KR19990076245A - Planer-type triac element and manufacturing method thereof - Google Patents

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    • H01L29/747Bidirectional devices, e.g. triacs

Abstract

본 발명에 의한 플레이너형 트라이악 소자 및 그 제조방법은, 하부전극과, 상기 하부전극 상에 순차적으로 형성된 p형의 제 1 반도체층 및 n형의 제 2 반도체층과, 상기 제 2 반도체층 내에 형성된 p형의 제 3 반도체층과, 상기 제 1 반도체층 내에 형성된 n형의 제 4 반도체층과, 상기 제 1 및 제 2 반도체층에 걸쳐 형성된 p형의 소자분리영역과, 상기 제 3 반도체층과 상기 소자분리영역 사이의 상기 제 2 반도체층 내에 형성된 p형의 전계제한링과, 상기 제 3 반도체층 내에 형성된 n형의 제 5 반도체층 및, 상기 제 3 및 제 5 반도체층과 접속된 상부전극으로 이루어져, 1) 전계제한링을 이용하여 표면차단전압과 이면차단전압의 전계를 동시에 완화시킬 수 있게 되므로, 표면 상태 불안정으로 인해 야기되던 이면차단전압의 저하를 막을 수 있게 되어 트라이악 소자의 전체적인 차단전압 특성을 향상시킬 수 있게 되고, 2) 이로 인해, 채널스토퍼가 필요없게 되므로 상기 소자의 전체적인 사이즈 또한 최소화할 수 있게 된다.A planar triac device and a method of manufacturing the same according to the present invention include a lower electrode, a p-type first semiconductor layer and an n-type second semiconductor layer sequentially formed on the lower electrode, and the second semiconductor layer. A p-type third semiconductor layer formed, an n-type fourth semiconductor layer formed in the first semiconductor layer, a p-type device isolation region formed over the first and second semiconductor layers, and the third semiconductor layer A p-type field limiting ring formed in the second semiconductor layer between the device isolation region and the device isolation region, an n-type fifth semiconductor layer formed in the third semiconductor layer, and an upper portion connected to the third and fifth semiconductor layers. It is composed of electrodes. 1) By using electric field limiting ring, it is possible to alleviate the electric field of the surface blocking voltage and the back blocking voltage at the same time. Therefore, it is possible to prevent the lowering of the back blocking voltage caused by the surface state instability. Of being able to improve the overall cut-off voltage characteristic, 2) Because of this, since the channel stopper is not required it is possible to also minimize the overall size of the device.

Description

플레이너형 트라이악 소자 및 그 제조방법Planer-type triac element and manufacturing method thereof

본 발명은 양방향 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중·소용량 소자에 적용되는 플레이너형 트라이악 소자의 양방향 차단전압을 효과적으로 제어할 수 있도록 한 플레이너형 트라이악(TRIAC) 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bidirectional device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a planar triac device and a method for effectively controlling the bidirectional blocking voltage of a planar triac device applied to a medium and small capacity device. It relates to a manufacturing method.

트라이악 소자는 사이리스터류의 하나로서, 양방향 제어가 가능하기 때문에 차단전압 특성이 두 개의 동작 형태(예컨대, 표면차단전압 모드 및 이면차단전압 모드)를 가지게 되며, 주로 AC의 스위치로 사용되고 있다.Since the triac element is a kind of thyristors, bidirectional control is possible, and thus the blocking voltage characteristic has two operating modes (for example, a surface breaking voltage mode and a back breaking voltage mode), and is mainly used as an AC switch.

상기 소자는 차단전압 및 전류정격에 따라 여러 가지의 형태를 가지는데 그 대표적인 예로는 양면 메사(MESA)형 트라이악 소자와 편 메사형 트라이악 소자 및 플레이너(planar)형 트라이악 소자 등을 들 수 있다.The device has various forms according to the cut-off voltage and current rating. Representative examples thereof include a double-sided mesa-type triac element, a single mesa-triac element and a planar triac element. Can be.

이중, 양면 메사형 및 편 메사형 트라이악은 1000V 이상의 고내압 소자에서 유용하게 사용되는 구조로서, 표면차단전압 및 이면차단전압이 프레인 항복전압으로 나타나기 때문에 전압 제어가 유리하다는 장점을 갖는다.The double, double-sided mesa type and single mesa type triac are useful structures in high breakdown voltage devices of 1000V or more, and the voltage control is advantageous because the surface breakdown voltage and the backside breakdown voltage appear as the plane breakdown voltage.

