KR20080025041A - Trench metal oxide semiconductor field effect transistor - Google Patents

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Abstract

Embodiments here described provide a striped or closed cell trench metal-oxide semiconductor field effect transistor (TMOSFET). The striped or closed cell TMOSFET comprises a source region, a body region disposed above the source region, a drift region disposed above the body region, a drain region disposed above the drift region. A gate region is disposed above the source region and adjacent the body region. A gate insulator region electrically isolates the gate region from the source region, body region, drift region and drain region. The body region is electrically coupled to the source region. ® KIPO & WIPO 2008

Description

트렌치 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터{TRENCH METAL OXIDE SEMICONDUCTOR FIELD EFFECT TRANSISTOR}Trench metal oxide semiconductor field effect transistor {TRENCH METAL OXIDE SEMICONDUCTOR FIELD EFFECT TRANSISTOR}

본 발명은 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 트렌치 게이트 구조(trench gate geometry)를 가지는 수직 MOSFET 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFETs), and more particularly to vertical MOSFET devices having trench gate geometry.

도 1에 관해 언급하면, 종래 기술에 따른 줄무늬가 있는(striped) 트렌치 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(TMOSFET)(100)의 단면 투시도가 나타나 있다. 줄무늬가 있는 TMOSFET(100)은 복수의 소스 접촉부(source contacts)(110), 복수의 소스 영역(115), 복수의 게이트 영역(120), 복수의 게이트 절연체 영역(125), 복수의 바디 영역(body region)(130), 드레인 영역(135, 140) 및 드레인 접촉부(145)를 포함한다. 드레인 영역(135, 140)은 선택적으로 제1드레인부(140) 및 제2드레인부(135)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a cross-sectional perspective view of a striped trench metal oxide semiconductor field effect transistor (TMOSFET) 100 according to the prior art is shown. The striped TMOSFET 100 includes a plurality of source contacts 110, a plurality of source regions 115, a plurality of gate regions 120, a plurality of gate insulator regions 125, and a plurality of body regions ( body region 130, drain regions 135 and 140, and drain contacts 145. The drain regions 135 and 140 may optionally include a first drain portion 140 and a second drain portion 135.

바디 영역(130)은 드레인 영역(135, 140) 상부에 배치된다. 소스 영역(115), 게이트 영역(120) 및 게이트 절연체 영역(125)은 바디 영역(130) 내에 배치된다. 게이트 영역(120) 및 게이트 절연체 영역(125)은 평행하게 길게 된(parallel-elongated) 구조로 형성된다. 게이트 절연체 영역(125)은 게이트 영역(12)을 둘러 싼다. 따라서, 게이트 영역(120)은 게이트 절연체 영역(125)에 의해 주위 영역과 전기적으로 격리된다(isolated). 게이트 영역(120)은 결합되어 장치(100)의 공통 게이트를 형성한다. 소스 영역(115)은 게이트 절연체 영역(125)의 주위를 따라 평행하게 길게 된 구조로 형성된다. 소스 영역(115)은 소스 접촉부(110)에 의해 결합되어 장치(100)의 공통 소스를 형성한다. 복수의 각각의 소스 접촉부(110)로 도시되었지만, 소스 접촉부(110)는 모든 소스 영역(115)을 결합하는 단일 도전층으로써 실행될 수도 있다. 소스 접촉부(110)는 또한 소스 영역(115)을 바디 영역(130)과 결합시킨다.The body region 130 is disposed above the drain regions 135 and 140. The source region 115, the gate region 120, and the gate insulator region 125 are disposed in the body region 130. The gate region 120 and the gate insulator region 125 are formed in a parallel-elongated structure. Gate insulator region 125 surrounds gate region 12. Thus, gate region 120 is electrically isolated from the surrounding region by gate insulator region 125. Gate regions 120 are combined to form a common gate of device 100. The source region 115 is formed in a structure elongated in parallel along the circumference of the gate insulator region 125. Source region 115 is joined by source contact 110 to form a common source of device 100. Although shown as a plurality of respective source contacts 110, the source contacts 110 may be implemented as a single conductive layer that joins all of the source regions 115. Source contact 110 also couples source region 115 with body region 130.

소스 영역(115)과 드레인 영역(110)은 인 또는 비소가 도프된(doped) 실리콘과 같이, 대량으로(heavily) n-도프된(N+) 반도체이다. 바디 영역(130)은 붕소가 도프된 실리콘과 같이, p-도프된(P) 반도체이다. 게이트 영역(120)은 인이 도프된 폴리실리콘과 같이, 대량으로 n-도프된(N+) 반도체이다. 게이트 절연체 영역(125)은 이산화 실리콘과 같은, 절연체일 수 있다.The source region 115 and the drain region 110 are heavily n-doped (N +) semiconductors, such as silicon doped with phosphorus or arsenic. Body region 130 is a p-doped (P) semiconductor, such as boron doped silicon. Gate region 120 is a large n-doped (N +) semiconductor, such as polysilicon doped with phosphorus. Gate insulator region 125 may be an insulator, such as silicon dioxide.

소스 영역(115)에 대한 게이트 영역(120)의 포텐셜이 장치의 역치 전압 이상으로 증가하면, 도전성 채널이 게이트 절연체 영역(125)의 주위를 따라 바디 영역(130)에 유도된다. 그러면 줄무늬가 있는 TMOSFET(100)은 드레인 영역(140)과 소스 영역(115) 사이에 전류를 전도할 것이다. 따라서, 장치는 온(on) 상태가 된다. If the potential of the gate region 120 relative to the source region 115 increases above the threshold voltage of the device, a conductive channel is induced in the body region 130 along the perimeter of the gate insulator region 125. Striped TMOSFET 100 will then conduct current between drain region 140 and source region 115. Thus, the device is turned on.

게이트 영역(120)의 포텐셜이 역치 전압 아래로 감소하면, 채널은 더 이상 유도되지 않는다. 결과적으로, 드레인 영역(140)과 소스 영역(115) 사이에 인가된 전압 포텐셜은 그 사이에 전류를 유도하지 않을 것이다. 따라서, 장치(100)는 오 프(off) 상태가 되고 바디 영역(130)과 드레인 영역(140)에 의해 형성된 접합이 소스와 드레인에 걸쳐 인가된 전압을 유지한다. If the potential of the gate region 120 decreases below the threshold voltage, the channel is no longer induced. As a result, the voltage potential applied between the drain region 140 and the source region 115 will not induce a current therebetween. Thus, device 100 is off and the junction formed by body region 130 and drain region 140 maintains the applied voltage across the source and drain.

드레인 영역(135, 140)이 제1드레인부(140) 상부에 배치된 제2드레인부(135)를 포함한다면, 드레인 영역의 제2부(135)는 인 또는 비소가 도프된 실리콘과 같은, 소량으로(lightly) n-도프된(N-) 반도체이고, 드레인 영역의 제1부(140)는 인 또는 비소가 도프된 실리콘과 같은, 대량으로 n-도프된(N+) 반도체이다. 소량으로 n-도프된(N-) 드레인 영역의 제2부(135)는 바디 영역(130)과 드레인 영역의 제2부(135) 양자 내부로 확장하는 디플리션(depletion) 영역을 초래하고, 따라서 펀치 스루(punch through) 효과를 감소시킨다. 따라서, 소량으로 n-도프된(N-) 드레인 영역의 제2부(135)는 줄무늬가 있는 TMOSFET(100)의 브레이크다운(breakdown) 전압을 증가시키도록 작용한다.If the drain regions 135 and 140 include a second drain portion 135 disposed over the first drain portion 140, the second portion 135 of the drain region may be formed of phosphorus or arsenic doped silicon. Lightly n-doped (N−) semiconductors, and the first portion 140 of the drain region is a bulk n-doped (N +) semiconductor, such as silicon doped with phosphorus or arsenic. The second portion 135 of the n-doped (N-) drain region in small amounts results in a depletion region that extends into both the body region 130 and the second portion 135 of the drain region. Thus reducing the punch through effect. Thus, the second portion 135 of the small n-doped (N-) drain region acts to increase the breakdown voltage of the striped TMOSFET 100.

줄무늬가 있는 TMOSFET(100)의 채널 폭은 복수의 소스 영역(115)의 길이의 함수이다. 따라서, 줄무늬가 있는 TMOSFET(100)은 길이의 비율로 큰 채널 폭을 제공한다. 따라서, 줄무늬가 있는 TMOSFET은 펄스폭 변조(PWM) 전압 레귤레이터에서 스위칭 소자와 같은, 전력 MOSFET 어플리케이션을 위해 유용하게 사용될 수 있다.The channel width of the striped TMOSFET 100 is a function of the length of the plurality of source regions 115. Thus, the striped TMOSFET 100 provides a large channel width at a ratio of lengths. Thus, striped TMOSFETs can be useful for power MOSFET applications, such as switching devices, in pulse width modulation (PWM) voltage regulators.

도 2에 관해 언급하면, 종래기술에 따른 폐쇄 셀(closed cell) 트렌치 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(TMOSFET)(200)의 단면 투시도를 나타낸다. 폐쇄 셀 TMOSFET(200)은 복수의 소스 접촉부(210), 복수의 소스 영역(215), 게이트 영역(220), 게이트 절연체 영역(225), 복수의 바디 영역(230), 드레인 영역(235, 240) 및 드레인 접촉부(245)를 포함하여 구성된다. 드레인 영역(235, 240)은 선택 적으로 제1드레인부(240) 및 제2드레인부(235)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, there is shown a cross-sectional perspective view of a closed cell trench metal oxide semiconductor field effect transistor (TMOSFET) 200 according to the prior art. The closed cell TMOSFET 200 includes a plurality of source contacts 210, a plurality of source regions 215, a gate region 220, a gate insulator region 225, a plurality of body regions 230, and drain regions 235 and 240. ) And a drain contact 245. The drain regions 235 and 240 may optionally include a first drain portion 240 and a second drain portion 235.

바디 영역(230), 소스 영역(215), 게이트 영역(220) 및 게이트 절연체 영역(225)은 드레인 영역(235, 240) 상부에 배치된다. 게이트 영역(220)의 제1부 및 게이트 절연체 영역(225)은 실질적으로 평행하게 길게 된 구조(221)로 형성된다. 게이트 영역(220)의 제2부와 게이트 절연체 영역(225)은 실질적으로 수직-평행하게 길게 된 구조(222)로 형성된다. 게이트 영역(220)의 제1 및 제2부는 모두 상호 연결되며 복수의 셀을 형성한다. 바디 영역(230)은 게이트 영역(220)에 의해 형성된 복수의 셀 내에 배치된다.The body region 230, the source region 215, the gate region 220, and the gate insulator region 225 are disposed on the drain regions 235 and 240. The first portion of the gate region 220 and the gate insulator region 225 are formed of a structure 221 extending substantially parallel. The second portion of the gate region 220 and the gate insulator region 225 are formed of a structure 222 that extends substantially vertically-parallel. The first and second portions of the gate region 220 are both interconnected to form a plurality of cells. The body region 230 is disposed in the plurality of cells formed by the gate region 220.

게이트 절연체 영역(225)은 게이트 영역(220)을 둘러싼다. 따라서, 게이트 영역(220)은 게이트 절연체 영역(225)에 의해 주위의 영역과 전기적으로 격리된다. 소스 영역(215)은 게이트 절연체 영역(225)의 주위를 따라 복수의 셀에 형성된다.Gate insulator region 225 surrounds gate region 220. Thus, the gate region 220 is electrically isolated from the surrounding region by the gate insulator region 225. Source region 215 is formed in the plurality of cells along the periphery of gate insulator region 225.

소스 영역(215)은 소스 접촉부(210)에 의해 결합되어 장치(200)의 공통 소스를 형성한다. 복수의 개별적인 소스 접촉부(210)가 도시되었지만, 소스 접촉부(210)는 복수의 소스 영역(215)을 각각 결합하는 복수의 도전성 스트립, 모든 소스 영역(215)을 결합하는 단일 도전층, 등으로서 실시될 수도 있을 것이다. 소스 접촉부(210)는 또는 소스 영역(215)을 바디 영역(230)으로 결합시킨다.Source region 215 is joined by source contact 210 to form a common source of device 200. Although a plurality of individual source contacts 210 are shown, the source contacts 210 may be implemented as a plurality of conductive strips coupling each of the plurality of source regions 215, a single conductive layer coupling all the source regions 215, and the like. It could be. Source contact 210 also couples source region 215 to body region 230.

소스 영역(215)과 드레인 영역(240)은 인 또는 비소로 도프된 실리콘과 같이, 대량으로 n-도프된(+N) 반도체이다. 바디 영역(230)은 붕소로 도프된 실리콘과 같이 p-도프된(P) 반도체이다. 게이트 영역(220)는 인으로 도프된 폴리실리콘과 같이 대량으로 n-도프된(N+) 반도체이다. 게이트 절연체 영역(225)은 이산화 실리콘 과 같은 절연체일 수 있다.The source region 215 and the drain region 240 are largely n-doped (+ N) semiconductors, such as silicon doped with phosphorus or arsenic. Body region 230 is a p-doped (P) semiconductor, such as silicon doped with boron. Gate region 220 is a large n-doped (N +) semiconductor, such as polysilicon doped with phosphorus. Gate insulator region 225 may be an insulator such as silicon dioxide.

소스 영역(215)에 대한 게이트 영역(220)의 포텐셜이 장치(200)의 역치 전압 이상 증가하면, 바디 영역(230)에 게이트 절연체 영역(25)의 주위를 따라서 도전성 채널이 유도된다. 장치(200)는 드레인 영역(240)과 소스 영역(215) 간에 전류를 전도할 것이다. 따라서, 장치(200)는 온 상태가 된다.When the potential of the gate region 220 relative to the source region 215 increases above the threshold voltage of the device 200, a conductive channel is induced in the body region 230 along the periphery of the gate insulator region 25. Device 200 will conduct current between drain region 240 and source region 215. Thus, the device 200 is turned on.

게이트 영역(220)의 포텔셜이 역치 전압 이하로 감소하면, 채널은 더 이상 유도되지 않는다. 결과적으로, 드레인 영역(240)과 소스 영역(215) 사이에 인가된 전압 포텐셜은 그 사이에 흐르는 전류를 야기하지 않는다. 따라서, 장치는 오프 상태가 되고 바디 영역(230)과 드레인 영역(240) 사이의 접합이 소스와 드레인에 걸쳐 인가된 전압을 유지한다.If the potential of gate region 220 decreases below the threshold voltage, the channel is no longer induced. As a result, the voltage potential applied between the drain region 240 and the source region 215 does not cause a current flowing therebetween. Thus, the device is turned off and the junction between body region 230 and drain region 240 maintains the applied voltage across the source and drain.

만약 드레인 영역(235, 240)이 제1부(240) 상부에 배치된 제2부(235)를 포함하여 구성된다면, 드레인 영역의 제2부(235)는 인 또는 비소가 도프된 실리콘처럼 소량으로 n-도프된(N-) 반도체이고, 드레인 영역의 제1부(240)는 인이 도프된 실리콘처럼 대량으로 n-도프된(N+) 반도체이다. 소량으로 n-도프된(N-) 드레인 영역의 제2부(235)는 바디 영역(230) 및 드레인 영역의 제2부(235) 양자로 확장되는 디플리션 영역을 초래하고, 따라서 펀치 스루 효과를 감소시킨다. 따라서, 소량으로 n-도프된(N-) 드레인 영역의 제2부(235)는 폐쇄 셀 TMOSFET(200)의 브레이크다운 전압을 증가시키도록 작용한다.If the drain regions 235 and 240 include a second portion 235 disposed above the first portion 240, the second portion 235 of the drain region may be a small amount, such as silicon doped with phosphorous or arsenic. N-doped (N−) semiconductor, and the first portion 240 of the drain region is a semiconductor n-doped (N +) in bulk, such as phosphorus-doped silicon. The second portion 235 of the n-doped (N-) drain region in small amounts results in a depletion region extending into both the body region 230 and the second portion 235 of the drain region, thus punch-through Reduce the effect. Thus, the second portion 235 of the small n-doped (N-) drain region acts to increase the breakdown voltage of the closed cell TMOSFET 200.

