KR102369057B1 - Power semiconductor device and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 관점에 의한 전력 반도체 소자는 실리콘 카바이드(SiC)의 반도체층과, 상기 반도체층의 적어도 일부 상의 게이트 절연층과, 상기 게이트 절연층 상의 게이트 전극층과, 상기 반도체층에 상기 게이트 전극층 하부에 배치된 적어도 하나의 돌출 부분을 포함하도록 형성되고, 제 1 도전형을 갖는 드리프트 영역과, 상기 게이트 전극층 하부의 상기 반도체층에 형성되고 상기 드리프트 영역의 상기 적어도 하나의 돌출 부분과 접하는 제 1 웰 영역 및 상기 게이트 전극층 외측의 상기 반도체층에 형성되고 상기 제 1 웰 영역과 연결된 제 2 웰 영역을 포함하고, 제 2 도전형을 갖는 웰 영역과, 상기 제 1 웰 영역 내에 형성된 제 1 소오스 영역 및 상기 제 2 웰 영역 내에 형성되고 상기 제 1 소오스 영역과 연결된 제 2 소오스 영역을 포함하고, 제 1 도전형을 갖는 소오스 영역과, 상기 게이트 전극층 하부에 배치되며, 상기 드리프트 영역의 상기 적어도 하나의 돌출 부분 및 상기 제 1 소오스 영역 사이의 상기 반도체층에 형성되고, 반전 채널이 형성되고, 제 1 도전형을 갖는 채널 영역을 포함한다.A power semiconductor device according to an aspect of the present invention includes a semiconductor layer of silicon carbide (SiC), a gate insulating layer on at least a portion of the semiconductor layer, a gate electrode layer on the gate insulating layer, and a lower portion of the gate electrode layer on the semiconductor layer A first well formed to include at least one protruding portion disposed in a region and a second well region formed in the semiconductor layer outside the gate electrode layer and connected to the first well region, a well region having a second conductivity type; a first source region formed in the first well region; A second source region formed in the second well region and connected to the first source region, a source region having a first conductivity type, and disposed under the gate electrode layer, the at least one protrusion of the drift region and a channel region formed in the semiconductor layer between the portion and the first source region, the inversion channel being formed, and having a first conductivity type.
Description
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 전력 전달을 스위칭하기 위한 전력 반도체 소자(power semiconductor device) 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a power semiconductor device for switching power transmission and a method of manufacturing the same.
전력 반도체 소자는 고전압과 고전류 환경에서 동작하는 반도체 소자이다. 이러한 전력 반도체 소자는 고전력 스위칭이 필요한 분야, 예컨대 전력 변환, 전력 컨버터, 인버터 등에 이용되고 있다. 예를 들어, 전력 반도체 소자로는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT, Insulated Gate Bipolar Transistor), 전력 모스펫(MOSFET, Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 등을 들 수 있다. 이러한 전력 반도체 소자는 고전압에 대한 내압 특성이 기본적으로 요구되며, 최근에는 부가적으로 고속 스위칭 동작을 요하고 있다. A power semiconductor device is a semiconductor device that operates in a high voltage and high current environment. Such power semiconductor devices are used in fields requiring high power switching, for example, power conversion, power converters, inverters, and the like. For example, the power semiconductor device may include an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET), or the like. Such a power semiconductor device is basically required to withstand high voltage, and recently, a high-speed switching operation is additionally required.
이에 따라, 기존 실리콘(Si) 대신 실리콘 카바이드(silicon carbide, SiC)를 이용한 전력 반도체 소자가 연구되고 있다. 실리콘 카바이드(SiC)는 실리콘에 비해 밴드갭이 높은 와이드갭 반도체 소재로서, 실리콘에 비해서 고온에서도 안정성을 유지할 수 있다. 나아가, 실리콘 카바이드는 절연 파계 전계가 실리콘에 비해서 매우 높아서 고전압에서도 안정적으로 동작을 할 수 있다. 따라서, 실리콘 카바이드는 실리콘에 비해 높은 항복전압을 가지면서도 열방출은 우수하여 고온에서 동작 가능한 특성을 나타낸다.Accordingly, a power semiconductor device using silicon carbide (SiC) instead of conventional silicon (Si) is being studied. Silicon carbide (SiC) is a wide-gap semiconductor material having a higher bandgap than silicon, and can maintain stability even at high temperatures compared to silicon. Furthermore, silicon carbide has a very high insulating wave field compared to silicon, so it can operate stably even at a high voltage. Therefore, silicon carbide has a higher breakdown voltage than silicon, and exhibits excellent heat dissipation, so that it can be operated at a high temperature.
이러한 실리콘 카바이드를 이용한 전력 반도체 소자의 경우, 게이트 절연층 내 탄소 클러스터 형성으로 인한 음의 전하의 영향으로 실리콘 카바이드 표면의 밴드갭이 위로 상승하게 되어, 문턱전압이 높아지고 채널 저항이 높아지는 문제가 있다. 또한, 게이트 전극들 사이에 소오스 콘택 구조를 배치하다 보니, 또한 게이트 전극들 사이의 간격을 좁히기 어려워, 채널 밀도를 줄이는 데 한계가 있다.In the case of a power semiconductor device using such silicon carbide, the band gap on the surface of the silicon carbide rises upward due to the influence of negative charges due to the formation of carbon clusters in the gate insulating layer, so there is a problem in that the threshold voltage is increased and the channel resistance is increased. In addition, since the source contact structure is disposed between the gate electrodes, it is difficult to narrow the gap between the gate electrodes, so there is a limit in reducing the channel density.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 채널 밀도를 높일 수 있는 실리콘 카바이드의 전력 반도체 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.An object of the present invention is to solve the above problems, and to provide a silicon carbide power semiconductor device capable of increasing channel density and a method for manufacturing the same. However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereto.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 의한 전력 반도체 소자는 실리콘 카바이드(SiC)의 반도체층과, 상기 반도체층의 적어도 일부 상의 게이트 절연층과, 상기 게이트 절연층 상의 게이트 전극층과, 상기 반도체층에 상기 게이트 전극층 하부에 배치된 적어도 하나의 돌출 부분을 포함하도록 형성되고, 제 1 도전형을 갖는 드리프트 영역과, 상기 게이트 전극층 하부의 상기 반도체층에 형성되고 상기 드리프트 영역의 상기 적어도 하나의 돌출 부분과 접하는 제 1 웰 영역 및 상기 게이트 전극층 외측의 상기 반도체층에 형성되고 상기 제 1 웰 영역과 연결된 제 2 웰 영역을 포함하고, 제 2 도전형을 갖는 웰 영역과, 상기 제 1 웰 영역 내에 형성된 제 1 소오스 영역 및 상기 제 2 웰 영역 내에 형성되고 상기 제 1 소오스 영역과 연결된 제 2 소오스 영역을 포함하고, 제 1 도전형을 갖는 소오스 영역과, 상기 게이트 전극층 하부에 배치되며, 상기 드리프트 영역의 상기 적어도 하나의 돌출 부분 및 상기 제 1 소오스 영역 사이의 상기 반도체층에 형성되고, 반전 채널이 형성되고, 제 2 도전형을 갖는 채널 영역을 포함한다.A power semiconductor device according to an aspect of the present invention for solving the above problems is a semiconductor layer of silicon carbide (SiC), a gate insulating layer on at least a portion of the semiconductor layer, a gate electrode layer on the gate insulating layer, and the semiconductor a drift region formed in a layer including at least one protruding portion disposed under the gate electrode layer and having a first conductivity type; and the at least one protrusion of the drift region formed in the semiconductor layer under the gate electrode layer a well region having a second conductivity type, comprising a first well region in contact with a portion and a second well region formed in the semiconductor layer outside the gate electrode layer and connected to the first well region; A first source region and a second source region formed in the second well region and connected to the first source region, a source region having a first conductivity type, and disposed under the gate electrode layer, the drift region formed in the semiconductor layer between the at least one protruding portion of
상기 전력 반도체 소자에 따르면, 상기 게이트 전극층의 외측의 상기 제 2 소오스 영역에 연결된 소오스 전극층을 더 포함할 수 있다.The power semiconductor device may further include a source electrode layer connected to the second source region outside the gate electrode layer.
