KR102417146B1 - Power semiconductor device - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 관점에 의한 전력 반도체 소자는 실리콘 카바이드(SiC)의 반도체층과, 상기 반도체층의 제 1 영역에 일 방향으로 신장된 복수의 라인들로 형성되는 제 1 웰 영역 및 상기 반도체층의 제 2 영역에 상기 제 1 웰 영역과 연결되게 형성된 제 2 웰 영역을 포함하고, 제 2 도전형을 갖는 웰 영역과, 상기 제 1 웰 영역 상의 상기 반도체층에 형성된 제 1 소오스 영역 및 상기 제 2 웰 영역 상의 상기 반도체층에 상기 제 1 소오스 영역과 연결되게 형성된 제 2 소오스 영역을 포함하고, 제 1 도전형을 갖는 소오스 영역과, 전하의 수직 이동 경로를 제공하도록 상기 웰 영역 아래로부터 상기 제 1 웰 영역의 상기 복수의 라인들 사이로 신장되게 상기 반도체층에 형성되고, 제 1 도전형을 갖는 드리프트 영역과, 상기 반도체층의 표면으로부터 상기 복수의 라인들 사이의 적어도 일부의 상기 반도체층 내부로 리세스되게 형성된 적어도 하나의 트렌치와, 상기 적어도 하나의 트렌치의 내벽 및 상기 반도체층의 상기 제 1 영역 상에 형성된 게이트 절연층과, 상기 게이트 절연층 상에 형성되고, 상기 적어도 하나의 트렌치를 매립하는 제 1 부분 및 상기 제 1 영역 상의 제 2 부분을 포함하는 게이트 전극층을 포함한다.A power semiconductor device according to an aspect of the present invention includes a semiconductor layer of silicon carbide (SiC), a first well region formed of a plurality of lines extending in one direction in a first region of the semiconductor layer, and the semiconductor layer. a second well region formed in a second region to be connected to the first well region, a well region having a second conductivity type, a first source region formed in the semiconductor layer on the first well region, and the second well region a second source region formed in the semiconductor layer on the well region to be connected to the first source region, the first source region having a first conductivity type; a drift region formed in the semiconductor layer to extend between the plurality of lines of a well region and having a first conductivity type; at least one trench formed to be recessed; a gate insulating layer formed on an inner wall of the at least one trench and the first region of the semiconductor layer; and a gate insulating layer formed on the gate insulating layer and filling the at least one trench and a gate electrode layer including a first portion and a second portion on the first region.

Description

전력 반도체 소자{Power semiconductor device}Power semiconductor device

본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 전력 전달을 스위칭하기 위한 전력 반도체 소자(power semiconductor device)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a power semiconductor device for switching power delivery.

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(power) 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 power MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), and 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 높이는 데 한계가 있다. 나아가 채널 밀도를 높이면서 채널 모빌리티를 높일 필요가 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 increasing the channel density. Furthermore, it is necessary to increase channel mobility while increasing the channel density.

대한민국 공개공보 제2011-0049249호(2011.05.112. 공개)Republic of Korea Publication No. 2011-0049249 (published on May 11, 2011)

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 채널 밀도를 높이면서 채널 모빌리티를 높일 수 있는 실리콘 카바이드의 전력 반도체 소자을 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 provide a silicon carbide power semiconductor device capable of increasing channel mobility while increasing a channel density as to solve the above problems. 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 제 1 영역에 일 방향으로 신장된 복수의 라인들로 형성되는 제 1 웰 영역 및 상기 반도체층의 제 2 영역에 상기 제 1 웰 영역과 연결되게 형성된 제 2 웰 영역을 포함하고, 제 2 도전형을 갖는 웰 영역과, 상기 제 1 웰 영역 상의 상기 반도체층에 형성된 제 1 소오스 영역 및 상기 제 2 웰 영역 상의 상기 반도체층에 상기 제 1 소오스 영역과 연결되게 형성된 제 2 소오스 영역을 포함하고, 제 1 도전형을 갖는 소오스 영역과, 전하의 수직 이동 경로를 제공하도록 상기 웰 영역 아래로부터 상기 제 1 웰 영역의 상기 복수의 라인들 사이로 신장되게 상기 반도체층에 형성되고, 제 1 도전형을 갖는 드리프트 영역과, 상기 반도체층의 표면으로부터 상기 복수의 라인들 사이의 적어도 일부의 상기 반도체층 내부로 리세스되게 형성된 적어도 하나의 트렌치와, 상기 적어도 하나의 트렌치의 내벽 및 상기 반도체층의 상기 제 1 영역 상에 형성된 게이트 절연층과, 상기 게이트 절연층 상에 형성되고, 상기 적어도 하나의 트렌치를 매립하는 제 1 부분 및 상기 반도체층의 상기 제 1 영역 상의 제 2 부분을 포함하는 게이트 전극층을 포함한다.In a power semiconductor device according to an aspect of the present invention for solving the above problems, a semiconductor layer of silicon carbide (SiC) and a first well formed by a plurality of lines extending in one direction in a first region of the semiconductor layer a second well region formed in a region and a second region of the semiconductor layer to be connected to the first well region, a well region having a second conductivity type, and a first formed in the semiconductor layer on the first well region a source region and a second source region formed on the semiconductor layer on the second well region to be connected to the first source region, the well to provide a source region having a first conductivity type and a vertical movement path of charges a drift region formed in the semiconductor layer extending between the plurality of lines of the first well region from below a region and having a first conductivity type; at least one trench formed to be recessed into the semiconductor layer; a gate insulating layer formed on an inner wall of the at least one trench and the first region of the semiconductor layer; and a gate electrode layer including a first portion filling one trench and a second portion on the first region of the semiconductor layer.

상기 전력 반도체 소자에 따르면, 상기 드리프트 영역은 상기 제 1 웰 영역의 상기 복수의 라인들 사이로 신장된 복수의 돌출 부분들을 포함하고, 상기 적어도 하나의 트렌치는 상기 복수의 돌출 부분들 중 일부를 식각하여 형성된 복수의 트렌치들을 포함할 수 있다.According to the power semiconductor device, the drift region includes a plurality of protruding portions extending between the plurality of lines of the first well region, and the at least one trench is formed by etching a part of the plurality of protruding portions. It may include a plurality of trenches formed.

상기 전력 반도체 소자에 따르면, 상기 게이트 전극층의 상기 제 1 부분 아래에, 상기 드리프트 영역 및 상기 제 1 소오스 영역 사이의 상기 반도체층에 상기 적어도 하나의 트렌치를 따라서 형성된 제 1 채널 영역과, 상기 게이트 전극층의 상기 제 2 부분 아래에, 상기 드리프트 영역 및 상기 제 1 소오스 영역 사이의 상기 반도체층에 형성된 제 2 채널 영역을 포함할 수 있다.According to the power semiconductor device, a first channel region formed along the at least one trench in the semiconductor layer between the drift region and the first source region, under the first portion of the gate electrode layer, and the gate electrode layer; and a second channel region formed in the semiconductor layer between the drift region and the first source region under the second portion of .