폐쇄 셀 TMOSFET(200)의 채널 폭은 소스 영역(215)의 넓이의 합의 함수이다. EK라서, 폐쇄 셀 TMOSFET(200) 구조는 줄무늬가 있는 TMOSFET(100)과 비교할 때, 채널 영역의 폭을 유리하게 증가시킨다. 따라서, 폐쇄 셀 TMOSFET(200)은 줄무늬가 있는 TMOSFET(100)과 비교할 때 상대적으로 저채널 저항(low channel resistance)(즉, 온 저항(on resistance))을 가진다. 저채널 저항은 줄무늬가 있는 TMOSFET(100)과 비교할 때 폐쇄 셀 TMOSFET(200)에 방산되는 파워를 감소시킨다.The channel width of the closed cell TMOSFET 200 is a function of the sum of the widths of the source regions 215. As an EK, the closed cell TMOSFET 200 structure advantageously increases the width of the channel region when compared to the striped TMOSFET 100. Thus, the closed cell TMOSFET 200 has a relatively low channel resistance (ie, on resistance) as compared to the striped TMOSFET 100. The low channel resistance reduces the power dissipated in the closed cell TMOSFET 200 compared to the striped TMOSFET 100.

유사하게, 폐쇄 셀 TMOSFET(220)의 게이트 대 드레인 캐패시턴스(gate-to-drain capacitance)는 게이트 영역(220)의 하부와 드레인 영역(240)간에 오버랩되는 영역의 함수이다. 따라서, 폐쇄 셀 TMOSFET(200) 구조는 줄무늬가 있는 TMOSFET(100)과 비교할 때, 높은 게이트 대 드레인 캐패시턴스가 발생한다. 상대적으로 높은 게이트 대 드레인 캐패시턴스는 줄무늬가 있는 TMOSFET(100)과 비교할 때, 폐쇄 셀 TMOSFET(200)의 스위칭 스피드를 제한한다.Similarly, the gate-to-drain capacitance of the closed cell TMOSFET 220 is a function of the overlap between the bottom of the gate region 220 and the drain region 240. Thus, the closed cell TMOSFET 200 structure produces a high gate-to-drain capacitance when compared to the striped TMOSFET 100. The relatively high gate-to-drain capacitance limits the switching speed of the closed cell TMOSFET 200 as compared to the striped TMOSFET 100.

따라서, 여기에서 기술되는 실시예는 게이트와 드레인 영역이 동일 측변에 있는 반면 소스 영역은 반대편에 배치된 트렌치 금속-산화막-반도체 전계 효과 트렌지스터(TMOSFET)를 제공한다. 본 발명의 실시예는 줄무늬가 있는 또는 폐쇄 셀 TMOSFET과 실질적으로 동일한 온 저항을 가지는 줄무늬가 있는 또는 폐쇄 셀 TMOSFET을 제공한다. 또한, 본 발명의 실시예는 실시예는 낮은 게이트-대-드레인 캐패시턴스를 가지는 줄무늬가 있는 또는 폐쇄 셀 TMOSFET을 제공한다.Thus, the embodiment described herein provides a trench metal-oxide-semiconductor field effect transistor (TMOSFET) in which the gate and drain regions are on the same side, while the source region is disposed opposite. Embodiments of the present invention provide a striped or closed cell TMOSFET having an on resistance substantially the same as a striped or closed cell TMOSFET. In addition, embodiments of the present invention provide a striped or closed cell TMOSFET with low gate-to-drain capacitance.

또한 본 발명의 실시예는 소스 영역, 소스 영역 위에 배치된 바디 영역, 바디 영역 위에 배치된 드리프트 영역, 드리프트 영역 위에 배치된 드레인 영역을 포함하여 구성된 줄무늬가 있는 또는 폐쇄 셀 TMOSFET이 제공된다. 게이트 영역은 소스 영역 위의 바디 영역 근처에 배치된다. 게이트 절연체 영역은 게이트 영역을 소스 영역, 바디 영역, 드리프트 영역 및 드레인 영역으로부터 전기적으로 격리한다. 바디 영겨은 소스 영역과 전기적으로 결합된다.Embodiments of the present invention also provide a striped or closed cell TMOSFET comprising a source region, a body region disposed over the source region, a drift region disposed over the body region, a drain region disposed over the drift region. The gate region is disposed near the body region above the source region. The gate insulator region electrically isolates the gate region from the source region, the body region, the drift region and the drain region. The body young bran is electrically coupled with the source region.

본 발명읫 실시예는 또한 줄무늬가 있는 또는 폐쇄 셀 TMOSFET의 제작 방법을 제공한다. 제작 방법은 P-도프된 애피텍셜 실리콘은 N-도프된 실리콘 기판 위에 성장하고, N-도프된 에피택셜 실리콘을 P-도프된 실리콘층에 성장하는 것을 포함한다. 에피택셜 증착된 실리콘층과 기판의 일부는 선택적으로 에칭되어 트렌치 세트를 형성한다. 트렌치 근처의 실리콘은 산화되어 게이트 산화 영역을 형성한다. 트렌치의 제1부는 폴리실리콘으로 채워지고 나머지 부분은 유전체로 채워진다. n-타입 불순물이 주입되어 드리프트 영역과 게이트 영역을 형성한다. p-타입 불순물이 주입되어 N-채널 MOSFET의 바디 영역을 형성한다.The present invention also provides a method of fabricating a striped or closed cell TMOSFET. The fabrication method includes growing P-doped epitaxial silicon onto an N-doped silicon substrate and growing N-doped epitaxial silicon into a P-doped silicon layer. The epitaxially deposited silicon layer and a portion of the substrate are selectively etched to form a trench set. Silicon near the trench is oxidized to form a gate oxide region. The first portion of the trench is filled with polysilicon and the remainder is filled with a dielectric. n-type impurities are implanted to form the drift region and the gate region. P-type impurities are implanted to form the body region of the N-channel MOSFET.

본 발명은 첨부되는 도면에서 그 예를 도시하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 유사한 참조번호는 유사한 소자를 뜻하는 것이다.The present invention shows an example in the accompanying drawings, but is not limited thereto, and like reference numerals refer to like elements.

도 1은 종래 기술에 따른 줄무늬가 있는 트렌치 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(TMOSFET)의 단면 투시도이다.1 is a cross-sectional perspective view of a striped trench metal oxide semiconductor field effect transistor (TMOSFET) according to the prior art.

도 2는 종래 기술에 따른 폐쇄 셀 트렌치 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(TMOSFET)의 단면 투시도이다.2 is a cross-sectional perspective view of a closed cell trench metal oxide semiconductor field effect transistor (TMOSFET) according to the prior art.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 줄무늬가 있는 셀 트렌치 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(TMOSFET)의 단면 투시도이다.3 is a cross-sectional perspective view of a striped cell trench metal oxide semiconductor field effect transistor (TMOSFET) in accordance with one embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 또 다른 줄무늬가 있는 셀 트렌치 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(TMOSFET)의 단면 투시도이다.4 is a cross-sectional perspective view of yet another striped cell trench metal oxide semiconductor field effect transistor (TMOSFET) in accordance with one embodiment of the present invention.

도 5a-5d는 본 발명의 일실시예에 따른 줄무늬가 있는 셀 트렌치 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(TMOSFET)의 제조 방법의 플로우 다이어그램(flow diagram)이다. 5A-5D are flow diagrams of a method of fabricating a striped cell trench metal oxide semiconductor field effect transistor (TMOSFET) in accordance with one embodiment of the present invention.

도 6a-6o는 본 발명의 일실시예에 따른 줄무늬가 있는 셀 트렌치 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(TMOSFET)의 다양한 제작 단계의 단면 투시도이다.6A-6O are cross-sectional perspective views of various stages of fabrication of a striped cell trench metal oxide semiconductor field effect transistor (TMOSFET) in accordance with one embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 폐쇄 셀 트렌치 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(TMOSFET)의 단면 투시도이다.7 is a cross-sectional perspective view of a closed cell trench metal oxide semiconductor field effect transistor (TMOSFET) in accordance with one embodiment of the present invention.

도 8a-8d는 본 발명의 일실시예에 따른 폐쇄 셀 트렌치 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(TMOSFET)의 제작 방법의 플로우 다이어그램이다.8A-8D are flow diagrams of a method of fabricating a closed cell trench metal oxide semiconductor field effect transistor (TMOSFET) in accordance with one embodiment of the present invention.

도 9a-9o는 본 발명의 일실시예에 따른 폐쇄 셀 트렌치 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(TMOSFET)의 다양한 제작 단계의 단면 평면도이다.9A-9O are cross-sectional plan views of various fabrication steps of a closed cell trench metal oxide semiconductor field effect transistor (TMOSFET) in accordance with one embodiment of the present invention.

도 10a-10d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐쇄 셀 트렌치 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(TMOSFET)의 제작 방법의 플로우 다이어그램이다.10A-10D are flow diagrams of a method of fabricating a closed cell trench metal oxide semiconductor field effect transistor (TMOSFET) in accordance with another embodiment of the present invention.

도 11a-11n은 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐쇄 셀 트렌치 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(TMOSFET)의 다양한 제작 단계의 단면 평면도이다.11A-11N are cross-sectional plan views of various fabrication steps of a closed cell trench metal oxide semiconductor field effect transistor (TMOSFET) in accordance with another embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조로 상세히 설명할 것이다. 본 발명을 이들 실시예와 결합하여 설명하겠지만, 본 발명이 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 이에 반하여, 본 발명은 첨부되는 청구항에 의해 정의되는 발명의 범위 내에 포함될 수 있는 변형예, 수정예, 및 등가물에 미칠 것이다. 또한, 다음 본 발명의 상세한 설명에서, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 상세한 설명이 전개된다. 그러나, 본 발명은 이들 상세한 설명 없이 실행될 수 있을 것이다. 다른 예에서, 주지의 방법, 절차, 구성요소 및 회로는 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않게 하기 위해 상세히 기술되지 않을 것이다.An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Although the present invention will be described in conjunction with these examples, the present invention is not limited to these examples. On the contrary, the invention is intended to cover modifications, variations, and equivalents that may be included within the scope of the invention as defined by the appended claims. In addition, in the following detailed description of the invention, numerous details are set forth in order to provide a thorough understanding of the present invention. However, the present invention may be practiced without these details. In other instances, well-known methods, procedures, components and circuits will not be described in detail in order not to unnecessarily obscure the present invention.

이제 도 3을 참조로 하면, 본 발명의 일실시예에 따른 줄무늬가 있는 셀 트렌치 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(TMOSFET)(300)의 단면 투시도가 도시되어 있다. 줄무늬가 있는 셀 TMOSFET(300)은 소스 접촉부(310), 소스 영역(315), 복수의 게이트 영역(320), 복수의 게이트 절연체 영역(325), 복수의 바디 영역(330), 복수의 드리프트(drift) 영역(335), 복수의 드레인 영역(340) 및 드레인 접촉부(345)를 포함하여 구성된다. 줄무늬가 있는 셀 TMOSFET(300)은 또한 제1소스-바디 접촉 영역(350), 제2소스-바디 접촉 영역(355), 및 소스-바디 접촉 절연체 영역(360)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring now to FIG. 3, a cross-sectional perspective view of a striped cell trench metal oxide semiconductor field effect transistor (TMOSFET) 300 is shown in accordance with an embodiment of the present invention. The striped cell TMOSFET 300 includes a source contact 310, a source region 315, a plurality of gate regions 320, a plurality of gate insulator regions 325, a plurality of body regions 330, and a plurality of drifts ( a drift region 335, a plurality of drain regions 340, and a drain contact portion 345. Striped cell TMOSFET 300 may also comprise a first source-body contact region 350, a second source-body contact region 355, and a source-body contact insulator region 360.

복수의 게이트 영역(320), 복수의 게이트 절연체 영역(325), 복수의 바디 영역(330), 복수의 드리프트 영역(335) 및 복수의 드레인 영역(340)은 소스 영역(315) 상부에 배치된다. 게이트 영역(320) 및 게이트 절연체 영역(325)은 실질적 으로 평행하게 길게 되는 구조로 형성된다. 바디 영역(330)은 소스 영역(315)의 상부에 게이트 영역(320) 및 게이트 절연체 영역(325)에 의해 형성되는 평행하게 길게 된 구조 사이에 배치된다. 드레인 영역(340)은 드리프트 영역(335)의 상부에 게이트 영역(320)과 게이트 절연체 영역(325)에 의해 형성되는 평행하게 길게 된 구조 사이에 배치된다.The plurality of gate regions 320, the plurality of gate insulator regions 325, the plurality of body regions 330, the plurality of drift regions 335, and the plurality of drain regions 340 are disposed on the source region 315. . The gate region 320 and the gate insulator region 325 are formed to have a substantially parallel structure. The body region 330 is disposed between the parallel elongated structure formed by the gate region 320 and the gate insulator region 325 on top of the source region 315. The drain region 340 is disposed between the parallel elongated structure formed by the gate region 320 and the gate insulator region 325 on top of the drift region 335.

게이트 영역(320)은 대응하는 게이트 절연체 영역(325)에 의해 둘러싸인다. 따라서, 게이트 영역(320)은 게이트 절연체 영역(325)에 의해 둘러싸인 영역(즉, 소스 영역(315), 바디 영역(330), 드리프트 영역(335), 드레인 영역(340) 및 드레인 접촉부(345))으로부터 전기적으로 격리된다. 도시되지는 않았지만, 게이트 영역(320)은 서로(즉, 게이트 접촉부에 의해 장치의 주변부 영역에서) 상호교차된다. 복수의 드레인 영역(340)은 드레인 접촉부(345)에 의해 장치의 공통 드레인을 형성한다. 상기 설명으로부터, 본 발명의 줄무늬가 있는 TMOSFET(300)은 실질적으로 동일 측에 게이트 영역(320)과 드레인 영역(340)을 가진다. Gate region 320 is surrounded by corresponding gate insulator region 325. Accordingly, the gate region 320 is surrounded by the gate insulator region 325 (ie, the source region 315, the body region 330, the drift region 335, the drain region 340, and the drain contact 345). Is electrically isolated from Although not shown, the gate regions 320 intersect each other (ie, in the peripheral region of the device by the gate contacts). The plurality of drain regions 340 form the common drain of the device by the drain contacts 345. From the above description, the striped TMOSFET 300 of the present invention has a gate region 320 and a drain region 340 on substantially the same side.

일실시예에서, 소스 영역(315)과 드레인 영역(340)은 인 또는 비소가 도프된 실리콘과 같이, 대량으로 n-도프된(N+) 반도체일 수 있다. 바디 영역(330)은 붕소로 도프된 실리콘과 같이, p-도프된(P) 반도체일 수 있다. 드리프트 영역은 인 또는 비소로 도프된 실리콘과 같이, 소량으로 n-도프된(N-) 반도체일 수 있다. 게이트 영역(320)은 인 또는 비소로 도프된 폴리실리콘 또는 붕소로 도프된 폴리실리콘과 같이, 대량으로 n-도프된(N+) 또는 p-도프된(P+) 반도체일 수 있다. 게이트 절연체 영역(325)은 이산화 실리콘과 같은, 산화물일 수 있다.In one embodiment, the source region 315 and the drain region 340 may be largely n-doped (N +) semiconductors, such as silicon doped with phosphorous or arsenic. The body region 330 may be a p-doped (P) semiconductor, such as silicon doped with boron. The drift region may be a small n-doped (N-) semiconductor, such as silicon doped with phosphorus or arsenic. Gate region 320 may be a large amount of n-doped (N +) or p-doped (P +) semiconductors, such as polysilicon doped with phosphorus or arsenic or polysilicon doped with boron. Gate insulator region 325 may be an oxide, such as silicon dioxide.

또 다른 실시예에서, 소스 영역(315) 및 드레인 영역(340)은 붕소로 도프된 실리콘과 같이, 대량으로 p-도프된(P+) 반도체일 수 있다. 바디 영역(330)은 인 또는 비소가 도프된 실리콘과 같이, 소량으로 n-도프된(N-) 반도체일 수 있다. 드리프트 영역은 붕소가 도프된 실리콘과 같이, 소량으로 p-도프된(P-) 반도체일 수 있다. 게이트 영역(320)은 인 또는 비소가 도프된 폴리실리콘, 또는 붕소가 도프된 폴리실리콘과 같이, 대량으로 n-도프된(N+) 또는 p-도프된(P) 반도체일 수 있다. 게이트 절연체 영역(325)은 이산화 실리콘과 같은 산화물일 수 있다.In another embodiment, source region 315 and drain region 340 may be a large amount of p-doped (P +) semiconductors, such as silicon doped with boron. The body region 330 may be a small n-doped (N-) semiconductor, such as silicon doped with phosphorous or arsenic. The drift region may be a small p-doped (P-) semiconductor, such as boron doped silicon. The gate region 320 may be a large amount of n-doped (N +) or p-doped (P) semiconductors, such as polysilicon doped with phosphorus or arsenic, or polysilicon doped with boron. Gate insulator region 325 may be an oxide, such as silicon dioxide.