상기 전력 반도체 소자에 따르면, 상기 제 2 소오스 영역 내에 상기 제 2 웰 영역으로부터 상기 제 2 소오스 영역을 관통하여 신장되고 상기 소오스 전극층과 연결되며 제 2 도전형을 갖는 웰 콘택 영역을 포함하고, 상기 웰 콘택 영역은 상기 웰 영역보다 고농도로 도핑될 수 있다.According to the power semiconductor device, the second source region includes a well contact region extending from the second well region through the second source region and connected to the source electrode layer, the well contact region having a second conductivity type; The contact region may be doped at a higher concentration than the well region.
상기 전력 반도체 소자에 따르면, 상기 드리프트 영역의 상기 적어도 하나의 돌출 부분, 상기 제 1 웰 영역 및 상기 제 1 소오스 영역은 일 방향으로 신장될 수 있다.According to the power semiconductor device, the at least one protruding portion of the drift region, the first well region, and the first source region may extend in one direction.
상기 전력 반도체 소자에 따르면, 상기 제 1 웰 영역, 상기 제 1 소오스 영역 및 상기 채널 영역은 상기 드리프트 영역의 상기 적어도 하나의 돌출 부분의 양측의 상기 반도체층에 각각 형성될 수 있다.According to the power semiconductor device, the first well region, the first source region, and the channel region may be respectively formed in the semiconductor layer on both sides of the at least one protruding portion of the drift region.
상기 전력 반도체 소자에 따르면, 상기 채널 영역은 웰 영역의 일부일 수 있다.According to the power semiconductor device, the channel region may be a part of the well region.
상기 전력 반도체 소자에 따르면, 상기 적어도 하나의 돌출 부분은 상기 제 1 웰 영역에 의해서 그 측벽이 둘러싸인 복수의 돌출 부분들을 포함하고, 상기 채널 영역은 상기 복수의 돌출 부분들 및 상기 제 1 소오스 영역 사이에 형성될 수 있다.According to the power semiconductor device, the at least one protruding portion includes a plurality of protruding portions whose sidewalls are surrounded by the first well region, and the channel region is between the plurality of protruding portions and the first source region. can be formed in
상기 전력 반도체 소자에 따르면, 상기 복수의 돌출 부분들은 일 방향으로 나란하게 신장될 수 있다.According to the power semiconductor device, the plurality of protruding portions may extend in parallel in one direction.
상기 전력 반도체 소자에 따르면, 상기 제 1 웰 영역은 상기 제 2 웰 영역을 기준으로 대칭적으로 형성되고, 상기 제 1 소오스 영역은 상기 제 2 소오스 영역을 기준으로 대칭적으로 형성되고, 상기 채널 영역은 상기 제 2 웰 영역 또는 상기 제 2 소오스 영역을 기준으로 대칭적으로 형성될 수 있다.According to the power semiconductor device, the first well region is symmetrically formed with respect to the second well region, the first source region is symmetrically formed with respect to the second source region, and the channel region may be formed symmetrically with respect to the second well region or the second source region.
상기 전력 반도체 소자에 따르면, 상기 적어도 하나의 돌출 부분은 상기 제 2 웰 영역 또는 상기 제 2 소오스 영역을 기준으로 대칭적으로 배치된 복수의 돌출 부분들을 포함하고, 상기 복수의 돌출 부분들은 일 방향으로 신장될 수 있다.According to the power semiconductor device, the at least one protruding portion includes a plurality of protruding portions symmetrically disposed with respect to the second well region or the second source region, and the plurality of protruding portions are oriented in one direction. can be elongated.
상기 전력 반도체 소자에 따르면, 상기 게이트 전극층은 상기 제 2 소오스 영역을 노출하고 상기 제 1 소오스 영역, 상기 채널 영역 및 상기 드리프트 영역의 상기 적어도 하나의 돌출 부분을 덮도록 형성될 수 있다.According to the power semiconductor device, the gate electrode layer may be formed to expose the second source region and cover the at least one protruding portion of the first source region, the channel region, and the drift region.
상기 전력 반도체 소자에 따르면, 상기 드리프트 영역 하부의 상기 반도체층에 제 1 도전형을 갖는 드레인 영역을 더 포함하고, 상기 드레인 영역은 상기 드리프트 영역보다 고농도로 도핑될 수 있다.According to the power semiconductor device, a drain region having a first conductivity type may be further included in the semiconductor layer under the drift region, and the drain region may be doped with a higher concentration than the drift region.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 관점에 의한 전력 반도체 소자의 제조 방법은, 실리콘 카바이드(SiC)의 반도체층에 제 1 도전형을 갖는 드리프트 영역을 형성하는 단계와, 상기 드리프트 영역이 적어도 하나의 돌출 부분을 포함하도록, 상기 반도체층에, 상기 적어도 하나의 돌출 부분을 한정하는 제 1 웰 영역 및 상기 제 1 웰 영역과 연결된 제 2 웰 영역을 포함하고, 제 2 도전형을 갖는 웰 영역을 형성하는 단계와, 상기 제 1 웰 영역 내에 형성된 제 1 소오스 영역 및 상기 제 2 웰 영역 내에 형성되고 상기 제 1 소오스 영역과 연결된 제 2 소오스 영역을 포함하고, 제 1 도전형을 갖는 소오스 영역을 형성하는 단계와, 상기 드리프트 영역의 상기 적어도 하나의 돌출 부분 및 상기 적어도 하나의 돌출 부분과 상기 제 1 소오스 영역 사이의 상기 반도체층 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계와, 상기 게이트 절연층 상에 적어도 하나의 게이트 전극층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제 2 웰 영역은 상기 게이트 전극층 외측의 상기 반도체층에 형성된다.A method of manufacturing a power semiconductor device according to another aspect of the present invention for solving the above problems includes forming a drift region having a first conductivity type in a semiconductor layer of silicon carbide (SiC), wherein the drift region is at least one A well region comprising a first well region defining the at least one protrusion and a second well region connected to the first well region, the well region having a second conductivity type, in the semiconductor layer to include a protruding portion of forming a source region comprising a first source region formed in the first well region and a second source region formed in the second well region and connected to the first source region, the source region having a first conductivity type forming a gate insulating layer on the at least one protruding portion of the drift region and the semiconductor layer between the at least one protruding portion and the first source region; and forming one gate electrode layer, wherein the second well region is formed in the semiconductor layer outside the gate electrode layer.