상기 전력 반도체 소자에 따르면, 상기 제 1 채널 영역 및 상기 제 2 채널 영역은 반전 채널이 형성되도록 제 2 도전형을 갖고, 상기 제 1 채널 영역 및 상기 제 2 채널 영역은 상기 제 1 웰 영역의 일부일 수 있다.According to the power semiconductor device, the first channel region and the second channel region have a second conductivity type such that an inversion channel is formed, and the first channel region and the second channel region are a part of the first well region can

상기 전력 반도체 소자에 따르면, 상기 제 1 채널 영역은 반전 채널이 형성되도록 제 2 도전형을 갖고, 상기 제 2 채널 영역은 축적 채널이 형성되도록 제 1 도전형을 가질 수 있다.According to the power semiconductor device, the first channel region may have a second conductivity type to form an inversion channel, and the second channel region may have a first conductivity type to form an accumulation channel.

상기 전력 반도체 소자에 따르면, 상기 제 1 웰 영역은 상기 제 2 웰 영역을 기준으로 양측에 대칭적으로 형성되고, 상기 제 1 소오스 영역은 상기 제 2 소오스 영역을 기준으로 양측에 대칭적으로 형성될 수 있다.According to the power semiconductor device, the first well region may be symmetrically formed on both sides with respect to the second well region, and the first source region may be symmetrically formed on both sides with respect to the second source region. can

상기 전력 반도체 소자는, 상기 제 2 소오스 영역 내에 상기 제 2 웰 영역으로부터 상기 제 2 소오스 영역을 관통하여 신장되며 제 2 도전형을 갖는 웰 콘택 영역과, 상기 제 2 소오스 영역 및 상기 웰 콘택 영역에 연결된 소오스 전극층을 더 포함할 수 있다.The power semiconductor device may include a well contact region extending from the second well region through the second source region in the second source region and having a second conductivity type, the second source region and the well contact region. It may further include a connected source electrode layer.

상기 전력 반도체 소자는, 상기 제 2 소오스 영역을 관통하여 상기 제 2 웰 영역을 노출하는 적어도 하나의 홈과, 상기 적어도 하나의 홈의 바닥면에 상기 제 2 웰 영역과 접하게 형성되고 제 2 도전형을 갖는 웰 콘택 영역과, 상기 적어도 하나의 홈을 채우도록 형성되어, 상기 제 2 소오스 영역 및 상기 웰 콘택 영역과 연결된 소오스 전극층을 더 포함할 수 있다.The power semiconductor device includes at least one groove passing through the second source region to expose the second well region, and a bottom surface of the at least one groove in contact with the second well region and having a second conductivity type. It may further include a well contact region having a , and a source electrode layer formed to fill the at least one groove and connected to the second source region and the well contact region.

상기 전력 반도체 소자에 따르면, 상기 드리프트 영역 하부의 상기 반도체층에 제 1 도전형을 갖는 드레인 영역을 더 포함하고, 상기 드리프트 영역은 상기 드레인 영역 상에 에피택셜층으로 형성될 수 있다.The power semiconductor device may further include a drain region having a first conductivity type in the semiconductor layer under the drift region, 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 높이고 채널 모빌리티를 높일 수 있다. According to the power semiconductor device and the manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention made as described above, it is possible to increase the channel density to increase the degree of integration and increase the channel mobility.

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 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 전력 반도체 소자들을 보여주는 단면도들이다.
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 a 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 and 7 are cross-sectional views illustrating power semiconductor devices according to other embodiments 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 a variety of 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 단면도이다.1 is a schematic schematic perspective view showing a power semiconductor device 100 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing the power semiconductor device 100 taken along line II-II of FIG. 1, 3 is a cross-sectional view showing the power semiconductor device 100 taken along line III-III of FIG. 2, FIG. 4 is a cross-sectional view showing the power semiconductor device 100 taken along line IV-IV of FIG. 2, and FIG. is a cross-sectional view showing the power semiconductor device 100 taken along line V-V of FIG. 2 .

도 1 내지 도 5를 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 5 , the power semiconductor device 100 may include at least a semiconductor layer 105 , a gate insulating layer 118 , and a gate electrode layer 120 . For example, the power semiconductor device 100 may have a power MOSFET structure.

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 semiconductor layer 105 may refer to one or more semiconductor material layers, for example, one or multiple epitaxial layers. Furthermore, the semiconductor layer 105 may refer to one or multiple epitaxial layers on a semiconductor substrate.

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 semiconductor layer 105 may be made of silicon carbide (SiC). More specifically, the semiconductor layer 105 may include at least one epitaxial layer of silicon carbide.

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 power semiconductor device 100 using silicon carbide as the semiconductor layer 105 has a high breakdown voltage and excellent heat dissipation characteristics compared to the case where silicon is used, and may exhibit stable operating characteristics even at high temperatures.

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 semiconductor layer 105 may include a drift region 107 . The drift region 107 may have the first conductivity type, and may be formed by implanting impurities of the first conductivity type into a portion of the semiconductor layer 105 . For example, the drift region 107 may be formed by doping an impurity of the first conductivity type into an epitaxial layer of silicon carbide.

드리프트 영역(107)은 전하의 수직 이동 경로를 제공할 수 있다. 나아가, 드리프트 영역(107)은 게이트 전극층(120) 하부에 배치된 적어도 하나의 돌출 부분(107a)을 포함할 수 있다. 돌출 부분(107a)은 실질적으로 반도체층(105)의 표면 상으로 신장될 수 있다.The drift region 107 may provide a vertical movement path for electric charges. Furthermore, the drift region 107 may include at least one protruding portion 107a disposed under the gate electrode layer 120 . The protruding portion 107a may extend substantially onto the surface of the semiconductor layer 105 .

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 반도체층(105) 또는 드리프트 영역(107) 내에 제 1 도전형의 반대인 제 2 도전형의 불순물을 도핑하여 형성될 수 있다.The well region 110 may be formed to contact at least a portion of the drift region 107 in the semiconductor layer 105 and may have a second conductivity type. For example, the well region 110 may be formed by doping impurities of a second conductivity type opposite to the first conductivity type into the semiconductor layer 105 or the drift region 107 .

예를 들어, 웰 영역(110)은 반도체층(105)의 제 1 영역에 일 방향으로 신장된 복수의 라인들로 형성되는 제 1 웰 영역(110a) 및 반도체층(105)의 제 2 영역에 제 1 웰 영역(110a)과 연결되게 형성된 제 2 웰 영역(110b)을 포함할 수 있다. For example, the well region 110 is formed in a first well region 110a formed of a plurality of lines extending in one direction in the first region of the semiconductor layer 105 and in the second region of the semiconductor layer 105 . It may include a second well region 110b formed to be connected to the first well region 110a.

