KR20040029146A - Method for producing a semiconductor device having an edge structure - Google Patents

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KR20040029146A
KR20040029146A KR10-2004-7003180A KR20047003180A KR20040029146A KR 20040029146 A KR20040029146 A KR 20040029146A KR 20047003180 A KR20047003180 A KR 20047003180A KR 20040029146 A KR20040029146 A KR 20040029146A
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trench
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KR10-2004-7003180A
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가즈다마크에이
인트잔트미카엘에이에이
히젠에린에이
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명에 따른 셀 전력 MOSFET 디바이스 및 다른 반도체 디바이스에서, 활성 디바이스 구역(120)의 주변부를 가로지르는 하나의 광폭 접속부가 다수의 협폭 도전성 핑거들(111)로 대체된다. 이 핑거들(111)은 접속부 아래에서 필요한 도핑된 에지 영역(50)을 제공할 시에 다음과 같이 사용된다. 도펀트가 핑거들(111) 간 및 옆의 공간(112)에 주입되고 확산되어 이 핑거들(111) 아래에서 그리고 이들 간의 공간(112)에서 연장되는 단일 연속 영역(15a)을 형성한다. 이러한 도핑된 에지 영역은 가령 전력 MOSFET의 에지 종결부에서 깊은 가드 링(deep guard ring) 또는 그의 채널 수용 영역의 연장부일 수 있다. MOSFET의 트렌치 게이트 망(11)은 상기 도전성 핑거(111)에 의해서 게이트 본드 패드 및/또는 필드 플레이트(114)에 접속된다.In cell power MOSFET devices and other semiconductor devices in accordance with the present invention, one wide connection across the perimeter of the active device region 120 is replaced by a plurality of narrow conductive fingers 111. These fingers 111 are used as follows in providing the required doped edge area 50 under the connection. Dopants are injected and diffused into the spaces 112 between and adjacent the fingers 111 to form a single continuous region 15a extending below and between the spaces 112 between the fingers 111. This doped edge region can be, for example, a deep guard ring at the edge termination of the power MOSFET or an extension of its channel receiving region. The trench gate network 11 of the MOSFET is connected to the gate bond pad and / or field plate 114 by the conductive finger 111.

Description

반도체 디바이스 및 그 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING A SEMICONDUCTOR DEVICE HAVING AN EDGE STRUCTURE}Semiconductor device and manufacturing method therefor {METHOD FOR PRODUCING A SEMICONDUCTOR DEVICE HAVING AN EDGE STRUCTURE}

트렌치 게이트 전력 MOSFET는, 트렌치 게이트(trench-gate)를 수용하고 채널 수용 영역을 통해서 소스 영역에서 MOSFET의 하부에 존재하는 드레인 영역으로 연장되는 절연 게이트 트렌치(insulated gate trench)를 포함하는 능동 디바이스 셀을 갖는 잘 알려진 반도체 디바이스이다. 트렌치 게이트는 게이트 트렌치의 측벽에서 중간 게이트 유전체 층(통상적으로 산화물)에 의해서 채널 수용 영역에 유전적으로 접속된다(dielectrically coupled).Trench gate power MOSFETs include an active device cell containing an trench gate and an insulated gate trench that extends through the channel receiving region from the source region to the drain region existing below the MOSFET. Is a well known semiconductor device. The trench gate is dielectrically coupled to the channel receiving region by an intermediate gate dielectric layer (typically an oxide) at the sidewall of the gate trench.

트렌치 게이트 전력 MOSFET의 특정 실례가 공개된 유럽 특허 출원 EP-A-1009 035에서 개시되는데, 이 출원은 특히 디바이스 종단 구역에서 디바이스의 항복 특성(breakdown characteristics)을 개선하는 것에 관한 것이다. 이를 위해, 게이트 트렌치의 상부 에지(UE) 및 바닥 에지(BE)에서 전계를 완화시키는 방법이 취해지며 여기서 게이트 접속부는 디바이스의 활성 셀 구역을 넘어서 게이트 패드 및/또는 필드 플레이트에 접속된다. EP-A-1 009 035의 전체 내용은 본 명세서에서 참조로서 인용된다.Specific examples of trench gate power MOSFETs are disclosed in published European patent application EP-A-1009 035, which relates in particular to improving the breakdown characteristics of the device in the device termination region. To this end, a method is taken to relax the electric field at the top edge UE and bottom edge BE of the gate trench, where the gate connection is connected to the gate pad and / or field plate beyond the active cell region of the device. The entire contents of EP-A-1 009 035 are incorporated herein by reference.

활성 구역 주위의 주변 구역에서, 채널 수용 영역 및 게이트 트렌치 망은 제 1 도전성 타입의 에지 영역에서 종결된다. 이러한 종결은 게이트 트렌치의 바닥 단부 에지(BE)에서 항복 전압을 증진시킨다. 에지 영역은 채널 수용 영역의 연장부일 수도 있고 채널 수용 영역보다 깊고 강하게 도핑된 영역일 수 있다. 각 경우에, 에지 영역 및 채널 수용 영역을 제공한 후에 게이트 트렌치가 제공된다. 이어서, 게이트 접속부가 이 에지 영역 위에 제공된다.In the peripheral zone around the active zone, the channel receiving region and the gate trench network terminate in the edge region of the first conductivity type. This termination promotes breakdown voltage at the bottom end edge BE of the gate trench. The edge region may be an extension of the channel receiving region or may be a deeper and heavily doped region than the channel receiving region. In each case, a gate trench is provided after providing the edge region and the channel receiving region. A gate connection is then provided over this edge region.

EP-A-1 009 035는 게이트 트렌치의 상부 단부 에지(UE)에서 절연막 내의 전계를 완화 및/또는 제거하기 위한 다양한 게이트 접속 방식을 개시한다. 특히, 게이트 접속부는 게이트 트렌치의 상부 단부 에지(UE)로부터 떨어져 있다. 본 출원인은 이들 몇몇 실시예에서(EP-A-1 009 035의 도 46, 도 57, 도 61 및 도 67에서) 최종 생성된 게이트 접속부가 병렬 트렌치 게이트 단부 주위에 공간을 제공함으로써 전기적으로 도전성인 병렬 핑거들을 포함함을 주목하였다.EP-A-1 009 035 discloses various gate connection schemes for mitigating and / or removing the electric field in the insulating film at the upper end edge UE of the gate trench. In particular, the gate connection is away from the upper end edge UE of the gate trench. Applicants note that in some of these embodiments (FIGS. 46, 57, 61, and 67 of EP-A-1 009 035), the resulting gate connection is electrically conductive by providing space around the parallel trench gate ends. Note that it includes parallel fingers.

본 발명은 본 발명의 도 1이 이전에는 공개되지 않은 실험적인 트렌치 게이트 MOS 트랜지스터 구조물을 도시한다는 측면에서 상이한 방식을 기반으로 하고 있다. 이 도면은 가령 그의 소스 영역(13) 및 소스 전극(23)이 생략된 단순화된 MOS 트랜지스터의 도면이다. 이 경우에, 절연 트렌치 게이트(11,16)는 이 n 채널 디바이스에 p 타입 채널 수용 영역(15)을 제공하는 이른바 "P 바디 주입" 이전에 형성된다. 이러한 순서는 트렌치 게이트 MOSFET에서 채널 프로파일을 최적화하는 데 있어서 유리하다.The present invention is based on a different approach in that FIG. 1 of the present invention illustrates an experimental trench gate MOS transistor structure that has not been previously disclosed. This figure is for example a simplified MOS transistor with its source region 13 and source electrode 23 omitted. In this case, insulated trench gates 11 and 16 are formed before the so-called "P body implantation" which provides the p-type channel receiving region 15 to this n-channel device. This order is advantageous for optimizing the channel profile in the trench gate MOSFET.

따라서, 채널 프로파일을 최적화하기 위해서, 게이트 유전체(16)의 형성(통상적으로 산화에 의해서 형성됨)은 바람직하게는 P 바디 주입 이전에 수행된다. 이는 채널 수용 영역(15)(P 바디)을 형성하는 데 사용되는 열적 버짓(thermal budget)에 있어서 보다 큰 자유도를 제공하며 이로써 보다 낮은 채널 저항이 생성된다. 그러나, P 바디 주입(및 임의의 보다 깊은 P 주입)은 게이트 산화물(16)을 형성한 후에 바로 수행될 수는 없는데 그 이유는 이렇게 하게 되면 바람직하지 않게 트렌치 게이트(20)의 바닥 부분에 도펀트가 주입되기 때문이다. 그러므로, 이러한 주입은 게이트(11)를 증착 및 패터닝한 후에 수행된다. 또한, 트렌치 게이트(11) 형성 이후에 P 바디 주입(및 임의의 보다 깊은 P 주입)을 수행하는 것은 트렌치(20) 내에서의 희생 산화물 및 게이트 산화물의 성장 동안 P 도펀트의 외부 확산을 줄이기 위해서 바람직하다.Thus, in order to optimize the channel profile, formation of the gate dielectric 16 (usually formed by oxidation) is preferably performed prior to P body implantation. This provides greater freedom in the thermal budget used to form the channel receiving region 15 (P body), which results in lower channel resistance. However, P body implantation (and any deeper P implantation) may not be performed immediately after forming the gate oxide 16, since this would undesirably prevent dopants in the bottom portion of the trench gate 20. Because it is injected. Therefore, this implantation is performed after the deposition and patterning of the gate 11. Furthermore, performing P body implantation (and any deeper P implantation) after trench gate 11 formation is desirable to reduce external diffusion of P dopant during growth of sacrificial oxide and gate oxide in trench 20. Do.

그러나, 이렇게 절연 트렌치 게이트(11,16)를 형성한 후에 주입을 수행하는 순서로 인해서 도 1에 도시된 바와 같이 MOSFET의 에지 영역에서는 이들 주입부가 존재하지 않을 수도 있다. 따라서, 디바이스 활성 구역(120)의 에지 종단부에서 가령 게이트 본드 패드(114) 및/또는 필드 플레이트(114)로의 게이트 접속부(110)아래에서는 P 바디(또는 보다 깊은 P 영역)가 포함되지 않게 된다. 이러한 P 바디(또는 보다 깊은 P 영역)의 부재로 인해서 너무 이른 시기에 전압 항복 현상이 발생하며 강성(ruggedness)이 손실된다.However, due to the order in which the implantation is performed after the isolation trench gates 11 and 16 are formed, these implants may not exist in the edge region of the MOSFET as shown in FIG. 1. Thus, no P body (or deeper P region) is included below the gate connection 110 at the edge termination of the device active region 120, for example to the gate bond pad 114 and / or the field plate 114. . Due to the absence of this P body (or deeper P region), voltage breakdown occurs too early and ruggedness is lost.

따라서, 도 1은 트렌치 게이트 MOS 트랜지스터의 활성 구역(120)의 주변부에서 P 바디(15)의 최종 생성된 단부(RE)를 도시한다. 이 단부(RE)는 도 1의 디바이스 주변부의 외부 트렌치(12) 만큼 멀리까지는 연장되지 않는다. 따라서, 어떤 P 바디(15)도 가지지 않는 이들 주변부 트렌치(12)의 기저부에서는 높은 전계가 존재하게 된다. 이로써, 도 1에서 별모양의 BD로 도시된 바와 같이 조기 항복 현상이 발생하게 된다.Thus, FIG. 1 shows the last generated end RE of the P body 15 at the periphery of the active region 120 of the trench gate MOS transistor. This end RE does not extend as far as the outer trench 12 of the device periphery of FIG. 1. Thus, there is a high electric field at the base of these peripheral trenches 12 without any P body 15. As a result, an early yield phenomenon occurs as illustrated by a star-shaped BD in FIG. 1.

발명의 개요Summary of the Invention

본 발명의 목적은 일반적으로 반도체 디바이스 및 MOSFET에서의 상술된 단점을 극복하는 것이다. 또한, 본 발명의 중요한 실시예의 목적은 보다 양호한 항복 전압 특성을 갖는 트렌치 게이트 MOSFET를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to generally overcome the aforementioned disadvantages in semiconductor devices and MOSFETs. It is also an object of an important embodiment of the present invention to provide a trench gate MOSFET having better breakdown voltage characteristics.