상기 전력 반도체 소자의 제조 방법에 따르면, 상기 게이트 전극층의 외측의 상기 제 2 소오스 영역 내에 상기 제 2 웰 영역으로부터 상기 제 2 소오스 영역을 관통하여 신장되고 제 2 도전형을 갖는 웰 콘택 영역을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 웰 콘택 영역은 상기 웰 영역보다 고농도로 도핑될 수 있다.According to the method of manufacturing the power semiconductor device, a well contact region extending from the second well region through the second source region and having a second conductivity type is formed in the second source region outside the gate electrode layer. The method may further include: the well contact region may be doped with a higher concentration than the well region.
상기 전력 반도체 소자의 제조 방법에 따르면, 상기 제 2 소오스 영역 및 상기 웰 콘택 영역에 연결되게 상기 반도체층 상에 소오스 전극층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing the power semiconductor device may further include forming a source electrode layer on the semiconductor layer to be connected to the second source region and the well contact region.
상기 전력 반도체 소자의 제조 방법에 따르면, 상기 웰 영역을 형성하는 단계는 상기 반도체층에 제 2 도전형의 불순물을 주입하여 수행하고, 상기 소오스 영역을 형성하는 단계는 상기 웰 영역 내에 제 1 도전형의 불순물을 주입하여 수행할 수 있다.According to the method of manufacturing the power semiconductor device, the forming of the well region is performed by implanting an impurity of a second conductivity type into the semiconductor layer, and the forming of the source region is a first conductivity type in the well region. This can be done by injecting impurities of
상기 전력 반도체 소자의 제조 방법에 따르면, 상기 적어도 하나의 돌출 부분은 상기 제 1 웰 영역에 의해서 그 측벽이 둘러싸인 복수의 돌출 부분들을 포함할 수 있다.According to the method of manufacturing the power semiconductor device, the at least one protrusion part may include a plurality of protrusion parts whose sidewalls are surrounded by the first well region.
상기 전력 반도체 소자의 제조 방법에 따르면, 상기 제 1 웰 영역은 상기 제 2 웰 영역을 기준으로 대칭적으로 형성되고, 상기 제 1 소오스 영역은 상기 제 2 소오스 영역을 기준으로 대칭적으로 형성될 수 있다.According to the method of manufacturing the power semiconductor device, the first well region may be symmetrically formed with respect to the second well region, and the first source region may be symmetrically formed with respect to the second source region. there is.
상기 전력 반도체 소자의 제조 방법에 따르면, 상기 드리프트 영역은 제 1 도전형을 갖는 드레인 영역 상에 형성되고, 상기 드리프트 영역은 상기 드레인 영역 상에 에피택셜층으로 형성될 수 있다.According to the method of manufacturing the power semiconductor device, the drift region may be formed on a drain region having a first conductivity type, and the drift region may be formed as an epitaxial layer on the drain region.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 반도체 소자 및 그 제조 방법에 의하면, 채널 밀도를 높여 집적도를 높일 수 있다. According to the power semiconductor device and the method for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention made as described above, it is possible to increase the degree of integration by increasing the channel density.
물론 이러한 효과는 예시적인 것이고, 이러한 효과에 의해서 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Of course, these effects are exemplary, and the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 반도체 소자를 보여주는 개략적인 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II선에서 절취한 전력 반도체 소자를 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 2의 III-III선에서 절취한 전력 반도체 소자를 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 2의 IV-IV선에서 절취한 전력 반도체 소자를 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 2의 V-V선에서 절취한 전력 반도체 소자를 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 2의 VI-VI선에서 절취한 전력 반도체 소자를 보여주는 단면도이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 반도체 소자의 제조 방법을 보여주는 개략적인 사시도들이다.1 is a schematic schematic perspective view showing a power semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing the power semiconductor device taken along line II-II of FIG. 1 .
3 is a cross-sectional view illustrating a power semiconductor device taken along line III-III of FIG. 2 .
4 is a cross-sectional view illustrating the power semiconductor device taken along line IV-IV of FIG. 2 .
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the power semiconductor device taken along line VV of FIG. 2 .
6 is a cross-sectional view illustrating a power semiconductor device taken along line VI-VI of FIG. 2 .
7 to 10 are schematic perspective views 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. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms. It is provided to fully inform In addition, in the drawings for convenience of description, the size of at least some of the components may be exaggerated or reduced. In the drawings, like numbers refer to like elements.
다르게 정의되지 않는 한, 여기에 사용된 모든 용어들은 해당기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 같은 의미로 사용된다. 도면에서, 층 및 영역의 크기는 설명을 위해 과장되었고, 따라서 본 발명의 일반적인 구조들을 설명하기 위해 제공된다. Unless defined otherwise, all terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. In the drawings, the sizes of layers and regions are exaggerated for the purpose of explanation, and thus are provided to explain the general structures of the present invention.
