KR102546335B1 - 반도체 정류 소자 및 이의 제조 방법 - Google Patents
반도체 정류 소자 및 이의 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102546335B1 KR102546335B1 KR1020180116623A KR20180116623A KR102546335B1 KR 102546335 B1 KR102546335 B1 KR 102546335B1 KR 1020180116623 A KR1020180116623 A KR 1020180116623A KR 20180116623 A KR20180116623 A KR 20180116623A KR 102546335 B1 KR102546335 B1 KR 102546335B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- electrode layer
- gate electrode
- semiconductor substrate
- layer
- guard rings
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 70
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 36
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 19
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 4
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 10
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 5
- -1 boron ions Chemical class 0.000 description 5
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/7816—Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors
- H01L29/7823—Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors with an edge termination structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/80—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
반도체 정류 소자는 활성화 영역 및 종단 영역을 갖는 반도체 기판, 상기 종단 영역 상에 배치되고 상기 반도체 기판 내에 위치하는 복수개의 가드링들, 상기 종단 영역 상에 배치되고 상기 가드링들을 덮는 절연막, 상기 활성화 영역 상의 게이트 전극층, 상기 종단 영역 상에 배치되고 상기 절연막을 덮는 더미 게이트 전극층, 및 상기 게이트 전극층 및 상기 더미 게이트 전극층을 덮는 제1 전극층을 포함할 수 있다. 상기 절연막의 일부는 상기 가드링들의 각각 및 상기 더미 게이트 전극층 사이에 개재될 수 있다.
Description
본 발명은 반도체 정류 소자에 관한 것이다.
고전압 및 대전력용 전력 정류기(power rectifier)들은 파워 서플라이(power supply) 및/또는 파워 컨버터(power converter)과 같은 다양한 분야들에 응용되고 있다. 전력 정류기들은 P-N 접합 다이오드 및/또는 쇼트키 다이오드(Schottky diode)등을 이용한다.
P-N 접합 다이오드 소자는 낮은 누설 전류 특성 및 고온에서 양호한 신뢰성을 갖는다. 하지만, P-N 접합 다이오드 소자는 높은 순방향 턴-온 전압(forward turn-on voltage, 약 0.7V)을 갖고. 또한, P-N 접합 다이오드는 소수 캐리어들(minority carriers)에 의한 전류 전도 특성을 가져, P-N 접합 다이오드의 스위칭 속도, 예컨대, 역방향 회복 시간(reverse recovery time)가 느리다. 반면, 쇼트키 다이오드는 적절한 금속 전극에 의하여 낮은 순방향 턴-온 전압을 가진다. 또한, 쇼트키 다이오드는 다수 캐리어들(major carriers)에 의한 전류 전도 특성을 가져, 쇼트키 다이오드의 역방향 회복 시간이 빠르다. 하지만, 오프 상태에서 쇼트키 다이오드는 큰 누설 전류를 갖는다. 또한, 쇼트키 다이오드는 서로 접촉된 금속 및 반도체를 포함하여, 쇼트키 다이오드의 신뢰성은 고온에서 저하된다.
본 발명은 반도체 정류 소자 작동시 높은 역방향 전압을 저지하기 위한 종단 영역을 가진 반도체 정류 소자를 제공하기 위함이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 정류 소자는 활성화 영역 및 종단 영역을 갖는 반도체 기판, 상기 종단 영역 상에 배치되고 상기 반도체 기판 내에 위치하는 복수개의 가드링들, 상기 종단 영역 상에 배치되고 상기 가드링들을 덮는 절연막, 상기 활성화 영역 상의 게이트 전극층, 상기 종단 영역 상에 배치되고 상기 절연막을 덮는 더미 게이트 전극층, 및 상기 게이트 전극층 및 상기 더미 게이트 전극층을 덮는 제1 전극층을 포함할 수 있다. 상기 절연막의 일부는 상기 가드링들의 각각 및 상기 더미 게이트 전극층 사이에 개재될 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 정류 소자를 통해 높은 역방향 전압을 저지할 수 있다.