보다 구체적으로 보면, 제 1 웰 영역(110a)은 게이트 전극층(120) 하부의 반도체층(105)의 제 1 영역에 형성되고 드리프트 영역(107)의 돌출 부분(107a)과 접하게 형성될 수 있다. 제 2 웰 영역(110b)은 게이트 전극층(120) 외측의 반도체층(105)의 제 2 영역에 형성될 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)의 하부는 제 1 웰 영역(110a)에 의해서 한정될 수 있고, 보다 구체적으로는 제 1 웰 영역(110a)의 측벽과 접할 수 있다.More specifically, the first well region 110a may be formed in the first region of the semiconductor layer 105 under the gate electrode layer 120 and may be formed in contact with the protruding portion 107a of the drift region 107 . The second well region 110b may be formed in the second region of the semiconductor layer 105 outside the gate electrode layer 120 . The first well region 110a and the second well region 110b may be connected to each other. Substantially, a lower portion of the protruding portion 107a of the drift region 107 may be defined by the first well region 110a, and more specifically, may be in contact with a sidewall of the first well region 110a.

드리프트 영역(107)은 웰 영역(110)의 아래로부터 제 1 웰 영역(110a)의 라인들 사이로 신장되게 반도체층(105)에 형성될 수 있다. 예를 들어, 드리프트 영역(107)은 제 1 웰 영역(110a)의 라인들 사이로 신장된 복수의 돌출 부분들(107a)을 포함할 수 있다.The drift region 107 may be formed in the semiconductor layer 105 to extend between the lines of the first well region 110a from below the well region 110 . For example, the drift region 107 may include a plurality of protruding portions 107a extending between lines of the first well region 110a.

소오스 영역(source region, 112)은 웰 영역(110) 상에 또는 웰 영역(110) 내에 형성되고, 제 1 도전형을 가질 수 있다. 예를 들어, 소오스 영역(112)은 반도체층(105) 또는 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 source region 112 may be formed on or in the well region 110 and may have a first conductivity type. For example, the source region 112 may be formed by doping the semiconductor layer 105 or the well region 110 with impurities of the first conductivity type. The source region 112 may be formed by doping a higher concentration of impurities of the first conductivity type than the drift region 107 .

예를 들어, 소오스 영역(112)은 제 1 웰 영역(110a) 상에 또는 제 1 웰 영역(110a) 내에 형성된 제 1 소오스 영역(112a) 및 제 2 웰 영역(110b) 내에 또는 제 2 웰 영역(110b) 상에 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 source region 112 may be formed on or within the first well region 110a or within the first source region 112a and the second well region 110b or within the second well region. A second source region 112b formed on 110b may be included. The first source region 112a and the second source region 112b may be connected to each other. The first source region 112a may be disposed under the gate electrode layer 120 , and the second source region 112b may be disposed outside the gate electrode layer 120 .

나아가, 제 1 소오스 영역(112a)은 제 1 웰 영역(110a)과 마찬가지로, 일 방향으로 신장된 복수의 라인들을 포함할 수 있다. 제 1 소오스 영역(112a)은 제 2 소오스 영역(112b)의 양측으로 대칭되게 신장될 수 있다.Furthermore, like the first well region 110a , the first source region 112a may include a plurality of lines extending in one direction. The first source region 112a may extend symmetrically to both sides of the second source region 112b.

제 2 소오스 영역(112b)은 게이트 전극층들(120)의 외측에 소오스 전극층(140)과 연결되는 소오스 콘택 영역(112b1)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 소오스 콘택 영역(112b1)은 제 2 소오스 영역(112b)의 일부로서, 소오스 전극층(140)이 연결되는 부분을 지칭할 수 있다.The second source region 112b may include a source contact region 112b1 connected to the source electrode layer 140 outside the gate electrode layers 120 . For example, the source contact region 112b1 is a part of the second source region 112b and may refer to a portion to which the source electrode layer 140 is connected.

웰 콘택 영역(114)은 제 2 소오스 영역(112b) 내, 보다 구체적으로 소오스 콘택 영역(112b1) 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(112b1) 내에 형성될 수 있다.The well contact region 114 may be formed in the second source region 112b, more specifically, in the source contact region 112b1. For example, the well contact region 114 may extend from the second well region 110b through the second source region 112b and may have the second conductivity type. One or a plurality of well contact regions 114 may be formed in the source contact region 112b1.

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 well contact region 114 may be connected to the source electrode layer 140 , and may be doped with an impurity of the second conductivity type at a higher concentration than the well region 110 to reduce contact resistance when connected to the source electrode layer 140 . .

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 drain region 102 may be formed in the semiconductor layer 105 under the drift region 107 and may have a first conductivity type. For example, the drain region 102 may be doped at a higher concentration than the drift region 107 .

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. 나아가, 일부 실시예에서, 드레인 영역(102)은 제 1 도전형의 실리콘 카바이드 기판으로 제공되고, 드리프트 영역(107)은 이러한 드레인 영역(102) 상에 하나 또는 그 이상의 에피택셜층으로 형성될 수 있다.In some embodiments, the drain region 102 may be provided as a substrate of silicon carbide having a first conductivity type. In this case, the drain region 102 may be understood as a part of the semiconductor layer 105 or as a substrate separate from the semiconductor layer 105 . Further, in some embodiments, the drain region 102 is provided as a silicon carbide substrate of a first conductivity type, and the drift region 107 may be formed on one or more epitaxial layers on this drain region 102 . have.

일부 실시예에서, 드리프트 영역(107)은 일 방향으로 나란하게 형성된 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. 또한, 제 1 소오스 영역(112a)은 제 1 웰 영역(110a) 상에 스트라이프 패턴으로 형성될 수 있다.In some embodiments, the drift region 107 may include a plurality of protruding portions 107a formed side by side in one direction. For example, the first well region 110a may be formed in a stripe pattern extending in one direction, and the protruding portions 107a may also be formed in a stripe pattern. Also, the first source region 112a may be formed in a stripe pattern on the first well region 110a.

적어도 하나의 트렌치(116)는 반도체층(105)의 표면으로부터 반도체층(105)의 내부로 소정 깊이만큼 리세스되게 형성될 수 있다. 예를 들어, 트렌치(116)는 반도체층(105)의 표면으로부터 제 1 웰 영역(110a)의 복수의 라인들 사이의 적어도 일부의 반도체층(105) 내부로 리세스되게 형성될 수 있다. 보다 구체적으로 보면, 트렌치(116)는 드리프트 영역(107)의 돌출 부분(107a) 및 이와 인접한 제 1 웰 영역(110a)의 일부를 식각하여 제 1 소오스 영역(112a)에 접하도록 형성될 수 있다.The at least one trench 116 may be formed to be recessed by a predetermined depth from the surface of the semiconductor layer 105 into the semiconductor layer 105 . For example, the trench 116 may be formed to be recessed into at least a portion of the semiconductor layer 105 between the plurality of lines of the first well region 110a from the surface of the semiconductor layer 105 . More specifically, the trench 116 may be formed to contact the first source region 112a by etching the protruding portion 107a of the drift region 107 and a portion of the first well region 110a adjacent thereto. .