본 발명의 제 1 측면에서, 디바이스의 활성 구역의 에지 영역 상에 연장되는 전기 도전성 접속부를 포함하는 반도체 디바이스의 제조 방법이 제공되는데, 여기서 상기 전기 접속부는 병렬의 전기 도전성 핑거들을 포함하며, 상기 방법은 (a) 상기 에지 영역이 제공될 구역 상에 상기 핑거들을 형성하는 단계와, (b) 이어서 상기 핑거들 간의 공간을 통해서 상기 에지 영역에 대해 제 1 도전성 타입의 도펀트를 주입하는 단계와, (c) 상기 핑거들 및 상기 핑거들 간의 공간 아래로 연장되는 상기 제 1 도전성 타입의 적어도 실질적으로 연속적인 영역으로서 상기 에지 영역을 형성하기 위해서 상기 핑거들 아래로 상기 도펀트를 확산시키는 단계를 포함한다.In a first aspect of the invention, a method of fabricating a semiconductor device is provided that includes an electrically conductive connection extending on an edge region of an active region of the device, wherein the electrical connection comprises parallel electrically conductive fingers. (A) forming the fingers on a region where the edge region is to be provided, (b) subsequently injecting a dopant of a first conductivity type to the edge region through the spaces between the fingers; c) diffusing the dopant under the fingers to form the edge region as at least a substantially continuous region of the first conductivity type extending below the space between the fingers and the fingers.

이렇게 접속부 핑거 및 이와 연관된 공간을 사용하게 되면 유리하게는 상기 접속부의 형성 이후에 (이로써 트렌치 게이트 디바이스 제조에 있어서 트렌치 게이트 형성 이후에) 상기 핑거들 아래로 도펀트를 확산시킴으로써 에지 영역이 제공될 수 있다.This use of contact fingers and their associated spaces can advantageously provide an edge region by diffusing a dopant under the fingers after formation of the connection (and thus after trench gate formation in trench gate device fabrication). .

본 발명은 유리하게는 MOSFET 디바이스의 게이트 접속부 아래의 (채널 수용 영역 및/또는 가드 링(a guard-ring) 및/또는 강성 영역(ruggedness region)의 종단 확장부와 같은) 에지 영역을 제공하는 데 사용될 수 있다. 본 발명은 유리하게는 트렌치 게이트 셀 전력 MOSFET에서 사용된다. 특정 트렌치 게이트 피처들이 청구항 제 3 내지 제 7 및 제 13 및 14 항에서 제안된다. 그러나, 본 발명은 유리하게는 가령 바이폴라 트랜지스터 또는 심지어 집적 회로와 같은 다른 타입의 반도체 디바이스에서 에지 영역 상의 접속부를 제공하는 데 사용될 수도 있다.The invention advantageously provides an edge region (such as a channel receiving region and / or a termination extension of a guard-ring and / or ruggedness region) under the gate connection of the MOSFET device. Can be used. The present invention is advantageously used in trench gate cell power MOSFETs. Particular trench gate features are proposed in claims 3-7 and 13 and 14. However, the present invention may advantageously be used to provide a connection on the edge region in other types of semiconductor devices such as bipolar transistors or even integrated circuits.

핑거들의 특정 파라미터 및 도펀트 확산의 특정 파라미터에 대한 값은 본 발명이 사용되는 특정 디바이스 구역, 디바이스 피처 크기 및 사용된 특정 제조 기술에 따라서 광범위하게 될 수 있다.The values for the specific parameter of the fingers and the specific parameter of the dopant diffusion can be broad depending on the specific device region, device feature size, and the specific fabrication technique used.

도펀트 확산 단계 (c)는 도핑 단계(b) 후에 또는 도핑 단계(b) 동안 하나 이상의 스테이지로 수행될 수 있다. 확산은 가령 5 분 내지 200 분의 기간, 통상적으로는 약 10 분 내지 100 분의 기간 동안 발생할 수 있다. 이 확산은 대략 950℃ 이상의 온도에서 바람직하게는 대략 1,050℃ 이상의 온도에서 수행될 수 있다. 통상적으로, P 타입 영역을 위한 도펀트는 붕소이다.Dopant diffusion step (c) may be performed in one or more stages after or during the doping step (b). Diffusion can occur, for example, for a period of from 5 minutes to 200 minutes, typically about 10 to 100 minutes. This diffusion can be carried out at a temperature of at least about 950 ° C and preferably at a temperature of at least about 1,050 ° C. Typically, the dopant for the P type region is boron.

(단계 (a)에서 규정된) 핑거들은 가령 0.1 내지 20 ㎛ 범위, 바람직하게는 대략 0.6 내지 2 ㎛ 범위의 폭을 갖는다. 이 핑거들은 서로 실질적으로 평행하게 되어 조밀한 폭의 접속부를 형성한다. 인접하는 핑거들 간의 갭(공간)은 1 내지 50 ㎛, 바람직하게는 2 내지 17 ㎛이다. 이들 공간의 폭은 바람직하게는 핑거 폭의 대략 3 배 이상으로, 가령 대략 4 내지 15 ㎛이다. 이들 핑거는 2:1 내지 40:1, 통상적으로는 15:1 내지 20:1의 길이 대 폭 비율을 갖는다.The fingers (as defined in step (a)) have a width, for example, in the range of 0.1 to 20 μm, preferably in the range of approximately 0.6 to 2 μm. These fingers are substantially parallel to each other to form a connection of dense width. The gap (space) between adjacent fingers is 1 to 50 μm, preferably 2 to 17 μm. The width of these spaces is preferably at least about three times the width of the finger, for example about 4-15 μm. These fingers have a length to width ratio of 2: 1 to 40: 1, typically 15: 1 to 20: 1.

통상적으로, 전기 도전성 핑거들은 도전성으로 도핑된 폴리실리콘으로 형성된다. 이 도전성 도핑은 폴리실리콘의 경우 특정 단계에서 실행되며/되거나 디바이스 영역에 대해 사용된 도핑 단계에서 실행될 수 있다. 폴리실리콘 핑거의 전도도는 폴리실리콘의 적어도 일부를 금속 실리사이드로 변화시킴으로써 향상될 수 있다. 이러한 실리사이딩 단계는 에지 영역을 위한 도핑 단계(b) 이전에 또는 이후에 수행될 수 있다. 그러나, 핑거를 위해서 다른 물질이 사용될 수 있다. 가령, 핑거들은 내열성 금속 및/또는 여러 물질들의 조합에 의해서 형성될 수 있다.Typically, electrically conductive fingers are formed of conductively doped polysilicon. This conductive doping may be performed in a specific step in the case of polysilicon and / or in the doping step used for the device region. The conductivity of the polysilicon fingers can be improved by changing at least a portion of the polysilicon into metal silicides. This silencing step may be performed before or after the doping step (b) for the edge region. However, other materials may be used for the fingers. For example, the fingers can be formed by a heat resistant metal and / or a combination of several materials.

트렌치 게이트 디바이스 제조 시에, 핑거 규정 단계 (a)는 바람직하게는 트렌치 게이트 망의 형성 이후에 그리고 바람직하게는 트렌치 게이트 망 내에 게이트 산화물 영역을 성장시킨 이후에 수행된다.In fabricating the trench gate device, the finger defining step (a) is preferably performed after the formation of the trench gate network and preferably after the growth of the gate oxide region in the trench gate network.

한 실례에서, 핑거 규정 단계 (a)는 바람직하게는 (a.i) 핑거 형성 물질을 증착하는 단계, (a.ii) 상기 전기 도전성 핑거를 위한 패턴을 마스크로 규정하는단계, (a.iii) 상기 마스크에 의해 규정된 핑거들은 남도록 상기 증착된 물질을 에칭하는 단계를 포함한다.In one example, finger defining step (a) preferably comprises (ai) depositing a finger forming material, (a.ii) defining a pattern for the electrically conductive finger as a mask, (a.iii) the Etching the deposited material so that the fingers defined by the mask remain.

이러한 핑거 규정 단계는 게이트 트렌치 내에 트렌치 게이트를 에칭백(평탄화)하는 데 사용된 바와 동일한 프로세스에서 수행될 수 있다. 따라서, 단계 (a.iii)는 전기 도전성 핑거를 에칭 규정하고 트렌치 게이트를 평탄화하는 단계를 포함한다. 이 에칭 단계 (a.iii)가 게이트 유전체의 노출된 구역을 손상시킬 위험이 있는 경우, 단계 (a)는 바람직하게는 (a.iv) 상기 평탄화 단계 (a.iii) 이후에 상기 게이트 유전체의 손상된 구역을 재성장시키는 단계를 더 포함한다.This finger defining step may be performed in the same process used to etch back (planarize) the trench gate in the gate trench. Thus, step (a.iii) involves etching the electrically conductive finger and planarizing the trench gate. If this etching step (a.iii) poses a risk of damaging the exposed area of the gate dielectric, step (a) preferably comprises (a.iv) after the planarization step (a.iii) Regrowing the damaged area.

단계 (a.ii)에서 마스크에 의해 규정된 패턴은 핑거들을 포함할 뿐만 아니라 폴리실리콘으로 구성될 디바이스의 다른 부분을 포함할 수 있다.The pattern defined by the mask in step (a.ii) can include fingers as well as other parts of the device to be made of polysilicon.

에지 영역은 채널 수용 영역보다 깊고 보다 강하게 도핑된 영역이다. 바람직하게는, 이 경우에, 도핑 단계 (b)는 강성 주입(a ruggedness implant)으로 성취된다. 이로써, 단계 (b)는 (b.i) 상기 활성 구역 내의 마스크로 강성 주입을 위한 패턴을 규정하는 단계와, (b.ii) 상기 강성 주입을 수행하여 상기 마스크의 윈도우에서 강성 영역을 형성하고 상기 활성 구역 주위에 가드 링 에지 영역(a guard-ring edge-region)을 형성하는 단계와, (b.iii) 상기 마스크를 제거하는 단계를 포함한다.The edge region is a deeper and more heavily doped region than the channel receiving region. Preferably, in this case, the doping step (b) is accomplished with a ruggedness implant. Thus, step (b) comprises (bi) defining a pattern for rigid implantation into the mask in the active zone, and (b.ii) performing the rigid implantation to form a rigid region in the window of the mask and the active Forming a guard-ring edge-region around the region, and (b.iii) removing the mask.

(상기 채널 수용 영역을 제공하기 위한) 채널 주입은 무마스크 주입(a maskless implant)이다.Channel implantation (to provide the channel receiving region) is a maskless implant.

그러나, 채널 주입은 어떠한 활성 디바이스 채널도 형성되지 않는 (바람직하게는 트렌치 게이트 망의 전체 주변부 주위의) 트렌치 게이트 망의 에지에서 상기 에지 영역을 제공하는 데 사용될 수 있다.However, channel injection can be used to provide the edge region at the edge of the trench gate network where no active device channel is formed (preferably around the entire periphery of the trench gate network).

핑거들은 상기 에지 영역 상에서 스스로 서 있는 독립형이며 게이트 패드 또는 필드 플레이트와 같은 단부 접속부 및 트렌치 게이트 망 간에서 연장된다. 이러한 독립형 핑거들은 상기 핑거들 아래로부터 떨어져 있는 물질을 에칭함으로써 생성될 수 있다.The fingers are self-standing on the edge region and extend between end gates and trench gate networks, such as gate pads or field plates. Such standalone fingers can be created by etching material away from under the fingers.

MOSFET의 게이트와 소스 간의 캐패시턴스는 유리하게는 상기 핑거들을 스스로 서 있는 독립형이 되게 함으로써 감소될 수 있다.The capacitance between the gate and the source of the MOSFET can be advantageously reduced by making the fingers stand on their own.

이러한 독립형 핑거들은 트렌치 게이트 MOSFET의 게이트 망을 제공하는 제 1 층과 접촉하는 도전성 물질의 제 2 층을 포함한다. 이와 달리, 이 핑거들은 트렌치 게이트 망과 접속되지 않을 수 있다. 제 2 층은 단속적으로 존재한다.These standalone fingers comprise a second layer of conductive material in contact with the first layer providing the gate network of the trench gate MOSFET. Alternatively, these fingers may not be connected to the trench gate network. The second layer is intermittently present.

