KR101949511B1 - Power semiconductor device and method of fabricating the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수평 내압 보다 수직 내압이 더 강한 제 1 영역과 수직 내압 보다 수평 내압이 더 강한 제 2 영역 사이의 절연부에 배치되되, 서로 이격된 제 1 도전형의 도핑 영역 사이에 제 1 도전형 불순물의 확산을 방지하기 위한 산화물 패턴이 매립된 전력 반도체 소자를 제공한다. The present invention relates to a semiconductor device having a first conductivity type in which a first region having a higher vertical breakdown voltage than a horizontal breakdown voltage and a second region having a higher withstand voltage than the vertical breakdown voltage and having a higher withstand voltage than the first region, A power semiconductor device in which an oxide pattern is embedded to prevent diffusion of impurities is provided.

Description

전력 반도체 소자 및 그 제조방법{Power semiconductor device and method of fabricating the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power semiconductor device,

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 사용되고 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 소자뿐만 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 middle to high voltage . 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 IGBT 온/오프 상황은 물론 스위칭 상황에서도 수직 내압 및 수평 내압 특성을 강건하게 유지할 수 있는 반도체 소자 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a semiconductor device and a manufacturing method thereof that can firmly maintain a vertical withstand voltage and a horizontal withstand voltage characteristic in an IGBT on / off state as well as a switching state. 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 기판의 일 영역에 형성된, 액티브 셀 영역; 상기 기판의 다른 영역에 형성되되, 상기 액티브 셀 영역에 인접한, 링 터미네이션 영역; 및 상기 액티브 셀 영역과 상기 링 터미네이션 영역 사이를 전기적으로 분리하는 절연부 영역; 을 포함하되, 상기 절연부 영역은 상기 기판 내에 매립된 산화물 패턴을 포함한다. 여기에서, 상기 산화물 패턴은 트렌치를 채우는 증착 공정으로 구현하는 것이 아니라 산화층을 증착하고 패터닝한 후에 에피층으로 매립하는 공정으로 구현하기 때문에 갭필 공정의 다양한 문제점을 극복할 수 있다. 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 cell region formed in one region of a substrate; A ring termination region formed in another region of the substrate and adjacent to the active cell region; And an isolation region electrically isolating the active cell region and the ring termination region from each other; Wherein the insulating region comprises an oxide pattern embedded in the substrate. Here, the oxide pattern is not formed by a deposition process for filling a trench, but is implemented by depositing an oxide layer, patterning the oxide layer, and then filling the oxide layer with an epi layer, thereby overcoming various problems of the gapfil process.

상기 전력 반도체 소자에서, 상기 절연부 영역을 사이에 개재하여 상기 액티브 셀 영역의 테두리에 형성된 제 1 도전형의 플로팅 영역 및 상기 링 터미네이션 영역에 형성된 제 1 도전형의 에지 도핑 영역을 포함하되, 상기 절연부 영역에 형성된 산화물 패턴은 상기 제 1 도전형의 플로팅 영역과 상기 제 1 도전형의 에지 도핑 영역 사이에서 제 1 도전형 불순물의 확산을 방지하는 산화물 패턴을 포함한다.The power semiconductor device comprising a floating region of a first conductive type formed at the edge of the active cell region with the insulating region interposed therebetween and a first conductive type edge doped region formed in the ring termination region, The oxide pattern formed in the insulating region includes an oxide pattern that prevents diffusion of the first conductive impurity between the floating region of the first conductive type and the edge doped region of the first conductive type.

상기 전력 반도체 소자에서, 상기 제 1 도전형의 플로팅 영역과 상기 제 1 도전형의 에지 도핑 영역 사이에 제 2 도전형의 에지 정션 분리 영역을 더 포함할 수 있다. The power semiconductor device may further include an edge region of a second conductivity type between the floating region of the first conductivity type and the edge doping region of the first conductivity type.

상기 전력 반도체 소자에서, 상기 링 터미네이션 영역은 상기 액티브 셀 영역의 테두리를 둘러싸는 형태를 가질 수 있다. In the power semiconductor device, the ring termination region may have a shape surrounding the rim of the active cell region.

상기 전력 반도체 소자에서, 상기 제 1 도전형 및 상기 제 2 도전형은 서로 반대의 도전형을 가지되 p형 및 n형 중 각각 어느 하나일 수 있다. In the power semiconductor device, the first conductivity type and the second conductivity type may have a conductivity type opposite to that of the p-type or n-type, respectively.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 관점에 의한 전력 반도체 소자가 제공된다. 상기 전력 반도체 소자는 수평 내압 보다 수직 내압이 더 강한 제 1 영역과 수직 내압 보다 수평 내압이 더 강한 제 2 영역 사이에 배치되되, 상기 제 1 영역에 형성된 제 1 도전형의 플로팅 영역 및 상기 제 2 영역에 형성된 제 1 도전형의 에지 도핑 영역 사이에서 제 1 도전형 불순물의 확산을 방지하는 산화물 패턴을 구비한다. A power semiconductor device according to another aspect of the present invention for solving the above problems is provided. Wherein the power semiconductor element is disposed between a first region having a higher vertical breakdown voltage than a horizontal breakdown voltage and a second region having a higher withstand voltage and a higher horizontal breakdown voltage than the first region and a second conductivity type floating region formed in the first region, And an oxide pattern for preventing diffusion of the first conductive impurity between the edge-doped regions of the first conductivity type formed in the region.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 관점에 의한 전력 반도체 소자의 제조방법이 제공된다. 상기 전력 반도체 소자의 제조방법은 웨이퍼 상의 구분되는 소정의 영역들 상에 제 1 도전형 불순물 및 제 2 도전형의 불순물을 주입하는 제 1 단계; 상기 제 2 도전형의 불순물을 주입하는 어느 하나의 영역 상에 산화물 패턴을 형성하는 제 2 단계; 상기 웨이퍼 및 상기 산화물 패턴을 덮도록 상기 웨이퍼 상에 에피층을 형성함으로써 상기 웨이퍼와 상기 에피층으로 이루어진 기판을 형성하는 제 3 단계; 상기 제 1 단계에서 상기 제 1 도전형 불순물이 주입된 영역에 대응하도록 상기 에피층의 표면을 통하여 제 1 도전형 불순물을 주입하는 제 4 단계; 및 상기 불순물을 확산함으로써, 상기 기판 내에 상기 산화물 패턴을 기준으로 양측으로 서로 이격된 제 1 도전형의 플로팅 영역 및 제 1 도전형의 에지 도핑 영역을 형성하는 제 5 단계;를 포함한다. 여기에서, 상기 산화물 패턴은 트렌치를 채우는 증착 공정으로 구현하는 것이 아니라 산화층을 증착하고 패터닝한 후에 에피층으로 매립하는 공정으로 구현하기 때문에 갭필 공정의 다양한 문제점을 극복할 수 있다.A method of manufacturing a power semiconductor device according to another aspect of the present invention for solving the above problems is provided. A method of fabricating a power semiconductor device includes: a first step of implanting a first conductive impurity and a second conductive impurity on predetermined regions on a wafer; A second step of forming an oxide pattern on any one region for implanting the impurity of the second conductivity type; A third step of forming a substrate composed of the wafer and the epi layer by forming an epitaxial layer on the wafer so as to cover the wafer and the oxide pattern; A fourth step of implanting a first conductive impurity through the surface of the epi layer to correspond to a region where the first conductive impurity is implanted in the first step; And a fifth step of forming a first conductive type floating region and a first conductive type edge doped region spaced apart from each other on both sides with reference to the oxide pattern in the substrate by diffusing the impurities. Here, the oxide pattern is not formed by a deposition process for filling a trench, but is implemented by depositing an oxide layer, patterning the oxide layer, and then filling the oxide layer with an epi layer, thereby overcoming various problems of the gapfil process.