동일한 참조 부호들은 동일한 구성 요소를 나타낸다. 층, 영역, 또는 기판과 같은 한 구성이 다른 구성 상(on)에 있다고 지칭할 때, 그것은 다른 구성의 바로 상부에 있거나 또는 그 사이에 다른 개재된 구성이 또한 존재할 수 있는 것으로 이해될 것이다. 반면에, 한 구성이 다른 구성의 “바로 위에(directly on)” 있다라고 지칭할 때는 중간 개재 구성들이 존재하지 않는다고 이해된다.Like reference signs indicate like elements. When referring to one component as being on another component, such as a layer, region, or substrate, it will be understood that other intervening components may also be present, either directly on top of the other component or in between. On the other hand, when referring to one configuration as being “directly on” of another, it is understood that intervening configurations do not exist.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 반도체 소자(100)를 보여주는 개략적인 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1의 II-II선에서 절취한 전력 반도체 소자(100)를 보여주는 평면도이고, 도 3은 도 2의 III-III선에서 절취한 전력 반도체 소자(100)를 보여주는 단면도이고, 도 4는 도 2의 IV-IV선에서 절취한 전력 반도체 소자(100)를 보여주는 단면도이고, 도 5는 도 2의 V-V선에서 절취한 전력 반도체 소자(100)를 보여주는 단면도이고, 도 6은 도 2의 VI-VI선에서 절취한 전력 반도체 소자(100)를 보여주는 단면도이다.1 is a schematic schematic perspective view showing a
도 1 내지 도 6을 참조하면, 전력 반도체 소자(100)는 적어도 반도체층(105), 게이트 절연층(118) 및 게이트 전극층(120)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전력 반도체 소자(100)는 전력 모스펫(power MOSFET) 구조를 가질 수 있다.1 to 6 , the
반도체층(105)은 하나 또는 복수의 반도체 물질층을 지칭할 수 있으며, 예를 들어, 하나 또는 다층의 에피택셜층(epitaxial layer)을 지칭할 수도 있다. 나아가, 반도체층(105)은 반도체 기판 상의 하나 또는 다층의 에피택셜층을 지칭할 수도 있다. The
예를 들어, 반도체층(105)은 실리콘 카바이드(silicon carbide, SiC)로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 반도체층(105)은 적어도 하나의 실리콘 카바이드의 에피택셜층을 포함할 수 있다. For example, the
실리콘 카바이드(SiC)는 실리콘에 비해 밴드갭이 넓어, 실리콘에 비해서 고온에서도 안정성을 유지할 수 있다. 나아가, 실리콘 카바이드는 절연 파계 전계가 실리콘에 비해서 매우 높아서 고전압에서도 안정적으로 동작을 할 수 있다. 따라서, 실리콘 카바이드를 반도체층(105)으로 이용한 전력 반도체 소자(100)는 실리콘을 이용한 경우에 비해 높은 항복전압을 가지면서도 우수한 열방출 특성을 갖고, 고온에서도 안정적인 동작 특성을 나타낼 수 있다.Silicon carbide (SiC) has a wider bandgap than silicon, so it can maintain stability even at high temperatures compared to silicon. Furthermore, silicon carbide has a very high insulating wave field compared to silicon, so it can operate stably even at a high voltage. Accordingly, the
보다 구체적으로 보면, 반도체층(105)은 드리프트 영역(drift region, 107)을 포함할 수 있다. 드리프트 영역(107)은 제 1 도전형을 가질 수 있고, 반도체층(105)의 일부에 제 1 도전형의 불순물을 주입하여 형성될 수 있다. 예컨대, 드리프트 영역(107)은 제 1 도전형의 불순물을 실리콘 카바이드의 예피택셜층에 도핑하여 형성될 수 있다. More specifically, the
나아가, 드리프트 영역(107)은 게이트 전극층(120) 하부에 배치된 적어도 하나의 돌출 부분(107a)을 포함할 수 있다. 전력 반도체 소자(100)의 동작 시, 돌출 부분(107a)은 전하의 수직 이동 경로를 제공할 수 있다.Furthermore, the
웰 영역(well region, 110)은 반도체층(105)에 드리프트 영역(107)의 적어도 일부에 접하도록 형성되고, 제 2 도전형을 가질 수 있다. 예를 들어, 웰 영역(110)은 드리프트 영역(107) 내에 제 1 도전형의 반대인 제 2 도전형의 불순물을 도핑하여 형성될 수 있다.The
예를 들어, 웰 영역(110)은 게이트 전극층(120) 하부의 반도체층(105)에 형성되고 드리프트 영역(107)의 돌출 부분(107a)과 접하는 제 1 웰 영역(110a)과, 게이트 전극층(120) 외측의 반도체층(105)에 형성된 제 2 웰 영역(110b)을 포함할 수 있다. 제 1 웰 영역(110a)과 제 2 웰 영역(110b)은 서로 연결될 수 있다. 실질적으로, 드리프트 영역(107)의 돌출 부분(107a)은 제 1 웰 영역(110a)에 의해서 한정될 수 있고, 보다 구체적으로는 제 1 웰 영역(110a)의 측벽과 접할 수 있다.For example, the
소오스 영역(source region, 112)은 웰 영역(110) 내에 형성되고, 제 1 도전형을 가질 수 있다. 예를 들어, 소오스 영역(112)은 웰 영역(110)에 제 1 도전형의 불순물을 도핑하여 형성될 수 있다. 소오스 영역(112)은 드리프트 영역(107)보다 제 1 도전형의 불순물이 보다 고농도로 도핑되어 형성될 수 있다.A
예를 들어, 소오스 영역(112)은 제 1 웰 영역(110a) 내에 형성된 제 1 소오스 영역(112a) 및 제 2 웰 영역(110b) 내에 형성된 제 2 소오스 영역(112b)을 포함할 수 있다. 제 1 소오스 영역(112a)과 제 2 소오스 영역(112b)은 서로 연결될 수 있다. 제 1 소오스 영역(112a)은 게이트 전극층(120) 하부에 배치되고, 제 2 소오스 영역(112b)은 게이트 전극층(120) 외측에 배치될 수 있다.For example, the
제 2 소오스 영역(112b)은 게이트 전극층들(120)의 외측에 소오스 전극층(140)과 연결되는 소오스 콘택 영역(113)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 소오스 콘택 영역(113)은 제 2 소오스 영역(112b)의 일부로서, 소오스 전극층(140)이 연결되는 부분을 지칭할 수 있다.The
웰 콘택 영역(114)은 제 2 소오스 영역(112b) 내, 보다 구체적으로 소오스 콘택 영역(113) 내에 형성될 수 있다. 예를 들어, 웰 콘택 영역(114)은 제 2 웰 영역(110b)으로부터 제 2 소오스 영역(112b)을 관통하여 신장되고, 제 2 도전형을 가질 수 있다. 웰 콘택 영역(114)은 하나 또는 복수로 소오스 콘택 영역(113) 내에 형성될 수 있다.The
웰 콘택 영역(114)은 소오스 전극층(140)과 연결될 수 있고, 소오스 전극층(140)과 연결 시 접촉 저항을 낮추기 위하여 웰 영역(110)보다 제 2 도전형의 불순물이 더 고농도로 도핑될 수 있다.The