바디 영역(330)은 소스 영역(315)에 전기적으로 결합된다. 일실시예에서, 바디 영역(330)은 제1 및 제2 소스-바디 접촉 영역(350, 355)에 의해 소스 영역(315)으로 결합된다. 제2소스-바디 결합 영역(355)은 텅스텐 실리사이드와 같은, 실리사이드이다. 제1소스-바디 접촉 영역(350)은 붕소가 도프된 실리콘과 같은, 대량으로 p-도프된(P+) 반도체이다. 소스-바디 접촉 영역(350, 355)은 소스-바디 절연체 영역(360)에 의해 둘러싸인 영역(즉, 드리프트 영역(335))으로부터 전기적으로 격리된다. 일실시예에서, 소스-바디 접촉 절연체 영역(360)은 이산화 실리콘 등과 같은, 산화물일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 소스-바디 접촉 절연체 영역(360)은 p-도프된 폴리실리콘, 질화 실리콘 등일 수 있다.Body region 330 is electrically coupled to source region 315. In one embodiment, body region 330 is coupled to source region 315 by first and second source-body contact regions 350 and 355. The second source-body bond region 355 is a silicide, such as tungsten silicide. The first source-body contact region 350 is a largely p-doped (P +) semiconductor, such as boron doped silicon. Source-body contact regions 350 and 355 are electrically isolated from the region surrounded by source-body insulator region 360 (ie, drift region 335). In one embodiment, the source-body contact insulator region 360 may be an oxide, such as silicon dioxide. In yet another embodiment, the source-body contact insulator region 360 may be p-doped polysilicon, silicon nitride, or the like.

소스 영역(315)에 대한 게이트 영역(320)의 포텐셜이 장치(300)의 역치 전압 이상으로 증가하면, 게이트 절연체 영역(325)의 주위를 따라 바디 영역(330)에 도전성 채널이 유도된다. 이후 장치(300)는 복수의 드레인 영역(340)과 소스 영역(315) 사이에 전류를 전도할 것이다. 따라서, 장치(300)는 온 상태에 있다. 복수 의 게이트 영역(302)의 포텐셜이 역치 전압 이하로 감소하면, 채널은 더 이상 유도되지 않는다. 결과적으로, 복수의 드레인 영역(340)과 소스 영역(315) 간에 인가된 전압 포텐셜은 그 사이에 유도된 전류를 발생시키지 않는다. 따라서, 장치(300)는 오프 상태가 되고 바디 영역(330)과 드리프트 영역(335)의 접합부가 소스 영역(315)과 드레인 영역(340)에 걸쳐 인가된 전압을 유지한다.When the potential of the gate region 320 relative to the source region 315 increases above the threshold voltage of the device 300, a conductive channel is induced in the body region 330 along the perimeter of the gate insulator region 325. The device 300 will then conduct a current between the plurality of drain regions 340 and the source region 315. Thus, device 300 is in an on state. If the potential of the plurality of gate regions 302 decreases below the threshold voltage, the channel is no longer induced. As a result, the voltage potential applied between the plurality of drain regions 340 and the source region 315 does not generate a current induced therebetween. Thus, device 300 is turned off and the junction of body region 330 and drift region 335 maintains the voltage applied across source region 315 and drain region 340.

채널의 폭은 드레인 영역(340)의 길이의 합의 함수이다. 따라서, 채널 영역의 폭은 실질적으로 종래의 줄무늬가 있는 셀 TMOSFET(100)과 동일하다. 따라서, 장치(300)의 온 저항(Rds-on)은 종래의 줄무늬가 있는 셀 TMOSFET(100)과 실질적으로 동일하다. The width of the channel is a function of the sum of the lengths of the drain regions 340. Thus, the width of the channel region is substantially the same as the conventional striped cell TMOSFET 100. Thus, the on resistance Rds-on of the device 300 is substantially the same as the conventional striped cell TMOSFET 100.

동래의 줄무늬가 있는 셀 TMOSFET(100)에서, 리드 와이어(lead wire)는 다이(die)에서의 소스를 외부 장치에 연결하는데 사용된다. 소스 와이어 리드는 종래의 줄무늬가 있는 셀 TMOSFET(100)에서 소스의 유효 인덕턴스를 증가시킨다. 본 발명의 줄무늬가 있는 셀 TMOSFET(300)의 소스는 PCB 또는 종래의 줄무늬가 있는 셀 TMOSFET에 직접 연결될 수 있다(즉, 소스 접촉부가 다이의 하부까지 미치거나 또는 PCB 등에웨이브 접합 연결될 수도 있다). 소스의 와이어 리드는 제거될 수도 있고, 따라서 유효 인덕턴스는 감소된다.In the same striped cell TMOSFET 100, a lead wire is used to connect a source at the die to an external device. Source wire leads increase the effective inductance of the source in conventional striped cell TMOSFET 100. The source of the striped cell TMOSFET 300 of the present invention may be directly connected to a PCB or a conventional striped cell TMOSFET (ie, the source contact may extend to the bottom of the die or may be a wave junction connected to a PCB or the like). The wire leads of the source may be removed, so the effective inductance is reduced.

본 발명의 줄무늬가 있는 셀 TMOSFET(300)은 게이트 영역(320)이 드레인 영역(340)에 오버랩되지 않도록 제작될 수 있다. 따라서 게이트 영역(320)과 드레인 영역(340)의 분리도가 증가된다. 따라서, 게이트 대 드레인 캐패시턴스(Cgd)는 종래의 줄무늬가 있는 셀 TMOSFET(100)과 비교할 때 실질적으로 감소될 수 있다. 예 를 들어, 일실시예에서 게이트 영역은 바디 영역을 실질적으로 오버랩하고 드리프트 영역 또는 드레인 영역은 실질적으로 오버랩하지 않는다.The striped cell TMOSFET 300 of the present invention may be manufactured so that the gate region 320 does not overlap the drain region 340. Therefore, the separation between the gate region 320 and the drain region 340 is increased. Thus, the gate-to-drain capacitance Cgd can be substantially reduced compared to the conventional striped cell TMOSFET 100. For example, in one embodiment the gate region substantially overlaps the body region and the drift region or drain region does not substantially overlap.

부가적으로, 본 발명의 줄무늬가 있는 셀 TMOSFET(300)은 소스 영역(315)과 게이트 영역(320)이 오버랩하는 결과로서 상대적으로 큰 게이트 대 소스 커패시턴스(Cgs)를 가진다. 따라서, 본 발명의 줄무늬가 있는 셀 TMOSFET(300)의 게이트 대 소스 캐패시턴스(Cgs)는 일반적으로 종래의 줄무늬가 있는 셀 TMOSFET(100)의 게이트 대 소스 캐패시턴스(Cgs)보다 크다. 따라서, 본 발명의 줄무늬가 있는 셀 TMOSFET(300)의 성능 지수(figure of merit)인 소스 대 드레인 캐패시턴스(Cgs)에 대한 게이트 대 드레인 캐패시턴스(Cgd)의 비율은 종래의 줄무늬가 있는 셀 TMOSFET(100)보다 작다(즉, 좋은 성능 지수를 가진다). 또한, 게이트 대 소스 캐패시턴스(Cgs)에 대한 게이트 대 드레인 캐패시턴스(Cgd)의 비율은 소스 영역(315) 근처의 게이트 산화 영역(325)의 두께를 조정하거나 및/또는 드레인 영역(340) 근처의 게이트 절연체 영역(325)의 일부의 두께를 조정함으로써 조절될 수 있다.In addition, the striped cell TMOSFET 300 of the present invention has a relatively large gate-to-source capacitance Cgs as a result of the overlap of the source region 315 and the gate region 320. Thus, the gate-to-source capacitance Cgs of the striped cell TMOSFET 300 of the present invention is generally greater than the gate-to-source capacitance Cgs of the conventional striped cell TMOSFET 100. Thus, the ratio of gate-to-drain capacitance Cgd to source-to-drain capacitance Cgs, which is the figure of merit of the striped cell TMOSFET 300 of the present invention, is the conventional striped cell TMOSFET 100. Less than) (i.e. have a good figure of merit). Furthermore, the ratio of gate to drain capacitance Cgd to gate to source capacitance Cgs adjusts the thickness of gate oxide region 325 near source region 315 and / or gate near drain region 340. It can be adjusted by adjusting the thickness of a portion of the insulator region 325.

게이트 영역(320)과 드리프트 영역(335) 간의 오버랩은 장치(300)가 온 상태일 동안 도전성 채널이 축적되는 것을 증가시킨다. 따라서, 게이트 영역(320)이 바디 영역(330) 및 드리프트 영역(335)을 오버랩하도록 확장하여, 본 발명의 줄무늬가 있는 셀 TMOSFET(300)의 온 저항(Rds-on)은 더 감소될 수 있다.Overlap between the gate region 320 and the drift region 335 increases the accumulation of conductive channels while the device 300 is on. Accordingly, the gate region 320 extends to overlap the body region 330 and the drift region 335 so that the on resistance Rds-on of the striped cell TMOSFET 300 of the present invention can be further reduced. .

도 4를 참조로 하면, 본 발명의 일실시예에 따른 또 다른 줄무늬가 있는 셀 트렌치 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(TMOSFET)의 단면 투시도가 도시되어 있다. 줄무늬가 있는 셀 TMOSFET(400)은, 복수의 수퍼 소스 영역(super source region)(365)를 부가하면, 도 3을 참조로 하여 기술한 바와 동일하다. 수퍼 소스 영역(365)은 게이트 영역(320) 상부에 배치된 실질적으로 평행하게 길게 된 구조로써 형성된다. 게이트 절연체 영역은 수퍼 소스 영역(365)을 또한 둘러싸서, 주위 영역(즉, 게이트 영역(320, 바디 영역(330), 드리프트 영역(335), 드레인 영역(340) 및 드레인 접촉부(345))로부터 수퍼 소스 영역(365)을 전기적으로 격리시킨다. Referring to FIG. 4, there is shown a cross-sectional perspective view of yet another striped cell trench metal oxide semiconductor field effect transistor (TMOSFET) in accordance with one embodiment of the present invention. Striped cell TMOSFET 400 is the same as described with reference to FIG. 3 with the addition of a plurality of super source regions 365. The super source region 365 is formed as a substantially parallel elongated structure disposed on the gate region 320. The gate insulator region also surrounds the super source region 365, from the surrounding region (ie, gate region 320, body region 330, drift region 335, drain region 340, and drain contact 345). Super source region 365 is electrically isolated.

도시되지는 않았지만, 수퍼 소스 영역(365)은 소스 영역(315)과 전기적으로 결합된다(즉, 주변 영역에서 접촉부에 의해). 수퍼 소스 영역(365)은 온 상태 저항(Rds-on)을 감소시키고 오프 상태에서 브레이크다운 전압을 증가시킨다.Although not shown, the super source region 365 is electrically coupled with the source region 315 (ie, by contacts in the peripheral region). The super source region 365 reduces the on state resistance Rds-on and increases the breakdown voltage in the off state.

드레인 접촉부(345)는 보다 상세하게 줄무늬가 있는 셀 구조를 보여주도록 실질적으로 외부의 일부를 잘라내어 도시된다. 그러나 드레인 접촉부(345)는 본 발명의 줄무늬가 있는 셀 TMOSFET(400)의 핵심 영역(core region)의 표면을 덮도록 놓이는 것으로 이해되어야 할 것이다. The drain contact 345 is shown by cutting away a portion of the exterior substantially to show the striped cell structure in more detail. However, it will be understood that drain contact 345 lies to cover the surface of the core region of the striped cell TMOSFET 400 of the present invention.

이제 도 5a-5d를 참조로 하면, 본 발명의 일실시예에 따른 줄무늬가 있는 셀 트렌치 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(TMOSFET)의 제조 방법의 플로우 다이어그램(flow diagram)이 도시되어 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 줄무늬가 있는 셀 TMOSFET의 제조 방법은, 도 6a-6o에 나타내었다. 도 5a 및 6a에 도시된 바와 같이, 502에서, 기판(502') 상에 클리닝, 증착(depositing), 도핑, 에칭 등과 같은 다양한 초기 프로세스로 프로세스를 시작한다. 일실시예에서, 기판(502')은 인이 대량으로 도프된(N+) 실리콘을 포함한다. 반도체 기판(502')은 제조 공정이 완성되면 실질적으로 TMOSFET의 소스 영역을 포함할 것이다.Referring now to FIGS. 5A-5D, a flow diagram of a method of manufacturing a striped cell trench metal oxide semiconductor field effect transistor (TMOSFET) in accordance with one embodiment of the present invention is shown. A method of manufacturing a striped cell TMOSFET according to one embodiment of the present invention is shown in FIGS. 6A-6O. As shown in FIGS. 5A and 6A, at 502, the process begins with various initial processes such as cleaning, depositing, doping, etching, etc. on the substrate 502 ′. In one embodiment, the substrate 502 'includes silicon that is heavily doped with phosphorus (N +). The semiconductor substrate 502 'will substantially include the source region of the TMOSFET when the fabrication process is complete.

504에서, 제1반도체층(504')이 기판(502') 상에 에피택셜(epitaxial) 증착된다. 일실시예에서, 제1반도체층(504')은 p-도프된(P) 실리콘을 포함한다. 에피택셜 증착된 실리콘은 보론과 같은 원하는 불순물을 에피택셜 반응 챔버 내로 도입함으로써 도핑될 수 있다. 또는, 제1반도체층(504')의 도핑은 보론과 같은 p-타입 도펀트(dopant)로 고에너지 주입하여 이루어질 수도 있다.At 504, a first semiconductor layer 504 ′ is epitaxially deposited on the substrate 502 ′. In one embodiment, the first semiconductor layer 504 'comprises p-doped (P) silicon. Epitaxially deposited silicon may be doped by introducing desired impurities such as boron into the epitaxial reaction chamber. Alternatively, the doping of the first semiconductor layer 504 ′ may be performed by high energy injection with a p-type dopant such as boron.

506에서, 제2반도체층(506')이 제1반도체층(504') 위에 에피택셜 증착된다. 일실시예에서, 제2반도체층(506')은 소량으로 p-도프된(P-) 실리콘을 포함한다. 에피택셜 증착된 실리콘은 보론과 같은 원하는 불순물을 반응 챔버에 도입함으로써 도프될 수 있다. 또는, 제2반도체층(506')의 도핑은 보론과 같은 p-타입 도펀트로 고에너지 주입하여 이루어질 수도 있다.At 506, a second semiconductor layer 506 ′ is epitaxially deposited over the first semiconductor layer 504 ′. In one embodiment, the second semiconductor layer 506 'comprises a small amount of p-doped (P-) silicon. Epitaxially deposited silicon can be doped by introducing desired impurities, such as boron, into the reaction chamber. Alternatively, the doping of the second semiconductor layer 506 ′ may be performed by high energy injection with a p-type dopant such as boron.

선택적인 프로세스인 508에서, 희생 산화층(sacrificial oxide layer)(508')이 제2반도체층(506') 상에 형성된다. 일실시예에서 희생 산화층(508')은 제2반도체층(506')의 표면을 산화하여 형성된다. 510에서, 포토레지스트(photo-resist)가 공지의 리소그래피(lithography) 프로세스에 의해 증착되고 패터닝되어 게이트 트렌치 저항층(510')을 형성한다.In an optional process 508, a sacrificial oxide layer 508 ′ is formed on the second semiconductor layer 506 ′. In one embodiment, the sacrificial oxide layer 508 'is formed by oxidizing the surface of the second semiconductor layer 506'. At 510, photo-resist is deposited and patterned by known lithography processes to form a gate trench resistive layer 510 '.

