wire supporting-bars or plates of warfing-machines
KR940005451B1 (ko) 1984-11-27 1994-06-18 아메리칸 텔리폰 앤드 텔레그라프 캄파니 Mos 트렌치 트랜지스터 장치 및 그 제조 방법
JPH0575121A (ja) * 1991-09-18 1993-03-26 Fujitsu Ltd 半導体装置
US5467305A (en) * 1992-03-12 1995-11-14 International Business Machines Corporation Three-dimensional direct-write EEPROM arrays and fabrication methods
US5399516A (en) * 1992-03-12 1995-03-21 International Business Machines Corporation Method of making shadow RAM cell having a shallow trench EEPROM
US5932911A (en) * 1996-12-13 1999-08-03 Advanced Micro Devices, Inc. Bar field effect transistor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001102574A (ja) * 1999-09-29 2001-04-13 Toshiba Corp トレンチゲート付き半導体装置
JP2006019518A (ja) * 2004-07-01 2006-01-19 Seiko Instruments Inc 横型トレンチｍｏｓｆｅｔ
JP2006294645A (ja) 2005-04-05 2006-10-26 Seiko Instruments Inc 半導体装置及びその製造方法

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