도 1은 본 발명인 반도체 정류 소자를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 정류 소자를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 정류 소자를 나타낸 단면도이다.
도 4 내지 도 12는 본 발명인 반도체 정류 소자의 제조 방법을 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명인 반도체 정류 소자의 제조 방법의 다른 실시예이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 정류 소자를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 정류 소자를 나타낸 단면도이다.
도 4 내지 도 12는 본 발명인 반도체 정류 소자의 제조 방법을 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명인 반도체 정류 소자의 제조 방법의 다른 실시예이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성 요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.
본 발명의 실시예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.
이하 도면들을 참조하여 본 발명의 개념에 따른 반도체 정류 소자 및 그 제조방법을 설명한다.
도 1은 본 발명인 반도체 정류 소자(1000)를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면 반도체 기판(SB)이 제공될 수 있다. 반도체 기판(SB)은 순차적으로 적층된 소스층(101) 및 에피텍셜층(102)를 포함할 수 있다.
소스층(101) 및 에피텍셜층(102) 모두 제1 도전형 물질로 도핑될 수 있다. 소스층(101)의 제1 도전형 물질의 도핑 농도는 에피텍셜층(102)의 제1 도전형 물질의 도핑농도보다 더 높을 수 있다. 제1 도전형은 N형 또는 P형 일 수 있다.
반도체 기판(SB)은 활성화 영역(ACT) 및 종단 영역(TE)을 포함할 수 있다. 종단 영역(TE) 상에는 복수개의 가드링들(GR)이 배치될 수 있다. 가드링들(GR)은 반도체 기판(SB) 내에 위치할 수 있고, 서로 이격될 수 있다.
가드링들(GR)은 반도체 기판(SB) 내에 제2 도전형 물질로 도핑된 영역일 수 있다. 제2 도전형은 N형 또는 P형일 수 있으나, 제1 도전형과는 다른 형일 수 있다. 일 예로 소스층(101) 및 에피텍셜층(102)이 N형인 경우, 가드링들(GR)은 P형일 수 있다. 제2 도전형이 P형인 경우, 제2 도전형의 도펀트는 보론 이온을 포함할 수 있다. 가드링들(GR)은 내압(Breakdown Voltage) 확보, 소자 분리 또는 외부와 전기적 경로 차단을 위하여 형성될 수 있다.
종단 영역(TE) 상에 서로 이격되게 배치된 필드 산화막들(103)이 제공될 수 있다. 필드 산화막들(103)은 반도체 기판(SB)의 상면을 덮을 수 있고, 가드링들(GR)을 노출하도록 배치될 수 있다. 필드 산화막들(103) 각각의 두께는 100-1000nm 일 수 있다. 필드 산화막들(103)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.
종단 영역(TE) 상에 가드링들(GR) 및 필드 산화막들(103)을 덮는 제1 절연막(D1)이 배치될 수 있다. 제1 절연막(D1)은 필드 산화막들(103)의 상면들 및 측면들을 덮을 수 있고, 가드링들(GR)의 상면들 상으로 연장될 수 있다. 제1 절연막(D1)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 포함할 수 있다.
종단 영역(TE) 상에 제1 절연막(D1)을 덮는 더미 게이트 전극층(104b)이 배치될 수 있다. 더미 게이트 전극층(104b)은 폴리 실리콘을 포함할 수 있다. 더미 게이트 전극층(104b)은 제1 전극층(E1)이 반도체 기판(SB) 상에 형성될 때 가드링들을(GR) 보호하여 반도체 정류 소자(1000)의 성능 저하를 방지할 수 있다. 또한 더미 게이트 전극층(104b)에 의해서 종단 영역(TE)의 전계를 분산시켜 반도체 정류 소자(1000)의 항복 전압 특성이 향상될 수 있다.
제1 절연막(D1)의 일부는 가드링들(GR)의 각각 및 더미 게이트 전극층(104b) 사이에 개재될 수 있다.