상기 전력 반도체 소자의 제조방법의 상기 제 1 단계에서 주입되는 상기 제 2 도전형의 불순물의 농도는 상기 웨이퍼에 함유된 제 2 도전형 도핑 농도 보다 더 높으며, 상기 제 3 단계 및 상기 제 5 단계를 수행함으로써, 상기 제 1 도전형의 플로팅 영역과 상기 제 1 도전형의 에지 도핑 영역 사이에 제 2 도전형의 에지 정션 분리 영역을 형성할 수 있다. The concentration of the impurity of the second conductivity type injected in the first step of the method of manufacturing the power semiconductor device is higher than the concentration of the second conductivity type contained in the wafer and the third step and the fifth step An edge region of the second conductivity type may be formed between the floating region of the first conductivity type and the edge doped region of the first conductivity type.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 관점에 의한 전력 반도체 소자의 제조방법이 제공된다. 상기 전력 반도체 소자의 제조방법은 수평 내압 보다 수직 내압이 더 강한 제 1 영역과 수직 내압 보다 수평 내압이 더 강한 제 2 영역 사이에 배치되되, 상기 제 1 영역에 형성된 제 1 도전형의 플로팅 영역 및 상기 제 2 영역에 형성된 제 1 도전형의 에지 도핑 영역 사이에서 제 1 도전형 불순물의 확산을 방지하는 산화물 패턴을 형성하되, 상기 산화물 패턴은 트렌치를 채우는 갭필 공정으로 구현하는 것이 아니라 산화층을 증착하고 패터닝한 후에 에피층으로 매립하는 공정으로 구현하는 것을 특징으로 한다. A method of 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 a first region of a first conductivity type disposed in a first region and a second region of a second conductivity type having a higher internal breakdown voltage than the first region, An oxide pattern is formed to prevent diffusion of the first conductive impurity between the first conductive type edge doped regions formed in the second region, and the oxide pattern is formed not by the tapping process of filling the trench but by depositing the oxide layer And then embedding the resultant into an epi layer after patterning.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, IGBT 온/오프 상황은 물론 스위칭 상황에서도 수직 내압 및 수평 내압 특성을 강건하게 유지할 수 있는 반도체 소자 및 그 제조방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to the embodiment of the present invention as described above, it is possible to realize a semiconductor device and a manufacturing method thereof which can firmly maintain the vertical withstand voltage and the withstand voltage characteristics even in the switching state as well as the IGBT on / off state. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 비교예에 따른 전력 반도체 소자에서 도핑 프로파일을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 전력 반도체 소자에서 A-A' 라인을 중심으로 확인한 전기 포텐셜(Electric Potential) 프로파일 양상을 나타낸 도면이고, 도 3은 도 1에 도시된 전력 반도체 소자에서 A-A' 라인을 중심으로 확인한 전기장(Electric Field) 프로파일 양상을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 전력 반도체 소자에서 A-A' 라인의 단면방향에서 전기장을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 도 1에 도시된 전력 반도체 소자에서 액티브 셀 영역과 링 터미네이션 영역 사이의 경계를 포함한 영역(E1)의 단면을 도해한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 반도체 소자에서 액티브 셀 영역과 링 터미네이션 영역 사이의 경계를 포함한 영역의 단면을 도해한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 반도체 소자에서 액티브 셀 영역과 링 터미네이션 영역 사이의 경계를 포함한 영역의 구성을 개요적으로 도해하는 평면도이다.
도 8 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 반도체 소자의 제조방법을 순차적으로 도해하는 도면들이다.
FIG. 1 is a view showing a doping profile in a power semiconductor device according to a comparative example of the present invention, and FIG. 2 is a view showing an electric potential profile of an AA 'line in the power semiconductor device shown in FIG. 1 And FIG. 3 is a view showing an electric field profile pattern centered on the line AA 'in the power semiconductor device shown in FIG.
FIG. 4 is a graph showing an electric field measured in a direction of an end of the AA 'line in the power semiconductor device shown in FIG. 1. FIG.
5 is a diagram illustrating a cross section of an area E1 including a boundary between an active cell region and a ring termination region in the power semiconductor device shown in FIG.
6 is a cross-sectional view of a region including a boundary between an active cell region and a ring termination region in a power semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
7 is a plan view schematically illustrating a configuration of a region including a boundary between an active cell region and a ring termination region in a power semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
8 to 15 are views sequentially illustrating a method of manufacturing a power semiconductor device according to an 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 p형이고 제 2 도전형이 n형일 수 있으며, 첨부된 도면에서는 예시적으로 이러한 도전형 구성을 상정한다. 하지만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 예를 들어, 제 1 도전형이 n형이고 제 2 도전형은 p형일 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 p-type and the second conductivity type may be n-type, and the conductivity type configuration is exemplarily illustrated in the accompanying drawings. However, the technical idea of the present invention is not limited thereto. For example, the first conductivity type may be n-type and the second conductivity type may be p-type.

도 1은 본 발명의 비교예에 따른 전력 반도체 소자에서 도핑 프로파일을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 전력 반도체 소자에서 A-A' 라인을 중심으로 확인한 전기 포텐셜(Electric Potential) 프로파일 양상을 나타낸 도면이고, 도 3은 도 1에 도시된 전력 반도체 소자에서 A-A' 라인을 중심으로 확인한 전기장(Electric Field) 프로파일 양상을 나타낸 도면이다. FIG. 1 is a view showing a doping profile in a power semiconductor device according to a comparative example of the present invention, and FIG. 2 is a view showing an electric potential profile of an AA 'line in the power semiconductor device shown in FIG. 1 And FIG. 3 is a view showing an electric field profile pattern centered on the line AA 'in the power semiconductor device shown in FIG.