다른 실례에서, 핑거 규정 단계 (a)는 바람직하게는 윤곽 증착 물질(contour-deposited material)을 에칭백함으로써 상기 전기 도전성 물질을 측벽 스페이서로 형성하는 단계를 포함한다.In another example, finger defining step (a) preferably comprises forming the electrically conductive material into sidewall spacers by etching back a contour-deposited material.

이러한 트렌치 게이트 MOSFET 제조의 다른 실례의 경우, 단계 (a)는 (a.i) 희생층(가령, 산화물)을 증착하고 제 1 마스크로 상기 희생층을 패터닝하여 상기 핑거들의 형상을 규정하는 단계와, (a.ii) 상기 패터닝된 희생층 상에 상기 핑거들을 위한 물질을 증착하는 단계와, (a.iii) 상기 핑거 물질을 에칭백하여 상기 상기 패터닝된 희생층에서 상기 핑거들을 측벽 스페이서로서 형성하는 단계와, (a.iv) 상기 희생층을 제거하여 상기 핑거들을 남기는 단계를 포함한다.In another example of such a trench gate MOSFET fabrication, step (a) comprises (ai) depositing a sacrificial layer (eg, an oxide) and patterning the sacrificial layer with a first mask to define the shape of the fingers; a.ii) depositing material for the fingers on the patterned sacrificial layer, and (a.iii) etching back the finger material to form the fingers as sidewall spacers in the patterned sacrificial layer. And (a.iv) removing the sacrificial layer to leave the fingers.

단계 (a.iii)에서 루프 형상 핑거가 에칭되어 형성될 수 있다.In step (a.iii) the loop shaped fingers can be etched and formed.

본 발명의 제 2 측면에서, 디바이스의 활성 구역의 에지 영역 상에 연장되는 전기 도전성 접속부를 포함하는 반도체 디바이스가 제공되며, 여기서 상기 전기 접속부는 병렬의 전기 도전성 핑거들을 포함하며, 상기 에지 영역은 상기 핑거들 및 상기 핑거들 간의 공간 아래에서 연장된 제 1 도전성 타입의 적어도 실질적으로 연속적인 영역이고, 상기 에지 영역은 상기 핑거들 간의 공간 아래로부터 확산된 도펀트로 구성된 상기 핑거들 아래의 확산 도펀트 프로파일을 갖는다.In a second aspect of the invention, there is provided a semiconductor device comprising an electrically conductive connection extending on an edge region of an active region of the device, wherein the electrical connection comprises parallel electrically conductive fingers, the edge region being At least a substantially continuous region of a first conductivity type extending below the space between the fingers and the fingers, wherein the edge region defines a diffusion dopant profile below the fingers consisting of dopant diffused from below the space between the fingers. Have

본 발명의 제 1 및/또는 제 2 측면에 따른 다른 유리한 특징들이 첨부된 청구 범위에서 제안된다. 여기에서 기술된 모든 특징들은 제 1 또는 제 2 측면의 임의의 다른 특징들과 조합될 수 있다.Other advantageous features according to the first and / or second aspect of the invention are proposed in the appended claims. All of the features described herein can be combined with any other features of the first or second aspect.

본 발명의 특정 실시예들이 이제 첨부 도면을 참조하여 예시적으로 설명될 것이다.Specific embodiments of the present invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 전기 도전성 접속부가 디바이스의 활성 구역의 에지 영역 위에 연장되어 있는 반도체 디바이스 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 가령 트렌치 게이트 전력 MOSFET와 같은 MOSFET(즉, 절연 게이트 전계 효과 트랜지스터)의 주변부에서 게이트 접속부를 형성하는 것에 관한 것으로, 여기에만 한정되는 것은 아니다.The present invention relates to a semiconductor device in which an electrically conductive connection extends over an edge region of an active region of the device and a method of manufacturing the same. In particular, the present invention relates to forming gate connections at the periphery of MOSFETs (i.e., insulated gate field effect transistors), such as, for example, trench gate power MOSFETs.

도 1은 자신의 게이트 접속부 아래에 에지 영역이 존재하지 않는, 통상적인 것이 아닌 (공개되지 않은) 자기 정렬된 트렌치 게이트 MOSFET의 일부의 단면도,1 is a cross-sectional view of a portion of a non-traditional (unpublished) self-aligned trench gate MOSFET with no edge region under its gate connection, FIG.

도 2는 도전성 핑거를 포함하는 게이트 접속부 아래에 에지 영역이 형성된, 본 발명의 일 실시예의 특정 실례의 SEM(scanning electron microscope) 포토그래프,2 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a particular example of one embodiment of the present invention, wherein an edge region is formed below a gate connection including a conductive finger;

도 3a는 게이트 접속부의 도전성 핑거를 따라 존재하는 라인 상에서 취해진본 발명의 트렌치 게이트 MOSFET 실시예의 일부의 단면도,3A is a cross-sectional view of a portion of a trench gate MOSFET embodiment of the present invention taken on a line along a conductive finger of a gate connection;

도 3b는 게이트 접속부의 도전성 핑거들 간의 공간을 따라 존재하는 라인 상에서 취해진 도 3a의 트렌치 게이트 MOSFET의 일부의 단면도,3B is a cross-sectional view of a portion of the trench gate MOSFET of FIG. 3A taken on a line that exists along the space between the conductive fingers of the gate connection;

도 4는 도전성 핑거들 아래의 연속 에지 영역의 일 실례를 나타내는, 도 3a 및 도 3b의 X-X 라인 상에서 취해진 단면도,4 is a cross-sectional view taken on the X-X line of FIGS. 3A and 3B, showing an example of a continuous edge region under conductive fingers;

도 5는 도전성 핑거들 아래의 실질적으로 연속적인 에지 영역의 일 실례를 나타내는 도 3a 및 도 3b의 X-X 라인 상에서 취해진 단면도,5 is a cross-sectional view taken on the X-X line of FIGS. 3A and 3B showing an example of a substantially continuous edge region under conductive fingers;

도 6 및 도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 디바이스 제조 시에 두 개의 연속적인 스테이지에서의 도 3a (또는 도 3b)의 디바이스 부분의 단면도,6 and 7 are cross-sectional views of the device portion of FIG. 3A (or FIG. 3B) in two successive stages in device fabrication according to the first embodiment of the present invention;

도 8은 이 제 1 실시예에서 마스크를 사용하여 도전성 핑거의 패턴을 규정하는 다음의 제조 스테이지의 평면도,Fig. 8 is a plan view of the next fabrication stage for defining a pattern of conductive fingers using a mask in this first embodiment,

도 9 내지 도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 디바이스 제조 시에 연속하는 스테이지에서의 도 7의 디바이스 부분의 단면도인데, 여기서 도 9a는 도전성 핑거들을 따르는 라인 상에서 취해진 도면이며 도 9b, 도 10 및 도 11은 도전성 핑거들 간의 공간을 따라 존재하는 라인 상에서 취해진 도면,9-11 are cross-sectional views of the device portion of FIG. 7 in successive stages during device fabrication in accordance with a first embodiment of the present invention, where FIG. 9A is taken on a line along conductive fingers and FIGS. 9B, FIG. 10 and 11 are views taken on a line existing along the space between conductive fingers,

도 12는 본 발명의 다른 실시예에의 특정 실례에서 활성 디바이스 구역 상에서 스스로 서 있는 독립형 핑거들로서 연장된 도전성 핑거들을 나타내는 도 2의 SEM 포토그래프의 수정 사진,FIG. 12 is a modified photograph of the SEM photograph of FIG. 2 showing conductive fingers extending as standalone fingers standing themselves on an active device region in a particular example of another embodiment of the present invention;

도 13 내지 도 16은 도전성 핑거들이 측벽 스페이서로서 형성되는 본 발명의 제 2 실시예에 있어서 일련의 제조 스테이지의 디바이스 부분의 단면도,13-16 are cross-sectional views of a device portion of a series of fabrication stages in a second embodiment of the present invention in which conductive fingers are formed as sidewall spacers;

도 17은 도 16의 스테이지에서의 디바이스 부분의 평면도이며, 도 16은 도 17에서 라인 C-C 상에서 취해진 도면,FIG. 17 is a plan view of a device portion in the stage of FIG. 16, FIG. 16 taken on line C-C in FIG. 17, FIG.

도 18 및 도 19는 제 2 실시예에 따른 디바이스 제조 시의 연속하는 스테이지에서의 도 16 및 도 17에 대응하는 각각의 단면도 및 평면도이며, 도 18은 도 19에서 라인 C-C 상에서 취해진 도면,18 and 19 are cross-sectional views and top views, respectively, corresponding to FIGS. 16 and 17 at successive stages during device fabrication according to the second embodiment, and FIG. 18 is a view taken on line C-C in FIG. 19;

도 20은 제 2 실시예의 디바이스 제조 시에 다른 스테이지에서의 단면도.20 is a sectional view at another stage in the device manufacture of the second embodiment;

도 2 및 도 12의 SEM 포토그래프를 제외하고, 모든 도면은 도식적이다. 따라서, 이들 도면의 여러 부분들의 상대적 크기 및 비율은 크기가 확대되거가 축소되었으며 이는 설명의 명료성을 위한 것이다. 또한, 동일한 참조 부호는 도 1 뿐만 아니라 수정된 실시예 및 다른 실시예에서 대응하는 유사한 특징부를 지칭한다.Except for the SEM photographs of FIGS. 2 and 12, all figures are schematic. Accordingly, the relative sizes and ratios of the various parts of these figures have been enlarged or reduced in size for purposes of clarity of explanation. Like reference numerals refer to corresponding similar features in the modified and other embodiments as well as in FIG. 1.

먼저, 도 2에 도시된 반도체 디바이스 피처들을 참조해 보자. 일반적으로, 본 발명은 디바이스 구역(120)의 에지 영역(15a) 상에서 연장된 전기 도전성 접속부(110)를 포함하는 도전성 디바이스의 제조를 포함한다. 이 접속부(110)는 병렬 전기 도전성 핑거들(111)을 포함한다. 에지 영역(15a)은 핑거들(111) 아래에서 그리고 이 핑거들(111) 옆 및 사이의 공간(112) 아래에서 연장된 제 1 도전성 타입의 적어도 실질적으로 연속적인 영역이다. 종래 기술(가령, EP-A-1 009 035)에서 개시된 에지 영역과는 달리, 본 발명에 따른 디바이스에서의 에지 영역(15a)은 핑거들(111) 아래에서 확산된 도펀트 프로파일을 갖는다. 이러한 도펀트 프로파일은 핑거들(111) 옆 및 사이의 공간(112) 아래로부터 확산된 도펀트로 구성된다.First, reference is made to the semiconductor device features shown in FIG. 2. In general, the present invention includes the manufacture of a conductive device that includes an electrically conductive connection 110 extending over the edge region 15a of the device zone 120. This connection 110 includes parallel electrically conductive fingers 111. The edge region 15a is an at least substantially continuous region of the first conductivity type that extends under the fingers 111 and below the space 112 next to and between the fingers 111. Unlike the edge regions disclosed in the prior art (eg EP-A-1 009 035), the edge region 15a in the device according to the invention has a dopant profile diffused under the fingers 111. This dopant profile consists of dopant diffused from below the space 112 next to and between the fingers 111.

