KR101870825B1 - Power semiconductor device and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액티브(active) 영역 및 에지(edge) 영역을 포함하고, 제 1 도전형의 불순물이 도핑된 반도체를 함유하는 기판; 상기 기판의 에지 영역 상에 형성된 절연막; 상기 절연막 상에 형성된 필드 플레이트 패턴; 상기 기판의 에지 영역 내부에 매립되어 상기 기판의 상부면과 나란한 벡터 성분을 가지는 방향으로 신장하는 적어도 하나 이상의 제 2 도전형의 제 1 도핑 영역; 및상기 기판 내에 상기 기판의 상부면에서 하방으로 신장하는 형상을 가지는 적어도 하나 이상의 제 2 도전형의 제 2 도핑 영역;을 포함하되, 상기 제 1 도핑 영역은 상기 제 2 도핑 영역의 하단부에서 측방으로 돌출되는 형태로 배치되며, 상기 제 1 도핑 영역의 제 2 도전형 도핑 농도는 상기 제 2 도핑 영역의 제 2 도전형 도핑 농도 보다 더 낮은 것을 특징으로 하는, 전력 반도체 소자를 제공한다. The present invention provides a semiconductor device comprising: a substrate including an active region and an edge region, the substrate comprising a semiconductor doped with an impurity of a first conductivity type; An insulating film formed on the edge region of the substrate; A field plate pattern formed on the insulating film; At least one first doped region of the second conductivity type buried in an edge region of the substrate and extending in a direction having a vector component parallel to the top surface of the substrate; And at least one second doped region of a second conductivity type having a shape extending downward from an upper surface of the substrate in the substrate, wherein the first doped region is located laterally at a lower end of the second doped region Wherein the second conductivity type doping concentration of the first doping region is lower than the second conductivity type doping concentration of the second doping region.
Description
본 발명은 전력 반도체 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT, Insulated Gate Bipolar Transistor) 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a power semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to an insulated gate bipolar transistor (IGBT) device and a manufacturing method thereof.
절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT, Insulated Gate Bipolar Transistor)는 MOS(Metal Oxide Silicon)와 바이폴라 기술의 결정체로 낮은 순방향손실과 빠른 스피드를 특징으로 사이리스터, 바이폴라 트랜지스터, MOSFET 등으로는 실현 불가능한 분야의 응용처를 대상으로 적용이 확대 되고 있고, 300V 이상의 전압 영역에서 널리 사용되고 있는 고효율, 고속의 전력 시스템에 있어서 필수적으로 사용되는 차세대 전력 반도체 소자이다. 1970년대에 전력용 MOSFET이 개발된 이후 스위칭 소자는 고속의 스위칭이 요구되는 범위에서는 MOSFET이 사용되어지고 있고 중전압 내지 고전압에서 대량의 전류도통이 요구되는 범위에서는 바이폴라 트랜지스터나 사이리스터, GTO 등이 사용되어 왔다. 1980년대 초에 개발된 IGBT는 출력 특성면에서는 바이폴라 트랜지스터 이상의 전류 능력을 지니고 있고 입력 특성면에서는 MOSFET과 같이 게이트 구동 특성을 갖기 때문에 약 100KHz정도의 고속의 스위칭이 가능하다. 따라서 IGBT는 MOSFET과 바이폴라 트랜지스터, 사이리스터의 대체용 소자 뿐만 아니라 새로운 적용 시스템을 창출하고 있기 때문에 산업용은 물론 가정용 전자기기에 이르기까지 점차 사용 범위를 확대해 나가고 있다. Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) is a crystalline material of MOS (Metal Oxide Silicon) and bipolar technology. It is characterized by low forward loss and high speed. It is applicable to applications that can not be realized with thyristors, bipolar transistors and MOSFETs. And is a next generation power semiconductor device which is used in a high efficiency and high speed power system widely used in a voltage range of 300V or more. Since the development of power MOSFETs in the 1970s, MOSFETs have been used for switching devices requiring high-speed switching, and bipolar transistors, thyristors, and GTOs have been used in a range where a large amount of current conduction is required at medium to high voltages Has come. The IGBT developed in the early 1980s has a current capability of more than a bipolar transistor in terms of output characteristics and has a gate driving characteristic like a MOSFET in terms of input characteristics, so that switching at a high speed of about 100 KHz is possible. As a result, IGBTs are being used not only for replacement of MOSFETs, bipolar transistors, and thyristors, but also for new application systems.
관련 선행기술로는 대한민국 공개공보 제20140057630호(2014.05.13. 공개, 발명의 명칭 : IGBT 와 그 제조 방법)가 있다.A related prior art is Korean Laid-Open Publication No. 20140057630 (published on May 13, 2014, entitled IGBT and its manufacturing method).
본 발명은 소자 파괴에 대한 강건성을 개선한 전력 반도체 소자 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.It is an object of the present invention to provide a power semiconductor device with improved robustness against element breakdown and a method of manufacturing the same. However, these problems are exemplary and do not limit the scope of the present invention.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 의한 전력 반도체 소자가 제공된다. 상기 전력 반도체 소자는 액티브(active) 영역 및 에지(edge) 영역을 포함하고, 제 1 도전형의 불순물이 도핑된 반도체를 함유하는 기판; 상기 기판의 에지 영역 상에 형성된 절연막; 상기 절연막 상에 형성된 필드 플레이트 패턴; 상기 기판의 에지 영역 내부에 매립되어 상기 기판의 상부면과 나란한 벡터 성분을 가지는 방향으로 신장하는 적어도 하나 이상의 제 2 도전형의 제 1 도핑 영역; 및 상기 기판 내에 상기 기판의 상부면에서 하방으로 신장하는 형상을 가지는 적어도 하나 이상의 제 2 도전형의 제 2 도핑 영역;을 포함하되, 상기 제 1 도핑 영역은 상기 제 2 도핑 영역의 하단부에서 측방으로 돌출되는 형태로 배치되며, 상기 제 1 도핑 영역의 제 2 도전형 도핑 농도는 상기 제 2 도핑 영역의 제 2 도전형 도핑 농도 보다 더 낮다. A power semiconductor device according to one aspect of the present invention for solving the above problems is provided. The power semiconductor device comprising an active region and an edge region, the substrate comprising a semiconductor doped with an impurity of a first conductivity type; An insulating film formed on the edge region of the substrate; A field plate pattern formed on the insulating film; At least one first doped region of the second conductivity type buried in an edge region of the substrate and extending in a direction having a vector component parallel to the top surface of the substrate; And at least one second doped region of a second conductivity type having a shape extending downward from an upper surface of the substrate in the substrate, wherein the first doped region is located laterally at a lower end of the second doped region And the second conductivity type doping concentration of the first doping region is lower than the second conductivity type doping concentration of the second doping region.