전력 반도체 소자는 사용 및 개발 목적 상 고전압 및 고전류를 사용하는바 그에 상응하는 강건성이 담보되어야 한다. 전력 반도체 소자의 특성 중 강한 내압을 형성하기 위해서는 반도체 단면에서 수직 내압은 물론 수평으로도 강한 전계를 견뎌야 한다. 액티브 셀 영역은 반도체 단면에서 수직 방향으로 내압이 크게 걸리며, 링 터미네이션 영역은 반도체 단면에서 수평 방향으로 내압이 크게 걸린다.Power semiconductor devices must be of high voltage and high current for use and development purposes and should be robust. In order to form a strong breakdown voltage among the characteristics of a power semiconductor device, it is necessary to withstand a strong electric field not only in the vertical breakdown voltage but also in the horizontal direction. The active cell region takes a large internal pressure in the vertical direction in the semiconductor section, and the ring termination region takes a large internal pressure in the horizontal direction in the semiconductor section.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 액티브 셀 영역과 링 터미네이션 영역의 경계 영역에서는 절연(isolation) 간격이 좁아서 내압이 크게 인가될수록 상기 경계 영역 내에 위치하는 플로팅 영역 양쪽의 정션(junction) 또는 공핍(depletion)이 맞닿아 전류나 전압 특성에서 이상 현상이 발생할 수 있다. 1 to 3, in a boundary region between an active cell region and a ring termination region, an isolation interval is narrow, and as a breakdown voltage is applied, a junction or a depletion region on both sides of the floating region, ) May cause an anomaly in current or voltage characteristics.

도 4는 도 1에 도시된 전력 반도체 소자에서 A-A' 라인의 단면방향에서 전기장을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. FIG. 4 is a graph showing the results of electric field measurements in the cross-sectional direction of line A-A 'in the power semiconductor device shown in FIG.

도 4를 참조하면, 온(on-state) 상태에서 채널에서 전자가 공급되지 않은 영역은 홀 인젝션(hole injection)시에 스페이스 전하(space charge) 균형이 깨지면서 홀 전하에 의해 전기장이 상승함을 확인할 수 있다. 이는 대략 130000V/cm 수준으로서, 삼차원 곡률(curvature) 효과에 따라 아발란치(avalanche) 현상이 가능한 수준이다.Referring to FIG. 4, in an area where electrons are not supplied in an on-state, the space charge balance is broken at the time of hole injection, and the electric field is increased by the hole charge . This is about 130000 V / cm level, and avalanche phenomenon is possible according to the three-dimensional curvature effect.

도 5는 도 1에 도시된 전력 반도체 소자에서 액티브 셀 영역과 링 터미네이션 영역 사이의 경계를 포함한 영역(E1)의 단면을 도해한 도면이다. 도 5에서 도시된 구조체에서 좌측은 액티브 셀 영역에 해당하고, 우측은 링 터미네이션 영역에 해당한다. 5 is a diagram illustrating a cross section of an area E1 including a boundary between an active cell region and a ring termination region in the power semiconductor device shown in FIG. In the structure shown in Fig. 5, the left side corresponds to the active cell region and the right side corresponds to the ring termination region.

도 5를 참조하면, 전력 반도체 소자는 기판(1)의 트렌치(20) 내에 배치된 게이트 전극(50)을 포함한다. 또한, 전력 반도체 소자는 기판(1) 내에서 게이트 전극(50)의 일측에 배치된 제 1 도전형의 바디 영역(42)과 제 1 도전형의 바디 영역(42) 내에 게이트 전극(50)에 인접하여 배치된 제 2 도전형의 소스 영역(44)을 포함한다. Referring to FIG. 5, the power semiconductor device includes a gate electrode 50 disposed in a trench 20 of a substrate 1. In FIG. The power semiconductor device further includes a first conductive type body region 42 disposed on one side of the gate electrode 50 in the substrate 1 and a second conductive type body region 42 disposed on the gate electrode 50 in the first conductive type body region 42. [ And a source region 44 of a second conductivity type arranged adjacently.

전력 반도체 소자는 기판(1) 내에서 게이트 전극(50)의 타측에 배치된 제 1 도전형의 플로팅 영역(30b), 기판(1) 내에서 제 1 도전형의 플로팅 영역(30b)과 이격 배치되되 소스 영역(44)과는 전기적으로 연결된 제 1 도전형의 에지 도핑 영역(30c), 기판(1) 내에서 제 1 도전형의 플로팅 영역(30b)과 제 1 도전형의 에지 도핑 영역(30c) 사이에 개재된 제 2 도전형의 에지 정션 분리(edge junction isolation) 영역(17)을 포함한다. The power semiconductor element includes a floating region 30b of the first conductivity type disposed on the other side of the gate electrode 50 in the substrate 1 and a floating region 30b of the first conductivity type in the substrate 1, An edge doped region 30c of the first conductivity type electrically connected to the source region 44 and a floating region 30b of the first conductivity type in the substrate 1 and an edge doped region 30c of the first conductivity type, And an edge junction isolation region 17 of a second conductivity type interposed between the source and drain regions.

나아가, 전력 반도체 소자는 기판(1) 내에서 제 1 도전형의 플로팅 영역(30b), 제 1 도전형의 에지 도핑 영역(30c) 및 제 2 도전형의 에지 정션 분리 영역(17) 아래에 배치된 제 2 도전형의 드리프트 영역(10)을 포함한다. Further, the power semiconductor device is disposed in the substrate 1 under the floating region 30b of the first conductivity type, the edge-doped region 30c of the first conductivity type, and the edge region 17 of the second conductivity type And a drift region 10 of the second conductivity type.

제 1 도전형의 에지 도핑 영역(30c)은 전력 반도체 소자의 링 터미네이션 영역에 배치된다. 제 1 도전형의 에지 도핑 영역(30c)은 기판(1) 상에 배치된 배선 패턴(68)에 의하여 소스 영역(44)과 전기적으로 연결된다. 따라서, 에지 도핑 영역(30c)은 소스 포텐셜(source potential)로 유지된다. 도면에 도시하지는 않았으나, 에지 도핑 영역(30c)과 기판(1)의 가장자리 사이에는 필드 플레이트(field plate)나 채널 스토퍼(channel stopper)와 같은 종단 구조체(edge structure)가 제공될 수 있다.An edge doped region 30c of the first conductivity type is disposed in the ring termination region of the power semiconductor device. The edge doped region 30c of the first conductivity type is electrically connected to the source region 44 by the wiring pattern 68 disposed on the substrate 1. [ Thus, the edge doped region 30c is maintained at the source potential. An edge structure such as a field plate or a channel stopper may be provided between the edge doped region 30c and the edge of the substrate 1 although not shown in the figure.