도 2는 핑거들(111)의 패턴이 포토리소그래피 마스크에 의해서 규정되는 제 1 타입의 제조 방법을 나타낸다. 이러한 제 1 타입의 프로세스 실시예의 실례는 도 3 내지 도 11을 참조하여 설명될 것이다. 제 2 타입의 프로세스 실시예는 도 13 내지 도 20을 참조하여 설명될 것이며, 이 제 2 타입의 프로세스에서는 핑거들의 패턴은 측벽 스페이서로서 규정된다. 본 발명에 따른 이러한 두 타입의 프로세스 실시예는 일반적으로 (a) 에지 영역(15a)이 제공될 구역(50) 상에 핑거들(111)을 형성하는 단계(도 2, 도 8, 도 9a, 도 9b, 도 18 및 도 19 참조)와, (b) 상기 핑거들(111) 간의 공간(112)을 통해서 상기 에지 영역(15a)을 위한 제 1 도전성 타입의 도펀트를 주입하는 단계(도 10 및 도 20 참조)와, (c) 상기 핑거들(111) 아래에 상기 도펀트를 확산시켜 상기 핑거들(111) 아래에서 그리고 상기 핑거들 간의 공간(112) 아래에서 연장된 제 1 도전성 타입의 적어도 실질적으로 연속적인 영역으로서 상기 에지 영역(15a)을 형성하는 단계(도 3a, 도 3b 및 도 11 및 도 20 참조)를 포함한다.2 shows a first type of manufacturing method in which the pattern of the fingers 111 is defined by a photolithography mask. An example of this first type of process embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 11. A second type of process embodiment will be described with reference to Figs. 13-20, in which a pattern of fingers is defined as sidewall spacers. These two types of process embodiments according to the present invention generally comprise the steps of (a) forming the fingers 111 on the region 50 where the edge region 15a is to be provided (Figs. 2, 8, 9a, 9b, 18 and 19) and (b) implanting a dopant of a first conductivity type for the edge region 15a through the space 112 between the fingers 111 (FIG. 10 and 20) and (c) at least substantially of the first conductivity type extending below the fingers 111 and below the space 112 between the fingers by diffusing the dopant under the fingers 111. To form the edge region 15a as a continuous region (see FIGS. 3A, 3B and 11 and 20).

도 2의 특정 디바이스 실시예는 활성 셀 구역(120) 내에 트렌치 게이트 망(111)을 갖는 전력 MOSFET이다. 접속부(110)(통상적으로 폴리실리콘을 포함함)는 이 트렌치 게이트 망을 MOSFET 주변부 주위의 필드 산화물(60) 상의 필드 플레이트(114) 또는 게이트 패드(114)로 접속시킨다. 이 접속부의 폴리실리콘 핑거(111)로 인해서, 핑거들 간의 갭에 도펀트를 주입하고 도펀트를 확산시켜서 핑거들 아래에 단일의 연속 영역을 형성함으로써, 도핑된 영역(15a)을 접속부(110)아래의 디바이스 기판(10) 내에 형성할 수 있다.A particular device embodiment of FIG. 2 is a power MOSFET with a trench gate network 111 in the active cell region 120. Connection 110 (which typically includes polysilicon) connects this trench gate network to field plate 114 or gate pad 114 on field oxide 60 around the MOSFET periphery. Due to the polysilicon fingers 111 of the contacts, dopants are injected into the gaps between the fingers and the dopants are diffused to form a single continuous region under the fingers, thereby forming the doped region 15a below the contacts 110. It may be formed in the device substrate 10.

모든 특정 디바이스 실시예(도 2 내지 도 20)는 접속부(110)가 MOSFET 주변부에서 에지 영역(15a) 상의 게이트 접속부인 트렌치 게이트 전력 MOSFET이다. 이 디바이스 실시예들의 기본 MOSFET 구조물은 알려진 바대로 통상적으로 실리콘인 반도체 바디(10)의 셀 구역(120)에서 다수의 활성 디바이스 셀을 포함한다. 이 셀들은 바디(10)의 후방 및 전방 주요 표면에서 각기 소스 전극 및 드레인 전극(23,24) 간에서 병렬로 접속된다(도 3 참조).All particular device embodiments (FIGS. 2-20) are trench gate power MOSFETs in which connection 110 is a gate connection on edge region 15a at the MOSFET periphery. The basic MOSFET structure of these device embodiments includes a number of active device cells in the cell region 120 of the semiconductor body 10, which is commonly silicon, as is known. These cells are connected in parallel between the source and drain electrodes 23, 24 at the rear and front major surfaces of the body 10, respectively (see FIG. 3).

각 활성 디바이스 셀은 제 2 도전성 타입(이 특정 실례에서는 n 타입)인 표면 인접 소스 영역(13) 및 그 하부의 드레인 영역(14) 간에서 제 1 도전성 타입(이 특정 실례에서는 p 타입)의 채널 수용 영역(15)을 갖는다. 통상적으로 영역(14)은 보다 강하게 도핑된 (n+) 드레인 전극 영역(14d) 상의 약하게 도핑된 (n) 드레인 드리프트 영역이다. 트렌치 게이트(11)를 수용하는 절연된 게이트 트렌치(20)는 소스 영역(13)으로부터 채널 수용 영역(15)을 통해서 그 하부의 드레인 영역(14)으로 연장된다. 트렌치 게이트(11)는 게이트 트렌치(20)의 측벽에서 중간의 게이트 유전체 층(16)(통상적으로 산화물)에 의해서 영역(15)으로 유전적으로 접속시킨다. 이로써, MOSFET의 온 상태에서 소스 영역과 드레인 영역(13,14) 간의 영역(15)에 도전 채널(12)을 생성한다(도 3 참조).Each active device cell is a channel of a first conductivity type (p type in this particular example) between a surface adjacent source region 13 that is of a second conductivity type (n type in this particular example) and a drain region 14 below it. It has a receiving area 15. Typically region 14 is a lightly doped (n) drain drift region on the more heavily doped (n +) drain electrode region 14d. An insulated gate trench 20 containing trench gate 11 extends from source region 13 through channel receiving region 15 to drain region 14 below it. The trench gate 11 is dielectrically connected to the region 15 by an intermediate gate dielectric layer 16 (typically an oxide) at the sidewall of the gate trench 20. This creates a conductive channel 12 in the region 15 between the source and drain regions 13 and 14 in the on state of the MOSFET (see FIG. 3).

이 트렌치 게이트 MOSFET의 활성 디바이스 셀은 조밀 충진된 육방형 또는 정방형 매트릭스 또는 긴 스트라이프와 같은 임의의 알려진 레이아웃 기하 구조를 갖는다. 예시적으로, 도 2, 도 12, 도 17 및 도 19는 육방형 트렌치 망을 도시하며, 도 8은 정방형 매트릭스를 도시한다. 활성 셀 구역(120)의 주변부 주위에서, 각 MOSFET 실시예는 에지 영역의 형태로 된 가드 링(15a) 및 필드 절연체(60)를 포함하는 환형 종단 구조물을 갖는다. (핑거(111)를 포함하는) 게이트 접속부(110)는 디바이스 종단부에서 게이트 본드 패드 및/또는 필드 플레이트(114)와 활성 셀 구역(120)의 트렌치 게이트 망(11) 간에서 상기 가드 링 영역(15a) 상에서 연장된다.The active device cell of this trench gate MOSFET has any known layout geometry, such as a densely packed hexagonal or square matrix or long stripe. 2, 12, 17, and 19 illustrate a hexagonal trench network, and FIG. 8 illustrates a square matrix. Around the periphery of the active cell zone 120, each MOSFET embodiment has an annular termination structure comprising a guard ring 15a in the form of an edge region and a field insulator 60. The gate connection 110 (including the finger 111) is the guard ring region at the device termination between the gate bond pad and / or field plate 114 and the trench gate network 11 of the active cell region 120. Extend on (15a).

게이트 접속부(110)의 핑거 구조물이 형성된 후에 단계 (b) 및 (c)에서 가드 링 영역(15a)이 제공될 수 있도록 하기 위해서 본 발명은 도 2 내지 도 20의 실시예들 각각에서 사용된다. 상이한 도펀트 주입이 상이한 형태의 영역(15a)을 제공하기 위해서 사용된다. 예시적으로, 이러한 두 개의 상이한 형태가 도 3 내지 도 11의 특정 실시예 및 도 13 내지 도 20의 특정 실시예로 기술될 것이다.The invention is used in each of the embodiments of FIGS. 2-20 so that the guard ring region 15a can be provided in steps (b) and (c) after the finger structure of the gate connection 110 is formed. Different dopant implants are used to provide different shaped regions 15a. By way of example, these two different forms will be described in the specific embodiment of FIGS. 3-11 and the specific embodiment of FIGS. 13-20.

도 3 내지 도 11의 실시예3 to 11 embodiment

이러한 전력 MOSFET 실시예에서, 에지 영역(15a)은 채널 수용 영역(15)을 형성하는 P 바디 (채널) 주입보다 깊고 보다 높은 도즈량을 갖는 이른바 AP 주입에 의해서 형성된다. 통상적으로 붕소의 높은 도즈량(약 2*1015cm-2)을 갖는 상기 AP 주입은 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 적어도 몇 개의 셀의 활성 디바이스 구역(120) 내에 P+ 강성 영역(15b)을 제공하는 데 사용된다. 여기서, 강성은 어밸런치 상황(avalanch condition)에서 동작할 때 에너지를 소모시킬 수 있는 MOSFET디바이스의 능력이다.In this power MOSFET embodiment, the edge region 15a is formed by so-called AP implantation that is deeper and has a higher dose than the P body (channel) implantation forming the channel receiving region 15. Typically, the AP implant with a high dose of boron (about 2 * 10 15 cm −2 ) is a P + rigid region 15b within the active device region 120 of at least some cells, as shown in FIGS. 3A and 3B. Is used to provide Here, stiffness is the ability of a MOSFET device to consume energy when operating in an avalanche condition.

이로써, (가령, EP-A-1 009 035에서와 같이) 활성 구역(120)과 디바이스 에지 종단부 간의 종래 기술 계면을 형성하는 조기의 별도의 가드 링 주입(DP)이 필요 없게 된다. 따라서, 기존의 3 포토마스크 프로세스 플로우 DP/OD/AP(가드 링 주입/필드 산화물 에칭/강성 주입)가 오직 OD 마스크 및 AP 마스크만을 포함하는 플로우(2 포토마스크 프로세스 플로우: 필드 산화물 에칭/가드 링 및 강성 주입)로 대체된다.This eliminates the need for an early separate guard ring injection (DP) that forms a prior art interface between the active zone 120 and the device edge termination (eg, as in EP-A-1 009 035). Thus, the existing three photomask process flows DP / OD / AP (guard ring injection / field oxide etch / rigid injection) contain only OD mask and AP mask (2 photomask process flow: field oxide etch / guard ring And rigid injection).

이러한 프로세스 플로우를 도 6 내지 도 11을 참조하여 이제 설명할 것이다.This process flow will now be described with reference to FIGS. 6-11.

먼저, 두꺼운 산화물 층을 (가령, 대략 0.8 내지 0.9 마이크로미터의 두께까지) 실리콘 웨이퍼 표면(14a) 상에 성장시키고 OD 마스크 스테이지에서 에칭에 의해서 패터닝함으로써 활성 디바이스 구역(120) 주위의 필드 산화물(16)을 제공한다. 이후에, TR 마스크를 제공하여 상호접속된 트렌치들(20)의 망을 규정하며 이어서 이 트렌치들을 에피택셜 영역(14) 내부로 에칭한다. 이렇게 생성된 구조물의 단면이 도 6에 도시되는데, 여기서 TR 마스크가 여전히 존재하고 있다. CP로 표시된 셀 피치는 활성 구역(120)에서의 TR 마스크에 의해서 결정된다. 이 TR 마스크로 규정된 트렌치 망은 구역(120)의 주변부 주위의 주변부 트렌치를 포함하며(도 8 참조), 이 부분에 영역(15a)을 형성할 것이다.First, a thick oxide layer (eg, up to a thickness of approximately 0.8 to 0.9 micrometers) is grown on the silicon wafer surface 14a and patterned by etching in an OD mask stage to form the field oxide 16 around the active device region 120. ). Thereafter, a TR mask is provided to define a network of interconnected trenches 20 which are then etched into the epitaxial region 14. The cross section of the structure thus produced is shown in FIG. 6, where a TR mask still exists. The cell pitch, denoted CP, is determined by the TR mask in active region 120. The trench network defined by this TR mask includes a peripheral trench around the periphery of the zone 120 (see FIG. 8) and will form an area 15a in this portion.