512에서, 희생 산화층(508'), 제2반도체층(506'), 제1반도체층(504') 및 기판(502')의 일부의 노출된 부분이 공지의 이방성(anisotropic) 에칭 방법(즉, 건조 에칭)에 의해 에칭된다. 일실시예에서, 이온 에천트(ionic etchant)는 게이트 트렌치 저항층(510')에 의해 노출된 희생 산화층(508'), 제2반도체층(506'), 제1반도체 층(504') 및 기판(502')와 상호작용한다. 에칭 프로세스에 의해 실질적으로 평행한 구조로 형성된 복수의 제1트렌치(512')가 형성된다.At 512, the exposed portions of the sacrificial oxide layer 508 ′, the second semiconductor layer 506 ′, the first semiconductor layer 504 ′, and a portion of the substrate 502 ′ are known anisotropic etching methods (ie, And dry etching). In one embodiment, the ionic etchant comprises a sacrificial oxide layer 508 ', a second semiconductor layer 506', a first semiconductor layer 504 'exposed by the gate trench resistive layer 510' and Interact with the substrate 502 '. The etching process forms a plurality of first trenches 512 'formed in a substantially parallel structure.

514에서, 게이트 트렌치 저항층(510')은 적절한 저항 제거제(resist stripper) 또는 저항 제거 프로세스를 사용하여 제거된다. 516에서, 유전층(516')이 복수의 제1트렌치(512')의 벽면에 형성된다. 일실시예에서, 유전층(516')은 이산화 실리콘층을 형성하기 위해 실리콘의 노출된 표면을 산화하여 형성된다. 결과적인 트렌치의 벽면을 따라 형성된 유전층(516')은 게이트 절연체 영역의 제1부분을 형성하게 된다.At 514, gate trench resistive layer 510 'is removed using a suitable resist stripper or resist stripping process. At 516, dielectric layer 516 ′ is formed on the walls of the plurality of first trenches 512 ′. In one embodiment, dielectric layer 516 'is formed by oxidizing exposed surfaces of silicon to form a silicon dioxide layer. The dielectric layer 516 'formed along the wall of the resulting trench forms the first portion of the gate insulator region.

518에서, 폴리실리콘층이 복수의 제1트렌치(512')에 증착된다. 일실시예에서, 폴리실리콘은 실레인(SiH4)의 분해와 같은 방법에 의해 트렌치(512')에 증착된다. 폴리실리콘은 인 또는 비소와 같은 n-타입 불순물로 도프된다. 폴리실리콘은 증착 프로세스 동안 불순물을 도입함으로써 도프될 수 있다. 520에서, 에치백(etch-back) 프로세스가 수행되어 여분의 폴리실리콘 물질을 제거하여 게이트 영역(520')을 형성한다. 폴리실리콘층은 트렌치의 폴리실리콘층으로부터 형성된 게이트 영역과 이어서 형성된 바디, 드리프트 및 드레인 영역 사이에 원하는 분리/오버랩이 형성되도록 에치 백된다. 일실시예에서, 여분의 폴리실리콘은 화학 기계적 연마(chemical mechanical polishing)(CMP)과 이방성 에칭 방법을 조합하여 제거한다.At 518, a polysilicon layer is deposited in the plurality of first trenches 512 ′. In one embodiment, polysilicon is deposited in trench 512 'by a method such as decomposition of silane (SiH 4 ). Polysilicon is doped with n-type impurities such as phosphorous or arsenic. Polysilicon may be doped by introducing impurities during the deposition process. At 520, an etch-back process is performed to remove excess polysilicon material to form gate region 520 ′. The polysilicon layer is etched back such that a desired separation / overlap is formed between the gate region formed from the polysilicon layer of the trench and the subsequently formed body, drift and drain regions. In one embodiment, excess polysilicon is removed by a combination of chemical mechanical polishing (CMP) and anisotropic etching methods.

선택적인 실시예에서, 유전층이 게이트 영역(520') 상부에 형성된다. 일 실 행에서, 게이트 영역(512')의 폴리실리콘이 산화되어 이산화 실리콘층을 형성한다. 제2폴리실리콘층이 게이트 영역(520') 위에 형성된 유전층 상부에 증착된다. 또 다른 에치백 프로세스가 사용되어 제2폴리실리콘층으로부터 수퍼 소스 영역을 형성한다.In an alternative embodiment, a dielectric layer is formed over the gate region 520 '. In one implementation, polysilicon in the gate region 512 'is oxidized to form a silicon dioxide layer. A second polysilicon layer is deposited over the dielectric layer formed over the gate region 520 '. Another etch back process is used to form the super source region from the second polysilicon layer.

도 5b 및 6e에 도시된 바와 같이, 522에서 유전층이 복수의 제1트렌치(512')에 증착된다. 일 실행에서, 유전체는 테트라에틸오르소실리케이트(tetraethly orthosilicate)(TEOS) 또는 고밀도 플라즈마 필(high density plasma fill(HDP)의 분해와 같은 방법에 의해 트렌치에 증착된다. 524에서, 여분의 유전 물질이 제거되어 게이트 절연체 영역(524')을 완성한다. 일 실행에서, 여분의 유전체는 화학 기계적 연마(CMP) 프로세스에 의해 제거된다.As shown in FIGS. 5B and 6E, a dielectric layer is deposited in the plurality of first trenches 512 ′ at 522. In one implementation, the dielectric is deposited in the trench by a method such as decomposition of tetraethly orthosilicate (TEOS) or high density plasma fill (HDP) At 524, extra dielectric material is deposited. Removed to complete the gate insulator region 524 '. In one implementation, the excess dielectric is removed by a chemical mechanical polishing (CMP) process.

526에서, 제1반도체층(504')이 p-도프되어 도핑 농도를 조정하여 복수의 제1트렌치(512') 사이에 바디 영역(526')을 형성한다. 일 실행에서, 도핑 프로세스에서 제1반도체층(504')에 보론과 같은 p-타입 불순물(527')을 주입한다. 528에서, 실질적으로 제1반도체층(504')의 깊이에서 주입된 불순물을 구동하는데(즉, 확산하는데) 열순환(thermal cycle)이 사용되고, 이에 의해 바디 영역(526')이 형성된다. 530에서, 제2반도체층(506')은 n-도프된다. 일 실행에서, 도핑 프로세스는 제2반도체층(506')에 인 또는 비소와 같은 n-타입 불순물(531')을 주입한다. 532에서, 실질적으로 제2반도체층(506')의 깊이에서 주입된 불순물을 구동(즉, 확산)하는데 제2열순환이 사용된다. 543에서, 제2반도체층(506')의 상부는 대량으로 n-도프되어, 복수의 제1트렌치(512') 사이에서의 제2반도체층(506')의 상부에는 드레인(534') 을, 하부에는 드리프트 영역(530')을 형성한다. 일 실행에서, 도핑 프로세스에서 제2반도체층(506')의 상부에 인 또는 비소와 같은 n-타입 불순물(533')을 주입한다. 536에서, 드레인 영역(534')을 원하는 깊이로 얻기 위해 제3주입을 구동하는데 제3열순환이 사용될 수 있다.At 526, the first semiconductor layer 504 ′ is p-doped to adjust the doping concentration to form a body region 526 ′ between the plurality of first trenches 512 ′. In one implementation, a p-type impurity 527 ', such as boron, is implanted into the first semiconductor layer 504' in a doping process. At 528, a thermal cycle is used to drive (ie, diffuse) the implanted impurities substantially at the depth of the first semiconductor layer 504 ', thereby forming a body region 526'. At 530, the second semiconductor layer 506 ′ is n-doped. In one implementation, the doping process implants an n-type impurity 531 ', such as phosphorous or arsenic, into the second semiconductor layer 506'. At 532, a second thermocycle is used to drive (ie, diffuse) the impurity implanted at substantially the depth of the second semiconductor layer 506 ′. At 543, the top of the second semiconductor layer 506 ′ is n-doped in large quantities, so that a drain 534 ′ is provided on top of the second semiconductor layer 506 ′ between the plurality of first trenches 512 ′. A drift region 530 'is formed at the lower portion. In one implementation, an n-type impurity 533 ', such as phosphorous or arsenic, is implanted on top of the second semiconductor layer 506' in the doping process. At 536, a third thermal cycle can be used to drive the third injection to obtain drain region 534 'to the desired depth.

선택적인 프로세스 528에서, 제2희생 산화층(538')이 웨이퍼 상부에 형성된다. 일 실행에서, 희생 산화층(538')은 웨이퍼의 표면을 산화하여 형성된다. 542에서, 포토-레지스트가 공지의 리소그래피 프로세스에 의해 증착되고 패터닝되어 소스-바디 접촉 트렌지 저항층(542')을 형성한다. In an optional process 528, a second sacrificial oxide layer 538 ′ is formed over the wafer. In one implementation, the sacrificial oxide layer 538 'is formed by oxidizing the surface of the wafer. At 542, photo-resist is deposited and patterned by known lithography processes to form source-body contact trench resistive layer 542 ′.

도 5c 및 6j에 도시된 바와 같이, 544에서, 제2희생 산화층(538'), 드레인 영역(534') 및 드리프트 영역(530')의 노출부가 공지의 이방성 에칭 방법에 의해 에칭된다. 일 실행에서, 이온 에천트가 소스-바디 접촉 트렌치 저항층(542')에 의해 노출된 희생 산화층(538'), 드레인 영역(534') 및 드리프트 영역(530')과 상호작용한다. 각각의 복수의 제2트렌치(544')는 각각의 복수의 제1트렌치(512') 사이에 배치된다.5C and 6J, at 544, exposed portions of the second sacrificial oxide layer 538 ', drain region 534' and drift region 530 'are etched by known anisotropic etching methods. In one implementation, an ion etchant interacts with the sacrificial oxide layer 538 ', the drain region 534' and the drift region 530 'exposed by the source-body contact trench resistive layer 542'. Each of the plurality of second trenches 544 'is disposed between each of the plurality of first trenches 512'.

546에서, 바디 영역(526')의 노출된 부분이 대량으로 p-도프되어 제1소스-바디 접촉부(546')을 형성한다. 일 실행에서, 도핑 프로세스에서 바디 영역(526')에 보론과 같은 p-타입 불순물(545')을 주입한다. 바디 영역(526')의 노출부에서 실질적으로 소스-바디 주입을 구동하기 위해 열순환이 사용될 수 있다. 주입 부분은 바디 영역(526')의 인접한 노출되지 않은 부분으로 옆으로 확산될 것이다. At 546, the exposed portion of body region 526 ′ is heavily p-doped to form first source-body contact 546 ′. In one implementation, a p-type impurity 545 'such as boron is implanted into the body region 526' in a doping process. Thermocycling may be used to substantially drive the source-body implant at the exposed portion of the body region 526 ′. The implant portion will laterally diffuse into the adjacent unexposed portion of the body region 526 ′.

548에서, 소스-바디 접촉 트렌치 저항층(542')은 적절한 저항 제거제 또는 저항 제거 프로세스를 이용하여 제거된다. 550에서, 유전층(550')이 복수의 제2트렌치(544')의 벽면에 형성된다. 일 실행에서, 유전층(550')은 노출된 실리콘의 표면을 산화하여 이산화 실리콘층을 형성함으로써 형성될 수 있다. At 548, source-body contact trench resistive layer 542 ′ is removed using a suitable resist remover or resist remove process. At 550, dielectric layer 550 ′ is formed on the walls of the plurality of second trenches 544 ′. In one implementation, dielectric layer 550 'may be formed by oxidizing the exposed silicon surface to form a silicon dioxide layer.

552에서, 복수의 제2트렌치(544')의 밑부분과 바디 영역(526')의 노출된 부분에 형성된 유전체는 공지의 이방성 에칭 방법에 의해 에칭된다. 에칭 프로세스는 복수의 제2트렌치(552')가 소스 영역(502')(즉, 기판)으로 부분적으로 확장할 때까지 수행된다. 에칭 프로세스는 바디 영역(526')과 소스 영역(502')의 인접부는 노출되도록 하는 반면, 드리프트 영역(530')과 드레인 영역은 측면을 따라 유전층(550')에 의해 보호된 채로 둔다. 바디 영역(526')의 노출되지 않은 부분으로 측면으로 확산된 소스-바디 접촉 주입부는 본 발명의 에칭 프로세스 이후에도 실질적으로 잔존한다. 소스-바디 접촉 주입부의 남겨지는 부분은 제1소스-바디 접촉부를 형성한다. At 552, the dielectric formed at the bottom of the plurality of second trenches 544 ′ and the exposed portions of the body region 526 ′ is etched by known anisotropic etching methods. The etching process is performed until the plurality of second trenches 552 'partially extends into the source region 502' (ie, the substrate). The etching process leaves adjacent portions of the body region 526 'and the source region 502' while leaving the drift region 530 'and the drain region protected by the dielectric layer 550' along the sides. Source-body contact implants that laterally diffuse into the unexposed portions of body region 526 'remain substantially even after the etching process of the present invention. The remaining portion of the source-body contact injection forms the first source-body contact.

554에서, 제1금속층(554')이 복수의 제2트렌치(552')의 바닥에 증착되고 소스 영역(502')과 바디 영역(526')과 반응한다. 일 실행에서, 티타늄이 스퍼터링되고 재빠르게 열이 식어서(thermal annealed) 소스 영역(502')과 바디 영역(526')의 노출부를 따라 규화 티타늄(titanium silicide)(TiSi)을 형성한다. 규화 티타늄은 제2소스-바디 접촉부(556')을 형성하는데, 이는 제1소스-바디 접촉부(546')와 결합하여 바디 영역(526')과 소스 영역(502')을 전기적으로 결합한다(couple). 556에서, 소스-바디 트렌치의 유전체가 안에 붙은 벽면을 따라 반응하지 않은 금속 부분은 에칭된다.At 554, a first metal layer 554 ′ is deposited on the bottom of the plurality of second trenches 552 ′ and reacts with the source region 502 ′ and the body region 526 ′. In one implementation, titanium is sputtered and quickly annealed to form titanium silicide (TiSi) along exposed portions of the source region 502 'and the body region 526'. Titanium silicide forms a second source-body contact 556 ', which is coupled to the first source-body contact 546' to electrically couple the body region 526 'and the source region 502' ( couple). At 556, the unreacted metal portion is etched along the wall where the dielectric of the source-body trench has stuck.

558에서, 제2유전체가 복수의 제2트렌치(552')에 증착되어 소스-바디 절연체 영역(560')을 형성한다. 일 실행에서, 유전체는 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS) 또는 고밀도 플라즈마 필(HDP)의 분해와 같은 방법에 의해 증착된다.At 558, a second dielectric is deposited in the plurality of second trenches 552 ′ to form the source-body insulator region 560 ′. In one implementation, the dielectric is deposited by a method such as decomposition of tetraethylorthosilicate (TEOS) or high density plasma fill (HDP).

564에서, 포토-레지스트가 공지의 리소그래피 프로세스에 의해 증착되고 패터닝되어, 게이트 접촉 저항층(도시되지 않음)을 형성한다. 게이트 접촉부가 주위에 형성된다(도시되지 않음). 566에서, 게이트 절연체(524')의 노출부는 공지의 이방성 에칭 방법(도시되지 않음)에 의해 에칭된다. 일 실행에서, 이온 에천트는 게이트 접촉 저항층에 의해 노출된 게이트 산화물과 상호작용한다. 게이트 접촉 개구부는 게이트(520')까지 아래로 연장된다. 568에서, 게이트 접촉 저항층이 적절한 저항 제거제 또는 저항 제거 프로세스(도시되지 않음)를 사용하여 제거된다.At 564, photo-resist is deposited and patterned by known lithography processes to form a gate contact resistive layer (not shown). Gate contacts are formed around (not shown). At 566, the exposed portion of gate insulator 524 'is etched by a known anisotropic etching method (not shown). In one implementation, the ion etchant interacts with the gate oxide exposed by the gate contact resistive layer. The gate contact opening extends down to the gate 520 '. At 568, the gate contact resistive layer is removed using a suitable resist remover or resist remove process (not shown).