활성화 영역(ACT) 상에는 게이트 전극층(104a)이 배치될 수 있다. 게이트 전극층(104a)은 폴리 실리콘을 포함할 수 있다. 게이트 전극층(104a) 및 더미 게이트 전극층(104b)은 같은 물질일 수 있다.
게이트 전극층(104a)과 반도체 기판(SB) 사이에는 제2 절연막(D2)이 개재될 수 있다. 제2 절연막(D2)의 두께는 제1 절연막(D1)의 두께보다 작거나 같을 수 있다. 제2 절연막(D2)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 포함할 수 있다.
활성화 영역(ACT) 상에는 제1 바디(B1) 및 제2 바디(B2)가 제공될 수 있다. 제1 바디(B1) 및 제2 바디(B2)는 반도체 기판(SB) 내에 위치할 수 있다.
제1 바디(B1) 및 제2 바디(B2)는 서로 중첩될 수 있다. 제1 바디(B1)의 깊이는 제2 바디(B2)의 깊이보다 클 수 있다. 제1 바디(B1)의 너비는 제2 바디(B2)의 너비보다 작을 수 있다.
제1 바디(B1) 및 제2 바디(B2)는 제2 도전형 물질이 도핑된 영역일 수 있다. 제2 도전형은 P형 또는 N형일 수 있으나 제1 도전형과는 다른 형일 수 있다. 제2 도전형이 P형인 경우, 제2 도전형의 도펀트는 보론 이온 또는 BF2 이온을 포함할 수 있다. 제2 바디(B2)는 전압이 가해졌을 때 채널 역할을 할 수 있다.
반도체 기판(SB) 상부에 제1 전극층(E1)이 제공될 수 있다. 제1 전극층(E1)은 게이트 전극층(104a) 및 더미 게이트 전극층(104b)를 완전히 덮을 수 있다. 반도체 기판(SB) 하부에는 제2 전극층(E2)이 형성될 수 있다.
제1 전극층(E1) 및 제2 전극층(E2)은 도전성 금속을 포함할 수 있다. 제1 전극층(E1)은 애노드(anode)일 수 있다. 제2 전극층(E2)은 캐소드(cathode)일 수 있다. 제1 전극층(E1) 및 제2 전극층(E2)은 금속을 포함할 수 있다. 제1 전극층(E1) 및 제2 전극층(E2)은 Ti, TiN, TiW 등과 Al을 포함하는 이중층의 구조일 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 정류 소자(1000)를 나타낸 단면도이다.
설명의 간소화를 위해 도 1을 참조하여 설명한 반도체 정류 소자(1000)와의 차이점을 주로 설명한다.
도 2를 참조하면 제1 전극층(E1)은 더미 게이트 전극층(104b)의 일부를 덮을 수 있다. 다시 말하면, 제1 전극층(E1)은 더미 게이트 전극층(104b)을 부분적으로 덮을 수 있다. 더미 게이트 전극층(104b)의 일부는 제1 전극층(E1)에 의해 덮이지 않고 노출될 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 정류 소자(1000)를 나타낸 단면도이다.
설명의 간소화를 위해 도 1을 참조하여 설명한 반도체 정류 소자(1000)와의 차이점을 주로 설명한다.
도 3을 참조하면 종단 영역(TE) 상에 가드링들(GR) 및 필드 산화막들(103)을 덮는 제2 절연막(D2)이 배치될 수 있다. 제2 절연막(D2)은 필드 산화막들(103)의 상면들 및 측면들을 덮을 수 있고, 가드링들(GR)의 상면들 상으로 연장될 수 있다. 제2 절연막(D2)의 일부는 가드링들(GR)의 각각 및 더미 게이트 전극층(104b) 사이에 개재될 수 있다.
게이트 전극층(104a)과 반도체 기판(SB) 사이에도 제2 절연막(D2)이 개재될 수 있다. 제2 절연막(D2)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 즉, 본 실시예들에 따르면, 종단 영역(TE) 상의 제2 절연막(D2)이 도 1의 제1 절연막(D1)을 대체할 수 있다.