그러나, 상기 메사형 구조의 트라이악은 소자 제조시, 공정 진행의 안정화가 요구될 뿐 아니라 소자의 차단전압 효율이 낮기 때문에 광범위한 적용에 제한이 따르게 되고, 중·소용량 소자의 경우 공정 진행상의 한계로 인해 작은 사이즈의 메사형 구조를 제조하기가 매우 어렵다는 등의 단점을 지녀, 현재는 중·소용량의 양방향 소자 제조시에 플레이너형 트라이악 구조가 일반적으로 이용되고 있다.However, the triac of the mesa-type structure is not only required to stabilize the process progress when manufacturing the device, but also due to the low blocking voltage efficiency of the device is limited to a wide range of applications, and in the case of medium and small-capacity devices as a limitation in the process progress Due to the disadvantage that it is very difficult to manufacture a small size mesa structure, planar triac structure is generally used in the manufacture of medium and small-capacity bidirectional devices.

도 1에는 이와 관련된 중·소용량 소자에 적용되는 종래의 플레이너형 트라이악 소자의 구조를 도시한 단면도가 제시되어 있다.Figure 1 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional planar triac device applied to the medium and small capacity devices associated with it.

상기 단면도를 참조하면, 종래의 플레이너형 트라이악 소자는, 크게 하부전극(28) 위에는 게이트로 작용하는 p형의 제 1 반도체층(16)과 n형의 제 2 반도체층(10)이 순차적으로 적층되고, 상기 제 1 및 제 2 반도체층(16),(10)에 걸쳐서는 p+형의 소자분리영역(14)이 형성되며, 상기 제 2 반도체층(10) 내에는 게이트로 작용하는 p형의 제 3 반도체층(18)이 형성되고, 상기 제 1 반도체층(16) 내에는 하부전극(28)과 접하도록 캐소드로 작용하는 n+형의 제 4 반도체층(22)이 형성되며, 상기 제 3 반도체층(18) 내에는 상부전극(30)과 접하도록 캐소드로 작용하는 n+형의 제 5 반도체층(26)이 형성되고, 상기 소자분리영역(14)과 상기 제 3 반도체층(18) 사이의 제 2 반도체층(10) 내에는 전계를 제한하기 위하여 절연층(12)과 접하도록 p형의 전계제한링(field limited ring)(20)이 형성되며, 상기 소자분리영역(14)과 전계제한링(20) 사이의 제 2 반도체층(10) 내에는 표면전류를 감소시키기 위하여 절연층(12)과 접속되도록 n+형의 채널스토퍼(channel stopper)(24)가 형성된 구조를 가지도록 구성되어 있음을 알 수 있다. 이때, 채널스토퍼(24)는 제 5 반도체층(26)과 동일한 접합 깊이를 가지도록 구성되고, 전계제한링(20)은 제 3 반도체층(18)과 동일한 접합 깊이를 가지도록 구성된다.Referring to the cross-sectional view, in the conventional planar triac device, the p-type first semiconductor layer 16 and the n-type second semiconductor layer 10 which act as gates on the lower electrode 28 are sequentially arranged. A p + type isolation region 14 is formed over the first and second semiconductor layers 16 and 10, and a p type serving as a gate in the second semiconductor layer 10 is formed. A third semiconductor layer 18 is formed, and an n + type fourth semiconductor layer 22 serving as a cathode is formed in the first semiconductor layer 16 to contact the lower electrode 28. In the third semiconductor layer 18, a n + type fifth semiconductor layer 26 serving as a cathode is formed to contact the upper electrode 30, and the device isolation region 14 and the third semiconductor layer 18 are formed. In the second semiconductor layer 10 therebetween, a p-type field limited ring 20 is formed to contact the insulating layer 12 to limit the electric field. In the second semiconductor layer 10 between the device isolation region 14 and the field limiting ring 20, an n + type channel stopper 24 is connected to the insulating layer 12 to reduce the surface current. It can be seen that is configured to have a formed structure. In this case, the channel stopper 24 is configured to have the same junction depth as the fifth semiconductor layer 26, and the field limiting ring 20 is configured to have the same junction depth as the third semiconductor layer 18.