트렌치(116)는 반도체층(105) 내에서 일 방향으로 신장될 수 있다. 일 방향은 트렌치(116)의 깊이 방향이 아닌 길이 방향을 지칭하는 것으로서, 도 2에서 IV-IV선 또는 V-V선 방향을 지칭할 수 있다.The trench 116 may extend in one direction in the semiconductor layer 105 . One direction refers to a length direction rather than a depth direction of the trench 116 , and may refer to a line IV-IV or a line V-V in FIG. 2 .

일부 실시예에서, 보다 구체적으로 보면, 트렌치(116)는 드리프트 영역(107)의 돌출 부분들(107a)의 일부를 식각하여 형성된 복수의 트렌치들(116)을 포함할 수 있다. 복수의 트렌치들(116)은 제 1 웰 영역(110a)의 복수의 라인들의 인접한 둘 중 어느 하나 사이에 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 III-III선을 따라서 보면, 제 1 웰 영역(110a)의 복수의 라인들의 인접한 둘 사이에 하나 건너서 하나씩 트렌치들(116)이 형성될 수 있다.In some embodiments, more specifically, the trench 116 may include a plurality of trenches 116 formed by etching a portion of the protruding portions 107a of the drift region 107 . The plurality of trenches 116 may be formed between any one of adjacent two of the plurality of lines of the first well region 110a. For example, when viewed along line III-III of FIG. 2 , trenches 116 may be formed one by one between adjacent two of the plurality of lines of the first well region 110a .

게이트 절연층(118)은 트렌치들(116)의 내벽 및 반도체층(105)의 적어도 일부 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 게이트 절연층(118)은 트렌치들(116)의 내벽과 반도체층(105)의 제 1 영역 상에 형성될 수 있다.The gate insulating layer 118 may be formed on inner walls of the trenches 116 and at least a portion of the semiconductor layer 105 . For example, the gate insulating layer 118 may be formed on inner walls of the trenches 116 and on the first region of the semiconductor layer 105 .

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 gate insulating layer 118 may include an insulating material such as silicon oxide, silicon carbide oxide, silicon nitride, hafnium oxide, zirconium oxide, aluminum oxide, or a stacked structure thereof.

게이트 전극층(120)은 게이트 절연층(118) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 게이트 전극층(120)은 적어도 하나의 트렌치(116)를 매립하는 제 1 부분(120a) 및 반도체층(105)의 제 1 영역 상의 제 2 부분(120b)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 게이트 전극층(120)의 제 1 부분(120a)은 트렌치형(trench type) 게이트 구조를 갖고, 제 2 부분(120b)은 평면형(planar type) 게이트 구조를 가질 수 있다. 따라서, 게이트 전극층(120)은 트렌치형 게이트 구조와 평면형 게이트 구조를 모두 포함하는 하이브리형 구조를 가질 수 있다. The gate electrode layer 120 may be formed on the gate insulating layer 118 . For example, the gate electrode layer 120 may include a first portion 120a filling the at least one trench 116 and a second portion 120b on the first region of the semiconductor layer 105 . For example, the first portion 120a of the gate electrode layer 120 may have a trench type gate structure, and the second portion 120b may have a planar type gate structure. Accordingly, the gate electrode layer 120 may have a hybrid-type structure including both a trench-type gate structure and a planar-type gate structure.

보다 구체적으로, 게이트 전극층(120)은 제 1 소오스 영역(112a), 채널 영역(110c) 및 드리프트 영역(107)의 돌출 부분들(107a) 상에 형성될 수 있다. 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.More specifically, the gate electrode layer 120 may be formed on the first source region 112a , the channel region 110c , and the protruding portions 107a of the drift region 107 . The second well region 110b , the second source region 112b , and the well contact region 114 may be disposed outside the gate electrode layer 120 and may be exposed from the gate electrode layer 120 .

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 gate electrode layer 120 may include a suitable conductive material, such as polysilicon, metal, metal nitride, metal silicide, or the like, or may include a stacked structure thereof.

제 1 웰 영역(110a)의 깊이는 트렌치(116) 및 게이트 전극층(120) 보다 깊은 위치에 형성될 수 있다. 이에 따라, 게이트 전극층(120)의 제 1 부분(120a)의 트렌치 바닥 모서리는 제 1 웰 영역(110a)에 의해서 둘러싸일 수 있다. 이러한 구조는 트렌치형 게이트 구조에서 트렌치 바닥 모서리에서 전계가 집중되는 부분을 완화시킬 수 있다. 나아가, 제 1 부분(120a) 아래의 드리프트 영역(107)의 돌출 부분(107a)의 높이는 제 2 부분(120b) 아래의 드리프트 영역(107)의 돌출 부분(107a)의 높이보다 낮기 때문에, 제 1 부분(120a) 아래에서 정션 저항을 줄일 수 있다.The depth of the first well region 110a may be formed at a position deeper than that of the trench 116 and the gate electrode layer 120 . Accordingly, the trench bottom edge of the first portion 120a of the gate electrode layer 120 may be surrounded by the first well region 110a. Such a structure may alleviate a portion where an electric field is concentrated at the bottom edge of the trench in the trench-type gate structure. Furthermore, since the height of the protruding portion 107a of the drift region 107 under the first portion 120a is lower than the height of the protruding portion 107a of the drift region 107 under the second portion 120b, the first It is possible to reduce the junction resistance under the portion 120a.

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 layer 130 may be formed on the gate electrode layer 120 . For example, the interlayer insulating layer 130 may include a suitable insulating material, such as an oxide layer, a nitride layer, or a laminate structure thereof.

소오스 전극층(140)은 층간 절연층(130) 상에 형성되고, 소오스 영역(112), 보다 구체적으로 제 2 소오스 영역(112b) 또는 소오스 콘택 영역(112b1)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 source electrode layer 140 may be formed on the interlayer insulating layer 130 , and may be connected to the source region 112 , more specifically, the second source region 112b or the source contact region 112b1 . Furthermore, the source electrode layer 140 may be commonly connected to the second source region 112b and the well contact region 114 . For example, the source electrode layer 140 may be formed of an appropriate conductive material, metal, or the like.