TR 마스크를 제거한 후에, 게이트 산화물 층(16)을 성장시킨다. 이 층(16)은 트렌치 망(20)을 포함하여 디바이스 구역(120)의 노출된 실리콘 표면을 열적 산화시킴으로써 성장한다. 이어서, 폴리실리콘 층(24)을 증착시켜 게이트(11), 게이트 버스 바(gate bus-bar) 및 접속부(110) 및 게이트 패드 및 필드 플레이트(114)를 제공한다. 이 특정 실시예에서, 예시적으로, 디바이스 부분(11,110,114) 각각은 이 스테이지에서 증착된 폴리실리콘 층(24)으로 형성한다. 폴리실리콘(24)의 전도도는 도핑 정도 및 어닐링 정도에 의해서 결정된다. 이 특정 실시예에서, 게이트 및 이의 접속부는 도전성으로 도핑된 폴리실리콘으로서 유지된다. 그러나, 전기 저항을 줄이기 위해서 폴리실리콘을 실리사이드화할 수 있으며 내열성 금속을 사용할 수 있다.After removing the TR mask, the gate oxide layer 16 is grown. This layer 16 grows by thermally oxidizing the exposed silicon surface of the device region 120, including the trench network 20. Polysilicon layer 24 is then deposited to provide gate 11, gate bus-bars and connections 110, and gate pads and field plates 114. In this particular embodiment, by way of example, each of the device portions 11, 110, 114 is formed of a polysilicon layer 24 deposited at this stage. The conductivity of the polysilicon 24 is determined by the degree of doping and the degree of annealing. In this particular embodiment, the gate and its connections are retained as conductively doped polysilicon. However, polysilicon may be silicided to reduce electrical resistance and heat resistant metals may be used.

다음 스테이지는 도 8에 도시된 바와 같은 PS 마스크 단계이다. 이 스테이지에서, 게이트 버스 바 및 접속부(110) 및 게이트 패드 및 필드 플레이트(114)를 형성하기 위해서 유지되는 폴리실리콘 층(24) 구역 상에 포토레지스트 마스크 PS를 제공한다. 이어서, 층(24)을 마스크가 없는 구역에서 에칭한다. 이 에칭 단계는 접속부(110)의 폴리실리콘 핑거 패턴, 즉 그의 핑거(111) 및 공간(112)을 규정한다. 이 에칭 단계는 또한 대부분 마스크가 없는 구역(120)에서 층(24)을 에칭백하여 트렌치 망(20) 내에 평탄화된 폴리실리콘을 남기며 이는 트렌치 게이트(11)를 형성한다. (폴리실리콘 핑거(111)에 의해서 피복되지 않는 구역의) 바디 표면에서의 게이트 산화물은 이 에칭 단계 동안 노출되며 에칭에 의해 손상된 임의의 구역은 재성장 단계에 의해서 복구된다.The next stage is the PS mask step as shown in FIG. At this stage, a photoresist mask PS is provided on the polysilicon layer 24 region that is retained to form the gate bus bars and connections 110 and the gate pads and field plates 114. Subsequently, layer 24 is etched in the area without the mask. This etching step defines the polysilicon finger pattern of the connection 110, ie its fingers 111 and the space 112. This etching step also etches back the layer 24 in the region 120, mostly maskless, leaving planarized polysilicon in the trench network 20, which forms the trench gate 11. Gate oxides on the body surface (of the areas not covered by the polysilicon fingers 111) are exposed during this etching step and any areas damaged by the etching are recovered by the regrowth step.

도 9a 및 도 9b는 PS 마스크가 제거된 후에 각기 도 8의 라인 AA 및 BB을 따라 취해진 단면도이다. 이 두 도면은 활성 디바이스 트렌치(20)에서의 평탄화된 폴리실리콘 게이트(11)를 도시한다. 도 9a는 주변부 트렌치에서의 폴리실리콘 게이트(11)로부터 연장된 ( PS 에칭 단계 후에 규정된 바와 같은) 게이트 폴리실리콘 핑거(111)를 도시한다. 도 9b에 도시된 바와 같이, 이 폴리실리콘 핑거들(111) 간에 존재하는 주변부 트렌치(20)의 부분의 폴리실리콘을 평탄화한다. 도 2의 SEM 포토그래프는 이 스테이지에서 찍은 것이며 이 포토그래프는 PS 에칭 및 평탄화 후에 생성되었지만 이 특정 실례에서는 육방형 셀 트렌치 망을 갖는 폴리실리콘 패턴을 도시한다.9A and 9B are cross-sectional views taken along lines AA and BB of FIG. 8, respectively, after the PS mask is removed. These two figures show the planarized polysilicon gate 11 in the active device trench 20. 9A shows a gate polysilicon finger 111 (as defined after the PS etch step) extending from the polysilicon gate 11 in the peripheral trench. As shown in FIG. 9B, the polysilicon of the portion of the peripheral trench 20 present between these polysilicon fingers 111 is planarized. The SEM photograph of FIG. 2 was taken at this stage and this photograph was created after PS etching and planarization but in this particular example shows a polysilicon pattern with hexagonal cell trench network.

도 2 및 도 9a 및 도 9b는 가장 단순한 구조를 도시하며, 여기서 폴리실리콘 핑거(111)는 가드 링 영역(15a)이 제공될 구역(50)의 내부의 주변부 트렌치(20)를 통해서 활성 구역의 에지 근방에서 트렌치 게이트 망(11)에 접속된다. 이 핑거들(111)은 에지 영역(15a)이 형성될 구역(50)에 걸쳐서 유전체 층(16) 상에 연장될 수 있다. 통상적으로, 폴리실리콘 핑거(111)는 0.6 내지 2 ㎛ 범위의 폭을 갖는다. 이 핑거들(111)은 주입된 AP 도펀트(150)가 이 핑거들(111) 아래로 확산될 수 있도록 의도적으로 폭이 작게 만들어진다.2 and 9A and 9B show the simplest structure, wherein the polysilicon finger 111 is connected to the active zone through the peripheral trench 20 inside the zone 50 in which the guard ring region 15a is to be provided. It is connected to the trench gate network 11 near the edge. These fingers 111 may extend on the dielectric layer 16 over the region 50 in which the edge region 15a will be formed. Typically, the polysilicon fingers 111 have a width in the range of 0.6 to 2 μm. These fingers 111 are deliberately made small so that the implanted AP dopant 150 can diffuse under these fingers 111.

다음 스테이지는 도 10에 도시된 바와 같이 (본 실례에서는 높은 도즈량의 붕소 이온인) 도펀트(150)를 마스크 AP 강성 주입하는 것이다. 통상적으로는 포토레지스트인 AP 마스크는 활성 디바이스 구역(120)에서의 P+ 강성 영역(15b)을 위한 도펀트(150) 주입을 규정하며 에지 가드 링 영역(15a)을 위한 주입 구역(50)을 규정한다. 도 10에 도시된 바와 같이 가드 링 영역(15a)의 내부 주변부는 AP 마스크에 의해서 규정되며 이 영역(15a)의 외부 주변부는 필드 산화물(60)의 내부 에지에 의해서 규정된다.The next stage is a mask AP stiff injection of the dopant 150 (in this example a high dose amount of boron ions), as shown in FIG. An AP mask, typically a photoresist, defines the dopant 150 implantation for the P + rigid region 15b in the active device region 120 and defines the implantation region 50 for the edge guard ring region 15a. . As shown in FIG. 10, the inner periphery of the guard ring region 15a is defined by an AP mask and the outer periphery of this region 15a is defined by the inner edge of the field oxide 60.

핑거들(111)은 자신의 두께로 인해서 (도펀트 이온이 반도체 결정 격자에서는 스캐터링된다는 점을 제외하면) AP 도펀트(150)가 핑거들 아래로 직접 주입되는 것을 막는다. 그러나, 핑거들(111)은 AP 주입된 도펀트(150)가 그 하부로 확산되어서 본 발명에 따른 적어도 실질적으로 연속하는 영역(15a)을 형성하기에 충분하도록 폭을 좁게 만든다(가령, 1 내지 2 ㎛ 범위). 이러한 확산은 통상적으로 1,050 ℃ 이상의 온도에서 대략 10 분 내지 100 분 동안 수행된다. 도 4는 인접하는 공간(120)에 주입된 도펀트(150)가 핑거(111) 아래로 침입한 연속적인 영역(15a)을 도시한다. 도 5는 영역(15a)의 인접하는 확산된 연속하는 부분들 간의 매우 작은 갭(14x)을 갖는 실질적으로 연속하는 영역(15a)을 도시한다. (영역(15a)의 깊이보다 작은) 이 매우 작은 갭은 영역(15a)의 가드 링 동작에 대해서 어떠한 영향도 주지 않는다. 그러므로, 드레인 영역(14)과 실질적으로 연속하는 영역(15a) 간의 PN 접합부(45)로부터의 공핍층(40)의 분포는 갭(14x)의 존재에 의해서 영향을 받지 않는다.Fingers 111 prevent AP dopant 150 from being injected directly under the fingers (except that dopant ions are scattered in the semiconductor crystal lattice) due to their thickness. However, the fingers 111 are narrow (e.g., 1 to 2) such that the AP implanted dopant 150 is diffused thereunder to form at least a substantially continuous region 15a in accordance with the present invention. Μm range). Such diffusion is typically carried out for approximately 10 to 100 minutes at a temperature of at least 1,050 ° C. 4 shows a continuous region 15a in which a dopant 150 injected into an adjacent space 120 penetrates under the finger 111. 5 shows a substantially continuous region 15a having a very small gap 14x between adjacent diffused consecutive portions of region 15a. This very small gap (smaller than the depth of the region 15a) has no effect on the guard ring operation of the region 15a. Therefore, the distribution of the depletion layer 40 from the PN junction 45 between the drain region 14 and the substantially continuous region 15a is not affected by the presence of the gap 14x.

AP 주입 및 그의 도펀트 확산은 게이트 산화물(16)의 성장 후에 수행하기 때문에, 주입된 도펀트(150)를 이 산화물 성장에 상관 없이 확산시킬 수 있다. AP 주입 및 그의 도펀트 확산은 심지어 게이트(11) 및 이의 접속부(110)를 위한 폴리실리콘 물질을 증착 및 에칭한 후에 수행될 수 있다. 따라서, 본 발명에 의해서 강성 AP 주입 및 그의 도펀트 확산이 절연된 트렌치 게이트(11) 및 게이트 접속부(110)를 제공하는 단계와 무관하게 가드 링 영역(15a)을 제공하는 데 사용될 수 있다.Since the AP implantation and its dopant diffusion are performed after the growth of the gate oxide 16, the implanted dopant 150 can be diffused regardless of this oxide growth. AP implantation and dopant diffusion thereof may even be performed after depositing and etching polysilicon material for the gate 11 and its connections 110. Thus, the present invention can be used to provide the guard ring region 15a irrespective of the step of providing the insulated trench gate 11 and the gate connection 110 with a rigid AP implant and its dopant diffusion.

보다 상세하게, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, AP 프로세스 순서는 다음과 같다. 포토 레지스트 마스크 AP를 도포한다. 이어서, AP 주입(150)을 수행하고 AP 마스크를 제거한다. 이 스테이지에서, 채널 주입을 수행하기 전에 주입된 AP 도펀트(150)를 어닐링하고 확산시키는 것은 선택사양적이다. 이 선택사양적인 단계는 강성 및 채널 주입 열적 버짓의 별도의 최적화를 가능하게 한다.More specifically, as shown in FIGS. 10 and 11, the AP process sequence is as follows. The photoresist mask AP is applied. AP injection 150 is then performed and the AP mask is removed. At this stage, annealing and diffusing the implanted AP dopant 150 is optional before performing channel implantation. This optional step enables separate optimization of stiffness and channel injection thermal budget.

도 10에서 AP 주입 후에 무마스크 채널 (P 바디) 주입이 수행되어 도 11의 좌편에서 도시된 바와 같이 디바이스 셀 내에 채널 수용 영역(15)을 제공한다. 이 P 바디 주입의 어닐링(및 물론 AP 주입된 도펀트(150)의 후속 확산)을 진행하며 대략 10 내지 100 분 동안 진행된다.Maskless channel (P body) implantation is performed after AP implantation in FIG. 10 to provide a channel receiving region 15 within the device cell, as shown at the left of FIG. This annealing of the P body implantation (and of course subsequent diffusion of the AP implanted dopant 150) proceeds for approximately 10 to 100 minutes.