도 2에는 상기 구조의 플레이너형 트라이악 소자를 위에서 내려다본 평면도가 제시되어 있다. 상기 평면도에 의하면, 소자분리영역(14)과 제 3 반도체층(18) 사이의 제 2 반도체층(10) 내에 소정 폭의 채널스토퍼(24)와 전계제한링(20)이 동일 평면 상에서 서로 소정 간격 이격된 상태로 제 3 반도체층(18)의 외곽부를 따라 라인 형상으로 배치되어 있음을 확인할 수 있다.2 shows a plan view from above of the planar triac element of the structure. According to the plan view, a channel stopper 24 having a predetermined width and the field limiting ring 20 are predetermined in the same plane in the second semiconductor layer 10 between the device isolation region 14 and the third semiconductor layer 18. It can be seen that the lines are arranged along the outer portion of the third semiconductor layer 18 in a spaced apart state.

이와 같이 소자분리영역(14)과 제 3 반도체층(18) 사이의 제 2 반도체층(10) 내에 전계제한링(20)을 형성해 준 것은, 이상적인 표면 상태하에서 이면차단전압의 경우에는 차단전압이 플래인 접합에 걸리는 항복전압으로 근사될 수 있기 때문에 소자 제조시 특별한 고려를 하지 않아도 되나, 표면차단전압의 경우에는 제 3 반도체층(18)의 곡률 반경 부분에서 소자의 내압이 결정될 경우, 제 3 반도체층인 p형 게이트의 곡률전계에 의해 표면차단전압의 효율이 제한되는 현상이 발생되므로 이를 방지하기 위함이다.In this way, the field limiting ring 20 is formed in the second semiconductor layer 10 between the device isolation region 14 and the third semiconductor layer 18. Since it can be approximated by the breakdown voltage applied to the plane junction, no special consideration is required in manufacturing the device. However, in the case of the surface breaking voltage, when the breakdown voltage of the device is determined in the radius of curvature of the third semiconductor layer 18, This is to prevent the phenomenon that the efficiency of the surface blocking voltage is limited by the curvature electric field of the p-type gate, which is a semiconductor layer.

그러나, 상기 구조를 가지도록 플레이너형 트라이악 소자를 제조해 줄 경우에는 다음과 같은 몇가지의 문제가 발생된다.However, when the planar triac device is manufactured to have the above structure, several problems occur as follows.

첫째, 실리콘 기판(예컨대, n형의 제 2 반도체층)의 표면에서 발생되는 누설전류의 량을 줄여 주기 위하여, 트라이악 제조시 제 2 반도체층(10) 내에 소자분리영역(14)과 전계제한링(20)에 대해 각각 소정 간격(예컨대, 110㎛ 정도) 이격되도록 채널스토퍼(24)를 형성해 주어야 하므로, 이로 인해 소자의 전체적인 사이즈가 증가되는 현상이 발생하게 된다.First, in order to reduce the amount of leakage current generated on the surface of the silicon substrate (for example, the n-type second semiconductor layer), the device isolation region 14 and the electric field limit in the second semiconductor layer 10 during triac manufacturing. Since the channel stopper 24 should be formed so as to be spaced apart from the ring 20 by a predetermined interval (for example, about 110 μm), this causes an increase in the overall size of the device.

둘째, 일반적으로 플레이너형 트라이악 소자는, 표면 및 이면에 걸리는 내압이 소자의 표면 상태에 따라 결정되는 구조를 가지게 되는데, 도 1에 제시된 트라이악 소자의 경우 이상적인 표면 상태하에서는 이면차단전압 제어에 문제가 발생되지 않으나, 공정 진행상의 문제로 인해 절연층(12) 내부에 전하 성분인 불순물(예컨대, Na, Fe 등)이 많이 함유되어질 경우에는 상기 소자의 표면 상태가 불안정하게 되어 소자분리영역(14)의 ⓐ 부분에 전계가 집중적으로 걸리는 현상이 발생하게 된다. 이와 같이, ⓐ 부분에 전계가 집중적으로 걸리게 될 경우 이면차단전압이 감소하게 되어 트라이악 소자의 전체적인 차단전압 특성이 저하되는 현상이 야기되므로, 이에 대한 개선책이 시급하게 요구되고 있다.Second, in general, the planar triac device has a structure in which the breakdown voltages applied to the surface and the back surface are determined according to the surface state of the device. In the triac device shown in FIG. However, when a large amount of impurities (eg, Na, Fe, etc.) as a charge component are contained in the insulating layer 12 due to a process progression problem, the surface state of the device becomes unstable and the device isolation region 14 The phenomenon that the electric field is concentrated in the ⓐ part of) occurs. As such, when the electric field is concentrated on the part ⓐ, the backside blocking voltage decreases, thereby causing a phenomenon in which the overall breaking voltage characteristic of the triac device is deteriorated. Therefore, there is an urgent need for improvement.