기판(1)의 상부에는 게이트 전극(50)과 전기적으로 연결된 도전성 패턴(64)과 소스 영역(44) 및 바디 영역(42)과 전기적으로 연결된 도전성 패턴(69a)을 형성한다. 도전성 패턴(69a)은 콘택의 역할을 수행하며, 절연패턴(62, 66)이 개재되어 전기적으로 절연될 수 있다. 한편, 기판(1)의 하부에는 컬렉터 전극(76)가 배치되며, 도면에 도시하지는 않았으나, 컬렉터 전극(76)을 형성하기 전에 제 2 도전형의 버퍼층(buffer layer) 및/또는 제 1 도전형의 컬렉터층을 먼저 형성할 수 있다. A conductive pattern 64 electrically connected to the gate electrode 50 and a conductive pattern 69a electrically connected to the source region 44 and the body region 42 are formed on the substrate 1. [ The conductive pattern 69a serves as a contact, and can be electrically insulated with the insulating patterns 62 and 66 interposed therebetween. A collector electrode 76 is disposed under the substrate 1 and a buffer layer of a second conductivity type and / or a second conductivity type of the first conductivity type are formed before forming the collector electrode 76, Can be formed first.

도 5를 참조하면, P 타입 정션인 플로팅 영역(30b)과 에지 도핑 영역(30c)이 N 타입 정션으로 분리(isolation)되어 있다. 하지만, 전력 반도체 소자의 밀집도가 증가할수록 분리된 N 타입 정션의 폭이 좁아져서 양쪽의 정션 또는 공핍층이 맞닿게 되어 전류/전압 특성에 이상 현상이 발생할 수 있다. Referring to FIG. 5, the floating region 30b, which is a P-type junction, and the edge doped region 30c are isolated by an N-type junction. However, as the density of the power semiconductor device increases, the width of the separated N-type junction becomes narrow and both junctions or depletion layers are brought into contact with each other, resulting in anomalies in current / voltage characteristics.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 반도체 소자에서 액티브 셀 영역과 링 터미네이션 영역 사이의 경계를 포함한 영역의 단면을 도해한 도면이다. 도 6에서 도시된 구조체에서 좌측은 액티브 셀 영역에 해당하고, 우측은 링 터미네이션 영역에 해당한다. 6 is a cross-sectional view of a region including a boundary between an active cell region and a ring termination region in a power semiconductor device according to an embodiment of the present invention. In the structure shown in Fig. 6, the left side corresponds to the active cell region and the right side corresponds to the ring termination region.

도 6을 참조하면, 전력 반도체 소자는 기판(1)의 트렌치(20) 내에 배치된 게이트 전극(50)을 포함한다. 게이트 전극(50)은 평면 상에서 볼 때 닫힌(closed type) 형상의 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 소자는 클로즈드 셀(closed cell) 타입의 전력 반도체 소자로서, 기판(1)의 상면(1s)과 나란한 단면상에서 테두리가 닫힌 트렌치(20) 구조를 가지며, 게이트 전극(50)은 트렌치(20)를 채워 구현될 수 있다. 기판(1)은 웨이퍼와 웨이퍼 상에 에피택셜 성장된 에피층을 포함하는 의미로 이해될 수 있다. Referring to FIG. 6, the power semiconductor device includes a gate electrode 50 disposed in the trench 20 of the substrate 1. The gate electrode 50 may have a closed-type structure when viewed in plan view. For example, the element shown in Fig. 6 is a power semiconductor element of a closed cell type, and has a trench 20 structure closed on a section parallel to the upper surface 1s of the substrate 1, (50) may be implemented by filling the trench (20). The substrate 1 can be understood to mean a wafer and an epitaxially grown epitaxial layer on the wafer.

또한, 전력 반도체 소자는 기판(1) 내에서 클로즈드 셀(closed cell)을 구성하는 게이트 전극(50)의 내측에 배치된 제 1 도전형의 바디 영역(42)과 제 1 도전형의 바디 영역(42) 내에 게이트 전극(50)에 인접하여 배치된 제 2 도전형의 소스 영역(44)을 포함한다. The power semiconductor device further includes a body region 42 of a first conductivity type disposed inside the gate electrode 50 constituting a closed cell in the substrate 1 and a body region 42 of a first conductivity type, And a source region 44 of a second conductivity type disposed adjacent to the gate electrode 50 in the second region 42.

전력 반도체 소자는 기판(1) 내에서 클로즈드 셀(closed cell)을 구성하는 게이트 전극(50)의 외측에 배치된 제 1 도전형의 플로팅 영역(30b), 기판(1) 내에서 제 1 도전형의 플로팅 영역(30b)과 이격 배치되되 소스 영역(44)과는 전기적으로 연결된 제 1 도전형의 에지 도핑 영역(30c), 기판(1) 내에서 제 1 도전형의 플로팅 영역(30b)과 제 1 도전형의 에지 도핑 영역(30c) 사이에 개재된 제 2 도전형의 에지 정션 분리(edge junction isolation) 영역(17)을 포함한다. 나아가, 전력 반도체 소자는 기판(1) 내에서 제 1 도전형의 플로팅 영역(30b), 제 1 도전형의 에지 도핑 영역(30c) 및 제 2 도전형의 에지 정션 분리 영역(17) 아래에 배치된 제 2 도전형의 드리프트 영역(10)을 포함한다. The power semiconductor device includes a floating region 30b of a first conductivity type disposed outside the gate electrode 50 constituting a closed cell in the substrate 1, An edge doped region 30c of a first conductivity type electrically connected to the floating region 30b and electrically connected to the source region 44, a floating region 30b of the first conductivity type in the substrate 1, And an edge junction isolation region 17 of a second conductivity type interposed between the edge-doped regions 30c of the first conductivity type. Further, the power semiconductor device is disposed in the substrate 1 under the floating region 30b of the first conductivity type, the edge-doped region 30c of the first conductivity type, and the edge region 17 of the second conductivity type And a drift region 10 of the second conductivity type.

제 1 도전형의 에지 도핑 영역(30c)은 전력 반도체 소자의 링 터미네이션 영역에 배치된다. 제 1 도전형의 에지 도핑 영역(30c)은 기판(1) 상에 배치된 배선 패턴(68)에 의하여 소스 영역(44)과 전기적으로 연결된다. 따라서, 에지 도핑 영역(30c)은 소스 포텐셜(source potential)로 유지된다. 도면에 도시하지는 않았으나, 에지 도핑 영역(30c)과 기판(1)의 가장자리 사이에는 필드 플레이트(field plate)나 채널 스토퍼(channel stopper)와 같은 종단 구조체(edge structure)가 제공될 수 있다.An edge doped region 30c of the first conductivity type is disposed in the ring termination region of the power semiconductor device. The edge doped region 30c of the first conductivity type is electrically connected to the source region 44 by the wiring pattern 68 disposed on the substrate 1. [ Thus, the edge doped region 30c is maintained at the source potential. An edge structure such as a field plate or a channel stopper may be provided between the edge doped region 30c and the edge of the substrate 1 although not shown in the figure.