570에서, 포토-레지스트가 공지의 리소그래피 프로세스에 의해 증착되고 패터닝된다(도시되지 않음). 572에서, 제2희생 산화물의 노출부가 공지의 이방성 에칭 방법에 의해 에칭된다(도시되지 않음). 일 실행에서, 이온 에천트는 제3희생 산화물과 여분의 제2유전 물질과 상호작용하여 드레인 접촉 개구부를 형성한다. 드레인 접촉 개구부는 드레인 영역까지 아래로 확장된다. 574에서, 드레인 접촉 저항층이 적절한 저항 제거제 또는 저항 제거 프로세스를 이용하여 제거된다.At 570, photo-resist is deposited and patterned by a known lithography process (not shown). At 572, the exposed portion of the second sacrificial oxide is etched by a known anisotropic etching method (not shown). In one implementation, the ion etchant interacts with the third sacrificial oxide and the extra second dielectric material to form a drain contact opening. The drain contact opening extends down to the drain region. At 574, the drain contact resistive layer is removed using a suitable resist remover or resist remove process.

576에서, 제2금속층이 웨이퍼에 증착된다. 일 실행에서, 알루미늄과 같은 제2금속층은 스퍼터링과 같은 공지의 방법에 의해 증착된다. 제2금속층은 드레인(534'), 게이트 절연체(524') 및 소스-바디 접촉 절연체(560')의 상부를 뒤덮는다. 제2금속층은 게이트 접촉 개구부까지 아래로 확장하여 게이트(520')에 대한 전 기적 접촉부를 만들고, 드레인 접촉 개구부까지 아래로 확장하여 드레인에 대한 전기적 접촉부를 만든다. 이후 578에서, 제2금속층은 포토-레지스트 마스크와 선택적인 에칭 방법을 이용하여 패터닝되어 게이트 접촉층(도시되지 않음)과 드레인 접촉층(578')을 형성한다.At 576, a second metal layer is deposited on the wafer. In one implementation, a second metal layer, such as aluminum, is deposited by known methods such as sputtering. The second metal layer covers the top of the drain 534 ', the gate insulator 524' and the source-body contact insulator 560 '. The second metal layer extends down to the gate contact opening to make an electrical contact to the gate 520 ', and extends down to the drain contact opening to make an electrical contact to the drain. Then at 578, the second metal layer is patterned using a photo-resist mask and an optional etching method to form a gate contact layer (not shown) and a drain contact layer 578 '.

584에서, 제작은 여러가지 뒤쪽 프로세스로 진행되어 소스 접촉부를 형성한다. 여러가지 프로세스는 전형적으로 에칭, 증착, 도핑, 클리닝, 어닐링(annealing), 패시베이션(passivation), 클리빙(cleaving) 등을 포함한다.At 584, fabrication proceeds through various back-end processes to form source contacts. Various processes typically include etching, deposition, doping, cleaning, annealing, passivation, cleaving, and the like.

이제 도 7을 참조로 하면, 본 발명의 일실시예에 따른 폐쇄 셀 트렌치 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(TMOSFET)(700)의 단면 투시도가 도시된다. 폐쇄 셀 TMOSFET(700)은 소스 접촉부(710), 소스 영역(715), 게이트 영역(720), 게이트 절연체 영역(725), 복수의 바디 영역(730), 복수의 드리프트 영역(735), 복수의 드레인 영역(740) 및 드레인 접촉부(745)를 포함하여 구성된다. 폐쇄 셀 TMOSFET(700)은 복수의 제1소스-바디 접촉 영역(750), 복수의 제2소스-바디 접촉 영역(755) 및 복수의 소스-바디 접촉 절연체 영역(760)을 더 포함할 수 있다.Referring now to FIG. 7, a cross-sectional perspective view of a closed cell trench metal oxide semiconductor field effect transistor (TMOSFET) 700 in accordance with one embodiment of the present invention is shown. The closed cell TMOSFET 700 includes a source contact 710, a source region 715, a gate region 720, a gate insulator region 725, a plurality of body regions 730, a plurality of drift regions 735, a plurality of And a drain region 740 and a drain contact 745. The closed cell TMOSFET 700 may further include a plurality of first source-body contact regions 750, a plurality of second source-body contact regions 755, and a plurality of source-body contact insulator regions 760. .

게이트 영역(720), 게이트 절연체 영역(725), 복수의 바디 영역(730), 복수의 드리프트 영역(735) 및 복수의 드레인 영역(740)은 소스 영역(715) 상에 증착된다. 게이트 영역(720)의 제1부와 게이트 절연체 영역(725)은 실질적으로 평행하게 길게 된 구조로 형성된다. 게이트 영역(620)의 제2부와 게이트 절연체 영역(625)은 실질적으로 수직-평행하게 길게 된 구조로 형성된다(즉, 웨이퍼의 표면 평면에서, 게이트 영역의 제2부와 게이트 절연체 영역은 게이트 영역의 제1부와 게이트 절연 체 영역에 대해 직각으로 형성된 복수의 실질적으로 평행하게 길게 된 구조를 포함한다). 게이트 영역(720)의 제1 및 제2부는 모두 상호 연결되어 복수의 셀을 형성한다. 바디 영역(730)은 복수의 셀 내부 및 소스 영역(715)의 상부에 배치된다. 드리프트 영역(735)은 복수의 셀 내부 및 바디 영역(730)의 상부에 배치된다. 드레인 영역(740)은 복수의 셀 내부 및 드리프트 영역(735)의 상부에 배치된다. 드레인 접촉부(745)는 폐쇄 셀 구조를 더욱 상세하게 드러내기 위해 실질적으로 외부를 잘라낸 모습으로 도시되어 있다. 그러나, 드레인 접촉부(745)는 핵심 영역의 전체 표면을 덮고 있는 것으로 이해되어야 한다. The gate region 720, the gate insulator region 725, the plurality of body regions 730, the plurality of drift regions 735, and the plurality of drain regions 740 are deposited on the source region 715. The first portion of the gate region 720 and the gate insulator region 725 are formed to extend substantially in parallel. The second portion of the gate region 620 and the gate insulator region 625 are formed in a substantially vertically-parallel elongated structure (ie, in the surface plane of the wafer, the second portion of the gate region and the gate insulator region are gated). A plurality of substantially parallel elongated structures formed at right angles to the first portion of the region and the gate insulator region). The first and second portions of the gate region 720 are both interconnected to form a plurality of cells. The body region 730 is disposed inside the plurality of cells and over the source region 715. The drift region 735 is disposed inside the plurality of cells and over the body region 730. The drain region 740 is disposed inside the plurality of cells and over the drift region 735. The drain contact 745 is shown in a substantially cutout to reveal the closed cell structure in more detail. However, it should be understood that drain contact 745 covers the entire surface of the core region.

게이트 영역(720)은 게이트 유전체 영역(725)에 의해 둘러싸인다. 따라서, 게이트 영역(720)은 게이트 절연체 영역(725)에 의해 주위 영역(즉, 소스 영역(715), 바디 영역(730), 드리프트 영역(735), 드레인 영역(740) 및 드레인 접촉부(745))로부터 전기적으로 격리된다. 복수의 드레인 영역(740)은 드레인 접촉부(745)에 의해 결합되어 장치의 공통 드레인을 형성한다. 위 설명으로부터, 본 발명의 폐쇄 셀 TMOSFET(700)은 동일한 측면에 게이트와 드레인 터미널을 가진다는 것을 알 수 있다.Gate region 720 is surrounded by gate dielectric region 725. Thus, gate region 720 is surrounded by gate insulator region 725 (ie, source region 715, body region 730, drift region 735, drain region 740, and drain contact 745). Is electrically isolated). A plurality of drain regions 740 are joined by drain contacts 745 to form a common drain of the device. From the above description, it can be seen that the closed cell TMOSFET 700 of the present invention has a gate and a drain terminal on the same side.

일 실행에서, 소스 영역(715)과 드레인 영역(740)은 인 또는 비소가 도프된 실리콘과 같이, 대량으로 n-도프된(N+) 반도체일 수 있다. 바디 영역(730)은 붕소로 도프된 실리콘과 같이, p-도프된(P) 반도체일 수 있다. 드리프트 영역(735)은 인 또는 비소로 도프된 실리콘과 같이, 소량의 n-도프된(N-) 반도체일 수 있다. 게이트 영역(720)은 인 또는 비소가 도프된 폴리실리콘 또는 붕소가 도프된 폴리실리 콘과 같이, 대량으로 n-도프된(N+) 반도체이거나 또는 대량으로 p-도프된(P+) 반도체일 수 있다. 게이트 절연체 영역(725)은 이산화 실리콘과 같은 산화물일 수 있다. In one implementation, source region 715 and drain region 740 may be a large n-doped (N +) semiconductor, such as phosphorus or arsenic doped silicon. The body region 730 may be a p-doped (P) semiconductor, such as silicon doped with boron. The drift region 735 may be a small amount of n-doped (N-) semiconductor, such as silicon doped with phosphorus or arsenic. The gate region 720 may be a large amount of n-doped (N +) semiconductors or a large amount of p-doped (P +) semiconductors, such as polysilicon doped with phosphorus or arsenic or polysilicon doped with boron. . Gate insulator region 725 may be an oxide, such as silicon dioxide.

다른 실행에서는, 소스 영역(715) 및 드레인 영역(740)은 붕소로 도프된 실리콘과 같이 대량으로 p-도프된(P+) 반도체일 수 있다. 바디 영역(730)은 인 또는 비소로 도프된 실리콘과 같이 소량으로 n-도프된(N-) 반도체일 수 있다. 드리프트 영역(735)은 붕소가 도프된 실리콘과 같이 소량으로 p-도프된(P-) 반도체일 수 있다. 게이트 영역(720)은 붕소가 도프된 폴리실리콘 또는 인 또는 비소가 도프된 폴리실리콘과 같이, 대량으로 p-도프된(P+) 또는 대량으로 n-도프된(N+) 반도체일 수 있다. 게이트 절연체 영역(725)은 이산화 실리콘과 같은 산화물일 수 있다.In other implementations, source region 715 and drain region 740 may be a large amount of p-doped (P +) semiconductors, such as silicon doped with boron. Body region 730 may be a small n-doped (N-) semiconductor, such as silicon doped with phosphorous or arsenic. The drift region 735 may be a semiconductor p-doped (P-) in small amounts, such as silicon doped with boron. The gate region 720 may be a large amount of p-doped (P +) or largely n-doped (N +) semiconductors, such as boron doped polysilicon or phosphorus or arsenic doped polysilicon. Gate insulator region 725 may be an oxide, such as silicon dioxide.

바디 영역(730)은 소스 영역(715)과 전기적으로 결합된다. 일 실행에서, 바디 영역(730)은 제1 및 제2소스-바디 접촉 영역(750, 755)에 의해 소스 영역(715)과 결합된다. 제2소스-바디 접촉 영역(750)은 텅스텐 실리사이드와 같은 실리사이드일 수 있다. 제1소스-바디 접촉 영역(755)은 붕소로 도프된 실리콘과 같은, 대량으로 p-도프된(P+) 반도체일 수 있다. 소스-바디 접촉 영역(750, 755)은 소스-바디 접촉 절연체 영역(760)에 의해 주위의 드리프트 영역(735)과 전기적으로 격리된다. 일 실행에서, 소스-바디 접촉 절연체 영역(760)은 이산화 실리콘과 같은 산화물일 수 있다. 다른 실행예에서, 소스-바디 접촉 절연체 영역(760)은 질화 실리콘 등과 같은 p-도프된 폴리실리콘일 수 있다. 소스-바디 접촉 영역(750, 755)과 소스-바디 절연체 영역(760)은 실질적으로 각 셀의 중심부에 형성된다. 단면도의 전면 코너는 소스-바디 접촉 영역(750, 755)과 소스-바디 절연체 영역(760)의 구조를 상세하게 보여주기 위해 잘려진 것이다.Body region 730 is electrically coupled with source region 715. In one implementation, body region 730 is coupled with source region 715 by first and second source-body contact regions 750 and 755. The second source-body contact region 750 may be a silicide, such as tungsten silicide. The first source-body contact region 755 may be a largely p-doped (P +) semiconductor, such as silicon doped with boron. Source-body contact regions 750 and 755 are electrically isolated from surrounding drift region 735 by source-body contact insulator region 760. In one implementation, source-body contact insulator region 760 may be an oxide, such as silicon dioxide. In other implementations, the source-body contact insulator region 760 may be p-doped polysilicon, such as silicon nitride. Source-body contact regions 750 and 755 and source-body insulator region 760 are formed substantially in the center of each cell. The front corner of the cross section is cut away to show the structure of the source-body contact regions 750 and 755 and the source-body insulator region 760 in detail.

소스 영역(715)에 대한 게이트 영역(720)의 포텐셜이 장치(700)의 역치 전압 이상으로 증가하면, 도전성 채널이 게이트 절연체 영역(725)의 주위를 따라 바디 영역(730)에 유도된다. 장치(700)는 복수의 드레인 영역(740)과 소스 영역(715) 사이에 전류를 전도할 것이다. 따라서, 장치(700)는 온 상태가 된다. 복수의 게이트 영역(720)의 포텐셜이 역치 전압 아래로 감소하면, 채널은 더 이상 유도되지 않는다. 결과적으로 복수의 드레인 영역(740)과 소스 영역(715) 사이에 인가된 전압 포텐셜은 그 사이에 전류가 유도되도록 하지 않을 것이다. 따라서, 장치(700)는 오프 상태가 되고 바디 영역(730)과 드리프트 영역(735)의 접합부가 소스 영역(715)과 드레인 영역(740)에 걸쳐 인가된 전압을 유지시킨다.When the potential of the gate region 720 relative to the source region 715 increases above the threshold voltage of the device 700, a conductive channel is induced in the body region 730 along the perimeter of the gate insulator region 725. The device 700 will conduct current between the plurality of drain regions 740 and the source region 715. Thus, the device 700 is turned on. If the potential of the plurality of gate regions 720 decreases below the threshold voltage, the channel is no longer induced. As a result, the voltage potential applied between the plurality of drain regions 740 and the source region 715 will not cause current to be induced therebetween. Thus, device 700 is turned off and the junction of body region 730 and drift region 735 maintains the voltage applied across source region 715 and drain region 740.

채널폭은 게이트 절연체 영역(725)의 주위에서, 드레인 영역(740)의 주변의 길이의 합의 함수이다. 따라서, 채널 영역의 폭은 종래의 폐쇄 셀 TMOSFET(200)과 실질적으로 동일하다. 따라서, 장치(700)의 온 저항(Rds-on)은 종래의 폐쇄 셀 TMOSFET(200)과 실질적으로 동일하다.The channel width is a function of the sum of the lengths of the periphery of the drain region 740, around the gate insulator region 725. Thus, the width of the channel region is substantially the same as the conventional closed cell TMOSFET 200. Thus, the on resistance Rds-on of the device 700 is substantially the same as the conventional closed cell TMOSFET 200.

종래의 폐쇄 셀 TMOSFET(200)에서, 리드 와이어는 다이(die)에서의 소스를 외부 장치에 연결하는데 사용된다. 소스 와이어 리드는 종래의 폐쇄 셀 TMOSFET(200)에서 소스의 유효 인덕턴스를 증가시킨다. 본 발명의 폐쇄 셀 TMOSFET(700)의 소스는 PCB 또는 종래의 폐쇄 셀 TMOSFET(200)에 직접 연결될 수 있다(즉, 소스 접촉부가 다이의 하부까지 미치거나 또는 PCB 등에 웨이브 접합 연 결될 수도 있다). 소스의 와이어 리드가 제거될 수 있고, 따라서 본 발명의 폐쇄 셀 TMOSFET(700)의 유효 인덕턴스는 감소된다.In a conventional closed cell TMOSFET 200, lead wires are used to connect a source at a die to an external device. The source wire lead increases the effective inductance of the source in a conventional closed cell TMOSFET 200. The source of the closed cell TMOSFET 700 of the present invention may be directly connected to a PCB or a conventional closed cell TMOSFET 200 (ie, the source contacts may extend to the bottom of the die or may be wave bonded to a PCB or the like). The wire lead of the source can be eliminated, thus the effective inductance of the closed cell TMOSFET 700 of the present invention is reduced.

본 발명의 폐쇄 셀 TMOSFET(700)은 게이트 영역(720)이 드레인 영역(740)에 오버랩되지 않도록 제작될 수도 있다. 따라서, 게이트 영역(720)과 드레인 영역(740)의 분리도는 증가한다. 증가된 분리도는 게이트-대-드레인 캐패시턴스(Cgd)를 감소시킨다. 따라서, 본 발명의 폐쇄 셀 TMOSFET(700)의 게이트-대-드레인 캐패시턴스(Cgd)는 종래의 폐쇄 셀 TMOSFET(200)과 비교할 때 감소된다.The closed cell TMOSFET 700 of the present invention may be fabricated so that the gate region 720 does not overlap the drain region 740. Thus, the separation between the gate region 720 and the drain region 740 is increased. Increased isolation reduces the gate-to-drain capacitance Cgd. Thus, the gate-to-drain capacitance Cgd of the closed cell TMOSFET 700 of the present invention is reduced as compared to the conventional closed cell TMOSFET 200.