이에 본 발명의 목적은, ⓐ 부분에서의 전계 집중으로 인해 야기되는 차단전압 특성의 저하를 방지함과 동시에 소자의 전체적인 사이즈 또한 최소화할 수 있도록 한 플레이너형 트라이악 소자를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a planar triac device capable of minimizing the overall size of the device while preventing degradation of the blocking voltage characteristic caused by electric field concentration at the part ⓐ.

본 발명의 다른 목적은 상기 플레이너형 트라이악 소자를 효과적으로 제조할 수 있는 제조방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a manufacturing method that can effectively manufacture the planar triac device.

도 1은 종래의 플레이너형 트라이악 소자의 구조를 도시한 단면도,1 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional planar triac device;

도 2는 도 1의 단면도를 위에서 내려다 본 평면도,2 is a plan view from above of the cross-sectional view of FIG. 1;

도 3은 본 발명에 의한 플레이너형 트라이악 소자의 구조를 도시한 단면도,3 is a cross-sectional view showing the structure of a planar triac device according to the present invention;

도 4는 도 3의 단면도를 위에서 내려다 본 평면도,4 is a plan view from above of the cross-sectional view of FIG. 3;

도 5a 내지 도 5c는 도 3에 제시된 플레이너형 트라이악 소자 제조방법을 도시한 공정수순도이다.5A to 5C are process flowcharts illustrating a method of manufacturing a planar triac device shown in FIG. 3.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 하부전극과; 상기 하부전극 상에 순차적으로 형성된 p형의 제 1 반도체층 및 n형의 제 2 반도체층과; 상기 제 2 반도체층 내에 형성된 p형의 제 3 반도체층과; 상기 제 1 반도체층 내에 형성된 n형의 제 4 반도체층과; 상기 제 1 및 제 2 반도체층에 걸쳐 형성된 p형의 소자분리영역과; 상기 제 3 반도체층과 상기 소자분리영역 사이의 상기 제 2 반도체층 내에 형성된 p형의 전계제한링과; 상기 제 3 반도체층 내에 형성된 n형의 제 5 반도체층; 및 상기 제 3 및 제 5 반도체층과 접속된 상부전극으로 이루어진 플레이너형 트라이악 소자가 제공된다.In the present invention, a lower electrode; A p-type first semiconductor layer and an n-type second semiconductor layer sequentially formed on the lower electrode; A third p-type semiconductor layer formed in said second semiconductor layer; An n-type fourth semiconductor layer formed in the first semiconductor layer; A p-type isolation region formed over the first and second semiconductor layers; A p-type field limiting ring formed in said second semiconductor layer between said third semiconductor layer and said device isolation region; An n-type fifth semiconductor layer formed in the third semiconductor layer; And an upper electrode connected to the third and fifth semiconductor layers.

상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, n형의 반도체 기판 내부 소정 부분에 p형의 소자분리영역을 형성하는 공정과; 상기 기판의 일면 내부에 p형의 제 1 반도체층을 형성하는 공정과; 선택적인 불순물 확산 공정을 이용하여, 상기 기판의 다른 면 내부에 p형의 전계제한링과 p형의 제 3 반도체층을 동시에 형성하는 공정과; 상기 제 1 반도체층 내부에 n형의 제 4 반도체층을 형성하는 공정과; 상기 제 3 반도체층 내부에 n형의 제 5 반도체층을 형성하는 공정과; 상기 제 1 및 제 4 반도체층과 접속되는 하부전극을 형성하는 공정; 및 상기 제 3 및 제 5 반도체층과 접속되는 상부전극을 형성하는 공정으로 이루어진 플레이너형 트라이악 소자 제조방법이 제공된다. 여기서, 상기 반도체 기판은 n형의 제 2 반도체층으로 간주된다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for forming a semiconductor device, comprising: forming a p-type isolation region in a predetermined portion of an n-type semiconductor substrate; Forming a p-type first semiconductor layer inside one surface of the substrate; Simultaneously forming a p-type electric field limiting ring and a p-type third semiconductor layer inside the other side of the substrate using an optional impurity diffusion process; Forming an n-type fourth semiconductor layer inside the first semiconductor layer; Forming an n-type fifth semiconductor layer in the third semiconductor layer; Forming a lower electrode connected to the first and fourth semiconductor layers; And a step of forming an upper electrode connected to the third and fifth semiconductor layers. Here, the semiconductor substrate is regarded as an n-type second semiconductor layer.