도 4 내지 도 12는 본 발명인 반도체 정류 소자(1000)의 제조 방법을 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면 제1 도전형의 도펀트로 도핑된 소스층(101)이 제공될 수 있다. 소스층(101) 상에 에피텍셜층(102)이 형성될 수 있다. 에피텍셜층(102)은 에피텍셜 성장 공정에 의해 형성될 수 있다. 에피텍셜층(102)은 제1 도전형의 도펀트들로 도핑될 수 있다. 소스층(101) 및 에피텍셜층(102)은 반도체 기판(SB)으로 지칭될 수 있다.
필드 산화막(103)이 에피텍셜층(102) 상에 형성될 수 있다. 필드 산화막(103)에 포토리소그래피 공정 및 식각 공정이 차례로 진행될 수 있다.필드 산화막(103)의 식각된 영역인 제1 개구부(OP)가 형성될 수 있다. 포토리소그래피 공정은 제1 개구부(OP)가 형성되는 영역을 설정할 수 있다. 결과적으로, 포토리소그래피 공정은 후술할 활성화 영역(ACT) 및 종단 영역(TE)을 설정할 수 있다.
제1 개구부(OP)는 에피텍셜층(102)의 상면을 노출할 수 있다. 필드 산화막(103) 상에 제1 절연막(D1)이 형성될 수 있다. 제1 절연막(D1)은 산화 공정 및/또는 증착 공정으로 형성될 수 있다. 제1 절연막(D1)은 제1 개구부(OP)의 내면을 균일한 두께로 덮을 수 있다.
제1 개구부(OP)를 통하여 제2 도전형의 도펀트가 에피텍셜층(102)에 주입될 수 있다. 제2 도전형의 도펀트는 보론 이온 또는 BF2 이온을 포함할 수 있다. 필드 산화막(103)은 제2 도전형의 도펀트 주입시 마스크 역할을 할 수 있다. 제1 절연막(D1)은 제2 도전형의 도펀트 주입시 완충 역할을 할 수 있다. 도 5를 참조하면 제2 도전형의 도펀트가 에피텍셜층(102)에 주입됨에 따라, 제2 도전형의 가드링들(GR)이 형성될 수 있다. 제2 도전형의 도펀트의 확산을 위해 열처리 공정이 수행될 수 있다.
활성화 영역(ACT), 종단 영역(TE), 및 가드링들(GR)의 관계가 정의 될 수 있다. 즉, 종단 영역(TE)은 가드링들(GR)이 제공되는 반도체 기판(SB)의 일 영역일 수 있고, 활성화 영역(ACT)은 가드링들(GR)이 제공되지 않는 반도체 기판(SB)의 다른 영역일 수 있다.
제1 절연막(D1) 및 필드 산화막(103)은 활성화 영역(ACT)으로부터 제거될 수 있다.
도 6을 참조하면 제2 절연막(D2)이 활성화 영역(ACT)상에 형성될 수 있다. 제2 절연막(D2)은 산화 공정 및/또는 증착 공정으로 형성될 수 있다. 제2 절연막(D2) 및 제1 절연막(D1) 상에 게이트층(104) 및 희생 산화막(105)이 차례로 형성될 수 있다. 게이트층(104) 및 희생 산화막(105)의 각각은 활성화 영역(ACT) 및 종단 영역(TE)을 덮을 수 있다. 제2 절연막(D2)은 후술할 제1 이온 주입공정 및 제2 이온 주입공정에서 완충역할을 할 수 있다.
도 7을 참조하면 희생 산화막(105) 상에 포토 레지스트층(106)이 증착될 수 있다. 이어서 포토 레지스트층(106)의 패터닝 및 희생 산화막(105)의 이방성 식각공정이 진행될 수 있다. 이방성 식각공정은 패터닝된 포토 레지스트층(106)을 식각 마스크로 이용하는 플라즈마 에칭 공정일 수 있다.