채널 영역(110c)은 드리프트 영역(107) 및 소오스 영역(112) 사이의 반도체층(105)에 형성될 수 있다. 예를 들어, 채널 영역(110c)은 드리프트 영역(107)의 돌출 부분(107a) 및 제 1 소오스 영역(112a) 사이의 반도체층(105)에 형성될 수 있다. 채널 영역(110c)은 반전 채널(inversion channel)이 형성되도록 제 2 도전형을 가질 수 있다.The
채널 영역(110c)은 소오스 영역(112) 및 드리프트 영역(107)과 반대되는 도핑 타입을 갖기 때문에, 채널 영역(110c)은 소오스 영역(112) 및 드리프트 영역(107)과 다이오드 정션 접합을 형성할 수 있다. 따라서, 채널 영역(110c)은 통상적인 상황에서는 전하의 이동을 허용하지 않지만, 게이트 전극층(120)에 동작 전압이 인가된 경우, 그 내부에 반전 채널이 형성되어 전하의 이동을 허용할 수 있게 된다.Since the
예를 들어, 채널 영역(110c)은 웰 영역(110)의 일부일 수 있다. 이 경우, 채널 영역(110c)은 웰 영역(110a)과 연속적으로 연결되게 형성될 수 있다. 채널 영역(110c)의 제 2 도전형의 불순물의 도핑 농도는 웰 영역(110)의 다른 부분과 같거나, 또는 문턱 전압 조절을 위하여 다를 수도 있다.For example, the
일부 실시예에서, 드리프트 영역(107)의 돌출 부분(107a), 제 1 웰 영역(110a), 채널 영역(110c) 및/또는 제 1 소오스 영역(112a)은 일 방향으로 신장될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 V-V선 또는 VI-VI선 방향이 일 방향이 될 수 있다. In some embodiments, the protruding
일부 실시예에서, 제 1 웰 영역(110a), 채널 영역(110c) 및 제 1 소오스 영역(112a)은 드리프트 영역(107)의 돌출 부분(107a)을 중심으로 대칭적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 웰 영역(110a), 채널 영역(110c) 및 제 1 소오스 영역(112a)은 드리프트 영역(107)의 돌출 부분(107a)의 양측의 반도체층(105)에 각각 형성될 수 있다.In some embodiments, the
일부 실시예에서, 드리프트 영역(107)은 제 1 웰 영역(110a)에 의해서 그 측벽이 둘러싸인 복수의 돌출 부분들(107a)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 웰 영역(110a)이 일 방향으로 신장된 스트라이프 패턴으로 형성될 수 있고, 돌출 부분들(107a)이 또한 스트라이프 패턴으로 형성될 수 있다. 이 경우, 돌출 부분들(107a)은 일 방향으로 나란하게 신장될 수 있다.In some embodiments, the
또한, 제 1 소오스 영역(112a)은 제 1 웰 영역(110a) 내에 스트라이프 패턴으로 형성될 수 있다. 채널 영역(110c)은 돌출 부분들(107a) 및 제 1 소오스 영역(112a) 사이에 형성될 수 있다.Also, the
일부 실시예에서, 제 1 웰 영역(110a)은 제 2 웰 영역(110b)을 기준으로 대칭적으로 형성되고, 제 1 소오스 영역(112a)은 제 2 소오스 영역(112b)을 기준으로 대칭적으로 형성될 수 있다. 이 경우, 드리프트 영역(107)의 돌출 부분들(107a) 및 채널 영역(110c)은 제 2 웰 영역(110b) 또는 제 2 소오스 영역(112b)을 기준으로 대칭적으로 형성될 수 있다.In some embodiments, the
나아가, 제 1 웰 영역(110a) 및 제 2 웰 영역(110b)이 일 방향을 따라서 반복적으로 교대로 형성될 수도 있다. 이 경우, 제 1 소오스 영역(112a) 및 제 2 소오스 영역(112b)도 반복적으로 형성될 수 있다. Furthermore, the
부가적으로, 드레인 영역(102)은 드리프트 영역(107) 하부의 반도체층(105)에 형성될 수 있고, 제 1 도전형을 가질 수 있다. 예를 들어, 드레인 영역(102)은 드리프트 영역(107)보다 고농도로 도핑될 수 있다.Additionally, the
일부 실시예에서, 드레인 영역(102)은 제 1 도전형을 갖는 실리콘 카바이드의 기판으로 제공될 수도 있다. 이 경우, 드레인 영역(102)은 반도체층(105)의 일부로 이해되거나 또는 반도체층(105)과 별개의 기판으로 이해될 수도 있다.In some embodiments, the
게이트 절연층(118)은 반도체층(105)의 적어도 일부 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 게이트 절연층(118)은 적어도 채널 영역(110c) 상에 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 게이트 절연층(118)은 제 1 소오스 영역(112a), 채널 영역(110c) 및 드리프트 영역(107)의 돌출 부분(107a) 상에 형성될 수 있다.The
예를 들어, 게이트 절연층(118)은 실리콘 산화물, 실리콘 카바이드의 산화물, 실리콘 질화물, 하프늄 산화물, 지르코늄 산화물, 알루미늄 산화물 등의 절연물을 포함하거나 또는 이들의 적층 구조를 포함할 수 있다. For example, the
적어도 하나의 게이트 전극층(120)은 게이트 절연층(118) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 게이트 전극층(120)은 적어도 채널 영역(110c) 상에 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 게이트 전극층(120)은 제 1 소오스 영역(112a), 채널 영역(110c) 및 드리프트 영역(107)의 돌출 부분(107a) 상에 형성될 수 있다. 나아가, 제 2 웰 영역(110b), 제 2 소오스 영역(112b) 및 웰 콘택 영역(114)은 게이트 전극층(120) 외측에 배치될 수 있고, 게이트 전극층(120)으로부터 노출될 수 있다.At least one
예를 들어, 게이트 전극층(120)은 적절한 도전물, 예컨대 폴리실리콘, 금속, 금속 질화물, 금속 실리사이드 등을 포함하거나 또는 이들의 적층 구조를 포함할 수 있다.For example, the
층간 절연층(130)은 게이트 전극층(120) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 층간 절연층(130)은 적절한 절연물, 예컨대 산화층, 질화층 또는 이들의 적층 구조를 포함할 수 있다.The interlayer insulating
소오스 전극층(140)은 층간 절연층(130) 상에 형성되고, 소오스 영역(112), 보다 구체적으로 제 2 소오스 영역(112b)에 연결될 수 있다. 나아가, 소오스 전극층(140)은 제 2 소오스 영역(112b) 및 웰 콘택 영역(114)에 공통으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 소오스 전극층(140)은 적절한 도전물, 금속 등으로 형성될 수 있다.The
전술한 전력 반도체 소자(100)에 있어서, 제 1 도전형 및 제 2 도전형은 서로 반대의 도전형을 가지되 n형 및 p형 중 각각 어느 하나일 수 있다. 예를 들어, 제 1 도전형은 n형이면 제 2 도전형이 p형이고, 그 반대일 수도 있다. In the above-described
보다 구체적으로, 전력 반도체 소자(100)가 N형 모스펫인 경우, 드리프트 영역(107)은 N- 영역이고, 소오스 영역(112) 및 드레인 영역(102)은 N+ 영역이고, 웰 영역(110) 및 채널 영역(110c)은 P- 영역이고, 웰 콘택 영역(114)은 P+ 영역일 수 있다.More specifically, when the
전력 반도체 소자(100)의 동작 시, 전류는 드레인 영역(102)으로부터 드리프트 영역(107)의 돌출 부분들(107a)을 따라서 대체로 수직 방향으로 흐르고, 이어서 채널 영역(110c)을 통해서 소오스 영역(112)으로 흐를 수 있다.In operation of the