상기 구조를 가지도록 플레이너형 트라이악 소자를 제조할 경우, 전계제한링을 이용하여 표면차단전압과 이면차단전압의 전계를 동시에 완화시킬 수 있게 되므로 차단전압 특성이 저하되는 것을 막을 수 있게 된다. 이로 인해, 표면 누설전류를 줄이기 위하여 채널스토퍼를 형성할 필요가 없게 되므로 소자의 전체적인 사이즈 또한 기존의 경우보다 작게 가져갈 수 있게 된다.When the planar triac device is manufactured to have the above structure, the electric field of the surface blocking voltage and the back blocking voltage can be alleviated at the same time by using the electric field limiting ring, thereby preventing the blocking voltage characteristic from deteriorating. As a result, it is not necessary to form a channel stopper to reduce the surface leakage current, so that the overall size of the device can also be made smaller than in the conventional case.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

본 발명은, 소자분리영역과 제 3 반도체층 사이의 제 2 반도체층 내부에 표면차단전압과 이면차단전압의 전계를 동시에 완화시켜 줄 수 있는 전계제한링을 형성해 주어 ⓐ 부분에서의 전계집중으로 인해 이면차단전압이 감소되는 것을 방지해 주므로써, 플레이너형 트라이악 소자의 전체적인 차단전압 특성을 향상시킬 수 있도록 하는데 주안점을 둔 기술로서, 이를 도 3 내지 도 5에 제시된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.According to the present invention, an electric field limiting ring is formed in the second semiconductor layer between the device isolation region and the third semiconductor layer to simultaneously alleviate the electric field of the surface blocking voltage and the back blocking voltage. By preventing the backside blocking voltage from being reduced, the technique focused on improving the overall breaking voltage characteristics of the planar triac device, which will be described in detail with reference to the drawings shown in FIGS. Same as

여기서, 도 3은 본 발명에서 제시된 플레이너형 트라이악 소자의 구조를 도시한 단면도를 나타내고, 도 4는 도 3의 단면도를 위에서 내려다 본 평면도를 나타내며, 도 5a 내지 도 5c는 도 3에 제시된 플레이너형 트라이악 소자의 제조방법을 도시한 공정수순도을 나타낸다.3 is a cross-sectional view showing the structure of the planar triac device shown in the present invention, Figure 4 is a plan view looking down from the cross-sectional view of Figure 3, Figures 5a to 5c is a planar type shown in Figure 3 The process purity which shows the manufacturing method of a triac element is shown.

도 3을 참조하면, 본 발명에서 제안된 중·소용량 소자에 적용되는 플레이너형 트라이악 소자는 크게, 하부전극(116) 위에는 게이트로 작용하는 p형의 제 1 반도체층(106)과 n형의 제 2 반도체층(100)이 순차적으로 적층되고, 상기 제 1 및 제 2 반도체층(106),(100)에 걸쳐서는 p+형의 소자분리영역(104)이 형성되며, 상기 제 2 반도체층(100) 내에는 게이트로 작용하는 p형의 제 3 반도체층(110)이 형성되고, 상기 제 1 반도체층(106) 내에는 하부전극(116)과 접하도록 캐소드로 작용하는 n+형의 제 4 반도체층(112)이 형성되며, 상기 제 3 반도체층(110) 내에는 상부전극(118)과 접하도록 캐소드로 작용하는 n+형의 제 5 반도체층(114)이 형성되고, 상기 소자분리영역(104)과 상기 제 3 반도체층(110) 사이의 제 2 반도체층(100) 내에는 전계를 제한하기 위하여 절연층(102)과 접하도록 p형의 전계제한링(108)이 형성된 구조를 가지도록 구성되어 있음을 알 수 있다. 이때, 전계제한링(108)은 제 3 반도체층(110)과 동일한 접합 깊이를 가지도록 구성된다.Referring to FIG. 3, the planar triac device applied to the medium and small capacity devices proposed in the present invention is large, and the p-type first semiconductor layer 106 and the n-type gate act as gates on the lower electrode 116. The second semiconductor layer 100 is sequentially stacked, and a p + type device isolation region 104 is formed over the first and second semiconductor layers 106 and 100, and the second semiconductor layer ( A p-type third semiconductor layer 110 acting as a gate is formed in 100, and an n + -type fourth semiconductor acting as a cathode to contact the lower electrode 116 in the first semiconductor layer 106. A layer 112 is formed, and an n + type fifth semiconductor layer 114 serving as a cathode is formed in the third semiconductor layer 110 to contact the upper electrode 118, and the device isolation region 104 is formed. In the second semiconductor layer 100 between the third semiconductor layer 110 and the third semiconductor layer 110 to contact the insulating layer 102 to limit the electric field. It can be seen that the field limit ring 108 is configured to have a formed structure. In this case, the field limiting ring 108 is configured to have the same junction depth as that of the third semiconductor layer 110.