도 8을 참조하면 이방성 식각 공정을 거친 희생 산화막(105)에 등방성 식각 공정이 더 진행될 수 있다. 등방성 식각 공정은 습식 식각 공정 일 수 있다. 습식 식각 공정을 통해서 희생 산화막(105)의 측면이 언더컷(undercut) 될 수 있다.
도 9를 참조하면 게이트층(104)이 식각 될 수 있다. 게이트층(104)은 식각되어 게이트 전극층(104a)과 더미 게이트 전극층(104b)을 형성할 수 있다. 게이트층(104)은 식각 과정에서 제2 절연막(D2)의 상면을 노출시키는 제2 개구부(OP)를 형성할 수 있다.
이어서 제1 바디(B1)를 형성하기 위한 제1 이온 주입 공정이 진행될 수 있다. 제1 이온 주입 공정에 의해, 제2 도전형의 도펀트가 활성화 영역(ACT) 내에 주입될 수 있다. 게이트 전극층(104a) 및 더미 게이트 전극층(104b)은 제1 이온 주입 과정에서 마스크로 사용될 수 있다. 제2 도전형의 도펀트는 보론 이온 또는 BF2 이온을 포함할 수 있다. 제1 이온 주입 공정은 게이트층(104)의 식각 전에 이루어지거나, 희생 산화막(105)의 식각 전에 수행될 수도 있다.도 10을 참조하면 제1 이온주입 공정에 의해, 활성화 영역(ACT) 상에 제1 바디(B1)가 형성될 수 있다. 추가적으로 열처리 공정을 수행하여 도펀트가 활성화 또는 확산 될 수 있다. 이어서 포토 레지스트층(106)이 제거될 수 있다. 포토 레지스트층(106)이 제거된 후에 제2 바디(B2)를 형성하기 위한 제2 이온 주입 공정이 진행될 수 있다. 제2 이온 주입 공정 동안, 제2 개구부(OP)를 통하여 제2 도전형의 도펀트가 제1 바디(B1)로 주입될 수 있다. 게이트 전극층(104a) 및 더미 게이트 전극층(104b)은 제2 이온 주입 공정의 마스크로 사용될 수 있다. 제2 도전형의 도펀트는 보론 이온 또는 BF2 이온을 포함할 수 있다.
도 11을 참조하면 제2 이온주입 공정을 거쳐서 제1 바디(B1)에 제2 바디(B2)가 중첩되어 형성될 수 있다. 도펀트의 확산 및 활성화를 위한 열처리 공정이 진행될 수 있다. 제1 바디(B1) 형성에 필요한 이온주입 에너지는 제2 바디(B2) 형성에 필요한 이온주입 에너지보다 더 클 수 있다. 이에 따라, 제1 바디(B1)가 제2 바디(B2)보다 에피텍셜층(102) 내부로 깊이 형성될 수 있다.
도 12를 참조하면 활성화 영역(ACT) 및 종단 영역(TE) 상에서 희생 산화막(105)이 제거될 수 있다. 이어서 게이트 전극층(104a) 및 더미 게이트 전극층(104b)에 의해 덮이지 않은, 제1 절연막(D1)의 일부 및 제2 절연막(D2)의 일부가 제거될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 도시된 바와 달리, 더미 게이트 전극층(104b)에 의해 덮이지 않은, 제1 절연막(D1)의 일부는 제거되지 않고 남을 수도 있다.
다시 도 1를 참조하면, 반도체 기판(SB)의 상부에 제1 전극층(E1)이 증착될 수 있다. 더미 게이트 전극층(104b)은 제1 전극층(E1)이 반도체 기판(SB) 상에 형성될 때 가드링들을(GR) 보호하여 반도체 정류 소자(1000)의 성능 저하를 방지할 수 있다. 제1 전극층(E1)은 게이트 전극층(104a), 더미 게이트 전극층(104b), 및 제2 바디(B2)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이어서 반도체 기판(SB) 하부에는 제2 전극층(E2)이 증착될 수 있다.