기판(1)의 상부에는 게이트 전극(50)과 전기적으로 연결된 도전성 패턴(64)과 소스 영역(44) 및 바디 영역(42)과 전기적으로 연결된 도전성 패턴(69a)을 형성한다. 도전성 패턴(69a)은 콘택의 역할을 수행하며, 절연패턴(62, 66)이 개재되어 전기적으로 절연될 수 있다. 한편, 기판(1)의 하부에는 컬렉터 전극(76)가 배치되며, 도면에 도시하지는 않았으나, 컬렉터 전극(76)을 형성하기 전에 제 2 도전형의 버퍼층(buffer layer) 및/또는 제 1 도전형의 컬렉터층을 먼저 형성할 수 있다. A conductive pattern 64 electrically connected to the gate electrode 50 and a conductive pattern 69a electrically connected to the source region 44 and the body region 42 are formed on the substrate 1. [ The conductive pattern 69a serves as a contact, and can be electrically insulated with the insulating patterns 62 and 66 interposed therebetween. A collector electrode 76 is disposed under the substrate 1 and a buffer layer of a second conductivity type and / or a second conductivity type of the first conductivity type are formed before forming the collector electrode 76, Can be formed first.

도 6을 참조하면, P 타입 정션인 플로팅 영역(30b)과 에지 도핑 영역(30c)이 N 타입 정션으로 분리(isolation)되어 있다. 제 1 도전형의 플로팅 영역(30b) 및 제 1 도전형의 에지 도핑 영역(30c) 사이에 형성된 에지 정션 분리 영역(17)의 제 2 도전형 도핑 농도(N2)는 드리프트 영역(10)의 제 2 도전형 도핑 농도 보다 상대적으로 더 높다. 이러한 구성에 의하면, 제 1 도전형의 플로팅 영역(30b)과 에지 도핑 영역(30c)의 수직 방향 두께의 중심 깊이 보다 아래에서 최대 전기장이 형성될 수 있다. 최대 전기장이 플로팅 영역(30b)과 에지 도핑 영역(30c)의 바닥까지 내려가도록 전하량 밸런스(charge balance)를 조절할 수도 있다. Referring to FIG. 6, the floating region 30b, which is a P-type junction, and the edge doped region 30c are isolated by an N-type junction. The second conductivity type doping concentration N2 of the edge junction region 17 formed between the first conductivity type floating region 30b and the first conductivity type edge doping region 30c is greater than the second conductivity type doping concentration N2 of the drift region 10. [ 2 < / RTI > conductivity type doping concentration. According to this structure, the maximum electric field can be formed below the center depth of the thickness in the vertical direction of the first-conductivity-type floating region 30b and the edge doped region 30c. The charge balance may be adjusted such that the maximum electric field falls to the bottom of the floating region 30b and the edge doped region 30c.

이 경우, 본 구성을 가지는 전력 반도체 소자에서는 최대 전기장이 기판(1)의 상면(1s)에 형성되는 것이 아니라 플로팅 영역(30b)과 에지 도핑 영역(30c)의 하단부에 형성되므로 스위칭 상태의 홀 주입으로 인한 동적 전기장 변화에 의한 분리 영역의 내압 저하 현상을 개선할 수 있다. 즉, 종래의 분리 구조는 IGBT 스위칭 상황에서 홀 전류에 의한 동적 내압이 저하되는 구조를 가지고 있는 반면에, 본 발명의 분리 구조는 전하 공유(charge sharing) 효과를 이용한 정션을 사용하여 강건성과 공간 효율성을 확보할 수 있는 유리한 효과를 기대할 수 있다. In this case, in the power semiconductor device having this configuration, the maximum electric field is not formed on the upper surface 1s of the substrate 1 but is formed in the floating region 30b and the lower end portion of the edge doped region 30c, It is possible to improve the internal pressure reduction phenomenon of the separation region due to the dynamic electric field change caused by the change of the electric field. That is, the conventional isolation structure has a structure in which the dynamic breakdown voltage due to the Hall current is lowered in the IGBT switching state, whereas the isolation structure of the present invention uses the junction using the charge sharing effect to improve robustness and space efficiency It is possible to obtain an advantageous effect that can be secured.

한편, 본 발명은, 상술한 구성과는 별개로, 상기 액티브 셀 영역과 상기 링 터미네이션 영역 사이를 전기적으로 분리하는 절연부 영역의 기판 내에 산화물 패턴(77)을 매립함으로써, 분리된 N 타입 정션의 폭이 좁아지는 상황에서 양쪽의 정션 또는 공핍층이 맞닿게 되어 전류/전압 특성에 이상 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 제 1 도전형의 플로팅 영역(30b)과 제 1 도전형의 에지 도핑 영역(30c) 사이에 산화물 패턴(77)을 도입함으로써 제 1 도전형의 플로팅 영역(30b)과 제 1 도전형의 에지 도핑 영역(30c) 사이에서 제 1 도전형 불순물의 확산을 방지할 수 있다. On the other hand, in the present invention, the oxide pattern 77 is buried in the substrate of the insulating region for electrically separating the active cell region and the ring termination region from the above-described structure, It is possible to prevent the occurrence of an anomaly in the current / voltage characteristic since both junctions or depletion layers are brought into contact with each other in a situation where the width is narrowed. That is, by introducing the oxide pattern 77 between the floating region 30b of the first conductivity type and the edge doped region 30c of the first conductivity type, the floating region 30b of the first conductivity type and the floating region 30b of the first conductivity type, The diffusion of the first conductive impurity can be prevented between the edge doped region 30c.

전력 반도체 소자는 사용 및 개발 목적 상 고전압 및 고전류를 사용하는바 그에 상응하는 강건성이 담보되어야 한다. 전력 반도체 소자의 특성 중 강한 내압을 형성하기 위해서는 반도체 단면에서 수직 내압은 물론 수평으로도 강한 전계를 견뎌야 한다. 액티브 셀 영역은 반도체 단면에서 수직 방향으로 내압이 크게 걸리며, 링 터미네이션 영역은 반도체 단면에서 수평 방향으로 내압이 크게 걸릴 수 있다. 액티브 셀 영역과 링 터미네이션 영역을 분리하는 절연부는 온/오프 시는 물론 스위칭 중에도 절연이 유지되어야 하므로, 이를 구현하기 위하여, 본 발명은 절연부를 강화하기 위하여 제 1 도전형의 플로팅 영역(30b)과 제 1 도전형의 에지 도핑 영역(30c) 사이에 산화물 패턴(77)을 삽입함으로써 양쪽의 제 1 도전형 영역의 확산을 방지한다. Power semiconductor devices must be of high voltage and high current for use and development purposes and should be robust. In order to form a strong breakdown voltage among the characteristics of a power semiconductor device, it is necessary to withstand a strong electric field not only in the vertical breakdown voltage but also in the horizontal direction. The active cell region takes a large internal pressure in the vertical direction in the semiconductor section, and the ring termination region can take a large internal pressure in the horizontal direction in the semiconductor section. In order to accomplish this, the present invention is characterized in that a floating region 30b of a first conductivity type and a floating region 30b of a first conductivity type are formed in order to reinforce the insulation portion. The oxide pattern 77 is inserted between the edge-doped regions 30c of the first conductivity type to prevent the diffusion of both the first conductivity-type regions.