이 프로세스의 나머지 스테이지는 통상적인 것이다. 따라서, 후속 프로세스 단계들은 마스크를 사용하여 소스를 주입하여 소스 영역(13)을 형성하는 단계와, 산화물 층(61,62)을 증착 및 에칭하여 소스 컨택트 윈도우를 형성하는 단계와, 금속을 증착 및 에칭하여서 소스 전극(23)을 형성하는 단계와, 웨이퍼의 후방에서 금속을 기화시켜서 드레인 전극(24)을 형성하는 단계와, 웨이퍼를 개별 MOSFET 바디로 분할하는 단계를 포함한다. 이 증착된 산화물은 트렌치 게이트 상의 절연캡(61) 및 그 위에 존재하는 소스 전극(23)과 그 아래에 존재하는 접속부(110) 및 필드 플레이트(114) 간의 레벨간 절연체(62)를 형성한다. 그러나, 자기 정렬 기술을 기반으로 하는 보다 복잡한 프로세스는 핑거 접속부(110) 및 횡적으로 확산된 영역(15a)을 이들 프로세스 순서에 포함시킬 경우에 유리하다. 이러한 자기 정렬 기술 실시예의 실례가 도 13 내지 도 20을 참조하여 이하에서 설명될 것이다.The remaining stages of this process are conventional. Accordingly, subsequent process steps include implanting a source using a mask to form source region 13, depositing and etching oxide layers 61 and 62 to form a source contact window, depositing and Etching to form the source electrode 23, vaporizing the metal at the back of the wafer to form the drain electrode 24, and dividing the wafer into individual MOSFET bodies. This deposited oxide forms an interlevel insulator 62 between the insulating cap 61 on the trench gate and the source electrode 23 present thereon and the connection 110 and field plate 114 present below it. However, more complex processes based on self-alignment techniques are advantageous when including finger contacts 110 and transversely spread regions 15a in these process sequences. Examples of such self-aligning technology embodiments will be described below with reference to FIGS. 13-20.

도 12의 실시예12 embodiment

도 12는 상기 실시예의 변형을 도시한다.12 shows a variation of this embodiment.

상기 실시예에서, 디바이스 부분(11,110,114) 각각을 도 7에 도시된 바와 같이 동일한 폴리실리콘 층(24)으로 형성하였다. 이 도 12의 실시예에서는, 트렌치 게이트(11)는 마스크를 사용하지 않고 제 1 폴리실리콘 층(24)을 증착 및 평탄화함으로써 형성하고 이후에 보다 상위 레벨 부분(110,114)은 제 2 폴리실리콘 층(124)을 마스크를 사용하여 증착 및 에칭함으로써 형성할 수 있다.In this embodiment, each of the device portions 11, 110, 114 is formed of the same polysilicon layer 24 as shown in FIG. 7. In the embodiment of FIG. 12, the trench gate 11 is formed by depositing and planarizing the first polysilicon layer 24 without using a mask, and then the higher level portions 110, 114 are formed of the second polysilicon layer ( 124 can be formed by depositing and etching using a mask.

도 7의 실시예에서, 폴리실리콘 층(24)은 트렌치 망(20) 외부의 웨이퍼 표면(14a) 상에서 그리고 트렌치 망(20) 내에서 게이트 산화물 박층(16)에 인접하였다. 도 12의 변형 실시예는 스스로 서 있는 독립형 폴리실리콘 핑거(111)의 형성을 가능하게 한다. 따라서, 도 12의 실시예의 경우, (바람직하게는 박층(16)보다 두꺼운) 희생층을 구역(50) 상에 제공한다. 이어서, 이 희생층 상에 폴리실리콘 층(124)을 증착하고 이전의 실시예에서 같이 그 폴리실리콘을 마스킹하고 에칭함으로써 핑거들(111)을 형성할 수 있다. 이어서, AP 주입 이전에 또는 이후에, 상기 희생층을 핑거들(111) 아래로부터 제거함으로써 핑거들(111) 아래의 공기 갭을 형성한다. 이 공기 갭(및 핑거 구조물(111) 내의 공간(112))은 접속부(110) 및 그 하부에 존재하는 에지 영역(15a) 간의 캐패시턴스 감소를 가능하게 한다. 이는 접속부가 게이트 접속부이며 소스 전극이 소스 영역(13) 및 채널 수용 영역(15)와 접촉하고 있는 MOSFET에서 Cgs 캐패시턴스를 감소시키는 역할을 한다. 따라서, 이 공기 갭은 디바이스의 스위칭 성능을 향상시킨다.In the embodiment of FIG. 7, the polysilicon layer 24 was adjacent to the thin gate oxide layer 16 on the wafer surface 14a outside the trench network 20 and in the trench network 20. The variant embodiment of FIG. 12 enables the formation of stand-alone polysilicon fingers 111 that stand on their own. Thus, for the embodiment of FIG. 12, a sacrificial layer (preferably thicker than thin layer 16) is provided on zone 50. The fingers 111 can then be formed by depositing a polysilicon layer 124 on this sacrificial layer and masking and etching the polysilicon as in the previous embodiment. Subsequently, before or after AP implantation, the sacrificial layer is removed from below the fingers 111 to form an air gap below the fingers 111. This air gap (and the space 112 in the finger structure 111) allows for reduction of capacitance between the connection 110 and the edge region 15a underlying it. This serves to reduce the Cgs capacitance in the MOSFET where the connection is a gate connection and the source electrode is in contact with the source region 13 and the channel receiving region 15. Thus, this air gap improves the switching performance of the device.

또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 제 2 폴리실리콘 층(124)으로부터 형성된 독립형 핑거(111)는 활성 셀 구역(120)을 가로지르는 독립형 게이트 버스 바(121)로서 연장될 수 있다. 이 게이트 버스 바는 도 12에서 도시된 바와 같이 트렌치 게이트 망(20)과 단속적으로 접촉할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 12, the independent fingers 111 formed from the second polysilicon layer 124 may extend as independent gate bus bars 121 across the active cell region 120. This gate bus bar may be in intermittent contact with the trench gate network 20 as shown in FIG.

도 13 내지 도 20의 실시예13 to 20 embodiment

도 20은 에지 영역(15a)(게이트 접속부(110) 아래에 존재함)이 셀 활성 구역(120)을 넘어서는 채널 수용 영역(15)의 연장부로서 제공되는 트렌치 게이트 MOSFET 실시예를 도시한다. 따라서, 이 실시예에서 에지 영역(15a)은 채널 수용 영역(P 바디)(15)과 동일한 프로세스 단계로, 즉 동일한 깊이 및 동일한 도펀트 도즈량으로 제공된다. 게이트 접속부 구역(50)에서 P 바디 도펀트를 핑거(111) 아래로 확산시켜 적어도 실질적으로 연속적인 영역(15a)을 형성한다. 이 영역(15a)은 활성 채널 구역은 아닌데, 그 이유는 이어서 영역(15) 내에 제공되는 소스 영역(13)이 영역(15a) 내에는 제공되지 않기 때문이다.FIG. 20 illustrates a trench gate MOSFET embodiment in which the edge region 15a (under the gate connection 110) is provided as an extension of the channel receiving region 15 beyond the cell active region 120. Thus, in this embodiment, the edge region 15a is provided in the same process step as the channel receiving region (P body) 15, that is, the same depth and the same dopant dose amount. In the gate junction region 50, the P body dopant is diffused under the finger 111 to form at least a substantially continuous region 15a. This region 15a is not an active channel region because a source region 13 which is then provided in region 15 is not provided in region 15a.

이 실시예는 측벽 스페이서 기술을 이용하여 상기 실시예보다 매우 좁은 폭을 갖는 폴리실리콘 핑거(111)를 접속부(110)에 제공한다. 이렇게 매우 좁은 폭을 갖는 폴리실리콘 핑거(111)를 사용하게 되면 핑거 아래로의 도펀트 확산이 용이해지며 이는 또한 자기 정렬된 트렌치 게이트 기술을 사용하여 획득될 수 있는 보다 작은 디바이스 피처와 양립하게 된다. 자기 정렬된 트렌치 게이트 기술을 사용하게 되면 소스 전극(23)을 위한 컨택트 윈도우 및 소스 영역(13)이 좁은 게이트트렌치(20)에 대해 자기 정렬된다. 가령, 본 명세서에서 참조로서 인용되는 2001년 1월 23일의 우선일을 갖는 계류중인 UK(GB) 특허 출원 번호 0101695.5(필립스 참조 번호 PHNL 010060)에서 개시된 바와 같은 다양한 자기 정렬 기술이 사용될 수 있다.This embodiment uses sidewall spacer technology to provide the connection 110 with a polysilicon finger 111 having a much narrower width than the above embodiment. The use of this very narrow polysilicon finger 111 facilitates dopant diffusion down the finger, which is also compatible with smaller device features that can be obtained using self-aligned trench gate technology. Using self aligned trench gate technology, the contact window and source region 13 for the source electrode 23 are self aligned with respect to the narrow gate trench 20. For example, various self-alignment techniques can be used as disclosed in pending UK (GB) Patent Application No. 0101695.5 (Philips Reference No. PHNL 010060) with a priority date of January 23, 2001, which is incorporated herein by reference.

본 발명에 따른 신규한 프로세스 순서가 이제 도 13 내지 도 20을 참조하여 기술될 것이다.The novel process sequence according to the invention will now be described with reference to FIGS. 13 to 20.

트렌치 게이트 망(20) 및 게이트 산화물을 에칭한 후에, 폴리실리콘(24)을 증착하고 실리콘 산화물 층(60)의 레벨까지 에칭백한다. 이어서, 주변부 구역 상에 마스크를 사용하여, 폴리실리콘(24)을 활성 디바이스 구역(120)에서 실리콘 웨이퍼 표면(14a)의 레벨까지 더 에칭백한다. 이로써, 오직 디바이스의 주변부(즉, 도 13에 도시된 에지 구역(50))에서만 산화물 층(60) 내의 트렌치 윈도우를 폴리실리콘(24)으로 충진한다.After etching the trench gate network 20 and gate oxide, polysilicon 24 is deposited and etched back to the level of the silicon oxide layer 60. The polysilicon 24 is then etched back to the level of the silicon wafer surface 14a in the active device region 120 using a mask on the peripheral region. This fills the trench window in oxide layer 60 with polysilicon 24 only at the periphery of the device (ie, edge region 50 shown in FIG. 13).

이후에, 상대적으로 얇은 질화물 층(236)을 증착하고 이후에 제 2 폴리실리콘(238)을 증착한다. 이어서, 이 폴리실리콘 층(238)을 도 14에서 도시된 바와 같이 질화물 표면까지 아래로 이방성으로 에칭백한다. 질화물 폴리실리콘 구조물(236,238)은 이전의 실시예의 산화물 층(61) 대신에 트렌치 게이트(11)를 캡핑(capping)하기 위해서 사용된다.Thereafter, a relatively thin nitride layer 236 is deposited followed by a second polysilicon 238. This polysilicon layer 238 is then anisotropically etched back down to the nitride surface as shown in FIG. The nitride polysilicon structures 236 and 238 are used to cap the trench gate 11 instead of the oxide layer 61 of the previous embodiment.

이어서, 비교적 두꺼운 TEOS 층(240)을 증착하고 도 16 및 도 17에서 도시된 바와 같이 산화물 핑거(242)를 규정하는 마스크로 에칭한다. 그러나, 일반적으로 가능한한 많은 산화물 핑거들(242)을 생성하는 것이 유용하다. 이로써 게이트 저항이 보다 더욱 감소된다.A relatively thick TEOS layer 240 is then deposited and etched with a mask defining oxide fingers 242 as shown in FIGS. 16 and 17. However, it is generally useful to create as many oxide fingers 242 as possible. This further reduces the gate resistance.