상기 전력 반도체 소자에서, 상기 제 2 도전형의 제 1 도핑 영역은 상기 기판의 상부면과 나란한 방향으로 신장할 수 있다. In the power semiconductor device, the first doped region of the second conductivity type may extend in a direction parallel to an upper surface of the substrate.
상기 전력 반도체 소자에서, 상기 제 1 도핑 영역은 상기 제 2 도핑 영역의 하부 말단과 연결되어 측방으로 돌출될 수 있다. In the power semiconductor device, the first doped region may be connected to the lower end of the second doped region and laterally protrude.
상기 전력 반도체 소자에서, 상기 제 1 도핑 영역은 상기 제 2 도핑 영역과 이격되어 상기 제 2 도핑 영역의 하방에 배치될 수 있다. In the power semiconductor device, the first doped region may be spaced apart from the second doped region and disposed below the second doped region.
상기 전력 반도체 소자에서, 상기 적어도 하나 이상의 제 2 도전형의 제 2 도핑 영역은 서로 이격되어 배열된 복수개의 제 2 도전형의 제 2 도핑 영역을 포함하고, 상기 적어도 하나 이상의 제 2 도전형의 제 1 도핑 영역은 상기 제 2 도핑 영역의 측방으로 돌출되는 형상을 각각 가지면서 서로 이격되어 배열된 복수개의 제 2 도전형의 제 1 도핑 영역을 포함하되, 상기 복수개의 제 2 도전형의 제 2 도핑 영역 중에서 어느 하나의 제 2 도핑 영역과 바로 인접한 다른 하나의 제 2 도핑 영역 간의 간격은 상기 액티브(active) 영역으로부터 멀어질수록 더 증가될 수 있다. In the power semiconductor device, the at least one second doped region of the second conductivity type may include a plurality of second doped regions of a second conductivity type arranged to be spaced apart from each other, and the at least one second conductivity type The first doped region includes a plurality of second doped regions of a second conductivity type arranged to be spaced apart from each other in a shape protruding sideways from the second doped region, An interval between any one second doped region and another immediately adjacent second doped region may be further increased as the distance from the active region increases.
상기 전력 반도체 소자는, 상기 기판의 액티브 영역에 형성되는 것으로서, 적어도 한 쌍의 트렌치 게이트 전극; 상기 적어도 한 쌍의 트렌치 게이트 전극 사이에 배치된 제 2 도전형의 바디 영역; 상기 적어도 한 쌍의 트렌치 게이트 전극의 바닥면과 적어도 일측면을 각각 둘러싸면서 서로 이격 배치된 제 2 도전형의 플로팅 영역; 및 상기 플로팅 영역 아래로부터 상기 바디 영역까지 이어지는 제 1 도전형의 드리프트 영역;을 더 포함하되, 상기 상기 제 1 도핑 영역의 제 2 도전형 도핑 농도는 상기 바디 영역의 제 2 도전형 도핑 농도 보다 낮으며, 상기 상기 제 1 도핑 영역의 제 2 도전형 도핑 농도는 상기 플로팅 영역의 제 2 도전형 도핑 농도 보다 낮을 수 있다. The power semiconductor device being formed in an active region of the substrate, the power semiconductor device comprising at least a pair of trench gate electrodes; A body region of a second conductivity type disposed between the at least one pair of trench gate electrodes; A floating region of a second conductive type surrounding the bottom surface and at least one side of the at least one pair of trench gate electrodes, And a drift region of a first conductivity type that extends from below the floating region to the body region, wherein the second conductivity type doping concentration of the first doping region is less than the second conductivity type doping concentration of the body region And the second conductivity type doping concentration of the first doping region may be lower than the second conductivity type doping concentration of the floating region.
상기 전력 반도체 소자에서, 상기 기판의 상부면과 수직한 방향으로의 전압 분포는 상기 기판의 상부면과 나란한 방향으로 상기 제 1 도핑 영역을 관통하는 제 1 면과 상기 기판의 상부면과 나란한 방향으로 상기 제 2 도핑 영역을 관통하되 상기 제 1 면의 상방에 위치한 제 2 면 사이에서 전압 역전 구간이 형성되어 상기 제 1 면에서 최저 전압이 형성될 수 있다. In the power semiconductor device, a voltage distribution in a direction perpendicular to an upper surface of the substrate may be parallel to a first surface passing through the first doped region in a direction parallel to an upper surface of the substrate, A voltage reverse period may be formed between the second side of the first doped region and the second side of the first doped region to form a lowest voltage on the first side.
상기 전력 반도체 소자에서, 상기 전압 역전 구간이 형성됨으로써 상기 제 1 도전형의 불순물이 도핑된 반도체를 함유하는 기판과 상기 절연막의 계면에서 상기 제 2 면에서 상기 제 1 면 방향으로의 전기장이 형성될 수 있다. In the power semiconductor device, an electric field in the direction of the first surface is formed on the second surface at the interface between the substrate and the insulating film containing the semiconductor doped with the impurity of the first conductivity type by forming the voltage reversal section .