제 1 채널 영역(C1)은 게이트 전극층(120)의 제 1 부분(120a) 아래에, 드리프트 영역(107) 및 제 1 소오스 영역(112a) 사이의 반도체층(105)에 적어도 하나의 트렌치(116)를 따라서 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 채널 영역(C1)은 드리프트 영역(107)의 돌출 부분(107a) 및 제 1 소오스 영역(112a) 사이에 형성될 수 있다. 제 1 채널 영역(C1)은 트렌치형 채널 구조를 가질 수 있다.The first channel region C1 is at least one trench 116 in the semiconductor layer 105 between the drift region 107 and the first source region 112a under the first portion 120a of the gate electrode layer 120 . ) can be formed. For example, the first channel region C1 may be formed between the protruding portion 107a of the drift region 107 and the first source region 112a. The first channel region C1 may have a trench-type channel structure.

제 2 채널 영역(C2)은 게이트 전극층(120)의 제 2 부분(120b) 아래에, 드리프트 영역(107) 및 제 1 소오스 영역(112) 사이의 상기 반도체층(105)에 형성될 수 있다. 제 2 채널 영역(C2)은 평면형 채널 구조를 가질 수 있다.The second channel region C2 may be formed in the semiconductor layer 105 between the drift region 107 and the first source region 112 under the second portion 120b of the gate electrode layer 120 . The second channel region C2 may have a planar channel structure.

예를 들어, 제 1 채널 영역(C1) 및 제 2 채널 영역(C2)은 반전 채널(inversion channel)이 형성되도록 제 2 도전형을 가질 수 있다. 제 1 채널 영역(C1) 및 제 2 채널 영역(C2)은 소오스 영역(112) 및 드리프트 영역(107)과 반대되는 도핑 타입을 갖기 때문에, 제 1 채널 영역(C1) 및 제 2 채널 영역(C2)은 소오스 영역(112) 및 드리프트 영역(107)과 다이오드 정션 접합을 형성할 수 있다. For example, the first channel region C1 and the second channel region C2 may have the second conductivity type to form an inversion channel. Since the first channel region C1 and the second channel region C2 have doping types opposite to those of the source region 112 and the drift region 107 , the first channel region C1 and the second channel region C2 ) may form a diode junction junction with the source region 112 and the drift region 107 .

따라서, 제 1 채널 영역(C1) 및 제 2 채널 영역(C2)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.Accordingly, although the first channel region C1 and the second channel region C2 do not allow the movement of charges under normal circumstances, when an operating voltage is applied to the gate electrode layer 120 , an inversion channel is formed therein. to allow the transfer of charges.

예를 들어, 제 1 채널 영역(C1) 및 제 2 채널 영역(C2)은 웰 영역(110), 예컨대 제 1 웰 영역(110a)의 일부일 수 있다. 보다 구체적으로 보면, 제 1 채널 영역(C1)은 게이트 전극층(120)의 제 1 부분(120a) 하부에 인접한 제 1 웰 영역(110a)의 일부이고, 제 2 채널 영역(C2)은 게이트 전극층(120)의 제 2 부분(120b)의 하부에 인접한 제 1 웰 영역(110a)의 일부일 수 있다. For example, the first channel region C1 and the second channel region C2 may be part of the well region 110 , for example, the first well region 110a. More specifically, the first channel region C1 is a part of the first well region 110a adjacent to the lower portion of the first portion 120a of the gate electrode layer 120, and the second channel region C2 is the gate electrode layer ( It may be a portion of the first well region 110a adjacent to the lower portion of the second portion 120b of 120 .

이 경우, 제 1 채널 영역(C1) 및 제 2 채널 영역(C2)은 웰 영역(110)과 일체로 또는 연속적으로 연결되게 형성될 수 있다. 제 1 채널 영역(C1) 및 제 2 채널 영역(C2)의 제 2 도전형의 불순물의 도핑 농도는 웰 영역(110)의 다른 부분과 같거나, 또는 문턱 전압 조절을 위하여 다를 수도 있다.In this case, the first channel region C1 and the second channel region C2 may be integrally or continuously connected to the well region 110 . The doping concentrations of the impurities of the second conductivity type in the first channel region C1 and the second channel region C2 may be the same as in other portions of the well region 110 or may be different for controlling the threshold voltage.

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. In some embodiments, the protruding portion 107a of the drift region 107 , the first well region 110a , the channel region 110c , and/or the first source region 112a may extend in one direction.

일부 실시예에서, 제 1 웰 영역(110a) 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) 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 first well region 110a and the first source region 112a may be formed symmetrically with respect to the protruding portion 107a of the drift region 107 . For example, the first well region 110a and the first source region 112a may be respectively formed in the semiconductor layer 105 on both sides of the protruding portion 107a of the drift region 107 .

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)은 제 2 웰 영역(110b) 또는 제 2 소오스 영역(112b)을 기준으로 대칭적으로 형성된 복수의 돌출 부분들(107a)을 포함할 수 있다.In some embodiments, the first well region 110a is symmetrically formed with respect to the second well region 110b, and the first source region 112a is symmetrically formed with respect to the second source region 112b. can be formed. In this case, the protruding portions 107a of the drift region 107 may include a plurality of protruding portions 107a symmetrically formed with respect to the second well region 110b or the second source region 112b. have.

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 first well region 110a and the second well region 110b may be repeatedly formed alternately in one direction. In this case, the first source region 112a and the second source region 112b may also be repeatedly formed.

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 power semiconductor device 100 , the first conductivity type and the second conductivity type may have opposite conductivity types, but may be either n-type or p-type, respectively. For example, if the first conductivity type is n-type, the second conductivity type is p-type, and vice versa.

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), 제 1 채널 영역(C1) 및 제 2 채널 영역(C2)은 P- 영역이고, 웰 콘택 영역(114)은 P+ 영역일 수 있다.More specifically, when the power semiconductor device 100 is an N-type MOSFET, the drift region 107 is an N- region, the source region 112 and the drain region 102 are N+ regions, and the well region 110, The first channel region C1 and the second channel region C2 may be a P− region, and the well contact region 114 may be a P+ region.

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 제 1 채널 영역(C1) 및 제 2 채널 영역(C2)을 통해서 소오스 영역(112)으로 흐를 수 있다.In operation of the power semiconductor device 100 , a current flows from the drain region 102 along the protruding portions 107a of the drift region 107 in a generally vertical direction, followed by the first channel region C1 and the second channel. It may flow to the source region 112 through the region C2 .

전력 반도체 소자(100)에 있어서, 소오스 콘택 영역(112b1) 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 제 1 채널 영역(C1) 및 제 2 채널 영역(C2)이 게이트 전극층(120) 하부에 조밀하게 형성될 수 있다. 따라서, 전력 반도체 소자(100)는 높은 집적도를 가질 수 있다.In the power semiconductor device 100 , the source contact region 112b1 and the well contact region 114 may be separately disposed outside the gate electrode layer 120 . Accordingly, the first well region 110a and the first source region 112a may be formed such that the protruding portions 107a of the drift region 107 are densely disposed, and accordingly, the first channel region C1 and The second channel region C2 may be densely formed under the gate electrode layer 120 . Accordingly, the power semiconductor device 100 may have a high degree of integration.