다른 관점에서 본 발명을 살펴보면, 전력 반도체 소자에서 수평 내압 보다 수직 내압이 더 강한 제 1 영역과 수직 내압 보다 수평 내압이 더 강한 제 2 영역 사이에 배치되되, 제 1 도전형의 불순물을 주입하되 서로 이격되어 배치된 제 1 도전형 영역 사이에서 제 1 도전형 불순물의 확산을 방지하는 산화물 패턴(77)을 구비할 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a power semiconductor device including: a power semiconductor device having a first region having a higher vertical breakdown voltage than a horizontal breakdown voltage and a second region having a higher horizontal breakdown voltage than the vertical breakdown voltage, And an oxide pattern 77 for preventing the diffusion of the first conductive impurity between the first conductive type regions arranged apart from each other.

한편, 앞에서 언급한 산화물 패턴(77)은, 트렌치를 채우는 갭필 공정으로 구현하는 것이 아니라 산화층을 먼저 증착하고 패터닝한 후에 에피층으로 산화물 패턴을 매립하는 공정으로 구현하기 때문에 갭필 공정의 다양한 문제점을 극복할 수 있는 바, 이에 대한 자세한 설명은 후술한다. Meanwhile, the above-mentioned oxide pattern 77 is not implemented as a gap filling process for filling a trench, but is implemented as a process of first depositing and patterning an oxide layer and then filling an oxide pattern with an epilayer, thereby overcoming various problems of the gapfil process A detailed description thereof will be given later.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 반도체 소자에서 액티브 셀 영역과 링 터미네이션 영역 사이의 경계를 포함한 영역의 구성을 개요적으로 도해하는 평면도이다. 도 7에서 도시된 구조체에서 좌측은 액티브 셀 영역에 해당하고, 우측은 링 터미네이션 영역에 해당한다. 7 is a plan view schematically illustrating a configuration of a region including a boundary between an active cell region and a ring termination region in a power semiconductor device according to an embodiment of the present invention. In the structure shown in Fig. 7, the left side corresponds to the active cell region and the right side corresponds to the ring termination region.

도 6 및 도 7을 참조하면, 좌측의 액티브 셀 영역에서는 복수의 클로즈드 셀(closed cell)이 어레이 배열되어 있다. 각각의 클로즈드 셀에서는 게이트 전극(50)이 형성되며, 게이트 전극(50)의 내부에 제 1 콘택 패턴(69a)이 배치된다. 우측의 링 터미네이션 영역에는 제 1 도전형의 에지 도핑 영역(30c)과 전기적으로 연결되는 제 2 콘택 패턴(69b)이 배치된다. 상기 액티브 셀 영역과 상기 링 터미네이션 영역 사이를 전기적으로 분리하는 절연부 영역에 산화물 패턴(77)이 배치된다. 링 터미네이션 영역은 액티브 셀 영역의 테두리를 둘러싸는 형태를 가지며, 산화물 패턴(77)도 액티브 셀 영역의 테두리를 둘러싸는 형태를 가질 수 있다. 도 7에서는 산화물 패턴(77) 중에서 액티브 셀 영역의 테두리를 둘러싸는 형태의 일부만이 도시되어 있다. Referring to FIGS. 6 and 7, a plurality of closed cells are arrayed in the left active cell area. In each of the closed cells, a gate electrode 50 is formed, and a first contact pattern 69a is disposed in the gate electrode 50. And a second contact pattern 69b electrically connected to the edge doped region 30c of the first conductivity type is disposed in the ring termination region on the right side. An oxide pattern (77) is disposed in an insulating region for electrically separating the active cell region and the ring termination region. The ring termination region has a shape surrounding the rim of the active cell region, and the oxide pattern 77 may also have a shape surrounding the rim of the active cell region. Only a part of the oxide pattern 77 surrounding the rim of the active cell region is shown in Fig.

도 8 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 반도체 소자의 제조방법을 순차적으로 도해하는 도면들이다. 8 to 15 are views sequentially illustrating a method of manufacturing a power semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 8을 참조하면, 웨이퍼 상의 구분되는 소정의 영역들 상에 제 1 도전형 불순물 및 제 2 도전형의 불순물을 주입한다. 예를 들어, 영역(I), 영역(III), 영역(V)에는 제 1 도전형의 불순물을 주입하여 제 1 도전형 베리어(PBL, 31)를 형성하고, 영역(II), 영역(IV)에는 제 2 도전형의 불순물을 주입하여 제 2 도전형 베리어(NBL, 11)를 형성한다. 영역(II), 영역(IV)에 주입하는 제 2 도전형의 불순물의 농도는 상기 웨이퍼에 함유된 제 2 도전형 도핑 농도 보다 더 높을 수 있다. First, referring to FIG. 8, a first conductive impurity and a second conductive impurity are implanted on predetermined regions on the wafer. For example, a first conductivity type barrier (PBL) 31 is formed by implanting an impurity of the first conductivity type into the region I, the region III and the region V, The impurity of the second conductivity type is injected to form the second conductivity type barrier (NBL) 11. The concentration of the impurity of the second conductivity type injected into the region (II) and the region (IV) may be higher than the concentration of the second conductivity type dopant contained in the wafer.

계속하여, 도 9를 참조하면, 제 2 도전형의 불순물을 주입한 영역(IV) 상에 산화물 패턴(77)을 형성한다. 산화물 패턴(77)은 먼저 산화층을 증착하고 패터닝 공정으로 구현될 수 있다. 산화물 패턴(77)은, 예를 들어, 실리콘 산화물(SiO2)로 이루어질 수 있다. Subsequently, referring to FIG. 9, an oxide pattern 77 is formed on the region IV into which the impurity of the second conductivity type is implanted. The oxide pattern 77 may be implemented by a deposition process and a patterning process. The oxide pattern 77 may be made of, for example, silicon oxide (SiO 2 ).