상기 전력 반도체 소자에서, 상기 기판의 상부면과 수직한 방향으로의 수직 BV 값은 상기 제 1 도핑 영역을 관통하는 영역에서의 수직 BV 값이 다른 영역의 수직 BV 값 보다 높을 수 있다. In the power semiconductor device, the vertical BV value in the direction perpendicular to the upper surface of the substrate may be higher than the vertical BV value in the other region through the first doped region.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 관점에 의한 전력 반도체 소자의 제조방법이 제공된다. 상기 전력 반도체 소자의 제조방법은 액티브(active) 영역 및 에지(edge) 영역을 포함하고, 제 1 도전형의 불순물이 도핑된 반도체를 함유하는 기판을 준비하는 단계; 상기 기판의 에지 영역에 제 2 도전형 불순물을 주입하고 제 1 열처리하여 확산시킴으로써 상기 기판의 상부면과 나란한 벡터 성분을 가지는 방향으로 신장하는 적어도 하나 이상의 제 2 도전형의 제 1 도핑 영역을 형성하는 단계; 상기 제 1 도핑 영역을 형성한 후에, 에피층을 형성하고 상기 기판의 액티브 영역에 적어도 한 쌍의 트렌치 게이트 전극, 상기 적어도 한 쌍의 트렌치 게이트 전극 사이에 배치된 제 2 도전형의 바디 영역, 상기 적어도 한 쌍의 트렌치 게이트 전극의 바닥면과 적어도 일측면을 각각 둘러싸면서 서로 이격 배치된 제 2 도전형의 플로팅 영역, 상기 플로팅 영역 아래로부터 상기 바디 영역까지 이어지는 제 1 도전형의 드리프트 영역을 형성하는 단계; 상기 제 1 도핑 영역을 형성한 후에, 에피층을 형성하고 상기 기판의 에지 영역에 제 2 도전형 불순물을 주입하고 제 2 열처리하여 확산시킴으로써 상기 기판 내에 상기 기판의 상부면에서 하방으로 신장하는 형상을 가지는 적어도 하나 이상의 제 2 도전형의 제 2 도핑 영역을 형성하는 단계; 를 포함하되, 상기 제 1 도핑 영역은 상기 제 2 도핑 영역의 하단부에서 측방으로 돌출되는 형태로 배치되며, 상기 제 1 도핑 영역의 제 2 도전형 도핑 농도는 상기 제 2 도핑 영역의 제 2 도전형 도핑 농도 보다 더 낮을 수 있다. A method for manufacturing a power semiconductor device according to another aspect of the present invention for solving the above problems is provided. The method of manufacturing a power semiconductor device includes: preparing a substrate including an active region and an edge region, the substrate including a semiconductor doped with an impurity of a first conductivity type; Forming a first doped region of at least one second conductivity type extending in a direction having a vector component parallel to the top surface of the substrate by implanting a second conductive impurity into an edge region of the substrate and performing a first heat treatment to diffuse step; Forming an epitaxial layer after forming the first doped region, forming at least a pair of trench gate electrodes in an active region of the substrate, a body region of a second conductive type disposed between the at least one pair of trench gate electrodes, A second conductivity type floating region surrounding the bottom surface and at least one side of each of the at least one pair of trench gate electrodes and spaced apart from each other and a drift region of the first conductivity type extending from below the floating region to the body region, step; Forming an epitaxial layer after forming the first doped region, implanting a second conductive impurity into an edge region of the substrate, and diffusing the second conductive impurity by a second heat treatment to form a shape extending downward from the upper surface of the substrate, Forming a second doped region of at least one second conductivity type; Wherein the first doped region is disposed so as to protrude laterally from a lower end of the second doped region, and the second doped region of the first doped region has a second doped region of the second conductivity type May be lower than the doping concentration.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 터미네이션 수직 BV의 마진을 높여서 턴 오프 트랜지션(Turn Off transition)에서 소자 파괴에 대한 강건성을 높일 수 있는 전력 반도체 소자 및 그 제조방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention as described above, a power semiconductor device capable of raising the margin of the termination vertical BV and increasing the robustness against device breakdown at a turn-off transition can be realized, and a manufacturing method thereof . Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 반도체 소자의 구조를 도해하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 반도체 소자를 제조하는 중간단계에서의 구조를 도해하는 단면도이다.
도 3는 도 1에 도시된 제 1 도핑 영역과 제 2 도핑 영역의 구성을 확대하여 도해한 도면이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 반도체 소자에서 기판의 상부면과 수직하게 제 1 도핑 영역과 제 2 도핑 영역을 관통하는 방향으로의 전압 분포를 도해한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 반도체 소자의 구조를 도해하는 단면도이다. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a power semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view illustrating a structure in an intermediate stage of manufacturing a power semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
3 is an enlarged view of a configuration of the first doped region and the second doped region shown in FIG.
FIG. 4 is a graph illustrating a voltage distribution in a direction perpendicular to a top surface of a substrate in a power semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present invention, in a direction passing through a first doped region and a second doped region.
5 is a cross-sectional view illustrating a structure of a power semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 적어도 일부의 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 도면에서 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, Is provided to fully inform the user. Also, at least some of the components may be exaggerated or reduced in size for convenience of explanation. Like numbers refer to like elements throughout the drawings.