전술한 전력 반도체 소자(100)에 있어서, 소오스 콘택 영역(113) 및 웰 콘택 영역(114)은 게이트 전극층(120) 외측에 별도로 배치될 수 있다. 따라서, 드리프트 영역(107)의 돌출 부분들(107a)이 조밀하게 배치되도록 제 1 웰 영역(110a) 및 제 1 소오스 영역(112a)을 형성할 수 있고, 이에 따라서 채널 영역(110c)이 게이트 전극층(120) 하부에 조밀하게 형성될 수 있다. 따라서, 전력 반도체 소자(100)는 높은 집적도를 가질 수 있다.In the above-described
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 반도체 소자(100)의 제조 방법을 보여주는 개략적인 사시도들이다.7 to 10 are schematic perspective views illustrating a method of manufacturing the
도 7을 참조하면, 실리콘 카바이드(SiC)의 반도체층(105)에 제 1 도전형을 갖는 드리프트 영역(107)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 드리프트 영역(107)은 제 1 도전형을 갖는 드레인 영역(102) 상에 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 드레인 영역(102)은 제 1 도전형의 기판으로 제공되고, 드리프트 영역(107)은 이러한 기판 상에 하나 또는 그 이상의 에피택셜층으로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 7 , a
이어서, 반도체층(105)에 드리프트 영역(107)의 적어도 일부에 접하도록 제 2 도전형을 갖는 웰 영역(110)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 웰 영역(110)을 형성하는 단계는 반도체층(105)에 제 2 도전형의 불순물을 주입하여 수행할 수 있다.Next, the
예를 들어, 웰 영역(110)은 드리프트 영역(107)이 웰 영역(11)에 의해서 적어도 일부분이 둘러싸인 적어도 하나의 돌출 부분(107a)을 포함하도록 반도체층(105)에 형성될 수 있다. 보다 구체적으로 보면, 웰 영역(110)은 드리프트 영역(107)에 드리프트 영역(107)과 반대되는 불순물을 도핑하여 형성할 수 있다.For example, the
웰 영역(110)은 채널 영역(110c)이 형성될 제 1 웰 영역(110a)과 웰 콘택 영역(114)이 형성될 제 2 웰 영역(110b)으로 구분될 수 있다. 예를 들어, 제 1 웰 영역(110a)은 드리프트 영역(107)의 돌출 부분(107a)을 한정할 수 있다. 제 1 웰 영역(110a)과 제 2 웰 영역(110b)은 서로 연결될 수 있다.The
도 8을 참조하면, 웰 영역(110) 내에 제 1 도전형을 갖는 소오스 영역(112)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 소오스 영역(112)을 형성하는 단계는 웰 영역(110) 내에 제 1 도전형의 불순물을 주입하여 수행할 수 있다.Referring to FIG. 8 , a
예를 들어, 소오스 영역(112)을 형성하는 단계는 제 1 웰 영역(110a) 내에 제 1 소오스 영역(112a)을 형성하고, 제 2 웰 영역(110b) 내에 제 2 소오스 영역(112b)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 제 2 소오스 영역(112b) 내 일부는 소오스 전극층(140)과 연결될 소오스 콘택 영역(113)으로 할당될 수 있다. 제 1 소오스 영역(112a)과 제 2 소오스 영역(112b)은 서로 연결될 수 있다.For example, forming the
소오스 영역(112) 형성과 더불어, 소오스 영역(112) 및 드리프트 영역(107) 사이의 반도체층(105)에, 반전 채널이 형성되고, 제 2 도전형을 갖는 채널 영역(110c)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 채널 영역(110c)은 드리프트 영역(107)의 돌출 부분(107a) 및 제 1 소오스 영역(112a) 사이의 반도체층(105)에 형성될 수 있다. In addition to forming the
선택적으로, 제 2 소오스 영역(112b) 내에 제 2 웰 영역(110b)으로부터 제 2 소오스 영역(112b)을 관통하여 신장되는 웰 콘택 영역(114)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 웰 콘택 영역(114)은 웰 영역(110)의 일부에 제 2 도전형의 불순물을 웰 영역(110)보다 높은 농도로 주입하여 형성할 수 있다.Optionally, a
전술한 제조 방법에 있어서, 불순물 주입 또는 불순물 도핑은 반도체층(105)에 불순물을 이온 주입하거나 또는 에피택셜층의 형성 시 불순물이 혼입되게 수행할 수 있다. 다만, 선태적인 영역에서 불순물 주입은 마스크 패턴을 이용한 이온 주입 방법을 이용할 수 있다.In the above-described manufacturing method, impurity implantation or impurity doping may be performed such that ions are implanted into the
선택적으로, 이온 주입 후 불순물을 활성화시키거나 확산시키기 위한 열처리 단계가 이어질 수 있다.Optionally, the ion implantation may be followed by a thermal treatment step to activate or diffuse the impurities.
도 9를 참조하면, 반도체층(105)의 적어도 일부 상에 게이트 절연층(118)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 게이트 절연층(118)은 적어도 채널 영역(110c) 및 드리프트 영역(107)의 돌출 부분(107a) 상에 형성될 수 있다. Referring to FIG. 9 , a
예를 들어, 게이트 절연층(118)은 반도체층(105)을 산화시켜 산화물로 형성하거나 또는 반도체층(105) 상에 산화물 또는 질화물과 같은 절연물을 증착하여 형성할 수 있다.For example, the
이어서, 게이트 절연층(118) 상에 게이트 전극층들(120)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 게이트 전극층(120)은 게이트 절연층(118) 상에 도전층을 형성한 후, 이를 패터닝하여 형성할 수 있다. 게이트 전극층(120)은 폴리실리콘에 불순물을 도핑하여 형성하거나 또는 도전성 금속 또는 금속 실리사이드를 포함하도록 형성할 수 있다.Subsequently, gate electrode layers 120 may be formed on the
패터닝 공정은 포토 리소그래피(photo lithography) 및 식각(etching) 공정들을 이용하여 수행할 수 있다. 포토 리소그래피 공정은 사진 공정과 현상 공정을 이용하여 마스크층으로 포토레지스트(photo resist) 패턴을 형성하는 공정을 포함하고, 식각 공정은 이러한 포토레지스트 패턴을 이용하여 하부 구조물을 선택적으로 식각하는 공정을 포함할 수 있다.The patterning process may be performed using photo lithography and etching processes. The photolithography process includes a process of forming a photoresist pattern with a mask layer using a photolithography process and a developing process, and the etching process includes a process of selectively etching an underlying structure using the photoresist pattern can do.
도 10을 참조하면, 게이트 전극층(120) 상에 층간 절연층(130)을 형성할 수 있다. 선택적으로, 층간 절연층(130)을 하부 구조물 상에 전체적으로 형성하는 경우, 소오스 콘택 영역(113) 및 웰 콘택 영역(114)을 노출하기 위한 콘택 홀 패턴을 형성하는 공정이 이어질 수 있다.Referring to FIG. 10 , the
이어서, 반도체층(105) 상에 제 2 소오스 영역(112b) 및 웰 콘택 영역(114)에 연결되게 소오스 전극층(140)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 소오스 전극층(140)은 층간 절연층(130) 상에 도전층, 예컨대 금속층을 형성한 후, 이를 패터닝하거나 평탄화하여 형성할 수 있다.Subsequently, the
전술한 제조 방법에 따르면, 실리콘 카바이드의 반도체층(105)을 이용하여 기존의 실리콘 기판에 사용되는 공정을 이용하여 고집적의 전력 반도체 소자(100)를 경제적으로 제조할 수 있다.According to the above-described manufacturing method, it is possible to economically manufacture the high-integration
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.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, which are merely exemplary, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
100: 전력 반도체 소자
102: 드레인 영역
105: 반도체층
107: 드리프트 영역
110: 웰 영역
112: 소오스 영역
118: 게이트 절연층
120: 게이트 전극층
130: 층간 절연층
140: 소오스 전극층100: power semiconductor device
102: drain region
105: semiconductor layer
107: drift zone
110: well area
112: source area
118: gate insulating layer
120: gate electrode layer
130: interlayer insulating layer
140: source electrode layer
Claims (19)
상기 반도체층의 적어도 일부 상의 게이트 절연층;
상기 게이트 절연층 상의 게이트 전극층;
상기 반도체층에 상기 게이트 전극층 하부에 배치된 적어도 하나의 돌출 부분을 포함하도록 형성되고, 제 1 도전형을 갖는 드리프트 영역;
상기 게이트 전극층 하부의 상기 반도체층에 형성되고 상기 드리프트 영역의 상기 적어도 하나의 돌출 부분과 접하는 제 1 웰 영역 및 상기 게이트 전극층 외측의 상기 반도체층에 형성되고 상기 제 1 웰 영역과 연결된 제 2 웰 영역을 포함하고, 제 2 도전형을 갖는 웰 영역;
상기 제 1 웰 영역 내에 형성된 제 1 소오스 영역 및 상기 제 2 웰 영역 내에 형성되고 상기 제 1 소오스 영역과 연결된 제 2 소오스 영역을 포함하고, 제 1 도전형을 갖는 소오스 영역;
상기 게이트 전극층 하부에 배치되며, 상기 드리프트 영역의 상기 적어도 하나의 돌출 부분 및 상기 제 1 소오스 영역 사이의 상기 반도체층에 형성되고, 반전 채널이 형성되고, 제 2 도전형을 갖는 채널 영역;을 포함하는,
전력 반도체 소자.a semiconductor layer of silicon carbide (SiC);
a gate insulating layer on at least a portion of the semiconductor layer;
a gate electrode layer on the gate insulating layer;
a drift region formed in the semiconductor layer to include at least one protruding portion disposed under the gate electrode layer and having a first conductivity type;
A first well region formed in the semiconductor layer under the gate electrode layer and in contact with the at least one protruding portion of the drift region, and a second well region formed in the semiconductor layer outside the gate electrode layer and connected to the first well region a well region comprising: a well region having a second conductivity type;
a source region comprising a first source region formed in the first well region and a second source region formed in the second well region and connected to the first source region, the source region having a first conductivity type;
a channel region disposed under the gate electrode layer and formed in the semiconductor layer between the at least one protruding portion of the drift region and the first source region, the channel region having an inversion channel and having a second conductivity type; doing,
power semiconductor devices.
상기 게이트 전극층의 외측의 상기 제 2 소오스 영역에 연결된 소오스 전극층을 더 포함하는,
전력 반도체 소자.The method of claim 1,
Further comprising a source electrode layer connected to the second source region outside the gate electrode layer,
power semiconductor devices.
상기 제 2 소오스 영역 내에 상기 제 2 웰 영역으로부터 상기 제 2 소오스 영역을 관통하여 신장되고 상기 소오스 전극층과 연결되며 제 2 도전형을 갖는 웰 콘택 영역을 포함하고,
상기 웰 콘택 영역은 상기 웰 영역보다 고농도로 도핑된,
전력 반도체 소자.3. The method of claim 2,
a well contact region extending from the second well region through the second source region and connected to the source electrode layer in the second source region and having a second conductivity type;
the well contact region is more heavily doped than the well region;
power semiconductor devices.
상기 드리프트 영역의 상기 적어도 하나의 돌출 부분, 상기 제 1 웰 영역 및 상기 제 1 소오스 영역은 일 방향으로 신장된,
전력 반도체 소자.The method of claim 1,
the at least one protruding portion of the drift region, the first well region, and the first source region extend in one direction;
power semiconductor devices.
상기 제 1 웰 영역, 상기 제 1 소오스 영역 및 상기 채널 영역은 상기 드리프트 영역의 상기 적어도 하나의 돌출 부분의 양측의 상기 반도체층에 각각 형성되는,
전력 반도체 소자.5. The method of claim 4,
the first well region, the first source region and the channel region are respectively formed in the semiconductor layer on both sides of the at least one protruding portion of the drift region;
power semiconductor devices.
상기 채널 영역은 웰 영역의 일부인,
전력 반도체 소자.The method of claim 1,
wherein the channel region is part of the well region;
power semiconductor devices.
상기 적어도 하나의 돌출 부분은 상기 제 1 웰 영역에 의해서 그 측벽이 둘러싸인 복수의 돌출 부분들을 포함하고,
상기 채널 영역은 상기 복수의 돌출 부분들 및 상기 제 1 소오스 영역 사이에 형성된,
전력 반도체 소자.The method of claim 1,
the at least one protruding portion comprises a plurality of protruding portions whose sidewalls are surrounded by the first well region;
the channel region is formed between the plurality of protruding portions and the first source region;
power semiconductor devices.