전력 반도체 소자(100)는 트렌치형 구조와 평면형 구조를 모두 포함하는 하이브리드 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 평면형 구조만 가질 때에 비해서 트렌치형 구조를 부가함으로 인해서 집적도를 유지하면서도 채널 모빌리티를 높일 수 있다. 이에 따라, 제 1 웰 영역(110a)의 이격 거리가 짧아지면서 정션 저항이 증가하는 것을 완화시킬 수 있다.The power semiconductor device 100 may have a hybrid structure including both a trench-type structure and a planar structure. Accordingly, it is possible to increase channel mobility while maintaining the degree of integration by adding the trench-type structure compared to the case of having only the planar structure. Accordingly, it is possible to reduce the increase in junction resistance while the separation distance of the first well region 110a is shortened.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 반도체 소자(100a)를 보여주는 단면도이다. 전력 반도체 소자(100a)는 도 1 내지 도 5의 전력 반도체 소자(100)에서 일부 구성을 변형한 것이고 서로 참조될 수 있고, 중복된 설명은 생략된다.6 is a cross-sectional view showing a power semiconductor device 100a according to another embodiment of the present invention. The power semiconductor device 100a is a variation of some configuration from the power semiconductor device 100 of FIGS. 1 to 5 , and may be referenced to each other, and overlapping descriptions will be omitted.

도 6을 참조하면, 전력 반도체 소자(100a)에서, 제 2 채널 영역(C2a)은 드리프트 영역(107) 및 소오스 영역(112) 사이의 반도체층(105)에 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 채널 영역(C2a)은 드리프트 영역(107)의 돌출 부분(107a) 및 제 1 소오스 영역(112a) 사이의 반도체층(105)에 형성될 수 있다. 제 2 채널 영역(C2a)은 축적 채널(accumulation channel)이 형성되도록 제 1 도전형을 가질 수 있다.Referring to FIG. 6 , in the power semiconductor device 100a , the second channel region C2a may be formed in the semiconductor layer 105 between the drift region 107 and the source region 112 . For example, the second channel region C2a may be formed in the semiconductor layer 105 between the protruding portion 107a of the drift region 107 and the first source region 112a. The second channel region C2a may have the first conductivity type to form an accumulation channel.

예를 들어, 제 2 채널 영역(C2a)은 소오스 영역(112) 및 드리프트 영역(107)과 동일한 도핑 타입을 가질 수 있다. 이 경우, 소오스 영역(112), 제 2 채널 영역(C2a)은 및 드리프트 영역(107)은 통상적으로(normally) 전기적으로 연결될 수 있는 구조이다. 하지만, 실리콘 카바이드의 반도체층(105) 구조에서, 탄소 클러스터가 게이트 절연층(118)에 형성되면서 발생된 음의 차지(negative charge)의 영향으로 제 2 채널 영역(C2a)의 밴드가 위로 휘면서 포텐셜 장벽이 형성된다. 이에 따라, 게이트 전극층(120)에 동작 전압이 인가된 경우에, 제 2 채널 영역(C2a)에 전하 또는 전류의 흐름을 허용하는 축적 채널이 형성될 수 있다.For example, the second channel region C2a may have the same doping type as the source region 112 and the drift region 107 . In this case, the source region 112 , the second channel region C2a , and the drift region 107 have a structure in which they can be normally electrically connected. However, in the structure of the semiconductor layer 105 of silicon carbide, the band of the second channel region C2a is bent upward due to the influence of a negative charge generated while carbon clusters are formed in the gate insulating layer 118 . A potential barrier is formed. Accordingly, when an operating voltage is applied to the gate electrode layer 120 , an accumulation channel allowing the flow of charges or currents may be formed in the second channel region C2a.

따라서, 제 2 채널 영역(C2a)에 축적 채널을 형성하기 위해 게이트 전극층(120)에 인가되어야 하는 문턱 전압은 통상적인 반전 채널을 형성하기 위해서 게이트 전극층(120)에 인가되어야 하는 문턱 전압보다 크게 낮을 수 있다.Therefore, the threshold voltage that must be applied to the gate electrode layer 120 to form the accumulation channel in the second channel region C2a is significantly lower than the threshold voltage that must be applied to the gate electrode layer 120 to form a conventional inversion channel. can

일부 실시예에서, 제 2 채널 영역(C2a)은 드리프트 영역(107)의 일부일 수 있다. 보다 구체적으로 보면, 제 2 채널 영역(C2a)은 드리프트 영역(107)의 돌출 부분(107a)의 일부일 수 있다. 예를 들어, 제 2 채널 영역(C2a)은 드리프트 영역(107)과 일체로 형성될 수 있다. In some embodiments, the second channel region C2a may be a part of the drift region 107 . More specifically, the second channel region C2a may be a part of the protruding portion 107a of the drift region 107 . For example, the second channel region C2a may be integrally formed with the drift region 107 .

예를 들어, 제 2 채널 영역(C2a)의 제 1 도전형의 불순물의 도핑 농도는 드리프트 영역(107)의 다른 부분과 같거나, 또는 문턱 전압 조절을 위하여 다를 수도 있다.For example, the doping concentration of the impurity of the first conductivity type in the second channel region C2a may be the same as that of other portions of the drift region 107 or may be different for controlling the threshold voltage.

이 실시예에서, 제 2 채널 영역(C2a)이 인접한 부분에서, 제 1 웰 영역(110a)과 제 1 소오스 영역(112a)의 단부들은 동일 선상에 위치할 수 있다. 이 경우, 제 1 소오스 영역(112a)은 드리프트 영역(107)의 돌출 부분(107a)과 접하고, 이 돌출 부분(107a)의 접하는 부분에 채널 영역(107b)이 한정될 수 있다.In this embodiment, in a portion adjacent to the second channel region C2a, ends of the first well region 110a and the first source region 112a may be positioned on the same line. In this case, the first source region 112a may be in contact with the protruding portion 107a of the drift region 107 , and the channel region 107b may be defined in the contacting portion of the protruding portion 107a .