이와 같이 소자를 구성할 경우, 소자분리영역(104)과 제 3 반도체층(110) 사이에 형성된 전계제한링(108)이 표면차단전압과 이면차단전압의 전계를 동시에 완화시키는 역할을 하게 되므로, 표면 상태 불안정으로 인하여 ⓐ 부분에 전계가 집중적으로 걸리더라도 이를 상기 전계제한링(108)을 사용하여 완화시킬 수 있게 되므로 전계집중으로 인해 이면차단전압이 감소되는 것을 막을 수 있게 된다. 또한, 이로 인해 표면 누설전류를 방지하기 위한 별도의 채널스토퍼를 형성해 주지 않아도 되므로, 소자의 전체적인 사이즈를 최소화할 수 있게 된다.In the case of configuring the device as described above, the electric field limiting ring 108 formed between the device isolation region 104 and the third semiconductor layer 110 serves to alleviate the electric field of the surface blocking voltage and the back blocking voltage at the same time. Even if the electric field is concentrated in the ⓐ part due to surface state instability, it can be alleviated by using the electric field limiting ring 108, thereby preventing the backside blocking voltage from being reduced due to electric field concentration. In addition, since it is not necessary to form a separate channel stopper for preventing the surface leakage current, it is possible to minimize the overall size of the device.

도 4에는 상기 구조의 플레이너형 트라이악 소자를 위에서 내려다본 평면도가 제시되어 있다. 상기 평면도에 의하면, 소자분리영역(104)과 제 3 반도체층(110) 사이의 제 2 반도체층(100) 내에 이들과 서로 소정 간격 이격되도록 전계제한링(108)이 배치되어 있음을 확인할 수 있다.4 shows a plan view from above of the planar triac element of the structure. According to the plan view, it can be seen that the field limit ring 108 is disposed in the second semiconductor layer 100 between the device isolation region 104 and the third semiconductor layer 110 so as to be spaced apart from each other by a predetermined distance. .

따라서, 상기 구조의 트라이악 소자는 도 5a 내지 도 5c에 도시된 공정수순도에서 알 수 있듯이 다음의 공정수순에 의거하여 제조된다. 여기서는 편의상, 이를 제 3 단계로 구분하여 살펴본다.Therefore, the triac element having the above structure is manufactured based on the following process sequence, as can be seen from the process sequence diagram shown in FIGS. 5A to 5C. For convenience, this will be described by dividing it into a third step.

제 1 단계로서, 도 5a에 도시된 바와 같이 n형 반도체 기판(100)의 프론트면(front side) 및 백면(back side)에 각각 산화막 재질의 절연층(102)를 형성하고, 케미컬 소스 증착(chemical source deposition:이하, CSD라 한다) 방식을 이용하여 상기 기판(100) 내에 p형 소스(예컨대, B)를 주입한 뒤 이를 확산시켜 기판(100) 내의 소정 부분에 p형의 소자분리영역(104)을 형성한다. 이때, 상기 p형 소스는 기판의 프론트면 및 백면에서 모두 주입된다. 이와 같이, CSD 방식으로 적용하여 소자분리영역(104)을 형성해 준 것은 절연층(102)의 두께가 약 20000Å 정도되므로, 불순물 이온주입 공정 적용이 어렵기 때문이다.As a first step, as shown in FIG. 5A, an insulating layer 102 made of an oxide film is formed on the front side and the back side of the n-type semiconductor substrate 100, and chemical source deposition ( Chemical source deposition (hereinafter referred to as a CSD) method is used to inject a p-type source (for example, B) into the substrate 100 and diffuse it to form a p-type device isolation region ( 104). At this time, the p-type source is injected in both the front and back surface of the substrate. In this way, the device isolation region 104 is formed by the CSD method because the thickness of the insulating layer 102 is about 20,000 [mu] s, which makes it difficult to apply the impurity ion implantation process.

CSD 방식을 이용한 소자분리영역 형성 공정은 다음의 (a) 내지 (c) 단계를 거쳐 진행되는데, 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. (a) 단계로서, 소자분리영역 형성부의 기판(100) 표면이 노출되도록, 사진식각공정을 이용하여 상기 기판의 프론트면 및 백면에 형성된 절연층(102)을 소정 부분 선택식각한다. (b) 단계로서, 상기 기판(100)의 프론트면 및 백면에 CVD법을 이용하여 p형 소스를 증착한다. 이 과정에서, 상기 소스와 상기 기판(100)을 이루는 Si이 치환되어져 기판(100) 내부의 표면쪽에 p형 소스가 주입된 효과를 얻을 수 있게 된다. (c) 단계로서, 기판(100)의 표면 노출부에만 선택적으로 산화막 재질의 절연층(102)을 형성하고, 열처리를 실시하여 기판(100) 내에 p형의 소자분리영역(104)을 형성한다.The device isolation region forming process using the CSD method is performed through the following steps (a) to (c), which will be described in detail below. As a step (a), the insulating layer 102 formed on the front and back surfaces of the substrate is partially selected and etched using a photolithography process so that the surface of the substrate 100 of the device isolation region forming unit is exposed. As a step (b), the p-type source is deposited on the front and back surfaces of the substrate 100 by CVD. In this process, the Si forming the source and the substrate 100 is substituted to obtain an effect of injecting a p-type source into the surface of the inside of the substrate 100. In step (c), an insulating layer 102 of an oxide film is selectively formed only on the surface exposed portion of the substrate 100, and a heat treatment is performed to form a p-type device isolation region 104 in the substrate 100. .

제 2 단계로서, 도 5b에 도시된 바와 같이 기 언급된 CSD 방식을 이용하여 상기 기판(100)의 백면에 p형 불순물을 전면 주입하여 기판 하단부에 p형의 제 1 반도체층(106)을 형성하고, 상기 기판(100)의 프론트면으로 p형 불순물을 선택 이온주입하여 기판 상단부에 제 3 반도체층(110)과 전계제한링(108)을 서로 소정 간격 이격되도록 동시에 형성해 준다. 이때, 전계제한링(108)은 소자격리영역(104)과 제 3 반도체층(110) 사이에 위치하도록 형성된다. 이와 같이 공정을 진행할 경우, 기판(100)을 사이에 두고 그 양면에 제 1 및 제 3 반도체층(106),(110)이 놓여지는 구조의 결과물이 만들어지게 되므로, 이후의 공정부터는 편의상, 상기 기판(100)을 참조번호 100의 제 2 반도체층으로 기술한다.As a second step, as shown in FIG. 5B, the p-type impurity is entirely implanted into the back surface of the substrate 100 using the aforementioned CSD method to form the p-type first semiconductor layer 106 at the bottom of the substrate. In addition, p-type impurities are selectively implanted into the front surface of the substrate 100 to simultaneously form the third semiconductor layer 110 and the electric field limiting ring 108 at predetermined intervals on the upper end of the substrate. In this case, the field limiting ring 108 is formed between the device isolation region 104 and the third semiconductor layer 110. When the process is performed in this way, a result of the structure in which the first and third semiconductor layers 106 and 110 are placed on both surfaces with the substrate 100 interposed therebetween is provided. The substrate 100 is described as a second semiconductor layer at reference numeral 100.

제 3 단계로서, 도 5c에 도시된 바와 같이 CSD 방식을 이용하여 제 1 반도체층(106) 내에 하부전극과 접속될 n형의 제 4 반도체층(112)을 형성하고, 연이어 제 3 반도체층(110) 내에 상부전극과 접속될 n형의 제 5 반도체층(114)을 형성한다. 그 다음, 소자분리영역(104)과 제 1 및 제 4 반도체층(106),(112) 상의 절연층(102)을 제거하고, 그 전면에 하부전극(116)을 형성한 다음, 사진식각공정을 이용하여 제 3 및 제 5 반도체층(110),(114)의 표면이 소정 부분 노출되도록 프론트면에 형성된 절연층(102)을 선택식각하고, 상기 제 3 및 제 5 반도체층(110),(114)과 접속되는 상부전극(118)을 형성해 주므로써, 트라이악 소자 제조를 완료한다.As a third step, as shown in FIG. 5C, the n-type fourth semiconductor layer 112 to be connected to the lower electrode is formed in the first semiconductor layer 106 using the CSD method, and subsequently the third semiconductor layer ( An n-type fifth semiconductor layer 114 to be connected to the upper electrode is formed in the 110. Next, the isolation region 104 and the insulating layer 102 on the first and fourth semiconductor layers 106 and 112 are removed, and a lower electrode 116 is formed on the entire surface thereof, and then a photolithography process is performed. Selectively etching the insulating layer 102 formed on the front surface to expose the surface of the third and fifth semiconductor layer 110, 114 by a predetermined portion, and the third and fifth semiconductor layer 110, By forming the upper electrode 118 connected to the 114, the triac element fabrication is completed.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 1) 전계제한링을 이용하여 표면차단전압과 이면차단전압의 전계를 동시에 완화시킬 수 있게 되므로, 표면 상태가 불안정하여 ⓐ 부분에 전계가 집중적으로 걸리더라도 이면차단전압이 감소되는 것을 막을 수 있게 되어 플레이너형 트라이악 소자의 전체적인 차단전압 특성을 향상시킬 수 있게 되고, 2) 이로 인해, 채널스토퍼가 필요없게 되므로 상기 소자의 전체적인 사이즈 또한 최소화할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, 1) the electric field of the surface blocking voltage and the back blocking voltage can be alleviated at the same time by using the electric field limiting ring, so that even if the electric field is concentrated on the ⓐ part, The blocking voltage can be prevented from being reduced, thereby improving the overall blocking voltage characteristic of the planar triac device, and 2) thereby minimizing the overall size of the device since the channel stopper is not required.

Claims (2)

하부전극과;A lower electrode; 상기 하부전극 상에 순차적으로 형성된 p형의 제 1 반도체층 및 n형의 제 2 반도체층과;A p-type first semiconductor layer and an n-type second semiconductor layer sequentially formed on the lower electrode; 상기 제 2 반도체층 내에 형성된 p형의 제 3 반도체층과;A third p-type semiconductor layer formed in said second semiconductor layer; 상기 제 1 반도체층 내에 형성된 n형의 제 4 반도체층과;An n-type fourth semiconductor layer formed in the first semiconductor layer; 상기 제 1 및 제 2 반도체층에 걸쳐 형성된 p형의 소자분리영역과;A p-type isolation region formed over the first and second semiconductor layers; 상기 제 3 반도체층과 상기 소자분리영역 사이의 상기 제 2 반도체층 내에 형성된 p형의 전계제한링과;A p-type field limiting ring formed in said second semiconductor layer between said third semiconductor layer and said device isolation region; 상기 제 3 반도체층 내에 형성된 n형의 제 5 반도체층; 및An n-type fifth semiconductor layer formed in the third semiconductor layer; And 상기 제 3 및 제 5 반도체층과 접속된 상부전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 플레이너형 트라이악 소자.And a top electrode connected to the third and fifth semiconductor layers. n형의 반도체 기판 내부 소정 부분에 p형의 소자분리영역을 형성하는 공정과;forming a p-type device isolation region in a predetermined portion of the n-type semiconductor substrate; 상기 기판의 일면 내부에 p형의 제 1 반도체층을 형성하는 공정과;Forming a p-type first semiconductor layer inside one surface of the substrate; 선택적인 불순물 확산 공정을 이용하여, 상기 기판의 다른 면 내부에 p형의 전계제한링과 p형의 제 3 반도체층을 동시에 형성하는 공정과;Simultaneously forming a p-type electric field limiting ring and a p-type third semiconductor layer inside the other side of the substrate using an optional impurity diffusion process; 상기 제 1 반도체층 내부에 n형의 제 4 반도체층을 형성하는 공정과;Forming an n-type fourth semiconductor layer inside the first semiconductor layer; 상기 제 3 반도체층 내부에 n형의 제 5 반도체층을 형성하는 공정과;Forming an n-type fifth semiconductor layer in the third semiconductor layer; 상기 제 1 및 제 4 반도체층과 접속되는 하부전극을 형성하는 공정; 및Forming a lower electrode connected to the first and fourth semiconductor layers; And 상기 제 3 및 제 5 반도체층과 접속되는 상부전극을 형성하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 플레이너형 트라이악 소자 제조방법.And forming a top electrode connected to the third and fifth semiconductor layers.
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