부가적으로, 본 발명의 폐쇄 셀 TMOSFET(700)은 게이트 영역(720)과 소스 영역(715)의 오버랩의 결과 상대적으로 큰 게이트-대-소스 캐패시턴스(Cgs)를 가진다. 따라서, 본 발명의 폐쇄 셀 TMOSFET(700)의 게이트-대-소스 캐패시턴스(Cgs)는 종래의 폐쇄 셀 TMOSFET(200)의 게이트-대-소스 캐패시턴스(Cgs)보다 일반적으로 크다. 본 발명의 폐쇄 셀 TMOSFET(700)의 성능 지수인, 소스-대-드레인 캐패시턴스(Cgs)에 대한 게이트-대-소스 캐패시턴스(Cgd)의 비율은 종래의 폐쇄 셀 TMOSFET(200)보다 작다(즉, 좋은 성능 지수이다). 또한, 게이트-대-소스 캐패시턴스(Cgs)에 대한 게이트-대-드레인 캐패시턴스(Cgd)의 비율은 소스 영역(715) 근처의 게이트 절연체 영역(725)의 일부의 두께를 조정하거나 및/또는 드레인 영역(740) 근처의 게이트 절연체 영역(725)의 일부의 두께를 조정함으로써 조절할 수 있다.Additionally, the closed cell TMOSFET 700 of the present invention has a relatively large gate-to-source capacitance Cgs as a result of the overlap of the gate region 720 and the source region 715. Thus, the gate-to-source capacitance Cgs of the closed cell TMOSFET 700 of the present invention is generally larger than the gate-to-source capacitance Cgs of the conventional closed cell TMOSFET 200. The ratio of gate-to-source capacitance Cgd to source-to-drain capacitance Cgs, which is the figure of merit of the closed cell TMOSFET 700 of the present invention, is smaller than that of a conventional closed cell TMOSFET 200 (ie, Is a good figure of merit). Further, the ratio of gate-to-drain capacitance Cgd to gate-to-source capacitance Cgs adjusts the thickness of a portion of the gate insulator region 725 near the source region 715 and / or the drain region. The thickness of a portion of the gate insulator region 725 near 740 can be adjusted.

게이트 영역(725)과 드리프트 영역(735) 간의 오버랩은 장치(700)가 온 상태인 동안의 도전성 채널의 축적의 증가를 가져온다. 따라서, 게이트 영역(720)이 바 디 영역(730)과 드리프트 영역(735)을 오버랩하도록 확장하면, 본 발명의 폐쇄 셀 TMOSFET(700)의 온저항(Rdg-on)은 더 감소될 수 있을 것이다.Overlap between the gate region 725 and the drift region 735 results in an increase in the accumulation of conductive channels while the device 700 is on. Thus, if the gate region 720 extends to overlap the body region 730 and the drift region 735, the on-resistance (Rdg-on) of the closed cell TMOSFET 700 of the present invention may be further reduced. .

도시되지는 않았지만, 또한 폐쇄 셀 TMOSFET(700)은 수퍼 소스 영역을 더 포함할 수 있다. 수퍼 소스 영역은 게이트 영역(720) 상부에 배치된 실질적으로 평행하게 길게 되는 구조로서 형성된다. 게이트 절연체 영역(725)은 또한 수퍼 소스 영역을 둘러싸서 수퍼 소스 영역을 주위 영역(즉, 게이트 영역(720), 바디 영역(730), 드리프트 영역(735), 드레인 영역(740) 및 드레인 접촉부(745))으로부터 격리시킨다. 수퍼 소스 영역은 (주위 영역에서의 접촉에 의해) 소스 영역(715)과 전기적으로 결합된다. 수퍼 소스 영역은 폐쇄 셀 TMOSFET(700)의 온 상태 저항(Rds-on)을 감소시키고 오프 상태에서 브레이크다운 전압을 증가시킨다.Although not shown, the closed cell TMOSFET 700 may further include a super source region. The super source region is formed as a structure extending substantially parallel to the gate region 720. The gate insulator region 725 also surrounds the super source region so that the super source region is surrounded by the surrounding region (ie, the gate region 720, the body region 730, the drift region 735, the drain region 740, and the drain contact portion (). 745). The super source region is electrically coupled with the source region 715 (by contact in the peripheral region). The super source region reduces the on state resistance Rds-on of the closed cell TMOSFET 700 and increases the breakdown voltage in the off state.

이제 도 8a-8d를 참조로 하면, 본 발명의 일실시예에 따른 폐쇄 셀 트렌치 금속-산화막-반도체 전계 효과 트랜지스터(TMOSFET)의 제작 방법의 플로우 다이어그램이 도시된다. 본 발명의 일실시예에 따른, 폐쇄 셀 TMOSFET의 제작 방법은, 도 9a-9n에 도시되어 있다. 도 8a 및 9a에 도시된 바와 같이, 802에서, 기판(802') 상에 클리닝, 증착, 도핑, 에칭 등과 같은 다양한 초기 프로세스를 시작한다. 일 실행에서, 기판(802')은 인이 대량으로 도프된(N+) 실리콘을 포함한다. 반도체 기판(802')은 실질적으로 제작 프로세스가 끝나면 TMOSFET의 소스 영역을 포함하여 구성될 것이다.Referring now to FIGS. 8A-8D, a flow diagram of a method of fabricating a closed cell trench metal-oxide-semiconductor field effect transistor (TMOSFET) in accordance with one embodiment of the present invention is shown. A method of fabricating a closed cell TMOSFET, in accordance with one embodiment of the present invention, is shown in FIGS. 9A-9N. As shown in FIGS. 8A and 9A, at 802, various initial processes, such as cleaning, deposition, doping, etching, etc., on the substrate 802 ′ are initiated. In one implementation, the substrate 802 'comprises silicon that is heavily doped with phosphorus (N +). The semiconductor substrate 802 'will comprise the source region of the TMOSFET at substantially the end of the fabrication process.

804에서, 제1반도체층(804')이 기판(802') 상에 에피택셜 증착된다. 일 실행에서, 제1반도체층(804')은 대량으로 p-도프된(P+) 실리콘을 포함한다. 에피택셜 증착된 실리콘은 붕소와 같은 원하는 불순물을 애피택셜 반응 챔버에 넣음으로써 도프될 수 있다. 또는, 제1반도체층의 도핑은 붕소와 같은 p-타입 도펀트로 고에너지 주입함으로써 얻을 수도 있다.At 804, a first semiconductor layer 804 ′ is epitaxially deposited on the substrate 802 ′. In one implementation, the first semiconductor layer 804 ′ includes large amounts of p-doped (P +) silicon. Epitaxially deposited silicon may be doped by placing desired impurities such as boron into the epitaxial reaction chamber. Alternatively, doping of the first semiconductor layer may be obtained by high energy implantation with a p-type dopant such as boron.

806에서, 제2반도체층(806')이 제1반도체층(804') 상에 에피택셜 증착된다. 일 실행에서, 제2반도체층(806')은 n-도프된(N) 실리콘을 포함한다. 에피택셜 증착된 실리콘은 인 또는 비소와 같은 원하는 불순물을 반응 챔버에 넣음으로써 도프될 수 있다. 또는, 제2반도체층의 도핑은 인 또는 비소와 같은 n-타입 도펀트를 고에너지 주입함으로써 얻을 수도 있다.At 806, a second semiconductor layer 806 ′ is epitaxially deposited on the first semiconductor layer 804 ′. In one implementation, the second semiconductor layer 806 'comprises n-doped (N) silicon. Epitaxially deposited silicon may be doped by placing desired impurities such as phosphorous or arsenic into the reaction chamber. Alternatively, the doping of the second semiconductor layer may be obtained by high energy implantation of n-type dopants such as phosphorous or arsenic.

선택적인 프로세스인 808에서, 제1희생 산화층(808')이 제2반도체층(806') 상에 형성된다. 일 실행에서, 희생 산화층(808')은 제2반도체층(806')의 표면을 산화함으로써 형성된다. 810에서, 포토-레지스트가 공지의 리소그래피 프로세스에 의해 증착되고 패터닝되어, 게이트 트렌치 저항층(810')을 형성한다. At 808, an optional process, a first sacrificial oxide layer 808 ′ is formed on the second semiconductor layer 806 ′. In one implementation, the sacrificial oxide layer 808 'is formed by oxidizing the surface of the second semiconductor layer 806'. At 810, photo-resist is deposited and patterned by a known lithography process to form a gate trench resistive layer 810 '.

812에서, 희생 산화층(808'), 제2반도체층(806'), 제1반도체층(804')의 노출된 부분과 기판(802')의 일부가 공지의 이방성 에칭 방법(즉, 건조 에칭)에 의해 에칭된다. 일 실행에서, 이온 에천트는 게이트 트렌치 저항층(810')에 의해 노출된 희생 산화층(808'), 제2반도체층(806'), 제1반도체층(804') 및 기판(802')과 상호작용한다. 에칭 프로세스에 의해 내부의 복수의 셀을 가지는 복수의 트렌치(812')가 생성된다. 복수의 트렌치(812')는 실질적으로 평행한 구조의 제1부와 실질적으로 수직-평행 구조의 제2부를 가지도록 형성된다.At 812, the exposed portions of sacrificial oxide layer 808 ′, second semiconductor layer 806 ′, first semiconductor layer 804 ′, and portions of substrate 802 ′ are known anisotropic etching methods (ie, dry etching). Is etched). In one implementation, the ion etchant is provided with a sacrificial oxide layer 808 ', a second semiconductor layer 806', a first semiconductor layer 804 'and a substrate 802' exposed by the gate trench resistive layer 810 '. Interact The etching process produces a plurality of trenches 812 'having a plurality of cells therein. The plurality of trenches 812 'are formed to have a first portion of the substantially parallel structure and a second portion of the substantially vertical-parallel structure.

814에서, 게이트 트렌치 저항층(810')이 적절한 저항 제거제 또는 저항 제거 프로세스를 사용하여 제거된다. 816에서, 제1유전체(816')가 복수의 트렌치(812')의 벽면에 형성된다. 일 실행에서, 제1유전체(816')는 실리콘의 노출된 표면을 산화함으로써 생성되어 이산화 실리콘층을 형성한다. 트렌치 벽을 따라 결과적으로 생성되는 유전체(816')는 게이트 절연체 영역의 제1부를 형성하게 된다.At 814, gate trench resistive layer 810 ′ is removed using a suitable resist remover or resist remove process. At 816, a first dielectric 816 ′ is formed on the walls of the plurality of trenches 812 ′. In one implementation, the first dielectric 816 'is produced by oxidizing an exposed surface of silicon to form a silicon dioxide layer. The resulting dielectric 816 ′ along the trench walls forms a first portion of the gate insulator region.

818에서, 폴리실리콘층(820')이 복수의 제1트렌치(812')에 증착된다. 일 실행에서, 폴리실리콘(820')은 실레인(SiH4)의 분해와 같은 방법에 의해 트렌치(812')에 증착된다. 폴리실리콘은 인 또는 비소와 같은 n-타입 불순물로 도프될 수 있다. 폴리실리콘은 증착 프로세스 동안 불순물을 넣음으로써 도프될 수 있다. 820에서, 에치백 프로세스가 수행되어 여분의 폴리실리콘 물질을 제거하고 게이트 영역을 형성한다. 폴리실리콘층은 트렌치에서 폴리실리콘층으로부터 형성된 게이트 영역과 이어서 형성되는 바디, 드리프트 및 드레인 영역 간에 원하는 분리/오버랩이 이루어지도록 에치백된다. 일 실행에서, 여분의 폴리실리콘은 화학 기계적 연마(CMP) 프로세스 및 이방성 에칭 방법을 조합함으로써 제거된다.At 818, polysilicon layer 820 ′ is deposited in the plurality of first trenches 812 ′. In one implementation, polysilicon 820 'is deposited in trench 812' by a method such as decomposition of silane (SiH 4 ). Polysilicon may be doped with n-type impurities such as phosphorous or arsenic. Polysilicon may be doped by introducing impurities during the deposition process. At 820, an etch back process is performed to remove excess polysilicon material and form a gate region. The polysilicon layer is etched back to achieve the desired separation / overlap between the gate region formed from the polysilicon layer in the trench and the subsequently formed body, drift and drain regions. In one implementation, excess polysilicon is removed by combining a chemical mechanical polishing (CMP) process and an anisotropic etching method.

선택적인 실시예에서, 유전층이 게이트 위에 형성된다. 일 실행에서, 게이트의 폴리실리콘이 산화되어 이산화 실리콘을 형성한다. 제2폴리실리콘층이 게이트 상부에 형성된 유전층 위로 증착된다. 또 다른 에치백 프로세스가 사용되어 제2폴리실리콘층으로부터 수퍼 소스를 형성한다.In an alternative embodiment, a dielectric layer is formed over the gate. In one implementation, the polysilicon of the gate is oxidized to form silicon dioxide. A second polysilicon layer is deposited over the dielectric layer formed over the gate. Another etch back process is used to form the super source from the second polysilicon layer.

도 8b 및도 9e에 도시된 바와 같이, 822에서 제2유전체(824')가 복수의 제2트렌치(812')에 증착된다. 일 실행에서, 유전체는 테트라에틸오르소실리케이 트(TEOS)의 분해 또는 고밀도 플라즈마 필(HDP)과 같은 방법에 의해 트렌치에 증착된다. 824에서, 여분의 유전 물질이 제거되어 게이트 절연체 영역을 완성한다. 일 실행에서, 여분의 유전체는 화학 기계적 연마(CMP) 프로세스에 의해 제거된다.As shown in FIGS. 8B and 9E, at 822 a second dielectric 824 ′ is deposited in the plurality of second trenches 812 ′. In one implementation, a dielectric is deposited in the trench by methods such as decomposition of tetraethylorthosilicate (TEOS) or high density plasma fill (HDP). At 824, excess dielectric material is removed to complete the gate insulator region. In one implementation, the excess dielectric is removed by a chemical mechanical polishing (CMP) process.

826에서, 제1반도체층(804')은 복수의 트렌치(812') 사이의 바디 영역(826')의 도핑 농도를 조정하도록 p-도프된다. 일 실행에서, 도핑 프로세스는 붕소와 같은 p-타입 불순물(827')을 제1반도체층(804')에 주입한다. 828에서, 주입된 불순물을 실질적으로 제1반도체층(804')의 깊이까지 구동(즉, 확산)하기 위해 열순환이 사용되어, 바디 영역(826')을 형성한다. 830에서, 제2반도체층(806')이 n-도프된다. 일 실행에서, 도핑 프로세스는 인 또는 비소와 같은 n-타입 불순물(831')을 제2반도체층(806')에 주입한다. 832에서, 주입된 불순물을 실질적으로 제2반도체층(806')의 깊이까지 구동(즉, 확산)하기 위해 제2열순환이 사용된다. 834에서, 제2반도체층(806')의 상부는 대량으로 n-도프되어 복수의 트렌치(812') 사이의 제2반도체층(806')의 상부에 드레인 영역(834')을 형성하고 하부에 드리프트 영역(830')을 형성한다. 일 실행에서, 도핑 프로세스는 인 또는 비소와 같은 n-타입 불순물(833')을 제2반도체층(806')의 상부에 주입한다. 836에서, 드레인 영역(834')의 원하는 깊이를 얻기 위해 드레인 영역 주입을 구동하는데 제3열순환이 이용된다.At 826, the first semiconductor layer 804 ′ is p-doped to adjust the doping concentration of the body region 826 ′ between the plurality of trenches 812 ′. In one implementation, the doping process injects p-type impurities 827 ', such as boron, into the first semiconductor layer 804'. At 828, thermal cycling is used to drive (ie, diffuse) the implanted impurities substantially to the depth of the first semiconductor layer 804 ', forming the body region 826'. At 830, second semiconductor layer 806 ′ is n-doped. In one implementation, the doping process injects n-type impurities 831 ', such as phosphorous or arsenic, into the second semiconductor layer 806'. At 832, a second thermocycle is used to drive (ie, diffuse) the implanted impurities substantially to the depth of the second semiconductor layer 806 ′. At 834, the upper portion of the second semiconductor layer 806 ′ is n-doped in bulk to form a drain region 834 ′ above the second semiconductor layer 806 ′ between the plurality of trenches 812 ′ and the lower portion. An drift region 830 'is formed. In one implementation, the doping process implants n-type impurities 833 ', such as phosphorous or arsenic, on top of the second semiconductor layer 806'. At 836, a third thermal cycle is used to drive drain region implantation to obtain the desired depth of drain region 834 '.