도 13은 본 발명인 반도체 정류 소자(1000)의 제조 방법의 다른 실시예이다. 최종적으로 형성된 반도체 정류 소자(1000)의 구조는 도 3과 같을 수 있다.
먼저, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 소스층(101) 상에 에피텍셜층(102)이 형성될 수 있고, 필드 산화막(103)이 에피텍셜층(102) 상에 형성될 수 있다. 제2 도전형의 도펀트가 에피텍셜층(102)에 주입됨에 따라, 제2 도전형의 가드링들(GR)이 형성될 수 있다. 본 실시예들에 따르면, 제1 절연막(D1)의 형성은 생략될 수 있다.
도 13을 참조하면 제2 절연막(D2)이 활성화 영역(ACT) 및 종단 영역(TE)을 덮도록 형성될 수 있다. 제2 절연막(D2)이 형성된 후에 제2 절연막(D2) 상에 게이트층(104) 및 희생 산화막(105)이 차례로 형성될 수 있다.
이후의 공정은, 도 7 내지 도 12를 참조하여 설명한 반도체 정류 소자(1000)의 제조방법과 실질적으로 동일하다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1000: 반도체 정류 소자
101: 소스층
102: 에피텍셜층
SB: 반도체 기판
GR: 가드링
103: 필드 산화막
D1: 제1 절연막
D2: 제2 절연막
104: 게이트층
104 a: 게이트 전극층
104b: 더미 게이트 전극층
105: 희생 산화막
B1, B2: 제1 바디, 제2 바디
E1. E2: 제1 전극, 제2 전극
ACT: 활성화 영역
TE: 종단 영역
101: 소스층
102: 에피텍셜층
SB: 반도체 기판
GR: 가드링
103: 필드 산화막
D1: 제1 절연막
D2: 제2 절연막
104: 게이트층
104 a: 게이트 전극층
104b: 더미 게이트 전극층
105: 희생 산화막
B1, B2: 제1 바디, 제2 바디
E1. E2: 제1 전극, 제2 전극
ACT: 활성화 영역
TE: 종단 영역
Claims (10)
- 반도체 기판, 상기 반도체 기판은 활성화 영역 및 상기 활성화 영역에 인접하는 종단 영역을 포함하고;
상기 종단 영역 내에 배치되고, 상기 반도체 기판의 상면에 평행한 제1 방향을 따라서 이격하게 배치되는 복수개의 가드링들;
상기 가드링들 사이의 상기 반도체 기판의 영역들의 상에 배치되는 필드 산화막들, 상기 필드 산화막들의 양 측부들은 상기 가드링들의 양 측면들과 각각 상기 반도체 기판의 상면에 수직한 제2 방향을 따라서 중첩하고;
상기 종단 영역 상에 배치되고, 상기 가드링들과 상기 필드 산화막들을 덮고, 상기 제1 방향을 따라서 연장하는 제1 절연막;
상기 가드링들, 상기 필드 산화막들, 및 상기 제1 절연막 상의 더미 게이트 전극층, 상기 더미 게이트 전극층은 상기 제1 방향을 따라서 연장하되, 상기 가드링들과 상기 제1 절연막을 사이에 두고 상기 제2 방향을 따라서 이격하고;
상기 활성화 영역 내에 배치되는 도핑 영역들;
상기 활성화 영역 상에 배치되는 게이트 전극층,
상기 게이트 전극층 및 상기 더미 게이트 전극층을 덮는 제1 전극층; 및
상기 반도체 기판을 사이에 두고 상기 제1 전극층과 상기 제2 방향으로 이격하는 제2 전극층을 포함하고,
상기 반도체 기판은 제1 도전형 물질로 도핑되되, 상기 가드링들과 상기 도핑 영역은 제2 도전형 물질로 도핑되고,
상기 제1 도전형 및 상기 제2 도전형은 서로 다르고,
상기 제1 전극층은 상기 더미 게이트 전극층을 사이에 두고 상기 가드링들과 상기 제2 방향을 따라서 이격하는 반도체 정류 소자.