도 10을 참조하면, 웨이퍼(A) 및 산화물 패턴977)을 덮도록 상기 웨이퍼 상에 에피층(B)을 형성한다. 웨이퍼(A) 상에 에피층(B)을 형성함으로써 웨이퍼(A)와 에피층(B)으로 이루어진 기판(1)을 형성한다. 산화물 패턴(77)을 먼저 구현하고 에피층(B)을 형성함으로써 산화물 패턴(77)은 기판(1) 내에 매립되게 된다. 만약, 기판(1) 내에 트렌치 패턴을 형성하고 상기 트렌치 패턴을 산화물로 채우는 공정을 진행하는 경우, 트렌치 패턴을 식각하는 공정에서 챔버가 오염되는 문제가 발생할 수 있으며, 트렌치 패턴을 산화물로 갭필하는 공정에서 보이드가 발생하여 충분한 절연을 구현하지 못하는 문제점이 발생할 수 있다. 본 발명은 산화물 패턴(77)을 먼저 구현하고 에피층(B)을 형성함으로써 이러한 문제점들을 극복할 수 있다. Referring to FIG. 10, an epitaxial layer B is formed on the wafer so as to cover the wafer (A) and the oxide pattern 977). An epitaxial layer B is formed on the wafer A to form the substrate 1 made of the wafer A and the epitaxial layer B. [ The oxide pattern 77 is first embedded and the epitaxial layer B is formed so that the oxide pattern 77 is embedded in the substrate 1. [ If the trench pattern is formed in the substrate 1 and the trench pattern is filled with oxide, the chamber may be contaminated in the process of etching the trench pattern. In this case, the process of tapping the trench pattern into oxide Voids may be generated in the insulating layer, resulting in insufficient insulation. The present invention overcomes these problems by first implementing the oxide pattern 77 and forming the epilayer (B).

도 11을 참조하면, 산화물 패턴(77)에 의하여 돌출된 에피층(B)의 평면을 그라인딩한 후, 제 1 도전형의 불순물을 주입하여 추가적인 제 1 도전형 도핑 영역(RING, 33)을 형성하고, 제 2 도전형의 불순물을 주입하여 추가적인 제 2 도전형 도핑 영역(JFET, 13)을 형성한다. 11, after grinding the plane of the epi-layer B protruded by the oxide pattern 77, an additional first conductive type doping region RING 33 is formed by implanting an impurity of the first conductivity type And an impurity of the second conductivity type is injected to form an additional second conductive type doped region (JFET) 13. [

도 12를 참조하면, 액티브 셀 영역에서 트렌치(20)를 형성하고 전극물질을 채워 게이트 전극(50)를 구현한다. 계속하여, 제 1 도전형의 불순물을 셀프 얼라인 주입하여 제 1 도전형 도핑 영역(Pbase, 35)을 형성한다. Referring to FIG. 12, a trench 20 is formed in the active cell region and the gate electrode 50 is formed by filling the electrode material. Subsequently, an impurity of the first conductivity type is self-aligned to form a first conductive type doped region (Pbase) 35.

도 13을 참조하면, 폴리실리콘을 증착한 후 소정의 영역을 식각하여 게이트 배선(64)을 형성하고, 추가로 이온주입 공정을 수행하여 소스 영역(44) 등을 형성한다. Referring to FIG. 13, after polysilicon is deposited, a predetermined region is etched to form a gate wiring 64, and further, an ion implantation process is performed to form a source region 44 or the like.

도 14를 참조하면, 열처리를 통한 활성화 공정을 수행하여 불순물 확산이 이루어져 도핑 영역이 완성된다. 예를 들어, 제 1 도전형의 도핑 영역(Pbase, 35)과 제 1 도전형의 도핑 영역(PBL, 31)은 도 6의 제 1 도전형의 플로팅 영역(30a)을 구성하고, 제 1 도전형의 도핑 영역(RING, 33)과 제 1 도전형의 도핑 영역(PBL, 31)은 도 6의 제 1 도전형의 플로팅 영역(30b)와 제 1 도전형의 에지 도핑 영역(30c)을 각각 구성한다. Referring to FIG. 14, an activation process through heat treatment is performed to diffuse impurities to complete the doping region. For example, the first conductive type doped region (Pbase) 35 and the first conductive type doped region (PBL) 31 constitute the floating region 30a of the first conductive type in FIG. 6, The doping region RING 33 of the first conductivity type and the doping region PBL 31 of the first conductivity type are the same as the floating region 30b of the first conductivity type and the edge doping region 30c of the first conductivity type, .

도 15를 참조하면, 콘택 패턴(69a, 69b)을 형성하고, 배선패턴(68)을 형성하고, 기판(1)의 하부에는 컬렉터 전극(76)을 형성할 수 있다. 도면에 도시하지는 않았으나, 컬렉터 전극(76)을 형성하기 전에 제 2 도전형의 버퍼층(buffer layer) 및/또는 제 1 도전형의 컬렉터층을 먼저 형성할 수도 있다. 15, contact patterns 69a and 69b may be formed, a wiring pattern 68 may be formed, and a collector electrode 76 may be formed below the substrate 1. In this case, Although not shown in the drawing, a buffer layer of a second conductive type and / or a collector layer of a first conductive type may be formed before the collector electrode 76 is formed.

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.

1: 기판
10 : 드리프트 영역
20 : 트렌치
30a, 30b : 플로팅 영역
30c : 에지 도핑 영역
42 : 바디 영역
44 : 소스 영역
50 : 게이트 전극
17 : 에지 정션 분리 영역
77 : 산화물 패턴
1: substrate
10: drift region
20: trench
30a, 30b: Floating area
30c: edge doped region
42: Body area
44: source region
50: gate electrode
17: Edge junction separation area
77: oxide pattern

Claims (9)