본 명세서에서, 제 1 도전형 및 제 2 도전형은 서로 반대의 도전형을 가지 되 n형 및 p형 중 각각 어느 하나일 수 있다. 예를 들어, 제 1 도전형은 n형이고 제 2 도전형이 p형일 수 있으며, 첨부된 도면에서는 예시적으로 이러한 도전형 구성을 상정한다. 하지만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 예를 들어, 제 1 도전형이 p형이고 제 2 도전형은 n형일 수도 있다. In this specification, the first conductive type and the second conductive type have opposite conductivity types, and may be any of n-type and p-type, respectively. For example, the first conductivity type may be n-type and the second conductivity type may be p-type. In the accompanying drawings, the conductive type configuration is exemplarily assumed. However, the technical idea of the present invention is not limited thereto. For example, the first conductivity type may be p-type and the second conductivity type may be n-type.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 반도체 소자의 구조를 도해하는 단면도이다. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a power semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 반도체 소자는 액티브 영역(A) 및 에지 영역(B, C)을 포함하고 제 1 도전형의 불순물이 도핑된 반도체를 함유하는 기판(10)을 포함한다. 1, a power semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a
기판(10)은 반도체 웨이퍼와 웨이퍼 상에 에피택셜 성장된 에피층을 포함하는 의미로 이해될 수 있다. 상기 반도체 웨이퍼는, 예를 들어, 제 1 도전형의 불순물이 저농도로 도핑된 실리콘 웨이퍼를 포함할 수 있다. 예시적으로, 실리콘 웨이퍼에서 n형 불순물의 도핑 농도는, 예컨대, 1013 내지 1016/cm3 정도일 수 있다. 이러한 n형 불순물의 도핑 농도를 고려하면, 기판(100)은 N- 기판이라 할 수 있다. 그러나, 기판(100)의 물질 및 도핑 농도 등은 이에 한정되지 않으며, 달라질 수 있다. The
액티브 영역(A)은 다수의 활성 셀(Active cell)들이 존재하여 수직 방향으로 전류의 도통이 이루어지는 영역을 포함한다. 액티브 영역(A)에는 기판(10) 내에 형성된 트렌치의 내벽에 게이트 절연막을 먼저 라이닝한 후 게이트 전극 물질로 충전(filling)하여 구현한 게이트 전극(28a, 28b), 게이트 전극(28a, 28b) 사이에 형성된 제 2 도전형의 바디 영역(20)과 제 1 도전형의 소스 영역(22), 게이트 전극(28a, 28b)의 일측에 형성된 제 2 도전형의 플로팅 영역(14) 등이 배치된다. 나아가, 기판(10)의 상면에 형성된 층간 절연막(30)과 층간 절연막(30)을 관통하여 기판 표면과 접촉하는 제 1 콘택 플러그(34a)가 배치될 수 있다. The active region A includes a plurality of active cells and a region where current conduction occurs in the vertical direction. In the active region A,
층간 절연막(30) 상에는 평탄한 상부 표면을 갖는 제 1 금속막 패턴(36a)이 구비된다. 제 1 금속막 패턴(36a)은 제 1 콘택 플러그(34a)와 접촉할 수 있다. 제 1 금속막 패턴(36a)은 액티브 영역(A) 상부를 대부분 덮는 형상을 가질 수 있다. 제 1 금속막 패턴(36a)은 와이어 본딩을 위한 막으로 제공될 수 있다. 또한, 제 1 금속막 패턴(36a)은 에미터 전극의 역할을 할 수 있다. On the interlayer
기판(10)의 상면과 반대면인 하면에는 필드 스톱 영역(38)이 구비될 수 있다. 필드 스톱 영역(38)은 제 1 도전형 불순물이 도핑된 영역일 수 있다. 예컨대, 필드 스톱 영역(38)의 n형 불순물 농도는 1014 내지 1018/cm3 정도일 수 있다. 필드 스톱 영역(38)의 n형 불순물 농도를 고려하면, 필드 스톱 영역(38)은 N0 층이라 할 수 있다. 필드 스톱 영역(38) 아래에는 콜렉터 영역(40)이 구비될 수 있다. 콜렉터 영역(40)은 제 2 도전형 불순물이 도핑된 영역일 수 있다. 콜렉터 영역(40) 아래에 제 2 금속막(42)이 구비될 수 있다. 제 2 금속막(42)은 콜렉터 전극으로 제공될 수 있다.A
에지 영역(B, C)은 액티브 영역(A)에 인접하여 배치된다. 에지 영역(B, C)과 액티브 영역(A) 간의 상호 위치 관계는 다양한 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 에지 영역(B, C)은 액티브 영역(A)의 적어도 일부를 둘러싸도록 형성될 수 있다. The edge regions B and C are arranged adjacent to the active region A. The mutual positional relationship between the edge areas B and C and the active area A can be provided in various forms. For example, the edge regions B and C may be formed so as to surround at least a part of the active region A.
에지 영역(B, C) 중에서 제 1 금속막 패턴(36a)과는 별개인 제 2 금속막 패턴으로서 필드 플레이트 패턴(36b)이 절연막(30) 상에 형성되는 영역을 주변(peripheral) 영역(B)으로 구분할 수도 있다. 필드 플레이트 패턴(36b)은 가장자리 부위의 전계 집중을 억제할 수 있으며, 이러한 억제 효과를 높이기 위하여 필드 플레이트 패턴(36b)은 넓은 폭을 가질 수 있다. A region in which the
필드 플레이트 패턴(36b)가 구비됨으로써 정션 터미네이션 연장 영역(16)의 폭(w1)이 감소되더라도 전계 집중을 억제시킬 수 있다. 또한, 필드 플레이트 패턴(36b)은 액티브 영역(A)에 형성되는 게이트 전극(28a, 28b) 전체와 전기적으로 연결되는 게이트 버스 라인으로 제공될 수 있다. 필드 플레이트 패턴(36b)은 액티브 영역(A)의 주위를 따라 형성할 수 있다. 예를 들어, 필드 플레이트 패턴(36b)은 환형(closed loop)의 링 형태로 형성될 수도 있으나, 형태가 이에 한정되지 않음은 당연하다. By providing the
주변 영역(B)에는 기판(10) 내에 형성된 트렌치 내에 배치된 연결부(28c)가 제공될 수 있다. 연결부(28c)는 하나의 제 1 게이트 전극(28a)과 이와 이웃하는 하나의 제 2 게이트 전극(28b)을 연결할 수 있다. 제 1 게이트 전극(28a), 제 2 게이트 전극(28b) 및 연결부(28c)를 포함하는 게이트 전극 패턴은 복수개로 제공되며 상기 게이트 전극 패턴들은 일정 간격으로 이격되면서 반복하여 배치될 수 있다. 게이트 전극 패턴은 평면도에서 보면 하나의 링 형상을 가질 수도 있다. 연결부(28c)가 라운드된 형상을 가짐으로써 연결부(28c)에서 전계 집중을 억제할 수 있다. The peripheral region B may be provided with a
연결부(28c)와 접하는 기판(10)에는 정션 터미네이션 연장 영역(16, junction termination extension, JTE)이 구비될 수 있다. 정션 터미네이션 연장 영역(16)은 플로팅 웰 영역(14)과 동일한 도전형의 불순물이 도핑될 수 있다. 정션 터미네이션 연장 영역(106)은 고농도의 제 2 도전형 불순물이 도핑될 수 있다. 정션 터미네이션 연장 영역(106)은 평면도에서 볼 때 액티브 영역(A)의 외부를 둘러싸는 링 형상을 가질 수 있다. A junction termination extension (JTE) 16 may be provided on the