일부 실시예에서, 제 1 웰 영역(110a)은 제 1 소오스 영역(112a)보다 드리프트 영역(107)의 돌출 부분(107a) 방향으로 돌출되게 제 1 소오스 영역(112a) 하부에 형성될 수 있다. 이 경우, 제 2 채널 영역(C2a)은 제 1 웰 영역(110a)의 돌출된 부분 상의 반도체층(105)에 형성될 수 있다. 예를 들어, 드리프트 영역(107)의 돌출 부분(107a)이 제 1 웰 영역(110a)과 게이트 전극층(120) 사이의 홈 부분으로 더 신장될 수 있고, 제 2 채널 영역(C2a)은 이 부분에 형성될 수 있다. 이러한 구조는 제 2 채널 영역(C2a)이 게이트 전극층(120) 및 웰 영역(110) 사이에 한정되게 할 수 있다.In some embodiments, the first well region 110a may be formed below the first source region 112a to protrude in the direction of the protruding portion 107a of the drift region 107 than the first source region 112a. In this case, the second channel region C2a may be formed in the semiconductor layer 105 on the protruding portion of the first well region 110a. For example, the protruding portion 107a of the drift region 107 may further extend into a groove portion between the first well region 110a and the gate electrode layer 120 , and the second channel region C2a is this portion. can be formed in This structure may allow the second channel region C2a to be defined between the gate electrode layer 120 and the well region 110 .

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 반도체 소자(100b)를 보여주는 단면도이다. 전력 반도체 소자(100b)는 도 1 내지 도 5의 전력 반도체 소자(100)에서 일부 구성을 변형한 것이고 서로 참조될 수 있고, 중복된 설명은 생략된다.7 is a cross-sectional view showing a power semiconductor device 100b according to another embodiment of the present invention. The power semiconductor device 100b is a variation of some configuration from the power semiconductor device 100 of FIGS. 1 to 5 , and may be referenced to each other, and overlapping descriptions will be omitted.

도 7을 참조하면, 전력 반도체 소자(100b)는 제 2 소오스 영역(112b)을 관통하고 제 2 웰 영역(110b)을 노출하는 적어도 하나의 홈(138)을 포함할 수 있다. 홈(138)은 제 2 웰 영역(110b)의 표면을 노출하거나 또는 제 2 웰 영역(110b)의 소정 깊이로 리세스되게 형성될 수도 있다. 홈(138)의 적어도 바닥면에는 제 2 웰 영역(110b)과 접촉되게 웰 콘택 영역(114a)이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 7 , the power semiconductor device 100b may include at least one groove 138 penetrating through the second source region 112b and exposing the second well region 110b. The groove 138 may be formed to expose the surface of the second well region 110b or to be recessed to a predetermined depth of the second well region 110b. A well contact region 114a may be formed on at least a bottom surface of the groove 138 to be in contact with the second well region 110b.

소오스 전극층(140)은 홈(138)을 채우도록 형성되어, 웰 콘택 영역(114a), 제 2 웰 영역(110b) 및/또는 제 2 소오스 영역(112b)과 연결될 수 있다. 이러한 구조는 소오스 전극층(140)과 제 2 웰 영역(110b) 및 제 2 소오스 영역(112b)과의 접촉 면적을 넓혀서 이들 사이의 콘택 저항을 줄이는 데 도움이 될 수 있다.The source electrode layer 140 may be formed to fill the groove 138 and may be connected to the well contact region 114a, the second well region 110b, and/or the second source region 112b. Such a structure may help to reduce a contact resistance between the source electrode layer 140 and the second well region 110b and the second source region 112b by increasing the contact area therebetween.

일부 실시예에서, 웰 콘택 영역(114a)은 홈(138)에 의해서 노출된 제 2 웰 영역(110b)의 표면 상에 전체적으로 형성될 수도 있다. 따라서, 웰 콘택 영역(114a)은 홈(138)의 바닥면 및 측벽으로부터 노출된 제 2 웰 영역(110b) 상에 형성될 수 있다. 이러한 웰 콘택 영역(114a)의 구조는 소오스 전극층(140)과 제 2 웰 영역(110b)의 콘택 저항을 더 줄이는 역할을 할 수 있다.In some embodiments, the well contact region 114a may be entirely formed on the surface of the second well region 110b exposed by the groove 138 . Accordingly, the well contact region 114a may be formed on the second well region 110b exposed from the bottom and sidewalls of the groove 138 . The structure of the well contact region 114a may serve to further reduce the contact resistance between the source electrode layer 140 and the second well region 110b.

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 전극층
100: 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 (9)