- 제1항에 있어서,
상기 필드 산화막들 상기 종단 영역 상에서 서로 이격되게 배치되고,
상기 필드 산화막들은 상기 반도체 기판의 상면을 덮되, 상기 가드링들을 노출하고,
상기 필드 산화막들은 상기 반도체 기판 및 상기 제1 절연막 사이에 개재되는 반도체 정류 소자.
- 제1항에 있어서,
상기 게이트 전극층 및 상기 반도체 기판 사이에 제공되는 제2 절연막을 더 포함하고,
상기 제2 절연막의 두께는 상기 제1 절연막의 두께보다 작거나 같은 반도체 정류 소자.
- 제3항에 있어서,
상기 제1 절연막 및 상기 제2 절연막은 서로 동일한 물질을 포함하는 반도체 정류 소자.
- 제1항에 있어서,
상기 도핑 영역들의 각각은 제1 바디 및 제2 바디를 포함하고,
상기 제1 바디 및 상기 제2 바디는 서로 중첩하고,
상기 제1 바디의 깊이는 상기 제2 바디의 깊이보다 크고,
상기 제1 바디의 너비는 상기 제2 바디의 너비보다 작은 반도체 정류 소자.
- 제1항에 있어서,
상기 반도체 기판은 순차적으로 적층된 소스층 및 에피텍셜층을 포함하고,
상기 소스층의 제1 도전형 물질의 도핑 농도는 상기 에피텍셜층의 제1 도전형 물질의 도핑 농도보다 큰 반도체 정류 소자.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 전극층은 상기 더미 게이트 전극층을 부분적으로 덮는 반도체 정류 소자.
- 제1 도전형의 반도체 기판을 제공하는 것, 상기 반도체 기판은 활성화 영역 및 상기 활성화 영역과 인접한 종단 영역을 포함하고;
상기 종단 영역 내에 상기 반도체 기판의 상면에 평행한 제1 방향을 따라서 이격하게 배치되는 복수개의 제2 도전형의 가드링들을 형성하는 것, 상기 제2 도전형은 상기 제1 도전형과 다른 형(type)이고;
상기 활성화 영역 및 상기 종단 영역 상에 게이트 층을 형성하는 것;
상기 게이트 층을 패터닝 하여 상기 활성화 영역 상의 게이트 전극층 및 상기 종단 영역 상의 더미 게이트 전극층을 형성하는 것, 상기 더미 게이트 전극층은 상기 가드링들을 덮고;
상기 활성화 영역 내에 상기 게이트 전극층을 기준으로 서로 반대편에 위치하는 제2 도전형의 도핑 영역들을 형성하는 것;
상기 게이트 전극층 및 상기 더미 게이트 전극층을 덮는 제1 전극층을 형성하는 것; 및
상기 반도체 기판을 사이에 두고 상기 제1 전극층과 상기 반도체 기판의 상면에 수직한 제2 방향으로 이격하는 제2 전극층을 형성하는 것을 포함하고,
상기 가드링들을 형성하는 것은:
상기 반도체 기판의 종단 영역 상에 개구부들을 포함하는 필드 산화막들을 형성하는 것;
상기 필드 산화막들을 덮는 절연막을 형성하는 것; 및
상기 개구부들을 통하여, 제2 도전형의 도펀트를 상기 반도체 기판에 주입하는 것을 포함하고,
상기 필드 산화막들의 양 측부들은 상기 가드링들의 양 측면들과 각각 상기 제2 방향으로 중첩하고,
상기 더미 게이트 전극층은 상기 제1 방향을 따라서 연장하되, 상기 가드링들과 상기 절연막을 사이에 두고 상기 제2 방향을 따라서 이격하고;
상기 제1 전극층은 상기 더미 게이트 전극층을 사이에 두고 상기 가드링들과 상기 제2 방향을 따라서 이격하는 반도체 정류 소자의 제조 방법.