에지 영역(B, C) 중에서 기판(10)의 내부에 매립되어 기판(10)의 상부면과 나란한 벡터 성분을 가지는 방향으로 신장하는 적어도 하나 이상의 제 2 도전형의 제 1 도핑 영역(19)이 형성되는 영역을 에지 터미네이션(edge termination) 영역(C)으로 구분할 수도 있다. 에지 터미네이션 영역(C)은 고내압을 지지하기 위한 영역이다. At least one first
제 2 도전형의 제 1 도핑 영역(19)은 소정의 방향으로 신장하는 바, 상기 소정의 방향은 기판(10)의 상부면과 나란한 벡터 성분을 가진다. 가령, 제 1 도핑 영역(19)은 기판(10)의 상부면과 나란한 방향으로 신장할 수 있다. 물론, 다른 예로서, 제 1 도핑 영역(19)은 기판(10)의 상부면과 임의의 제 1 각도(단, 90도는 제외)를 형성하는 방향으로 신장할 수 있다. The first
에지 터미네이션 영역(C)에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 반도체 소자는 기판(10) 내에 기판(10)의 상부면에서 하방으로 신장하는 형상을 가지는 적어도 하나 이상의 제 2 도전형의 제 2 도핑 영역(18)을 포함할 수 있다. 제 2 도핑 영역(18)은 평면도에서 볼 때 액티브 영역(A)을 둘러싸는 링 형상을 가질 수도 있다. 제 2 도핑 영역(18)은 고농도의 제 2 도전형 불순물이 도핑될 수 있다. 또한, 제 2 도핑 영역(18), 플로팅 웰 영역(14) 및 정션 터미네이션 연장 영역(16)은 동일한 불순물 농도 및 정션 깊이를 가질 수도 있다. In the edge termination region C, the power semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes at least one second conductive type
상술한 제 2 도전형의 제 1 도핑 영역(19)은 제 2 도핑 영역(18)의 측방으로 돌출되는 형상을 가질 수 있다. 도 1에 도시된 전력 반도체 소자에서 제 1 도핑 영역(19)은 제 2 도핑 영역(18)의 하부 말단과 연결되어 측방으로 돌출될 수 있다. The first
적어도 하나 이상의 제 2 도전형의 제 2 도핑 영역(18)은 서로 이격되어 배열된 복수개의 제 2 도전형의 제 2 도핑 영역(18)을 포함하고, 적어도 하나 이상의 제 2 도전형의 제 1 도핑 영역(19)은 제 2 도핑 영역(18)의 측방으로 돌출되는 형상을 각각 가지면서 서로 이격되어 배열된 복수개의 제 2 도전형의 제 1 도핑 영역(19)을 포함할 수 있다. At least one second
이 경우, 복수개의 제 2 도전형의 제 2 도핑 영역(18) 중에서 어느 하나의 제 2 도핑 영역(18)과 바로 인접한 다른 하나의 제 2 도핑 영역(18) 간의 간격은 소자의 가장자리 부위에서의 전계 집중을 감소하기 위하여 액티브(active) 영역(A)으로부터 멀어질수록 더 증가될 수 있다. 제 2 도핑 영역(18)들 간의 각각의 간격(d1, d2, d3, d4, d5)은 액티브 영역(A)과 가장 가까운 제 2 도핑 영역(18a, 18b)의 간격(d1)을 기준으로 하여 순서대로 각각 계속하여 증가될 수 있다.In this case, the interval between any one of the second
에지 터미네이션 영역(C)의 층간 절연막(30) 상에는 콘택 플러그들(34c) 과 각각 접촉하는 제 3 금속막 패턴(36c)이 구비될 수 있다. 제 3 금속막 패턴(36c)은 적어도 하나의 제 2 도핑 영역(18)과 연결되는 형상을 가질 수 있다. 평면도에서, 제 3 금속막 패턴(36c)은 링 형상을 가질 수 있다. 제 3 금속막 패턴(36c)은 더미 패턴일 수 있으며, 실질적인 동작 회로로 작동하지는 않을 수 있다. 다만, 제 3 금속막 패턴(36c)이 구비됨으로써, 전계의 집중을 더욱 감소시킬 수 있다.A third
도 3는 도 1에 도시된 제 1 도핑 영역과 제 2 도핑 영역의 구성을 확대하여 도해한 도면이고, 도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 반도체 소자에서 기판의 상부면과 수직하게 제 1 도핑 영역과 제 2 도핑 영역을 관통하는 방향으로의 전압 분포를 도해한 그래프이다. FIG. 3 is an enlarged view of the configuration of the first doped region and the second doped region shown in FIG. 1. FIG. 4 is a cross-sectional view of a power semiconductor device according to an embodiment of the present invention, 1 is a graph showing a voltage distribution in a direction passing through the first doped region and the second doped region.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 기판(10)의 에지 터미네이션 영역(C)에서 상부면과 수직한 방향으로의 전압 분포는 기판(10)의 상부면과 나란한 방향으로 제 1 도핑 영역(19)을 관통하는 제 1 면(D)과 기판(10)의 상부면과 나란한 방향으로 제 2 도핑 영역(18)을 관통하되 제 1 면(D)의 상방에 위치한 제 2 면(C) 사이에서 전압 역전 구간이 형성되어 제 1 면(D)에서 최저 전압이 형성될 수 있다. 이러한 전압 역전 구간이 형성됨으로써 제 1 도전형의 불순물이 도핑된 반도체를 함유하는 기판(10)과 절연막(30)의 계면에서 제 2 면(C)에서 제 1 면(D) 방향으로의 전기장이 형성될 수 있다. 1 to 4, the voltage distribution in the direction perpendicular to the top surface in the edge termination region C of the
본 발명의 비교예로서 상술한 제 1 도핑 영역(19)이 없는 전력 반도체 소자를 상정해 볼 수 있다. 본 발명의 비교예에서 터미네이션 정션(Termination Junction)은 필드 플레이트 패턴을 사용하여 수평 전계 효율을 높이지만 필드 플레이트 패턴 하부에 기판(실리콘)에서 절연막(옥사이드) 방향으로 전압차가 발생하여 실리콘-옥사이드 계면에서 옥사이드로 향하는 수직 전계가 형성되고 신뢰성 진행시 이 전계를 따라 홀이 옥사이드 방향으로 진행되어 표면의 수소 처리된 댕글링 본딩(dangling bonding)을 끊어 실리콘 계면 차지 변동이 발생하여 절연 내압(BV; Breakdown Voltage) 변동의 문제점이 나타날 수 있다. As a comparative example of the present invention, a power semiconductor device without the first
이에 반하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 반도체 소자에서는 상술한 제 1 도핑 영역(19)을 도입함으로써 제 1 면(D)과 제 2 면(C) 사이에서 전압 역전 구간이 발생되어 실리콘-옥사이드 계면에서 제 2 면(C)에서 제 1 면(D) 방향으로의 전기장이 형성될 수 있으며, 이에 따라, 홀의 계면 진입 충돌에 의한 계면 차지 변동을 억제하여 고온 역전압 신뢰성 진행시 실리콘 댕글링 본드 차지(dangling bond charge) 변동에 의한 BV 저하를 개선할 수 있다. In contrast, in the power semiconductor device according to the embodiment of the present invention, the voltage reverse period is generated between the first surface D and the second surface C by introducing the first
상술한 설명은 신뢰성을 개선 하기 위한 배리드 정션(Buried Junction)을 사용한 터미네이션 구조에 대한 것이다. 다만, 이러한 구조는 차지 쉐어링(Charge sharing)에 의한 BV 밸런스를 고려해야 하기 때문에 터미네이션의 수직 BV 마진이 많지 않아서 설계 난이도가 높을 수 있다. The above description is for a termination structure using Buried Junction to improve reliability. However, since the BV balance due to charge sharing must be considered in such a structure, the vertical BV margin of the termination is not large, so that the design difficulty may be high.
제 1 도핑 영역(19)을 제 2 도핑 영역(18) 하부에 연결 배치하여 제 1 도핑 영역(19)을 관통하는 제 1 면(D)에서 수직 전계 개선을 통해 신뢰성을 향상시키는 상술한 구조에서, 제 2 도핑 영역(18), 제 1 도핑 영역(19)의 수직 BV가 액티브 셀 영역 보다 높게 하기 위해서 제 1 도핑 영역(19)와 기판(10)의 전하 밸런스(Charge balance)를 맞추어야 하는 어려움이 있다. In the structure described above in which the first
본 발명자는 제 1 도핑 영역(19)과 층간 절연막(30) 사이에 위치하는 구성요소를 형성하기 전에 제 1 도핑 영역(19)을 미리 확산하여 기타 다른 모든 영역의 제 2 도전형(예컨대, P 타입) 농도 보다 저농도의 정션이 되도록 구성하여 터미네이션 부분의 수직 BV 가 다른 영역의 수직 BV 보다 높도록 구성하였다. The inventors have previously diffused the first
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 반도체 소자를 제조하는 중간단계에서의 구조를 도해하는 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a structure in an intermediate stage of manufacturing a power semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 액티브(active) 영역(A) 및 에지(edge) 영역(B, C)을 포함하고, 제 1 도전형의 불순물이 도핑된 반도체를 함유하는 기판(10)을 준비한 후에, 기판(10)의 에지 영역(B, C)에 제 2 도전형 불순물을 주입하고 제 1 열처리하여 확산시킴으로써 기판(10)의 상부면과 나란한 벡터 성분을 가지는 방향으로 신장하는 적어도 하나 이상의 제 2 도전형의 제 1 도핑 영역(19)을 형성한다. 2, after preparing a
도면에는 도시하지 않았으나, 액티브 영역(A)에 바로 인접한 에지 영역(B)에도 제 2 도전형 불순물을 주입하고 제 1 열처리하여 확산시킴으로써 추가적인 도핑 영역을 형성할 수도 있다. 나아가, 액티브 영역(A)의 소정의 영역에 제 2 도전형 불순물을 주입하는 공정을 동시에 수행하여 플로팅 웰 영역(14) 및/또는 바디 영역(20)을 형성하는 단계의 적어도 일부를 수행할 수도 있다. Although not shown in the drawing, an additional doped region may be formed by implanting the second conductive impurity into the edge region B immediately adjacent to the active region A and diffusing the first conductive impurity by a first heat treatment. Furthermore, it is possible to perform at least a part of the step of forming the floating well
제 2 도전형의 제 1 도핑 영역(19)을 형성한 이후에, 도 1에 도시된 것처럼, 제 1 도핑 영역(19) 상부에 배치되는 구성을 형성한다. 예를 들어, 열공정을 추가하여 제 2 도전형의 제 1 도핑 영역(19)을 형성한 이후에, 에피층을 형성하고 기판(10)의 액티브 영역(A)에 적어도 한 쌍의 트렌치 게이트 전극(28a, 28b), 상기 적어도 한 쌍의 트렌치 게이트 전극(28a, 28b) 사이에 배치된 제 2 도전형의 바디 영역(20), 상기 적어도 한 쌍의 트렌치 게이트 전극(28a, 28b)의 바닥면과 적어도 일측면을 각각 둘러싸면서 서로 이격 배치된 제 2 도전형의 플로팅 영역(14), 플로팅 영역(14) 아래로부터 바디 영역(20)까지 이어지는 제 1 도전형의 드리프트 영역을 형성하는 단계;를 수행하며, 에피층을 형성하고 기판(10)의 에지 영역(C)에 제 2 도전형 불순물을 주입하고 제 2 열처리하여 확산시킴으로써 기판(10) 내에 기판의 상부면에서 하방으로 신장하는 형상을 가지는 적어도 하나 이상의 제 2 도전형의 제 2 도핑 영역(18)을 형성하는 단계;를 수행할 수 있다. After forming the first
이 경우, 제 1 도핑 영역(19)의 제 2 도전형 도핑 농도는 기타 다른 모든 영역의 제 2 도전형 도핑 농도 보다 저농도 정션이 되도록 구성할 수 있다. 예를 들어, 제 1 도핑 영역(19)의 제 2 도전형 도핑 농도는 제 2 도핑 영역(18)의 제 2 도전형 도핑 농도 보다 낮을 수 있다. 또한, 제 1 도핑 영역(19)의 제 2 도전형 도핑 농도는 플로팅 영역(14) 및/또는 바디 영역(20)의 제 2 도전형 도핑 농도 보다 낮을 수 있다. 이러한 저농도 정션을 구현함으로써, 터미네이션 부분의 수직 BV가 다른 영역의 수직 BV 보다 높도록 구성할 수 있으며, BV 마진을 높여서 손쉽게 안정적인 BV 설계가 가능할 수 있다. 나아가, 터미네이션 수직 BV의 마진을 높여서 턴 오프 트랜지션(Turn Off transition)에서 소자 파괴에 대한 강건성을 높일 수 있다. In this case, the second conductivity type doping concentration of the first
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 반도체 소자의 구조를 도해하는 단면도이다. 5 is a cross-sectional view illustrating a structure of a power semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 제 1 도핑 영역(19)은 제 2 도핑 영역(18)과 이격되어 제 2 도핑 영역(18)의 하방에 배치될 수 있다. 이 경우에도, 제 1 면(D)과 제 2 면(C) 사이에서 전압 역전 구간이 발생되어 실리콘-옥사이드 계면에서 제 2 면(C)에서 제 1 면(D) 방향으로의 전기장이 형성될 수 있으며, 이에 따라, 홀의 계면 진입 충돌에 의한 계면 차지 변동을 억제하여 고온 역전압 신뢰성 진행시 실리콘 댕글링 본드 차지(dangling bond charge) 변동에 의한 BV 저하를 개선할 수 있다. Referring to FIG. 5, the first
나머지 구성요소에 대한 설명은 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 부분을 참조할 수 있다.The remaining components can be referred to with reference to FIGS. 1 to 4.
상술한 본 발명의 실시예들에 따르면 터미네이션 정션의 옥사이드 실리콘 계면에서 정션의 포텐셜을 이용하여 수직 방향 전압 역전압(위에서 아래로 향하는)을 형성하여 고온 역전압 신뢰성에서 실리콘 계면 전하 변화에 의한 특성 열화를 개선할 수 있다. 나아가, 본 구조에 열공정을 추가하여 BV 마진을 높여서 손쉽게 안정적인 BV 설계가 가능할 수 있으며, 터미네이션 수직 BV의 마진을 높여서 턴 오프 트랜지션(Turn Off transition)에서 소자 파괴에 대한 강건성을 높일 수 있다.According to the embodiments of the present invention described above, a vertical voltage reverse voltage (from top to bottom) is formed using the potential of the junction at the oxide silicon interface of the termination junction so that the characteristic deterioration due to the silicon interface charge change Can be improved. Furthermore, by adding a thermal process to the structure, the BV margin can be increased to make stable BV design easier, and the margins of the termination vertical BV can be increased to enhance the robustness against device breakdown at the turn off transition.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
10 : 기판
18 : 제 2 도핑 영역
19 : 제 1 도핑 영역
20 : 바디 영역
22 : 소스 영역
28a, 28b, 28c : 게이트 전극 패턴
30 : 층간 절연막
36b : 필드 플레이트 패턴10: substrate
18: second doping region
19: first doping region
20: Body region
22: source region
28a, 28b, 28c: gate electrode pattern
30: Interlayer insulating film
36b: Field plate pattern
Claims (10)
상기 기판의 에지 영역 상에 형성된 절연막;
상기 절연막 상에 형성된 필드 플레이트 패턴;
상기 기판의 에지 영역 내부에 매립되어 상기 기판의 상부면과 나란한 벡터 성분을 가지는 방향으로 신장하는 적어도 하나 이상의 제 2 도전형의 제 1 도핑 영역; 및
상기 기판 내에 상기 기판의 상부면에서 하방으로 신장하는 형상을 가지는 적어도 하나 이상의 제 2 도전형의 제 2 도핑 영역;
을 포함하되,
상기 제 1 도핑 영역은 상기 제 2 도핑 영역의 하단부에서 측방으로 돌출되는 형태로 배치되며, 상기 제 1 도핑 영역의 제 2 도전형 도핑 농도는 상기 제 2 도핑 영역의 제 2 도전형 도핑 농도 보다 더 낮으며,
상기 기판의 액티브 영역에 형성되는 것으로서, 적어도 한 쌍의 트렌치 게이트 전극; 상기 적어도 한 쌍의 트렌치 게이트 전극 사이에 배치된 제 2 도전형의 바디 영역; 상기 적어도 한 쌍의 트렌치 게이트 전극의 바닥면과 적어도 일측면을 각각 둘러싸면서 서로 이격 배치된 제 2 도전형의 플로팅 영역; 및 상기 플로팅 영역 아래로부터 상기 바디 영역까지 이어지는 제 1 도전형의 드리프트 영역;을 더 포함하되,
상기 상기 제 1 도핑 영역의 제 2 도전형 도핑 농도는 상기 바디 영역의 제 2 도전형 도핑 농도 보다 낮으며, 상기 상기 제 1 도핑 영역의 제 2 도전형 도핑 농도는 상기 플로팅 영역의 제 2 도전형 도핑 농도 보다 낮은 것을 특징으로 하는,
전력 반도체 소자.A substrate comprising an active region and an edge region, the substrate comprising a semiconductor doped with an impurity of a first conductivity type;
An insulating film formed on the edge region of the substrate;
A field plate pattern formed on the insulating film;
At least one first doped region of the second conductivity type buried in an edge region of the substrate and extending in a direction having a vector component parallel to the top surface of the substrate; And
At least one second doped region of a second conductivity type having a shape extending downward from an upper surface of the substrate in the substrate;
≪ / RTI >
Wherein the first doped region is laterally protruded from the lower end of the second doped region and the second doped concentration of the first doped region is greater than the second doped concentration of the second doped region Low,
At least one pair of trench gate electrodes formed in an active region of the substrate; A body region of a second conductivity type disposed between the at least one pair of trench gate electrodes; A floating region of a second conductive type surrounding the bottom surface and at least one side of the at least one pair of trench gate electrodes, And a drift region of a first conductivity type that extends from below the floating region to the body region,
The second conductivity type doping concentration of the first doping region is lower than the second conductivity type doping concentration of the body region and the second conductivity type doping concentration of the first doping region is less than the second conductivity type doping concentration of the body region, Lt; RTI ID = 0.0 > doping < / RTI &
Power semiconductor device.
상기 제 2 도전형의 제 1 도핑 영역은 상기 기판의 상부면과 나란한 방향으로 신장하는, 전력 반도체 소자.The method according to claim 1,
Wherein the first doped region of the second conductivity type extends in a direction parallel to an upper surface of the substrate.
상기 제 1 도핑 영역은 상기 제 2 도핑 영역의 하부 말단과 연결되어 측방으로 돌출된, 전력 반도체 소자.The method according to claim 1,
Wherein the first doped region is laterally connected to the lower end of the second doped region.
상기 제 1 도핑 영역은 상기 제 2 도핑 영역과 이격되어 상기 제 2 도핑 영역의 하방에 배치된, 전력 반도체 소자.The method according to claim 1,
Wherein the first doped region is spaced apart from the second doped region and disposed below the second doped region.
상기 적어도 하나 이상의 제 2 도전형의 제 2 도핑 영역은 서로 이격되어 배열된 복수개의 제 2 도전형의 제 2 도핑 영역을 포함하고,
상기 적어도 하나 이상의 제 2 도전형의 제 1 도핑 영역은 상기 제 2 도핑 영역의 측방으로 돌출되는 형상을 각각 가지면서 서로 이격되어 배열된 복수개의 제 2 도전형의 제 1 도핑 영역을 포함하되,
상기 복수개의 제 2 도전형의 제 2 도핑 영역 중에서 어느 하나의 제 2 도핑 영역과 바로 인접한 다른 하나의 제 2 도핑 영역 간의 간격은 상기 액티브(active) 영역으로부터 멀어질수록 더 증가되는 것을 특징으로 하는, 전력 반도체 소자.The method according to claim 1,
Wherein the at least one second doped region of the second conductivity type includes a plurality of second doped regions of a second conductivity type arranged apart from each other,
Wherein the at least one first doped region of the second conductivity type includes a plurality of second doped regions of a second conductivity type arranged to be spaced apart from each other in a shape protruding laterally from the second doped region,
Wherein the gap between any one of the second doped regions and the other adjacent second doped region out of the plurality of second conductive type second doped regions is further increased as the distance from the active region increases , Power semiconductor device.
상기 기판의 상부면과 수직한 방향으로의 전압 분포는 상기 기판의 상부면과 나란한 방향으로 상기 제 1 도핑 영역을 관통하는 제 1 면과 상기 기판의 상부면과 나란한 방향으로 상기 제 2 도핑 영역을 관통하되 상기 제 1 면의 상방에 위치한 제 2 면 사이에서 전압 역전 구간이 형성되어 상기 제 1 면에서 최저 전압이 형성될 수 있는, 전력 반도체 소자.The method according to claim 1,
Wherein a voltage distribution in a direction perpendicular to an upper surface of the substrate has a first surface passing through the first doped region in a direction parallel to an upper surface of the substrate and a second surface passing through the second doped region in a direction parallel to an upper surface of the substrate Wherein a voltage reversal section is formed between the first surface and the second surface, the second surface being located above the first surface, so that the lowest voltage can be formed on the first surface.
상기 전압 역전 구간이 형성됨으로써 상기 제 1 도전형의 불순물이 도핑된 반도체를 함유하는 기판과 상기 절연막의 계면에서 상기 제 2 면에서 상기 제 1 면 방향으로의 전기장이 형성될 수 있는, 전력 반도체 소자.8. The method of claim 7,
Wherein an electric field in the direction of the first surface from the second surface can be formed at an interface between the substrate and the insulating film containing the semiconductor doped with the impurity of the first conductivity type by forming the voltage inversion section, .
상기 기판의 상부면과 수직한 방향으로의 수직 BV 값은 상기 제 1 도핑 영역을 관통하는 영역에서의 수직 BV 값이 다른 영역의 수직 BV 값 보다 높은 것을 특징으로 하는, 전력 반도체 소자.The method according to claim 1,
Wherein a vertical BV value in a direction perpendicular to an upper surface of the substrate is higher than a vertical BV value in a region passing through the first doped region.
상기 기판의 에지 영역에 제 2 도전형 불순물을 주입하고 제 1 열처리하여 확산시킴으로써 상기 기판의 상부면과 나란한 벡터 성분을 가지는 방향으로 신장하는 적어도 하나 이상의 제 2 도전형의 제 1 도핑 영역을 형성하는 단계;
상기 제 1 도핑 영역을 형성한 후에, 에피층을 형성하고 상기 기판의 액티브 영역에 적어도 한 쌍의 트렌치 게이트 전극, 상기 적어도 한 쌍의 트렌치 게이트 전극 사이에 배치된 제 2 도전형의 바디 영역, 상기 적어도 한 쌍의 트렌치 게이트 전극의 바닥면과 적어도 일측면을 각각 둘러싸면서 서로 이격 배치된 제 2 도전형의 플로팅 영역, 상기 플로팅 영역 아래로부터 상기 바디 영역까지 이어지는 제 1 도전형의 드리프트 영역을 형성하는 단계;
상기 제 1 도핑 영역을 형성한 후에, 에피층을 형성하고 상기 기판의 에지 영역에 제 2 도전형 불순물을 주입하고 제 2 열처리하여 확산시킴으로써 상기 기판 내에 상기 기판의 상부면에서 하방으로 신장하는 형상을 가지는 적어도 하나 이상의 제 2 도전형의 제 2 도핑 영역을 형성하는 단계;
를 포함하되,
상기 제 1 도핑 영역은 상기 제 2 도핑 영역의 하단부에서 측방으로 돌출되는 형태로 배치되며, 상기 제 1 도핑 영역의 제 2 도전형 도핑 농도는 상기 제 2 도핑 영역의 제 2 도전형 도핑 농도 보다 더 낮은 것을 특징으로 하는,
전력 반도체 소자의 제조방법.
Preparing a substrate including an active region and an edge region and containing a semiconductor doped with an impurity of a first conductivity type;
Forming a first doped region of at least one second conductivity type extending in a direction having a vector component parallel to the top surface of the substrate by implanting a second conductive impurity into an edge region of the substrate and performing a first heat treatment to diffuse step;
Forming an epitaxial layer after forming the first doped region, forming at least a pair of trench gate electrodes in an active region of the substrate, a body region of a second conductive type disposed between the at least one pair of trench gate electrodes, A second conductivity type floating region surrounding the bottom surface and at least one side of each of the at least one pair of trench gate electrodes and spaced apart from each other and a drift region of the first conductivity type extending from below the floating region to the body region, step;
Forming an epitaxial layer after forming the first doped region, implanting a second conductive impurity into an edge region of the substrate, and diffusing the second conductive impurity by a second heat treatment to form a shape extending downward from the upper surface of the substrate, Forming a second doped region of at least one second conductivity type;
, ≪ / RTI &
Wherein the first doped region is laterally protruded from the lower end of the second doped region and the second doped concentration of the first doped region is greater than the second doped concentration of the second doped region Lt; RTI ID = 0.0 >
A method of manufacturing a power semiconductor device.
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