산화물 핑거(242)를 형성하는 TEOS 에칭은 질화물 층(236) 바닥 상에서 정지한다. 이어서, 산화물(240)에 의해서 마스킹되지 않은 질화물 층(236)의 구역은 도 15에 도시된 바와 같이 제거한다.The TEOS etch forming oxide finger 242 stops on the nitride layer 236 bottom. Subsequently, the region of the nitride layer 236 not masked by the oxide 240 is removed as shown in FIG. 15.

이어서, 제 3 폴리실리콘 층(244)을 윤곽 증착하고 게이트 패드 및/또는 필드 플레이트(114)를 요구된 구역을 마스킹하면서 이방성으로 에칭백한다. 이러한 에칭백에 의해서, 루프 형상 폴리실리콘 핑거들(111)을 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이 산화물 핑거(242)의 측벽에서 폴리실리콘 스페이서로서 형성한다.Subsequently, the third polysilicon layer 244 is contour deposited and the gate pad and / or field plate 114 is anisotropically etched back while masking the required area. By this etching back, loop-shaped polysilicon fingers 111 are formed as polysilicon spacers on the sidewalls of the oxide fingers 242 as shown in FIGS. 16 and 17.

이어서, 폴리실리콘 부분(111,114)에 의해 마스킹된 구역을 제외하고, 산화물 층(60), 산화물 핑거(242) 및 중간의 질화물 층(236)을 웨이퍼 표면(14a)까지 이방성으로 에칭백한다. 도 18 및 도 19는 이 스테이지에서 최종 생성된 구조물을 도시한다.The oxide layer 60, oxide finger 242 and intermediate nitride layer 236 are then anisotropically etched back to the wafer surface 14a, except for the areas masked by the polysilicon portions 111, 114. 18 and 19 show the structure finally produced at this stage.

이어서, 도 20에 도시된 바와 같이, P 바디 주입(151)을 수행하여 활성 구역(120) 내에 채널 수용 영역을 위한 도펀트를 제공하며 게이트 접속부 구역(50) 내에 에지 영역 연장부(15a)를 위한 도펀트를 제공한다. 이후에, 주입된 도펀트를 확산시켜 폴리실리콘 핑거(111) 아래의 적어도 실질적으로 연속적인 영역(15a)을 형성한다. 이 영역(15a)의 연속성은 긴 확산 시간을 필요로 하지 않고 쉽게 성취될 수 있는데, 이는 도 20에 도시된 바와 같이 폴리실리콘 스페이서 핑거(111)의 폭이 매우 좁기 때문이다.Then, as shown in FIG. 20, P body implantation 151 is performed to provide a dopant for the channel receiving region in the active region 120 and for the edge region extension 15a in the gate junction region 50. Provide dopants. Thereafter, the implanted dopant is diffused to form at least substantially continuous region 15a under polysilicon finger 111. The continuity of this region 15a can be easily achieved without requiring a long diffusion time because the width of the polysilicon spacer finger 111 is very narrow, as shown in FIG.

이러한 폴리실리콘 스페이서 기술은 마스크를 사용하여 생성되는 핑거들보다폭이 좁은 핑거를 생성할 수 있으며 이로써 자기 정렬 선택 사양에 있어서 이점을 제공한다. 그러나, 이러한 스페이서 기술은 또한 유리하게는 통상적인 트렌치 게이트 MOSFET 프로세스에서 게이트 접속부를 위해서 사용될 수도 있다. 이는 P 바디 주입 및 AP 주입을 프로세스에서 나중 시기에 수행할 수 있는 기회를 제공하는데, 이는 최적화된 P 바디 도핑 프로파일을 위해서 바람직하다. 통상적인 트렌치 게이트 MOSFET 실례에 대한 적절한 프로세스는 다음과 같다.This polysilicon spacer technology can produce a narrower finger than the fingers produced using a mask, thereby providing an advantage in self-alignment options. However, such spacer technology may also be advantageously used for gate connections in conventional trench gate MOSFET processes. This offers the opportunity to perform P body implantation and AP implantation later in the process, which is desirable for an optimized P body doping profile. A suitable process for a typical trench gate MOSFET example is as follows.

드리프트 영역을 위한 에피택셜 층이 성장한 후에, 게이트 트렌치를 에칭한다. 게이트 산화물이 성장하고 이어서 폴리실리콘 층을 증착하며 실리콘 표면까지 에칭백시킨다. 이어서, 상대적으로 얇은 질화물 층을 증착하고 이어서 상대적으로 두꺼운 TEOS 층을 증착한다. 이후에, TEOS 층을 산화물 핑거를 규정하는 마스크로 에칭백시킨다. TEOS 에칭은 질화물 층 바닥 상에서 정지되며 이 질화물은 TEOS 에칭 동안 게이트 산화물을 보호한다. 이어서, 질화물 층을 제거한다. 이어서, 폴리실리콘 층을 증착한 후에 마스크를 사용하여 이방성으로 에칭백하여 폴리실리콘 스페이서를 산화물 핑거의 측벽에 형성한다. 이후에, (산화물 핑거를 포함하여) 모든 산화물 및 얇은 질화물 층 바닥을 실리콘 표면까지 아래로 이방성으로 에칭백한다. 이어서, AP 주입을 수행하고 확산시켜 P 바디 주입을 수행한다. 이후의 프로세스는 통상적인 프로세스 흐름과 동일한데, 즉 상술된 바와 같이 소스 주입 및 어닐링 단계, TEOS 증착 단계, CO 컨택트 윈도우 에칭 단계 등을 포함한다.After the epitaxial layer for the drift region has grown, the gate trench is etched. The gate oxide grows and then deposits a polysilicon layer and is etched back to the silicon surface. Next, a relatively thin layer of nitride is deposited followed by a relatively thick TEOS layer. Thereafter, the TEOS layer is etched back with a mask defining oxide fingers. TEOS etching is stopped on the nitride layer bottom and this nitride protects the gate oxide during TEOS etching. The nitride layer is then removed. The polysilicon layer is then deposited and anisotropically etched back using a mask to form polysilicon spacers on the sidewalls of the oxide fingers. Thereafter, all oxide and thin nitride layer bottoms (including oxide fingers) are anisotropically etched back down to the silicon surface. Then, AP injection is performed and diffused to perform P body injection. The subsequent process is the same as a conventional process flow, i.e., including the source injection and annealing step, the TEOS deposition step, the CO contact window etching step and the like as described above.

도 2 내지 도 20의 실시예들은 트렌치 게이트 망을 필드 플레이트 또는 게이트 패드로 접속시키기 위해 폴리실리콘 핑거를 사용하는 유리한 방법을 개시하고 있다. 이러한 핑거를 사용하게 되면 P 바디 주입 또는 AP 주입이 핑거가 형성된 후에 주입되고 이어서 핑거 아래로 확산될 수 있으며 이로써 연속적인 P 타입 에지 영역을 형성할 수 있다. 핑거들의 폭이 좁기 때문에 이러한 확산이 가능하다.2-20 disclose an advantageous method of using polysilicon fingers to connect a trench gate network to a field plate or gate pad. The use of such a finger allows P body implantation or AP implantation to be implanted after the finger is formed and then diffused under the finger, thereby forming a continuous P type edge region. This spreading is possible because of the narrow width of the fingers.

본 발명의 상술된 개시를 독해하면, 다른 수정 및 변경이 본 기술 분야의 당업자에게는 가능함을 이해할 것이다. 이러한 수정 및 변경은 반도체 디바이스 제조 분야에서 이미 알려져 있으며 본 명세서에서 개시된 특징 대신에 또는 더불어 사용될 수 있는 다른 특징을 포함할 수 있다.Upon reading the above disclosure of the present invention, it will be understood that other modifications and variations are possible to those skilled in the art. Such modifications and variations are known in the semiconductor device manufacturing arts and may include other features that may be used in place of or in combination with the features disclosed herein.

상술된 개시에서, n 채널 디바이스를 형성하기 위해서 p 타입 주입이 참조되었다. 물론, n 타입 주입이 사용되어 p 타입 채널 디바이스를 형성할 수도 있다. 따라서, 상술된 특정 실례는 n 채널 디바이스이며 여기서 소스 영역 및 드레인 영역(13,14)은 n 타입 도전성이며 영역(32,26)은 p 타입이고 전자 반전 채널(12)을 트렌치 게이트에 의해서 활성 영역(32) 내에서 생성한다. 반대되는 도전성 타입 도펀트를 사용함으로써, p 채널 디바이스를 본 발명에 따라서 제조할 수도 있다. 이 경우에, 소스 영역 및 드레인 영역(13,14)은 p 타입 도전성이며 영역(32,26)은 n 타입이고 홀 반전 채널(12)을 트렌치 게이트에 의해서 활성 영역(32) 내에서 생성한다. 각각의 채널 (N 바디) 주입 및 강성/가드 링(AN) 주입에 대한 참조는 P 바디 주입 및 AP 주입에 대한 서술 사항을 참조하면 된다.In the foregoing disclosure, p type implantation has been referred to to form n channel devices. Of course, n type implantation may be used to form a p type channel device. Thus, the specific example described above is an n-channel device where the source and drain regions 13 and 14 are n-type conductive and the regions 32 and 26 are p-type and the electron inversion channel 12 is made active by the trench gate. Create within 32. By using the opposite conductivity type dopant, p-channel devices can also be manufactured in accordance with the present invention. In this case, the source and drain regions 13 and 14 are p-type conductive and the regions 32 and 26 are n-type and create a hole inversion channel 12 in the active region 32 by trench gates. Reference to each of the channel (N body) injections and the rigid / guard ring (AN) injections can be found in the description of P body injection and AP injection.

본 발명은 (트렌치 게이트 타입 대신에) 평면 DMOS 타입의 전력 MOSFET에 대해서도 적용될 수 있으며 여기서 MOS 게이트는 (트렌치 내부 대신에) 바디 표면 상의 유전체 층 상에 존재한다. 본 발명은 가령 (MOSFET 대신에) 바이폴라 트랜지스터와 같은 다른 반도체 디바이스에서 동일한 문제를 풀기 위해서 사용될 수 있다. 이러한 디바이스의 디바이스 활성 구역은 셀 상에 존재할 수도 있고 아닐 수도 있다. 따라서, 본 발명은 일반적으로 에지 영역 상의 활성 디바이스 구역으로부터 (도전성 핑거의 형태로) 접속부를 제공하는 데 사용될 수 있으며 여기서 상기 에지 영역은 상기 핑거들 간에 도펀트를 주입하고 상기 핑거들 아래로 주입된 도펀트를 확산시킴으로써 디바이스 바디 내에서 형성된다.The invention is also applicable to power MOSFETs of planar DMOS type (instead of trench gate type) where the MOS gate is on a dielectric layer on the body surface (instead of inside the trench). The invention can be used to solve the same problem in other semiconductor devices such as bipolar transistors (instead of MOSFETs). The device active zone of such a device may or may not be present on the cell. Thus, the present invention can generally be used to provide a connection (in the form of a conductive finger) from an active device region on an edge region, where the edge region injects dopants between the fingers and implanted dopants under the fingers. Is diffused in the device body.

청구 범위가 특징들의 특정 조합에 대해서 작성되었지만, 본 발명의 개시 범위는 또한 이 청구 범위 내에 존재하는 동일한 발명과 연계 여부과 상관 없이 그리고 본 발명이 해결한 동일한 문제를 해결할 수 있는지와 상관 없이 임의의 신규한 특징 또는 본 명세서에서 명시적으로 또는 내포적으로 개시된 특징들의 임의의 신규한 조합 또는 이들의 임의의 일반화된 사항을 포함한다.Although the claims have been written for specific combinations of features, the disclosure of the present invention is also subject to any novelty whether or not in conjunction with the same inventions present within this claim and whether or not the invention addresses the same problems solved. It includes any feature or any novel combination of features explicitly or implicitly disclosed herein or any generalization thereof.

따라서, 본 출원으로부터 유도되는 임의의 다른 출원 또는 본 출원의 심사 동안 상기 특징들의 조합 및/또는 임의의 상기 특징에 대해서 새로운 청구 범위가 작성될 수 있음에 유의해야 한다.Accordingly, it should be noted that new claims may be made for any other application or combination of the above features and / or any such feature during the examination of the present application derived from the present application.