- 삭제
- 제8항에 있어서,
상기 도핑 영역들을 형성하는 것은:
상기 게이트 전극층을 마스크로 이용하여, 제1 이온 주입 공정을 수행하는 것;
상기 게이트 전극층을 마스크로 이용하여, 제2 이온 주입 공정을 수행하는 것을 포함하고,
상기 제1 이온 주입 공정의 이온 주입 에너지는 상기 제2 이온 주입 공정의 이온 주입 에너지보다 큰 반도체 정류 소자의 제조 방법.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180047559 | 2018-04-24 | ||
| KR20180047559 | 2018-04-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190123659A KR20190123659A (ko) | 2019-11-01 |
| KR102546335B1 true KR102546335B1 (ko) | 2023-06-23 |
Family
ID=68535472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180116623A KR102546335B1 (ko) | 2018-04-24 | 2018-09-28 | 반도체 정류 소자 및 이의 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102546335B1 (ko) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101216851B1 (ko) * | 2010-12-20 | 2012-12-28 | 주식회사 케이이씨 | 반도체 장치 및 그 제조 방법 |
| KR101279199B1 (ko) * | 2011-09-21 | 2013-06-26 | 주식회사 케이이씨 | 반도체 소자 및 이의 제조 방법 |
| KR101311537B1 (ko) * | 2011-09-23 | 2013-09-25 | 주식회사 케이이씨 | 반도체 소자 |
| KR20140092209A (ko) * | 2013-01-14 | 2014-07-23 | 한국전자통신연구원 | 반도체 전력 정류 장치 |
-
2018
- 2018-09-28 KR KR1020180116623A patent/KR102546335B1/ko active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20190123659A (ko) | 2019-11-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI544648B (zh) | 無需利用附加遮罩來製造的積體有肖特基二極體的平面ｍｏｓｆｅｔ及其佈局方法 | |
| US8816468B2 (en) | Schottky rectifier | |
| EP2920816B1 (en) | Method of manufacturing trench-based schottky diode with improved trench protection | |
| CN111403486B (zh) | 一种沟槽型mosfet结构及其制作方法 | |
| JPH07115189A (ja) | 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ | |
| KR20160065326A (ko) | 전력용 반도체 소자 및 그 소자의 제조 방법 | |
| JP5011634B2 (ja) | 半導体装置およびその半導体装置を用いた双方向スイッチ素子 | |
| CN115579397A (zh) | 双级沟槽栅碳化硅mosfet及其制备方法 | |
| KR100297703B1 (ko) | 반절연폴리실리콘(sipos)을이용한전력반도체장치및그제조방법 | |
| CN111211168A (zh) | 一种rc-igbt芯片及其制造方法 | |
| CN114628499A (zh) | 一种带有沟槽的碳化硅二极管及其制备方法 | |
| US20150255629A1 (en) | Semiconductor device | |
| JP3673334B2 (ja) | 半導体ダイオード | |
| CN111129133B (zh) | 一种逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管及其制作方法 | |
| KR102546335B1 (ko) | 반도체 정류 소자 및 이의 제조 방법 | |
| US10069000B2 (en) | Bipolar non-punch-through power semiconductor device | |
| SE541291C2 (en) | Feeder design with high current capability | |
| CN113241381A (zh) | 一种新型的高压槽栅mos器件及其制备方法 | |
| CN108598153B (zh) | 软恢复功率半导体二极管及其制备方法 | |
| WO2020021298A1 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| US20140077302A1 (en) | Power rectifying devices | |
| CN116884997B (zh) | 绝缘栅双极型晶体管及其制备方法 | |
| JP2014086431A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| KR100598348B1 (ko) | 실리콘 기반 씨모스 공정을 이용한 쇼트키 다이오드제조방법 | |
| US20230307529A1 (en) | Support shield structures for trenched semiconductor devices |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |