KR20070106439A - 반도체 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (42)
- 소정의 도전형의 반도체 기체와, 상기 반도체 기체의 제1 주면에 접하고, 또한, 상기 반도체 기체와는 밴드 갭이 상이한 반도체 재료로 이루어지는 헤테로 반도체 영역과, 상기 헤테로 반도체 영역과 상기 반도체 기체의 접합부에 근접한 위치에 게이트 절연막을 개재하여 형성된 게이트 전극과, 상기 헤테로 반도체 영역과 접속된 소스 전극과, 상기 반도체 기체와 접속된 드레인 전극을 갖는 반도체 장치로서,상기 헤테로 반도체 영역 내의 상기 소스 전극과 접하는 컨택트부의 적어도 일부의 영역이, 상기 반도체 기체의 도전형과 동일한 도전형으로 이루어지고, 또한, 그 불순물 밀도가, 상기 게이트 절연막을 개재하여 상기 게이트 전극과 대면하여 위치하는 상기 헤테로 반도체 영역 내의 게이트 전극 대면부의 적어도 일부의 영역의 불순물 밀도에 비해, 높은 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제1항에 있어서,상기 헤테로 반도체 영역 내의 상기 게이트 전극 대면부와 상기 컨택트부 사이에 끼워진 영역의 적어도 일부의 영역이, 상기 컨택트부와 동일한 도전형으로 이루어지고, 또한, 상기 헤테로 반도체 영역 내의 상기 게이트 전극 대면부의 불순물 밀도보다도 높은 도전부를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제2항에 있어서,상기 헤테로 반도체 영역 내의 상기 도전부가, 상기 컨택트부로부터 상기 게이트 전극의 단부의 바로 아래에 위치하는 영역에 걸쳐서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 소스 전극과 접하는 상기 컨택트부의 적어도 일부의 영역이, 상기 반도체 기체의 상기 제1 주면과는 평행하지 않은 면에서 상기 소스 전극과 접하고 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 컨택트부의 하층에 위치하는 상기 헤테로 반도체 영역 내의 상기 반도체 기체와 접하는 영역의 적어도 일부의 영역이, 상기 반도체 기체의 도전형과는 다른 도전형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 컨택트부의 하층에 위치하는 상기 헤테로 반도체 영역 내의 적어도 일부의 영역에서 그 하층으로부터 상기 반도체 기체와 접할 때까지의 영역의 적어도 일부의 영역에, 도전형 및/또는 불순물 밀도가 인접하는 영역마다 서로 다른 불순물을 도입한 복수의 영역이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제5항에 있어서,상기 헤테로 반도체 영역 내의 상기 컨택트부의 하층에 위치하고, 상기 반도체 기체와 접하는 상기 영역의 적어도 일부의 영역이, 상기 소스 전극과 접하고 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 반도체 기체의 상기 제1 주면측의 일부에, 상기 반도체 기체와 상기 헤테로 반도체 영역의 접합부에 인가되는 상기 드레인 전극의 드레인 전계를 완화하는 전계 완화 영역이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제8항에 있어서,상기 전계 완화 영역이, 상기 반도체 기체와는 다른 도전형의 반도체, 고저항체, 혹은, 절연체 중 어느 하나로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제8항에 있어서,상기 전계 완화 영역이, 상기 반도체 기체의 상기 제1 주면측의, 상기 헤테로 반도체 영역과 접하는 영역의 일부, 및/또는, 상기 게이트 전극과 상기 게이트 절연막을 개재하여 대면하는 영역의 일부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반 도체 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 반도체 기체의 상기 제1 주면측의 일부에, 상기 반도체 기체의 불순물 밀도보다도 높은 불순물 밀도를 갖는 도전 영역이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 게이트 전극이, 상기 반도체 기체의 도전형과는 다른 도전형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 반도체 기체의 상기 제1 주면에 홈을 파고, 상기 홈 내에 상기 게이트 절연막을 개재하여 상기 게이트 전극을 배치하고 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 반도체 기체의 재료가, 탄화규소, 질화 갈륨, 혹은, 다이아몬드 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 헤테로 반도체 영역의 재료가, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 아몰퍼스 실리콘, 게르마늄, 실리콘 게르마늄, 혹은, 갈륨 비소 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 기판 위에 반도체를 에피택셜 성장시켜 반도체 기체를 형성하는 반도체 기체 형성 공정과, 상기 반도체 기체와 동일 혹은 다른 도전형의 불순물을 도입하여 상기 반도체 기체와는 밴드 갭이 상이한 헤테로 반도체 영역의 층을 상기 반도체 기체의 제1 주면 위에 형성하고, 형성한 상기 헤테로 반도체 영역의 층의 미리 정한 소정 영역을 에칭하여 헤테로 반도체 영역으로서 패터닝하는 헤테로 반도체 영역 형성 공정과, 상기 헤테로 반도체 영역의 제1 주면 및 상기 반도체 기체의 상기 제1 주면 위에 게이트 절연막을 개재하여 게이트 전극의 층을 형성하는 게이트 전극층 형성 공정과, 형성한 상기 게이트 전극의 층에, 상기 반도체 기체와 동일 혹은 다른 도전형의 불순물을 도입하는 게이트 전극층 불순물 도입 공정과, 미리 정한 마스크재를 이용하여 상기 게이트 전극의 층을 에칭하여 게이트 전극으로서 패터닝하는 게이트 전극 형성 공정과, 상기 게이트 절연막 및 상기 게이트 전극 위에 층간 절연막을 형성하는 층간 절연막 형성 공정과, 상기 반도체 기체에 접속하는 드레인 전극을 형성하는 드레인 전극 형성 공정과, 미리 정한 마스크재를 이용하여 상기 층간 절연막 및 상기 게이트 절연막을 에칭하여 컨택트홀을 형성하는 컨택트홀 형성 공정과, 상기 헤테로 반도체 영역의 상기 컨택트홀이 위치하는 영역을 적 어도 포함하는 영역에, 상기 반도체 기체와 동일한 도전형의 불순물을 도입하여, 컨택트 영역을 형성하는 컨택트 영역 형성 공정과, 상기 컨택트홀을 통하여, 상기 컨택트 영역에 접하는 소스 전극을 형성하는 소스 전극 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제16항에 있어서,상기 컨택트 영역 형성 공정 대신에, 상기 헤테로 반도체 영역의 적어도 상기 제1 주면측의 표층부 중, 적어도, 상기 게이트 전극의 중앙부 바로 아래에 위치하고 있지 않은 영역에, 상기 반도체 기체와 동일한 도전형의 불순물을 도입하여, 저저항 영역을 형성하는 저저항 영역 형성 공정을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제17항에 있어서,상기 저저항 영역 형성 공정에 의해 상기 저저항 영역을 형성하는 경우, 상기 저저항 영역을, 상기 소스 전극과 접속하는 컨택트부로부터 상기 게이트 전극의 단부의 바로 아래에 위치하는 영역에 걸쳐서 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,상기 컨택트 영역을 형성하는 상기 컨택트 영역 형성 공정 또는 상기 저저항 영역을 형성하는 상기 저저항 영역 형성 공정이, 적어도, 상기 게이트 전극을 형성하는 게이트 전극 형성 공정보다도 후의 공정인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,상기 컨택트 영역 형성 공정 또는 상기 저저항 영역 형성 공정에서, 상기 헤테로 반도체 영역의 상기 제1 주면측의 표층부에 불순물을 도입할 때에, 상기 게이트 절연막을 개재하여, 혹은, 상기 게이트 절연막을 제거하여 상기 헤테로 반도체 영역을 노출시키고 나서, 불순물을 도입하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,상기 컨택트 영역 형성 공정 또는 상기 저저항 영역 형성 공정에서, 상기 헤테로 반도체 영역의 상기 제1 주면측의 표층부에 불순물을 도입할 때에, 상기 게이트 전극 혹은 상기 게이트 전극의 형성용의 상기 마스크재를 이용하여, 선택적으로 불순물을 도입하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,상기 게이트 전극층 불순물 도입 공정을 이용하는 대신에, 상기 컨택트 영역 형성 공정 또는 상기 저저항 영역 형성 공정에서, 상기 헤테로 반도체 영역의 상기 제1 주면측의 표층부에 불순물을 도입할 때에, 상기 게이트 전극 형성용의 상기 마스크재를 제거하고, 동시에, 상기 게이트 전극에도 불순물을 도입하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,상기 컨택트 영역 형성 공정 또는 상기 저저항 영역 형성 공정에서, 상기 헤테로 반도체 영역의 상기 제1 주면측의 표층부에 불순물을 도입할뿐만 아니라, 그 불순물을 도입하는 표층부의 하층에 위치하는 상기 반도체 기체와 접하는 영역의 적어도 일부의 영역에, 상기 반도체 기체의 도전형과는 다른 도전형으로 이루어지는 불순물을 도입하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제23항에 있어서,상기 게이트 전극층 불순물 도입 공정을 이용하는 대신에, 상기 컨택트 영역 형성 공정 또는 상기 저저항 영역 형성 공정에서, 상기 헤테로 반도체 영역의 상기 제1 주면측의 표층부의 하층에 위치하는 상기 반도체 기체와 접하는 영역의 적어도 일부의 영역에 불순물을 도입할 때에, 상기 게이트 전극 형성용의 상기 마스크재를 제거하고, 동시에, 상기 게이트 전극에도 불순물을 도입하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,상기 컨택트 영역 형성 공정 또는 상기 저저항 영역 형성 공정에서, 상기 헤테로 반도체 영역의 상기 제1 주면측의 표층부에 불순물을 도입할 때에, 혹은, 그 전후에서, 그 불순물을 도입하는 표층부의 하층에 위치하는 상기 헤테로 반도체 영역 내의 적어도 일부의 영역에서, 또한, 그 하층으로부터 상기 반도체 기체와 접할 때까지의 영역의 적어도 일부의 영역에, 도전형 및/또는 불순물 밀도가 인접하는 영역마다 서로 다른 불순물을 도입한 복수의 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제25항에 있어서,도전형 및/또는 불순물 밀도가 인접하는 영역마다 서로 다른 불순물을 도입한 복수의 상기 영역이, 복수의 층 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제23항에 있어서,상기 컨택트 영역 형성 공정 또는 상기 저저항 영역 형성 공정에서, 상기 헤테로 반도체 영역의 상기 제1 주면측의 표층부에 불순물을 도입할 때에 이용하는 마스크재를, 그 불순물을 도입하는 표층부의 하층에 위치하는 영역에 불순물을 도입할 때에 이용하는 마스크재로서 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제23항에 있어서,상기 헤테로 반도체 영역 내의 상기 컨택트부의 하층에 위치하고, 상기 반도체 기체와 접하는 상기 영역의 적어도 일부의 영역을, 상기 소스 전극과 접속하는 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,상기 컨택트 영역 형성 공정에서, 상기 컨택트 영역을 형성하기 위해 불순물을 도입할 때에, 상기 컨택트홀 형성 공정에서 이용한 상기 컨택트홀의 형성용의 상기 마스크재를 이용하여, 선택적으로 불순물을 도입하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,상기 컨택트홀 형성 공정에서, 상기 컨택트 영역 형성 공정에 의해 형성한 상기 컨택트 영역 또는 상기 저저항 영역 형성 공정에 의해 형성한 상기 저저항 영역을 상기 내지 컨택트홀의 형성용의 상기 마스크재를 이용하여 에칭하여, 상기 컨택트홀을 형성하고, 상기 소스 전극 형성 공정에서, 상기 컨택트 영역 또는 상기 저저항 영역의 측면에 적어도 접하도록, 상기 소스 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,상기 반도체 기체의 상기 제1 주면측의 일부에, 상기 반도체 기체와 상기 헤테로 반도체 영역의 접합부에 인가되는 상기 드레인 전극의 드레인 전계를 완화하는 전계 완화 영역을 형성하는 전계 완화 영역 형성 공정을 더 갖고 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제31항에 있어서,상기 전계 완화 영역을, 상기 반도체 기체와는 다른 도전형의 반도체, 고저항체, 혹은, 절연체 중 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제31항에 있어서,상기 전계 완화 영역을, 상기 반도체 기체의 상기 제1 주면측의, 상기 헤테로 반도체 영역과 접하는 영역의 일부, 및/또는, 상기 게이트 전극과 상기 게이트 절연막을 개재하여 대면하는 영역의 일부에 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제31항에 있어서,상기 전계 완화 영역 형성 공정에서, 상기 전계 완화 영역을 형성하기 위해 불순물을 상기 반도체 기체에 도입할 때에, 상기 게이트 전극 혹은 상기 게이트 전 극을 패터닝할 때에 이용한 상기 마스크재를 이용하여, 선택적으로 불순물을 상기 반도체 기체 내에 도입하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제31항에 있어서,상기 전계 완화 영역 형성 공정에서, 상기 전계 완화 영역을 형성하기 위해 불순물을 상기 반도체 기체에 도입할 때에, 상기 층간 절연막을 패터닝할 때에 이용한 상기 마스크재를 이용하여, 선택적으로 불순물을 상기 반도체 기체 내에 도입하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,상기 반도체 기체의 상기 제1 주면측의 일부에, 상기 반도체 기체의 불순물 밀도보다도 높은 불순물 밀도를 갖는 불순물을 도입하여 도전 영역을 형성하는 도전 영역 형성 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제31항에 있어서,상기 전계 완화 영역 형성 공정 및/또는 상기 도전 영역 형성 공정이, 상기 헤테로 반도체 영역 내에 불순물을 도입하는 컨택트 영역 형성 공정 또는 상기 저저항 영역 형성 공정과 동시이거나, 혹은, 그 전후의 공정인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,상기 게이트 전극을, 상기 반도체 기체의 도전형과는 다른 도전형으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,상기 반도체 기체 및/또는 상기 헤테로 반도체 영역 및/또는 상기 게이트 전극에 불순물을 도입하는 수단으로서, 이온 주입법, 고상 확산법, 기상 확산법 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,상기 반도체 기체의 상기 제1 주면에 홈을 파고, 상기 홈 내에 상기 게이트 절연막을 개재하여 상기 게이트 전극을 배치하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,상기 반도체 기체의 재료에, 탄화규소, 질화 갈륨, 혹은, 다이아몬드 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,상기 헤테로 반도체 영역의 재료에, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 아몰퍼 스 실리콘, 게르마늄, 실리콘 게르마늄, 혹은, 갈륨 비소 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
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