Claims (19)

반도체 디바이스 제조 방법━상기 반도체 디바이스는 활성 구역의 에지 영역 상에 연장되는 전기 도전성 접속부를 포함하고 상기 전기 접속부는 병렬의 전기 도전성 핑거들을 포함함━에 있어서,A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor device includes an electrically conductive connection extending on an edge region of the active zone and the electrical connection includes parallel electrically conductive fingers. (a) 상기 에지 영역이 제공될 구역 상에 상기 핑거들을 형성하는 단계와,(a) forming the fingers on a region where the edge region is to be provided; (b) 이어서 상기 핑거들 간의 공간을 통해서 상기 에지 영역을 위해 제 1 도전성 타입의 도펀트를 주입하는 단계와,(b) subsequently injecting a dopant of a first conductivity type for the edge region through the spaces between the fingers; (c) 상기 핑거들 및 상기 핑거들 간의 상기 공간 아래에서 연장되는 상기 제 1 도전성 타입의 적어도 실질적으로 연속적인 영역으로서 상기 에지 영역을 형성하도록 상기 핑거들 아래로 상기 도펀트를 확산시키는 단계를 포함하는(c) diffusing the dopant under the fingers to form the edge region as at least a substantially continuous region of the first conductivity type extending below the space between the fingers and the fingers. 반도체 디바이스 제조 방법.Semiconductor device manufacturing method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 활성 디바이스 구역은 셀 활성 구역에서 게이트 망을 갖는 절연 게이트 전계 효과 타입의 활성 디바이스 셀들을 포함하며,The active device region comprises insulated gate field effect type active device cells having a gate network in a cell active region, 상기 활성 디바이스 셀 각각은 제 2 도전성 타입의 드레인 영역과 소스 영역 간의 상기 제 1 도전성 타입의 채널 수용 영역에 인접하는 절연 게이트를 포함하고,Each of the active device cells includes an insulated gate adjacent a channel receiving region of the first conductivity type between a drain region and a source region of a second conductivity type, 자신의 핑거들을 갖는 상기 접속부는 상기 셀 활성 구역에서 상기 게이트 망으로부터의 게이트 접속부로서 제공되며,The connection with its fingers is provided as a gate connection from the gate network in the cell active area, 이후에, 상기 에지 영역이 상기 단계 (b) 및 상기 단계 (c)에서 제공되어 상기 셀 활성 구역의 주변부 둘레의 상기 채널 수용 영역을 종결시키는Thereafter, the edge area is provided in steps (b) and (c) to terminate the channel receiving area around the periphery of the cell active area. 반도체 디바이스 제조 방법.Semiconductor device manufacturing method. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 디바이스는 표면 인접 소스 영역으로부터 상기 채널 수용 영역을 통해서 그 아래에 존재하는 상기 드레인 영역의 일부로 연장된 트렌치 내에 자신의 게이트를 갖는 트렌치 게이트 타입의 디바이스이며,The device is a trench gate type device having its gate in a trench extending from a surface adjacent source region to a portion of the drain region existing below and through the channel receiving region, 상기 게이트 트렌치의 측벽에 절연층을 제공함으로써 상기 게이트는 상기 채널 수용 영역에 유전적으로 접속되고,By providing an insulating layer on the sidewalls of the gate trench, the gate is dielectrically connected to the channel receiving region, 상기 트렌치 게이트 망은 상기 에지 영역을 제공하기 이전에 형성되고,The trench gate network is formed prior to providing the edge region, 이후에, 상기 게이트 트렌치 망이 상기 셀 활성 구역의 주변부에서 종결되는 위치에 상기 에지 영역이 제공되는Thereafter, the edge region is provided at a position where the gate trench network terminates at the periphery of the cell active region. 반도체 디바이스 제조 방법.Semiconductor device manufacturing method. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 단계 (b) 및 상기 단계 (c)에서 제공된 상기 에지 영역은 상기 채널 수용 영역보다 깊고 보다 강하게 도핑된The edge regions provided in steps (b) and (c) are deeper and more heavily doped than the channel receiving region. 반도체 디바이스 제조 방법.Semiconductor device manufacturing method. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 에지 영역은 상기 단계 (b) 및 상기 단계 (c)에서 상기 게이트 트렌치보다 깊은 깊이로 제공되는The edge region is provided to a depth deeper than the gate trench in steps (b) and (c). 반도체 디바이스 제조 방법.Semiconductor device manufacturing method. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 3 to 5, 상기 트렌치 게이트 형성 이후에 그리고 상기 에지 영역 형성 이후에 상기 채널 수용 영역이 제공되는The channel receiving region is provided after the trench gate formation and after the edge region formation. 반도체 디바이스 제조 방법.Semiconductor device manufacturing method. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 에지 영역은 상기 셀 활성 구역을 넘어서는 상기 채널 수용 영역의 연장부로서 그리고 상기 채널 수용 영역과 동일한 프로세스 단계에서 제공되는The edge area is provided as an extension of the channel receiving area beyond the cell active area and in the same process step as the channel receiving area. 반도체 디바이스 제조 방법.Semiconductor device manufacturing method. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 7, 상기 확산 단계 (c)는 950℃ 이상의 온도에서 하나 이상의 스테이지로 수행되는The diffusion step (c) is carried out in one or more stages at a temperature of at least 950 ℃ 반도체 디바이스 제조 방법.Semiconductor device manufacturing method. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 8, 상기 전기 도전성 핑거들은 폴리실리콘 및/또는 실리사이드 및/또는 내열성 금속(a refractory metal)으로 형성되는The electrically conductive fingers are formed of polysilicon and / or silicide and / or a refractory metal. 반도체 디바이스 제조 방법.Semiconductor device manufacturing method. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 9, 상기 핑거들은 0.1 내지 2 ㎛ 범위의 폭을 갖는The fingers have a width in the range of 0.1 to 2 μm. 반도체 디바이스 제조 방법.Semiconductor device manufacturing method. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 10, 상기 단계 (a)에서 형성된 핑거들 중 인접하는 핑거들 간의 공간은 상기 핑거 폭보다 적어도 3 배 정도 넓은The space between adjacent fingers among the fingers formed in step (a) is at least three times wider than the finger width. 반도체 디바이스 제조 방법.Semiconductor device manufacturing method. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 11, 상기 단계 (a)는,Step (a) is, (a.i) 상기 핑거 형성 물질을 증착하는 단계와,(a.i) depositing the finger forming material; (a.ii) 상기 증착된 물질 상에 마스크를 제공하여 상기 핑거들을 위한 패턴을 규정하는 단계와,(a.ii) providing a mask on the deposited material to define a pattern for the fingers; (a.iii) 상기 증착된 물질을 에칭하여 상기 마스크에 의해 규정된 핑거들은 남기는 단계를 포함하는(a.iii) etching the deposited material leaving behind the fingers defined by the mask. 반도체 디바이스 제조 방법.Semiconductor device manufacturing method. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 디바이스는 상기 게이트 트렌치의 측벽에 제공된 중간의 게이트 유전체 층에 의해 상기 채널 수용 영역에 유전체적으로 접속된 자신의 게이트를 갖는 트렌치 게이트 전계 효과 타입 디바이스이며,The device is a trench gate field effect type device having its gate dielectrically connected to the channel receiving region by an intermediate gate dielectric layer provided on the sidewall of the gate trench, 상기 게이트는 상기 단계 (a.i)에서 증착되고 상기 단계 (a.iii)에서 에칭백된 물질에 의해 상기 게이트 트렌치 내에 제공되고,The gate is provided in the gate trench by a material deposited in step (a.i) and etched back in step (a.iii), 상기 단계 (a.ii)에서 제공된 마스크는 상기 활성 디바이스 구역에서 상기 게이트 트렌치 상에는 존재하지 않으며,The mask provided in step (a.ii) is not present on the gate trench in the active device region, 상기 게이트 유전체 층 중 상기 에칭에 의해서 손상된 임의의 구역은 단계 (a.iv)에서 재성장되는Any area damaged by the etching in the gate dielectric layer is regrown in step (a.iv) 반도체 디바이스 제조 방법.Semiconductor device manufacturing method. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 13, 상기 디바이스는 트렌치 게이트 전계 효과 타입 디바이스이며,The device is a trench gate field effect type device, 제 1 게이트 물질 층이 상기 게이트 트렌치 내에 증착되고 에칭백되어 상기 게이트 트렌치 내부에 상기 트렌치 게이트를 남기고,A first gate material layer is deposited and etched back in the gate trench leaving the trench gate inside the gate trench, 이어서, 제 2 물질 층이 증착되고 상기 단계 (a)에서 에칭되어 상기 트렌치 게이트로의 상기 접속부의 핑거들을 제공하는A second layer of material is then deposited and etched in step (a) to provide the fingers of the connection to the trench gate. 반도체 디바이스 제조 방법.Semiconductor device manufacturing method. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 14, 상기 단계 (b) 이전에 마스크가 상기 디바이스의 활성 구역 상에 제공되어 상기 에지 영역을 위해 주입된 상기 도펀트를 마스킹하며,A mask is provided on the active area of the device prior to step (b) to mask the dopant implanted for the edge area, 상기 마스크는 상기 단계 (b)를 수행한 후에 제거되는The mask is removed after performing step (b). 반도체 디바이스 제조 방법.Semiconductor device manufacturing method. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 15, 상기 핑거들이 자신의 길이의 적어도 일부분 위에서 스스로 서 있게 되도록 상기 접속부의 상기 핑거들 아래로부터 상기 증착된 물질이 에칭 제거되는The deposited material is etched away from under the fingers of the connection such that the fingers stand on themselves at least a portion of their length. 반도체 디바이스 제조 방법.Semiconductor device manufacturing method. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 11, 상기 단계 (a)는,Step (a) is, (a.i) 희생층을 증착하고 제 1 마스크로 상기 희생층을 패터닝하여 상기 핑거들의 원하는 패턴을 위한 윤곽(outline)을 제공하는 단계와,(a.i) depositing a sacrificial layer and patterning the sacrificial layer with a first mask to provide an outline for the desired pattern of fingers; (a.ii) 상기 패터닝된 희생층 상에 상기 핑거들을 위한 물질을 증착하는 단계와,(a.ii) depositing material for the fingers on the patterned sacrificial layer; (a.iii) 상기 핑거 물질을 에칭백하여 상기 패터닝된 희생층에서 상기 핑거들을 측벽 스페이서로서 형성하는 단계와,(a.iii) etching back the finger material to form the fingers as sidewall spacers in the patterned sacrificial layer; (a.iv) 상기 희생층을 제거하여 상기 핑거들을 남기는 단계를 포함하는(a.iv) removing the sacrificial layer to leave the fingers 반도체 디바이스 제조 방법.Semiconductor device manufacturing method. 반도체 디바이스━상기 반도체 디바이스는 활성 구역의 에지 영역 상에 연장되는 전기 도전성 접속부를 포함하고 상기 전기 접속부는 병렬의 전기 도전성 핑거들을 포함함━에 있어서,A semiconductor device, wherein the semiconductor device includes an electrically conductive connection extending on an edge region of the active zone and the electrical connection includes parallel electrically conductive fingers. 상기 에지 영역은 상기 핑거들 및 상기 핑거들 간의 공간 아래로 연장되는 제 1 도전성 타입의 적어도 실질적으로 연속적인 영역이며,The edge region is at least a substantially continuous region of a first conductivity type extending below the space between the fingers and the fingers, 상기 에지 영역은 상기 핑거들 간의 공간 아래로부터 확산된 도펀트로 구성된 상기 핑거들 아래의 확산 도펀트 프로파일을 갖는The edge region has a diffusion dopant profile under the fingers, consisting of dopants diffused from below the space between the fingers. 반도체 디바이스.Semiconductor device. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18, 제 2 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 방법에서의 추가적인 디바이스 피처(feature)들 중 임의의 피처를 갖는18. Having any of the additional device features in the method according to any of claims 2 to 17. 반도체 디바이스.Semiconductor device.
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