기판의 일 영역에 형성된, 액티브 셀 영역;
상기 기판의 다른 영역에 형성되되, 상기 액티브 셀 영역에 인접한, 링 터미네이션 영역; 및
상기 액티브 셀 영역과 상기 링 터미네이션 영역 사이를 전기적으로 분리하는 절연부 영역;을 포함하되,
상기 절연부 영역은 상기 기판 내에 매립된 산화물 패턴을 포함하고,
상기 절연부 영역을 사이에 개재하여 상기 액티브 셀 영역의 테두리에 형성된 제 1 도전형의 플로팅 영역 및 상기 링 터미네이션 영역에 형성된 제 1 도전형의 에지 도핑 영역을 더 포함하고,
상기 제 1 도전형의 플로팅 영역과 상기 제 1 도전형의 에지 도핑 영역 사이에 제 2 도전형의 에지 정션 분리 영역을 더 포함하고,
상기 절연부 영역은 상기 제 1 도전형의 플로팅 영역과 상기 제 1 도전형의 에지 도핑 영역 사이에서 상기 제 2 도전형의 에지 정션 분리 영역 아래에 상기 기판 표면으로부터 소정 거리만큼 이격되어 매립 형성된, 전력 반도체 소자.
An active cell region formed in one region of the substrate;
A ring termination region formed in another region of the substrate and adjacent to the active cell region; And
And an insulation region electrically isolating the active cell region and the ring termination region from each other,
Wherein the insulating region comprises an oxide pattern embedded in the substrate,
Further comprising a floating region of a first conductive type formed at the edge of the active cell region with the insulating region interposed therebetween and a first conductive type edge doped region formed in the ring termination region,
Further comprising an edge region of a second conductivity type between the floating region of the first conductivity type and the edge doping region of the first conductivity type,
Wherein the insulating region region is formed between the floating region of the first conductivity type and the edge doping region of the first conductivity type and is buried and spaced apart from the substrate surface by a predetermined distance below the edge region of the second conductivity type, Semiconductor device.
제 1 항에 있어서,
상기 절연부 영역에 형성된 산화물 패턴은 상기 제 1 도전형의 플로팅 영역과 상기 제 1 도전형의 에지 도핑 영역 사이에서 제 1 도전형 불순물의 확산을 방지하는 산화물 패턴을 포함하는, 전력 반도체 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the oxide pattern formed in the insulating region includes an oxide pattern that prevents diffusion of the first conductive impurity between the floating region of the first conductive type and the edge doped region of the first conductive type.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 링 터미네이션 영역은 상기 액티브 셀 영역의 테두리를 둘러싸는 형태를 가지는, 전력 반도체 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the ring termination region has a shape surrounding the rim of the active cell region.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 도전형 및 상기 제 2 도전형은 서로 반대의 도전형을 가지되 p형 및 n형 중 각각 어느 하나인, 전력 반도체 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the first conductivity type and the second conductivity type are opposite to each other and are either p-type or n-type.
전력 반도체 소자에서 수평 내압 보다 수직 내압이 더 강한 제 1 영역과 수직 내압 보다 수평 내압이 더 강한 제 2 영역 사이에 배치되되, 상기 제 1 영역에 형성된 제 1 도전형의 플로팅 영역 및 상기 제 2 영역에 형성된 제 1 도전형의 에지 도핑 영역 사이에서 제 1 도전형 불순물의 확산을 방지하는 산화물 패턴을 구비하고,
상기 제 1 도전형의 플로팅 영역과 상기 제 1 도전형의 에지 도핑 영역 사이에 제 2 도전형의 에지 정션 분리 영역을 더 포함하고,
상기 산화물 패턴은 상기 제 1 도전형의 플로팅 영역과 상기 제 1 도전형의 에지 도핑 영역 사이에서 상기 제 2 도전형의 에지 정션 분리 영역 아래에 상기 기판 표면으로부터 소정 거리만큼 이격되어 매립 형성된,
전력 반도체 소자.
A first region of the power semiconductor element having a higher vertical breakdown voltage than a horizontal breakdown voltage and a second region having a higher horizontal breakdown voltage than the vertical breakdown voltage, the floating region of the first conductivity type formed in the first region, And an oxide pattern for preventing diffusion of the first conductivity type impurity between the edge-doped regions of the first conductivity type formed in the first-
Further comprising an edge region of a second conductivity type between the floating region of the first conductivity type and the edge doping region of the first conductivity type,
Wherein the oxide pattern is buried and spaced apart from the substrate surface by a predetermined distance below the edge region of the second conductivity type between the floating region of the first conductivity type and the edge doping region of the first conductivity type,
Power semiconductor device.
웨이퍼 상의 구분되는 소정의 영역들 상에 제 1 도전형 불순물 및 제 2 도전형의 불순물을 주입하는 제 1 단계;
상기 제 2 도전형의 불순물을 주입하는 어느 하나의 영역 상에 산화물 패턴을 형성하는 제 2 단계;
상기 웨이퍼 및 상기 산화물 패턴을 덮도록 상기 웨이퍼 상에 에피층을 형성함으로써 상기 웨이퍼와 상기 에피층으로 이루어진 기판을 형성하는 제 3 단계;
상기 제 1 단계에서 상기 제 1 도전형 불순물이 주입된 영역에 대응하도록 상기 에피층의 표면을 통하여 제 1 도전형 불순물을 주입하는 제 4 단계; 및
상기 불순물을 확산함으로써, 상기 기판 내에 상기 산화물 패턴을 기준으로 양측으로 서로 이격된 제 1 도전형의 플로팅 영역 및 제 1 도전형의 에지 도핑 영역을 형성하는 제 5 단계;
를 포함하되,
제 2 단계는 상기 산화물 패턴이 전력 반도체 소자의 액티브 셀 영역과 링 터미네이션 영역 사이를 전기적으로 분리하는 절연부 영역에 위치하도록 형성하는 단계를 포함하는, 전력 반도체 소자의 제조방법.
A first step of implanting impurities of a first conductivity type and a second conductivity type on predetermined regions on the wafer;
A second step of forming an oxide pattern on any one region for implanting the impurity of the second conductivity type;
A third step of forming a substrate composed of the wafer and the epi layer by forming an epitaxial layer on the wafer so as to cover the wafer and the oxide pattern;
A fourth step of implanting a first conductive impurity through the surface of the epi layer to correspond to a region where the first conductive impurity is implanted in the first step; And
A fifth step of forming a floating region of a first conductive type and a first conductive type edge doped region spaced apart from each other on both sides with reference to the oxide pattern in the substrate by diffusing the impurity;
, ≪ / RTI &
And the second step includes forming the oxide pattern so as to be located in an insulating region region electrically separating between the active cell region and the ring termination region of the power semiconductor element.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1 단계에서 주입되는 상기 제 2 도전형의 불순물의 농도는 상기 웨이퍼에 함유된 제 2 도전형 도핑 농도 보다 더 높으며,
상기 제 3 단계 및 상기 제 5 단계를 수행함으로써, 상기 제 1 도전형의 플로팅 영역과 상기 제 1 도전형의 에지 도핑 영역 사이에 제 2 도전형의 에지 정션 분리 영역을 형성하는, 전력 반도체 소자의 제조방법.
8. The method of claim 7,
The concentration of the impurity of the second conductivity type injected in the first step is higher than the concentration of the second conductivity type contained in the wafer,
Forming an edge region of a second conductivity type between the floating region of the first conductivity type and the edge doping region of the first conductivity type by performing the third step and the fifth step, Gt;
전력 반도체 소자에서 수평 내압 보다 수직 내압이 더 강한 제 1 영역과 수직 내압 보다 수평 내압이 더 강한 제 2 영역 사이에 배치되되, 상기 제 1 영역에 형성된 제 1 도전형의 플로팅 영역 및 상기 제 2 영역에 형성된 제 1 도전형의 에지 도핑 영역 사이에서 제 1 도전형 불순물의 확산을 방지하는 산화물 패턴을 형성하되, 상기 산화물 패턴은 트렌치를 채우는 갭필 공정으로 구현하는 것이 아니라 산화층을 증착하고 패터닝한 후에 에피층으로 매립하는 공정으로 구현하는 것을 특징으로 하는, 전력 반도체 소자의 제조방법.



A first region of the power semiconductor element having a higher vertical breakdown voltage than a horizontal breakdown voltage and a second region having a higher horizontal breakdown voltage than the vertical breakdown voltage, the floating region of the first conductivity type formed in the first region, Doped regions of the first conductivity type formed between the first conductive type impurity region and the second conductive type impurity region. The oxide pattern is formed not by the capping process of filling the trench, but by depositing and patterning the oxide layer, Wherein the step of forming the semiconductor layer is embodied as a step of embedding the semiconductor layer into the semiconductor layer.



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