실리콘 카바이드(SiC)의 반도체층;
상기 반도체층의 제 1 영역에 일 방향으로 신장된 복수의 라인들로 형성되는 제 1 웰 영역 및 상기 반도체층의 제 2 영역에 상기 제 1 웰 영역과 연결되게 형성된 제 2 웰 영역을 포함하고, 제 2 도전형을 갖는 웰 영역;
상기 제 1 웰 영역 상의 상기 반도체층에 형성된 제 1 소오스 영역 및 상기 제 2 웰 영역 상의 상기 반도체층에 상기 제 1 소오스 영역과 연결되게 형성된 제 2 소오스 영역을 포함하고, 제 1 도전형을 갖는 소오스 영역;
전하의 수직 이동 경로를 제공하도록 상기 웰 영역 아래로부터 상기 제 1 웰 영역의 상기 복수의 라인들 사이로 신장되게 상기 반도체층에 형성되고, 제 1 도전형을 갖는 드리프트 영역;
상기 반도체층의 표면으로부터 상기 복수의 라인들 사이의 적어도 일부의 상기 반도체층 내부로 리세스되게 형성된 적어도 하나의 트렌치;
상기 적어도 하나의 트렌치의 내벽 및 상기 반도체층의 상기 제 1 영역 상에 형성된 게이트 절연층; 및
상기 게이트 절연층 상에 형성되고, 상기 적어도 하나의 트렌치를 매립하는 제 1 부분 및 상기 반도체층의 상기 제 1 영역 상의 제 2 부분을 포함하는 게이트 전극층을 포함하고,
상기 제 1 웰 영역의 제 1측에 배치된 상기 드리프트 영역의 제 1 돌출 부분 상부에는 상기 제 1 부분이 형성되고, 상기 제 1 웰 영역의 제 2측에 배치된 상기 드리프트 영역의 제 2 돌출 부분 상부에는 상기 제 2 부분이 형성되며,
상기 제 1 부분의 아래에 배치된 상기 드리프트 영역의 상기 제 1 돌출 부분의 높이는 상기 제 2 부분의 아래에 배치된 상기 드리프트 영역의 상기 제 2 돌출 부분의 높이보다 낮은,
전력 반도체 소자.
a semiconductor layer of silicon carbide (SiC);
a first well region formed of a plurality of lines extending in one direction in a first region of the semiconductor layer and a second well region formed in a second region of the semiconductor layer to be connected to the first well region; a well region having a second conductivity type;
a source having a first conductivity type, comprising: a first source region formed in the semiconductor layer on the first well region; and a second source region formed in the semiconductor layer on the second well region to be connected to the first source region; area;
a drift region formed in the semiconductor layer and having a first conductivity type extending from below the well region to between the plurality of lines in the first well region to provide a vertical movement path of charge;
at least one trench formed to be recessed into at least a portion of the semiconductor layer between the plurality of lines from the surface of the semiconductor layer;
a gate insulating layer formed on an inner wall of the at least one trench and the first region of the semiconductor layer; and
a gate electrode layer formed on the gate insulating layer and comprising a first portion filling the at least one trench and a second portion on the first region of the semiconductor layer;
The first portion is formed above the first protrusion portion of the drift region disposed on the first side of the first well region, and the second protrusion portion of the drift region disposed on the second side of the first well region The second part is formed on the upper part,
a height of the first protruding portion of the drift region disposed below the first portion is lower than a height of the second protruding portion of the drift region disposed below the second portion;
power semiconductor devices.
제 1 항에 있어서,
상기 드리프트 영역은 상기 제 1 웰 영역의 상기 복수의 라인들 사이로 신장된 복수의 돌출 부분들을 포함하고,
상기 적어도 하나의 트렌치는 상기 복수의 돌출 부분들 중 일부를 식각하여 형성된 복수의 트렌치들을 포함하는,
전력 반도체 소자.
The method of claim 1,
the drift region comprises a plurality of protruding portions extending between the plurality of lines of the first well region;
wherein the at least one trench includes a plurality of trenches formed by etching some of the plurality of protruding portions;
power semiconductor devices.
제 2 항에 있어서,
상기 게이트 전극층의 상기 제 1 부분 아래에, 상기 드리프트 영역 및 상기 제 1 소오스 영역 사이의 상기 반도체층에 상기 적어도 하나의 트렌치를 따라서 형성된 제 1 채널 영역; 및
상기 게이트 전극층의 상기 제 2 부분 아래에, 상기 드리프트 영역 및 상기 제 1 소오스 영역 사이의 상기 반도체층에 형성된 제 2 채널 영역을 포함하는,
전력 반도체 소자.
3. The method of claim 2,
a first channel region formed along the at least one trench in the semiconductor layer between the drift region and the first source region under the first portion of the gate electrode layer; and
a second channel region formed in the semiconductor layer between the drift region and the first source region under the second portion of the gate electrode layer;
power semiconductor devices.
제 3 항에 있어서,
상기 제 1 채널 영역 및 상기 제 2 채널 영역은 반전 채널이 형성되도록 제 2 도전형을 갖고,
상기 제 1 채널 영역 및 상기 제 2 채널 영역은 상기 제 1 웰 영역의 일부인
전력 반도체 소자.
4. The method of claim 3,
the first channel region and the second channel region have a second conductivity type such that an inversion channel is formed;
wherein the first channel region and the second channel region are part of the first well region.
power semiconductor devices.
제 3 항에 있어서,
상기 제 1 채널 영역은 반전 채널이 형성되도록 제 2 도전형을 갖고,
상기 제 2 채널 영역은 축적 채널이 형성되도록 제 1 도전형을 갖고,
상기 제 1 채널 영역은 제 1 웰 영역의 일부이고,
상기 제 2 채널 영역은 드리프트 영역의 일부인,
전력 반도체 소자.
4. The method of claim 3,
the first channel region has a second conductivity type such that an inversion channel is formed;
the second channel region has a first conductivity type such that an accumulation channel is formed;
the first channel region is a part of the first well region;
wherein the second channel region is part of a drift region;
power semiconductor devices.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 웰 영역은 상기 제 2 웰 영역을 기준으로 양측에 대칭적으로 형성되고,
상기 제 1 소오스 영역은 상기 제 2 소오스 영역을 기준으로 양측에 대칭적으로 형성되는,
전력 반도체 소자.
The method of claim 1,
The first well region is formed symmetrically on both sides with respect to the second well region,
The first source region is formed symmetrically on both sides with respect to the second source region,
power semiconductor devices.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 소오스 영역 내에 상기 제 2 웰 영역으로부터 상기 제 2 소오스 영역을 관통하여 신장되며 제 2 도전형을 갖는 웰 콘택 영역; 및
상기 제 2 소오스 영역 및 상기 웰 콘택 영역에 연결된 소오스 전극층을 더 포함하는,
전력 반도체 소자.
The method of claim 1,
a well contact region extending from the second well region through the second source region in the second source region and having a second conductivity type; and
and a source electrode layer connected to the second source region and the well contact region.
power semiconductor devices.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 소오스 영역을 관통하여 상기 제 2 웰 영역을 노출하는 적어도 하나의 홈;
상기 적어도 하나의 홈의 바닥면에 상기 제 2 웰 영역과 접하게 형성되고 제 2 도전형을 갖는 웰 콘택 영역; 및
상기 적어도 하나의 홈을 채우도록 형성되어, 상기 제 2 소오스 영역 및 상기 웰 콘택 영역과 연결된 소오스 전극층을 더 포함하는,
전력 반도체 소자.
The method of claim 1,
at least one groove passing through the second source region to expose the second well region;
a well contact region formed in contact with the second well region on a bottom surface of the at least one groove and having a second conductivity type; and
and a source electrode layer formed to fill the at least one groove and connected to the second source region and the well contact region.
power semiconductor devices.
제 1 항에 있어서,
상기 드리프트 영역 하부의 상기 반도체층에 제 1 도전형을 갖는 드레인 영역을 더 포함하고,
상기 드리프트 영역은 상기 드레인 영역 상에 에피택셜층으로 형성되는,
전력 반도체 소자.
The method of claim 1,
a drain region having a first conductivity type in the semiconductor layer under the drift region;
wherein the drift region is formed as an epitaxial layer on the drain region;
power semiconductor devices.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013236040A (en) * 2012-05-11 2013-11-21 Hitachi Ltd Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method therefor
JP2019121705A (en) * 2018-01-09 2019-07-22 株式会社豊田中央研究所 Nitride semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2019133977A (en) * 2018-01-29 2019-08-08 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2020013861A (en) * 2018-07-17 2020-01-23 トヨタ自動車株式会社 Semiconductor device and method for manufacturing the same

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000013572A (en) * 1998-08-11 2000-03-06 김덕중 Manufacturing method for trench type power mosfet
KR101034895B1 (en) 2009-11-04 2011-05-17 한국전기연구원 Silicon Carbide MOSFET with short channel
KR101836256B1 (en) * 2016-06-24 2018-03-08 현대자동차 주식회사 Semiconductor device and method manufacturing the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013236040A (en) * 2012-05-11 2013-11-21 Hitachi Ltd Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method therefor
JP2019121705A (en) * 2018-01-09 2019-07-22 株式会社豊田中央研究所 Nitride semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2019133977A (en) * 2018-01-29 2019-08-08 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2020013861A (en) * 2018-07-17 2020-01-23 トヨタ自動車株式会社 Semiconductor device and method for manufacturing the same

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