838에서, 제2희생 산화층(838')이 웨이퍼 위에 형성된다. 일 실행에서, 제2희생 산화층(838')은 웨이퍼 표면을 산화함으로써 형성된다. 840에서, 포토-레지스트가 공지의 리소그래피 프로세스에 의해 증착되고 패터닝되어 소스-바디 접촉 개구부 저항층(840')을 형성한다.At 838, a second sacrificial oxide layer 838 ′ is formed over the wafer. In one implementation, a second sacrificial oxide layer 838 'is formed by oxidizing the wafer surface. At 840, photo-resist is deposited and patterned by known lithography processes to form source-body contact opening resistive layer 840 '.

도 8c 및 9j에 도시된 바와 같이, 제2희생 산화층(838'), 소스 영역(834') 및 드리프트 영역(830')의 노출된 부분은 842에서 공지의 이방성 에칭 방법에 의해 에칭된다. 일 실행에서, 이온 에천트는 소스-바디 접촉 개구부 저항층(840')에 의해 노출된 제2희생 산화층(836'), 소스 영역(834') 및 드리프트 영역(830')과 상호작용한다. 에칭 프로세스는 복수의 소스-바디 접촉 개구부(842')를 형성한다. 각각의 소스-바디 접촉 개구부(842')는 복수의 트렌치(812')에 의해 형성된 셀 내에 배치된다.As shown in FIGS. 8C and 9J, the exposed portions of the second sacrificial oxide layer 838 ′, source region 834 ′ and drift region 830 ′ are etched at 842 by a known anisotropic etching method. In one implementation, the ion etchant interacts with the second sacrificial oxide layer 836 ', the source region 834' and the drift region 830 'exposed by the source-body contact opening resistive layer 840'. The etching process forms a plurality of source-body contact openings 842 '. Each source-body contact opening 842 'is disposed within a cell formed by a plurality of trenches 812'.

844에서, 바디 영역(826')의 노출된 부분은 대량으로 도프되어 제1소스-바디 접촉 영역(844')을 형성한다. 일 실행에서, 도핑 프로세스는 붕소와 같은 p-타입 불순물(843')을 바디 영역(826')에 주입한다. 소스-바디 주입을 실질적으로 바디 영역(826')의 노출된 부분까지 구동하기 위해 열순환이 사용될 수 있다. 주입되는 부분은 바디 영역(826')의 인접한 노출되지 않은 부분까지 측면으로 확산될 것이다.At 844, the exposed portion of body region 826 ′ is heavily doped to form first source-body contact region 844 ′. In one implementation, the doping process injects p-type impurities 843 ', such as boron, into the body region 826'. Thermocycling may be used to drive the source-body implant substantially to the exposed portion of the body region 826 ′. The portion to be implanted will laterally diffuse up to an adjacent unexposed portion of the body region 826 ′.

846에서, 소스-바디 접촉 개구부 저항층(840')이 적절한 저항 제거제 또는 저항 제거 프로세스를 이용하여 제거된다. 848에서, 유전체(848')가 소스-바디 접촉 개구부(842')의 벽면에 형성된다. 일 실행에서, 유전체(848')은 실리콘의 노출된 표면을 산화함으로써 형성되어 이산화 실리콘층을 생성한다.At 846, source-body contact opening resistive layer 840 'is removed using a suitable resist remover or resist remove process. At 848, dielectric 848 ′ is formed in the wall of the source-body contact opening 842 ′. In one implementation, dielectric 848 'is formed by oxidizing exposed surfaces of silicon to create a silicon dioxide layer.

850에서, 소스-바디 접촉 개구부(842')의 바닥에 형성된 유전체(848')의 일부와 바디 영역(826')의 노출된 부분이 공지의 이방성 에칭 방법에 의해 에칭된다. 에칭 프로세스는 소스-바디 접촉 개구부(850')가 소스 영역(802')(즉, 기판)으로 부분적으로 확장할 때까지 수행된다. 에칭 프로세스는 바디 영역(826')의 인접한 부분과 소스 영역(802')이 노출되도록 두는 반면, 드리프트 영역(830') 및 드레인 영역(834')은 유전층(848')에 의해 보호되도록 둔다. 바디 영역(826')의 노출되지 않은 부분으로 측면으로 확산된 소스-바디 접촉 주입부(844')는 본 발명의 에칭 프로세스 이후에도 실질적으로 남게 된다. 소스-바디 접촉 주입부의 남은 부분은 소스-바디 접촉부(844')를 형성한다.At 850, a portion of dielectric 848 ′ formed at the bottom of source-body contact opening 842 ′ and an exposed portion of body region 826 ′ are etched by known anisotropic etching methods. The etching process is performed until the source-body contact opening 850 'partially extends into the source region 802' (ie, the substrate). The etching process leaves adjacent portions of the body region 826 'and source region 802' exposed, while leaving drift region 830 'and drain region 834' protected by dielectric layer 848 '. Source-body contact implants 844 'diffused laterally into the unexposed portions of body region 826' remain substantially after the etching process of the present invention. The remaining portion of the source-body contact injection forms a source-body contact 844 '.

852에서, 제1금속(852')이 소스-바디 접촉 개구부(850')의 하부에 증착되고 바디 영역(826') 및 소스 영역(802')의 노출된 부분과 반응한다. 일 실행에서, 티타늄이 개구부에 스퍼터되고 빠르게 열 어닐(anneal)되어 티타늄 실리사이트(TiSi)를 형성한다. 티타늄 실리사이드는 제2소스-바디 접촉부(854')를 형성하는데, 이는 제1소스-바디 접촉부와 결합하여 바디 영역(826')을 소스(802')에 전기적으로 결합시킨다. 854에서, 소스-바디 접촉 개구부(850')의 유전체가 덧대여진 벽면을 따라 티타늄의 반응하지 않은 부분은 에칭된다.At 852, a first metal 852 ′ is deposited below the source-body contact opening 850 ′ and reacts with the body region 826 ′ and the exposed portion of the source region 802 ′. In one implementation, titanium is sputtered in the openings and quickly thermally annealed to form titanium silicide (TiSi). Titanium silicide forms a second source-body contact 854 ', which couples with the first source-body contact to electrically couple the body region 826' to the source 802 '. At 854, the unreacted portion of titanium is etched along the dielectric-padded wall of the source-body contact opening 850 '.

856에서, 제2유전층이 소스-바디 접촉 개구부(850')에 증착되어 소스-바디 절연체 영역(856')을 형성한다. 일 실행에서, 유전체(856')는 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS) 또는 고밀도 플라즈마 필(HDP)의 분해와 같은 방법에 의해 개구부(850')에 증착된다.At 856, a second dielectric layer is deposited in source-body contact opening 850 ′ to form source-body insulator region 856 ′. In one implementation, dielectric 856 'is deposited in opening 850' by a method such as decomposition of tetraethylorthosilicate (TEOS) or high density plasma fill (HDP).

862에서, 포토-레지스트가 공지의 리소그래피 프로세스를 통해 증착되고 패터닝되어 게이트 접촉 저항층(도시되지 않음)을 형성한다. 게이트 접촉부는 주변 영역에 형성된다. 도 8d에 도시된 바와 같이, 864에서, 게이트 절연체 영역(822') 의 노출된 부분은 공지의 이방성 에칭 방법에 의해 에칭되어 주위 영역(도시되지 않음)에 게이트 접촉부를 형성한다. 일 실행에서, 이온 에천트는 게이트 접촉 저항층에 의해 노출된 게이트 산화물과 상호작용한다. 게이트 접촉 개구부는 게이트 영역(820')까지 아래로 확장한다. 866에서, 게이트 접촉 저항층은 적절한 저항 제거제 또는 저항 제거 프로세스를 이용하여 제거된다.At 862, photo-resist is deposited and patterned through known lithography processes to form a gate contact resistive layer (not shown). Gate contacts are formed in the peripheral region. As shown in FIG. 8D, at 864, the exposed portion of the gate insulator region 822 ′ is etched by known anisotropic etching methods to form gate contacts in the peripheral region (not shown). In one implementation, the ion etchant interacts with the gate oxide exposed by the gate contact resistive layer. The gate contact opening extends down to the gate region 820 ′. At 866, the gate contact resistive layer is removed using a suitable resist remover or resist remove process.

868에서, 포토-레지스트가 공지의 리소그래피 프로세스에 의해 증착되고 패터닝되어 드레인 접촉 저항층(도시되지 않음)을 형성한다. 870에서, 중앙부분(core)에서 여분의 유전 물질과 제3희생 산화물은 공지의 이방성 에칭 방법에 의해 에칭되어 드레인 접촉 개구부(도시되지 않음)를 형성한다. 일 실행에서, 이온 에천트가 여분의 유전 물질과 제3희생 산화물과 상호작용하여 드레인 접촉 개구부를 형성한다. 드레인 접촉 개구부는 드레인 영역(834')까지 아래로 확장한다. 872에서, 드레인 접촉 저항층은 적절한 저항 제거제 또는 저항 제거 프로세스를 이용하여 제거된다(도시되지 않음).At 868, photo-resist is deposited and patterned by known lithography processes to form a drain contact resistive layer (not shown). At 870, the excess dielectric material and the third sacrificial oxide at the core are etched by known anisotropic etching methods to form drain contact openings (not shown). In one implementation, the ion etchant interacts with the extra dielectric material and the third sacrificial oxide to form a drain contact opening. The drain contact opening extends down to the drain region 834 '. At 872, the drain contact resistive layer is removed using a suitable resist remover or resist remove process (not shown).

874에서, 제2금속층이 웨이퍼에 증착된다. 일 실행에서, 알루미늄과 같은 제2금속층은 스퍼터링과 같은 공지의 방법에 의해 증착된다. 금속층은 드레인 영역(834'), 게이트 절연체 영역(856'), 소스-바디 접촉 절연체 영역(856')의 상부를 덮는다. 제2금속층은 게이트 접촉 개구부까지 아래로 확장하여 게이트 영역과 전기적으로 접촉하고, 드레인 접촉 개구부까지 아래로 확장하여 드레인 영역(834')과 전기적으로 접촉한다. 876에서, 제2금속층은 포토-레지스트 마스크와 선택적인 에칭 방법을 이용하여 패터닝되어 게이트 접촉층(도시되지 않음) 및 드레인 접촉 층(876')을 형성한다.At 874, a second metal layer is deposited on the wafer. In one implementation, a second metal layer, such as aluminum, is deposited by known methods such as sputtering. The metal layer covers the top of the drain region 834 ', the gate insulator region 856', and the source-body contact insulator region 856 '. The second metal layer extends down to the gate contact opening and is in electrical contact with the gate region, and extends down to the drain contact opening and is in electrical contact with the drain region 834 '. At 876, the second metal layer is patterned using a photo-resist mask and an optional etching method to form a gate contact layer (not shown) and drain contact layer 876 '.

882에서, 제작은 여러가지 뒤쪽 프로세스로 진행되어 소스 접촉부를 형성한다. 여러가지 프로세스는 전형적으로 에칭, 증착, 도핑, 클리닝, 어닐링, 패시베이션, 클리빙 등을 포함한다.At 882, fabrication proceeds to various back-end processes to form source contacts. Various processes typically include etching, deposition, doping, cleaning, annealing, passivation, cleaving, and the like.

도 10a-10d를 참조로 하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 폐쇄 셀 트렌치 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(TMOSFET)의 제작 방법의 플로우 다이어그램이 도시된다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 폐쇄 셀 TMOSFET의 제작 방법은 도 11a-11o에 도시되어 있다. 도 10a 및 11a에 도시된 바와 같이, 1002에서, 기판(1002') 위에 클리닝, 증착, 도핑, 에칭 등의 여러 가지 초기 프로세스로 프로세스를 시작한다. 일 실행에서, 기판(1002')은 인이 대량으로 도프된(N+) 실리콘을 포함한다. 반도체 기판(1002')은 실질적으로 제작 프로세스가 종료되면 TMOSFET의 소스 영역을 포함하게 될 것이다.10A-10D, a flow diagram of a method of fabricating a closed cell trench metal oxide semiconductor field effect transistor (TMOSFET) in accordance with another embodiment of the present invention is shown. A method of fabricating a closed cell TMOSFET according to another embodiment of the present invention is illustrated in FIGS. 11A-11O. As shown in FIGS. 10A and 11A, at 1002, the process begins with various initial processes such as cleaning, depositing, doping, etching, etc. on the substrate 1002 ′. In one implementation, the substrate 1002 'comprises silicon that is heavily doped with phosphorus (N +). The semiconductor substrate 1002 'will comprise the source region of the TMOSFET substantially at the end of the fabrication process.

1004에서, 제1반도체층(1004')이 기판(1002') 위에 에피택셜 증착된다. 일 실행에서, 제1반도체층(1004')은 대량으로 p-도프된 실리콘(P+)을 포함한다. 에피택셜 증착된 실리콘은 보론과 같은 원하는 불순물을 에피택셜 반응 챔버에 넣음으로써 도프될 수 있다. 또는, 제1반도체층(1004')의 도핑은 붕소와 같은 p-타입 도펀트로 고에너지 주입함으로써 얻을 수도 있다.At 1004, a first semiconductor layer 1004 ′ is epitaxially deposited over the substrate 1002 ′. In one implementation, the first semiconductor layer 1004 'includes large amounts of p-doped silicon (P +). Epitaxially deposited silicon may be doped by placing desired impurities such as boron into the epitaxial reaction chamber. Alternatively, the doping of the first semiconductor layer 1004 'may be obtained by high energy implantation with a p-type dopant such as boron.

1006에서, 제2반도체층(1006')이 제1반도체층(1004') 상에 에피택셜 증착된다. 일 실행에서, 제2반도체층은 소량으로 n-도프된(N-) 실리콘을 포함한다. 에피택셜 증착된 실리콘은 인 또는 비소와 같은 원하는 불순물을 반응 챔버에 넣음으로 써 도프될 수 있다. 또는, 제2반도체층(1006')의 도핑은 인 또는 비소와 같은 n-타입 도펀트를 고에너지 주입함으로써 얻을 수도 있다.At 1006, a second semiconductor layer 1006 ′ is epitaxially deposited on the first semiconductor layer 1004 ′. In one implementation, the second semiconductor layer comprises a small amount of n-doped (N-) silicon. Epitaxially deposited silicon can be doped by introducing desired impurities such as phosphorous or arsenic into the reaction chamber. Alternatively, the doping of the second semiconductor layer 1006 'may be obtained by high energy implantation of an n-type dopant, such as phosphorous or arsenic.

1008에서, 제1희생 산화층(1008')이 제2반도체층(1006') 상에 형성된다. 일 실행에서, 희생 산화층(1008')은 제2반도체층(1006')의 표면을 산화함으로써 형성된다. 1010에서, 포토-레지스트가 공지의 리소그래피 프로세스에 의해 증착되고 패터닝되어, 게이트 트렌치 저항층(1010')을 형성한다. At 1008, a first sacrificial oxide layer 1008 ′ is formed on the second semiconductor layer 1006 ′. In one implementation, the sacrificial oxide layer 1008 'is formed by oxidizing the surface of the second semiconductor layer 1006'. At 1010, photo-resist is deposited and patterned by known lithography processes to form a gate trench resistive layer 1010 '.