상기 복수의 돌출 부분들은 일 방향으로 나란하게 신장된,
전력 반도체 소자.8. The method of claim 7,
The plurality of protruding parts extend side by side in one direction,
power semiconductor devices.
상기 제 1 웰 영역은 상기 제 2 웰 영역을 기준으로 대칭적으로 형성되고,
상기 제 1 소오스 영역은 상기 제 2 소오스 영역을 기준으로 대칭적으로 형성되고,
상기 채널 영역은 상기 제 2 웰 영역 또는 상기 제 2 소오스 영역을 기준으로 대칭적으로 형성된,
전력 반도체 소자.The method of claim 1,
the first well region is formed symmetrically with respect to the second well region;
The first source region is formed symmetrically with respect to the second source region,
the channel region is formed symmetrically with respect to the second well region or the second source region;
power semiconductor devices.
상기 적어도 하나의 돌출 부분은 상기 제 2 웰 영역 또는 상기 제 2 소오스 영역을 기준으로 대칭적으로 배치된 복수의 돌출 부분들을 포함하고,
상기 복수의 돌출 부분들은 일 방향으로 신장된,
전력 반도체 소자.10. The method of claim 9,
the at least one protrusion part includes a plurality of protrusion parts symmetrically disposed with respect to the second well region or the second source region;
The plurality of protruding parts are extended in one direction,
power semiconductor devices.
상기 게이트 전극층은 상기 제 2 소오스 영역을 노출하고 상기 제 1 소오스 영역, 상기 채널 영역 및 상기 드리프트 영역의 상기 적어도 하나의 돌출 부분을 덮도록 형성된,
전력 반도체 소자.The method of claim 1,
the gate electrode layer is formed to expose the second source region and to cover the at least one protruding portion of the first source region, the channel region, and the drift region;
power semiconductor devices.
상기 드리프트 영역 하부의 상기 반도체층에 제 1 도전형을 갖는 드레인 영역을 더 포함하고,
상기 드레인 영역은 상기 드리프트 영역보다 고농도로 도핑된,
전력 반도체 소자.The method of claim 1,
a drain region having a first conductivity type in the semiconductor layer under the drift region;
The drain region is doped with a higher concentration than the drift region,
power semiconductor devices.
상기 드리프트 영역이 적어도 하나의 돌출 부분을 포함하도록, 상기 반도체층에, 상기 적어도 하나의 돌출 부분을 한정하는 제 1 웰 영역 및 상기 제 1 웰 영역과 연결된 제 2 웰 영역을 포함하고, 제 2 도전형을 갖는 웰 영역을 형성하는 단계;
상기 제 1 웰 영역 내에 형성된 제 1 소오스 영역 및 상기 제 2 웰 영역 내에 형성되고 상기 제 1 소오스 영역과 연결된 제 2 소오스 영역을 포함하고, 제 1 도전형을 갖는 소오스 영역을 형성하는 단계;
상기 드리프트 영역의 상기 적어도 하나의 돌출 부분 및 상기 적어도 하나의 돌출 부분과 상기 제 1 소오스 영역 사이의 상기 반도체층 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계; 및
상기 게이트 절연층 상에 적어도 하나의 게이트 전극층을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 제 2 웰 영역은 상기 게이트 전극층 외측의 상기 반도체층에 형성되는,
전력 반도체 소자의 제조방법.forming a drift region having a first conductivity type in a semiconductor layer of silicon carbide (SiC);
a first well region defining the at least one protruding portion and a second well region connected to the first well region in the semiconductor layer such that the drift region includes at least one protruding portion; forming a well region having a shape;
forming a source region having a first conductivity type including a first source region formed in the first well region and a second source region formed in the second well region and connected to the first source region;
forming a gate insulating layer on the at least one protruding portion of the drift region and on the semiconductor layer between the at least one protruding portion and the first source region; and
forming at least one gate electrode layer on the gate insulating layer;
the second well region is formed in the semiconductor layer outside the gate electrode layer;
A method of manufacturing a power semiconductor device.
상기 게이트 전극층의 외측의 상기 제 2 소오스 영역 내에 상기 제 2 웰 영역으로부터 상기 제 2 소오스 영역을 관통하여 신장되고 제 2 도전형을 갖는 웰 콘택 영역을 형성하는 단계를 더 포함하고,
상기 웰 콘택 영역은 상기 웰 영역보다 고농도로 도핑된,
전력 반도체 소자의 제조방법.14. The method of claim 13,
The method further comprising: forming a well contact region extending from the second well region through the second source region and having a second conductivity type in the second source region outside the gate electrode layer;
the well contact region is more heavily doped than the well region;
A method of manufacturing a power semiconductor device.
상기 제 2 소오스 영역 및 상기 웰 콘택 영역에 연결되게 상기 반도체층 상에 소오스 전극층을 형성하는 단계를 더 포함하는,
전력 반도체 소자의 제조방법.15. The method of claim 14,
The method further comprising: forming a source electrode layer on the semiconductor layer to be connected to the second source region and the well contact region;
A method of manufacturing a power semiconductor device.
상기 웰 영역을 형성하는 단계는 상기 반도체층에 제 2 도전형의 불순물을 주입하여 수행하고,
상기 소오스 영역을 형성하는 단계는 상기 웰 영역 내에 제 1 도전형의 불순물을 주입하여 수행하는,
전력 반도체 소자의 제조방법.14. The method of claim 13,
The forming of the well region is performed by implanting impurities of a second conductivity type into the semiconductor layer,
The forming of the source region is performed by implanting impurities of the first conductivity type into the well region.
A method of manufacturing a power semiconductor device.
상기 적어도 하나의 돌출 부분은 상기 제 1 웰 영역에 의해서 그 측벽이 둘러싸인 복수의 돌출 부분들을 포함하는 전력 반도체 소자의 제조방법.14. The method of claim 13,
The at least one protrusion part includes a plurality of protrusion parts whose sidewalls are surrounded by the first well region.
상기 제 1 웰 영역은 상기 제 2 웰 영역을 기준으로 대칭적으로 형성되고,
상기 제 1 소오스 영역은 상기 제 2 소오스 영역을 기준으로 대칭적으로 형성된,
전력 반도체 소자의 제조방법.14. The method of claim 13,
the first well region is formed symmetrically with respect to the second well region;
The first source region is formed symmetrically with respect to the second source region,
A method of manufacturing a power semiconductor device.
상기 드리프트 영역은 제 1 도전형을 갖는 드레인 영역 상에 형성되고,
상기 드리프트 영역은 상기 드레인 영역 상에 에피택셜층으로 형성된,
전력 반도체 소자의 제조방법.14. The method of claim 13,
the drift region is formed on a drain region having a first conductivity type;
wherein the drift region is formed as an epitaxial layer on the drain region;
A method of manufacturing a power semiconductor device.
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