1012에서, 제1희생 산화층(1008'), 제2반도체층(1006'), 제1반도체층(1004')의 노출된 부분과 기판(802')의 일부가 공지의 이방성 에칭 방법(즉, 건조 에칭)에 의해 에칭된다. 일 실행에서, 이온 에천트는 게이트 트렌치 저항층(1010')에 의해 노출된 희생 산화층(1008'), 제2반도체층(1006'), 제1반도체층(1004') 및 기판(1002')과 상호작용한다. 에칭 프로세스에 의해 내부의 복수의 셀을 가지는 복수의 트렌치(812')가 생성된다. 복수의 트렌치(1012')는 실질적으로 평행한 구조의 제1부와 실질적으로 수직-평행 구조의 제2부를 가지도록 형성된다.At 1012, the exposed portions of the first sacrificial oxide layer 1008 ', the second semiconductor layer 1006', the first semiconductor layer 1004 'and the portion of the substrate 802' are known anisotropic etching methods (i.e., Dry etching). In one implementation, the ion etchant is formed with the sacrificial oxide layer 1008 ', the second semiconductor layer 1006', the first semiconductor layer 1004 'and the substrate 1002' exposed by the gate trench resistive layer 1010 '. Interact The etching process produces a plurality of trenches 812 'having a plurality of cells therein. The plurality of trenches 1012 'are formed to have a first portion of the substantially parallel structure and a second portion of the substantially vertical-parallel structure.

1014에서, 게이트 트렌치 저항층(1010')이 적절한 저항 제거제 또는 저항 제거 프로세스를 사용하여 제거된다. 1016에서, 제1유전층(1016')이 복수의 트렌치(1012')의 벽면에 형성된다. 일 실행에서, 유전층(1016')은 실리콘의 노출된 표면을 산화함으로써 생성되어 이산화 실리콘층을 형성한다. 트렌치 벽을 따라 결과적으로 생성되는 유전층(1016')은 게이트 절연체 영역의 제1부를 형성하게 된다.At 1014, gate trench resistive layer 1010 'is removed using a suitable resist remover or resist remove process. At 1016, a first dielectric layer 1016 ′ is formed on the walls of the plurality of trenches 1012 ′. In one implementation, dielectric layer 1016 'is produced by oxidizing exposed surfaces of silicon to form a silicon dioxide layer. The resulting dielectric layer 1016 'along the trench wall will form a first portion of the gate insulator region.

1018에서, 제1폴리실리콘층이 복수의 트렌치에 증착된다. 일 실행에서, 폴리 실리콘은 실레인(SiH4)의 분해와 같은 방법에 의해 트렌치에 증착된다. 폴리실리콘은 인 또는 비소와 같은 n-타입 불순물로 도프될 수 있다. 폴리실리콘은 증착 프로세스 동안 불순물을 넣음으로써 도프될 수 있다. 1020에서, 에치백 프로세스가 수행되어 여분의 폴리실리콘 물질을 제거하고 게이트 영역(1020')을 형성한다. 폴리실리콘층은 트렌치에서 폴리실리콘층으로부터 형성된 게이트 영역과 이어서 형성되는 바디, 드리프트 및 드레인 영역 간에 원하는 분리/오버랩이 이루어지도록 에치백된다. 일 실행에서, 여분의 폴리실리콘은 화학 기계적 연마(CMP) 프로세스 및 이방성 에칭 방법을 조합함으로써 제거된다.At 1018, a first polysilicon layer is deposited in the plurality of trenches. In one implementation, polysilicon is deposited in the trench by a method such as decomposition of silane (SiH 4 ). Polysilicon may be doped with n-type impurities such as phosphorous or arsenic. Polysilicon may be doped by introducing impurities during the deposition process. At 1020, an etch back process is performed to remove excess polysilicon material and form gate region 1020 '. The polysilicon layer is etched back to achieve the desired separation / overlap between the gate region formed from the polysilicon layer in the trench and the subsequently formed body, drift and drain regions. In one implementation, excess polysilicon is removed by combining a chemical mechanical polishing (CMP) process and an anisotropic etching method.

이제 도 10b 및 11e를 참조로 하면, 선택적인 프로세스 1022에서, 제2유전층(1022')이 게이트 영역(1020') 위에 형성된다. 일 실행에서, 게이트(1020')의 폴리실리콘이 산화되어 이산화 실리콘을 형성한다. 선택적인 프로세스 1024에서, 제2폴리실리콘층이 게이트(1020') 상부에 형성된 유전층(1022') 위로 증착된다. 선택적인 프로세스 1026에서, 또 다른 에치백 프로세스가 사용되어 제2폴리실리콘층으로부터 수퍼 소스 영역(1026')을 형성한다.Referring now to FIGS. 10B and 11E, in an optional process 1022, a second dielectric layer 1022 ′ is formed over the gate region 1020 ′. In one implementation, polysilicon of gate 1020 'is oxidized to form silicon dioxide. In an optional process 1024, a second polysilicon layer is deposited over dielectric layer 1022 ′ formed over gate 1020 ′. In an optional process 1026, another etch back process is used to form the super source region 1026 'from the second polysilicon layer.

1028에서 제3유전층이 복수의 제2트렌치(812')에 증착된다. 일 실행에서, 유전체는 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS)의 분해 또는 고밀도 플라즈마 필(HDP)과 같은 방법에 의해 트렌치에 증착된다. 824에서, 여분의 유전 물질이 제거되어 게이트 절연체 영역을 완성한다. 일 실행에서, 여분의 유전체는 화학 기계적 연마(CMP) 프로세스에 의해 제거된다.At 1028, a third dielectric layer is deposited in the plurality of second trenches 812 ′. In one implementation, a dielectric is deposited in the trench by methods such as decomposition of tetraethylorthosilicate (TEOS) or high density plasma fill (HDP). At 824, excess dielectric material is removed to complete the gate insulator region. In one implementation, the excess dielectric is removed by a chemical mechanical polishing (CMP) process.

1032에서, 제2반도체층(1004')의 하부(lower portion)는 p-타입 불순물로 도프된다. 일 실행에서, 도핑 프로세스는 붕소와 같은 p-타입 불순물(1032')을 제2반도체층(1006')의 하부에 주입한다. 선택적인 프로세스 1034에서, 주입된 불순물을 구동(즉, 확산)하기 위해 열순환이 사용되어, 바디 영역(1035')을 형성한다. 열순환은 제1반도체층(1004')의 불순물과 프로세스 1034로부터의 제2반도체층(1006')의 하부의 주입된 불순물이 확산되어 바디 영역(1035')이 제1반도체층(1004')과 제2반도체층(1006')의 하부로부터 실질적으로 형성되도록 한다. At 1032, the lower portion of the second semiconductor layer 1004 'is doped with p-type impurities. In one implementation, the doping process injects p-type impurities 1032 ', such as boron, to the bottom of the second semiconductor layer 1006'. In optional process 1034, thermal cycling is used to drive (ie, diffuse) the implanted impurities, forming body region 1035 '. Thermal circulation diffuses impurities in the first semiconductor layer 1004 'and implanted impurities in the lower portion of the second semiconductor layer 1006' from the process 1034 so that the body region 1035 'is formed of the first semiconductor layer 1004'. And from the bottom of the second semiconductor layer 1006 '.

1036에서, 제2반도체층(1006')의 상부가 n-도프되어 드리프트 영역(1036')의 도핑 농도를 조정한다. 일 실행에서, 도핑 프로세스는 인 또는 비소와 같은 n-타입 불순물(1037')을 제2반도체층(1006')의 상부에 주입한다. 선택적인 프로세스 1038에서, 두번째 주입된 불순물을 구동(즉, 확산)하기 위해 제2열순환이 사용되고, 이에 의해 드리프트 영역(1036')이 형성된다.At 1036, the top of second semiconductor layer 1006 'is n-doped to adjust the doping concentration of drift region 1036'. In one implementation, the doping process implants n-type impurities 1037 ', such as phosphorous or arsenic, on top of the second semiconductor layer 1006'. In an optional process 1038, a second thermal cycle is used to drive (ie, diffuse) the second implanted impurity, thereby forming a drift region 1036 ′.

1042에서, 제2희생 산화층(1042')이 웨이퍼 위에 형성된다. 일 실행에서, 희생 산화층은 웨이퍼 표면을 산화함으로써 형성된다. 도 10c 및 11h에 도시된 바와 같이, 1046에서, 포토-레지스트가 공지의 리소그래피 프로세스에 의해 증착되고 패터닝되어 소스-바디 접촉 개구부 저항층(1046')을 형성한다.At 1042, a second sacrificial oxide layer 1042 'is formed over the wafer. In one implementation, the sacrificial oxide layer is formed by oxidizing the wafer surface. As shown in FIGS. 10C and 11H, at 1046, photo-resist is deposited and patterned by known lithography processes to form a source-body contact opening resistive layer 1046 ′.

1048에서, 제2희생 산화층(1042') 및 드리프트 영역(1036')의 노출된 부분은 공지의 이방성 에칭 방법에 의해 에칭된다. 일 실행에서, 이온 에천트는 소스-바디 접촉 개구부 저항층(1046')에 의해 노출된 제2희생 산화층(1042') 및 드리프트 영역(1046')과 상호작용한다. 에칭 프로세스는 복수의 소스-바디 접촉 개구부(1048') 를 형성한다. 각각의 소스-바디 접촉 개구부는 복수의 트렌치(1012')에 의해 형성된 셀 내에 배치된다.At 1048, exposed portions of second sacrificial oxide layer 1042 'and drift region 1036' are etched by known anisotropic etching methods. In one implementation, the ion etchant interacts with the second sacrificial oxide layer 1042 'and the drift region 1046' exposed by the source-body contact opening resistive layer 1046 '. The etching process forms a plurality of source-body contact openings 1048 '. Each source-body contact opening is disposed within a cell formed by a plurality of trenches 1012 ′.

1050에서, 바디 영역의 노출된 부분은 대량으로 p-도프되어 소스-바디 주입 영역(1050')을 형성한다. 일 실행에서, 도핑 프로세스는 붕소와 같은 p-타입 불순물(1049')을 바디 영역(1035')에 주입한다. 소스-바디 주입부(1050')를 실질적으로 바디 영역(1035')의 노출된 부분까지 구동하기 위해 열순환이 사용될 수 있다. 소스-바디 주입부(1050')의 일부는 바디 영역(1035')의 인접한 노출되지 않은 부분까지 측면으로 확산될 것이다.At 1050, the exposed portion of the body region is p-doped in bulk to form source-body implant region 1050 '. In one implementation, the doping process injects p-type impurities 1049 ', such as boron, into the body region 1035'. Thermocycling may be used to drive the source-body implant 1050 'substantially to the exposed portion of the body region 1035'. A portion of the source-body implant 1050 'will laterally diffuse up to an adjacent unexposed portion of the body region 1035'.

1052서, 소스-바디 접촉 개구부 저항층(1046')이 적절한 저항 제거제 또는 저항 제거 프로세스를 이용하여 제거된다. 1054에서, 제4유전층(1054')이 소스-바디 접촉 개구부(1048')의 벽면에 형성된다. 일 실행에서, 유전층(1054')은 실리콘의 노출된 표면을 산화함으로써 형성되어 이산화 실리콘층을 생성한다.At 1052, the source-body contact opening resistive layer 1046 'is removed using a suitable resist remover or resist remove process. At 1054, a fourth dielectric layer 1054 'is formed on the wall of the source-body contact opening 1048'. In one implementation, dielectric layer 1054 'is formed by oxidizing exposed surfaces of silicon to produce a silicon dioxide layer.

1056에서, 소스-바디 접촉 개구부(1048')의 바닥에 형성된 유전층(1054')의 일부와 바디 영역(1035')의 노출된 부분이 공지의 이방성 에칭 방법에 의해 에칭된다. 에칭 프로세스는 소스-바디 접촉 개구부(1056')가 부분적으로 기판(1002')까지 확장할 때까지 수행된다. 에칭 프로세스는 바디 영역(1035')의 인접한 부분과 소스 영역(1002')이 노출되도록 두는 반면, 드리프트 영역(1036')은 유전층(1054')에 의해 보호되도록 둔다. 바디 영역(1035')의 노출되지 않은 부분으로 측면으로 확산된 소스-바디 접촉 주입부(844')의 일부는 본 발명의 에칭 프로세스 이후에도 실질적으로 남게 된다. 소스-바디 접촉 주입부의 남은 부분은 제1소스-바디 접촉 부(1050')를 형성한다.At 1056, a portion of the dielectric layer 1054 'formed at the bottom of the source-body contact opening 1048' and the exposed portion of the body region 1035 'are etched by known anisotropic etching methods. The etching process is performed until the source-body contact opening 1056 'partially extends to the substrate 1002'. The etching process leaves adjacent portions of the body region 1035 'and the source region 1002' exposed, while leaving the drift region 1036 'protected by the dielectric layer 1054'. A portion of the source-body contact implant 844 'diffused laterally into the unexposed portion of the body region 1035' remains substantially after the etching process of the present invention. The remaining portion of the source-body contact injection forms the first source-body contact 1050 '.

1058에서, 제1금속층(1060')이 소스-바디 접촉 개구부(1056')의 바닥에 증착되고 바디 영역(1035') 및 기판(1002')의 노출된 부분과 반응한다. 일 실행에서, 티타늄이 개구부에 스퍼터되고 빠르게 열 어닐(anneal)되어 티타늄 실리사이트(TiSi)를 형성한다. 티타늄 실리사이드는 제2소스-바디 접촉부(1060')를 형성하는데, 이는 제1소스-바디 접촉부(1050')와 결합하여 바디 영역(1035')을 기판(1002')에 전기적으로 결합시킨다. 1060에서, 소스-바디 접촉 개구부의 유전체가 덧대여진 벽면을 따라 티타늄의 반응하지 않은 부분은 에칭된다. 1062에서, 제5유전층이 소스-바디 접촉 개구부에 증착되어 소스-바디 절연체 영역(1064')을 형성한다. 일 실행에서, 유전층은 대기보다 낮은 화학 기상 성장(sub-atmosphere chemical vapor deposition)(SACVD)을 이용하여 소스-바디 접촉 개구부(1056')에 증착된다.At 1058, a first metal layer 1060 ′ is deposited at the bottom of the source-body contact opening 1056 ′ and reacts with the body region 1035 ′ and the exposed portion of the substrate 1002 ′. In one implementation, titanium is sputtered in the openings and quickly thermally annealed to form titanium silicide (TiSi). Titanium silicide forms a second source-body contact 1060 ', which couples with the first source-body contact 1050' to electrically couple the body region 1035 'to the substrate 1002'. At 1060, the unreacted portion of titanium is etched along the dielectric-padded wall of the source-body contact opening. At 1062, a fifth dielectric layer is deposited in the source-body contact openings to form source-body insulator region 1064 '. In one implementation, a dielectric layer is deposited in source-body contact opening 1056 'using sub-atmosphere chemical vapor deposition (SACVD).

도 10d에 도시된 바와 같이, 1068에서, 포토-레지스트가 공지의 리소그래피 프로세스를 통해 증착되고 패터닝되어 게이트 접촉 저항층(도시되지 않음)을 형성한다. 게이트 접촉부는 주변 영역에 형성된다. 1070에서, 제5유전층 및 게이트 절연체 영역(1030')의 노출된 부분은 공지의 이방성 에칭 방법에 의해 에칭된다(도시되지 않음). 일 실행에서, 이온 에천트는 게이트 접촉 저항층에 의해 노출된 게이트 산화물과 상호작용한다. 게이트 접촉 개구부는 게이트 영역(1020')까지 아래로 확장한다. 1072에서, 게이트 접촉 저항층은 적절한 저항 제거제 또는 저항 제거 프로세스를 이용하여 제거된다(도시되지 않음).As shown in FIG. 10D, at 1068, photo-resist is deposited and patterned through known lithography processes to form a gate contact resistive layer (not shown). Gate contacts are formed in the peripheral region. At 1070, the exposed portion of the fifth dielectric layer and gate insulator region 1030 'is etched by a known anisotropic etching method (not shown). In one implementation, the ion etchant interacts with the gate oxide exposed by the gate contact resistive layer. The gate contact opening extends down to the gate region 1020 '. At 1072, the gate contact resistive layer is removed using a suitable resist remover or resist remove process (not shown).

1074에서, 포토-레지스트가 공지의 리소그래피 프로세스에 의해 증착되고 패터닝되어 드레인 접촉 저항층(도시되지 않음)을 형성한다. 1076에서, 제5유전층의 노출된 부분이 공지의 이방성 에칭 방법에 의해 에칭된다. 일 실행에서, 이온 에천트가 제5유전층과 상호작용하여 드레인 접촉 개구부를 형성한다. 드레인 접촉 개구부는 드리프트 영역(1036')까지 아래로 확장한다. 1078에서, 드리프트 영역의 상부가 대량으로 n-도프되어 드레인 영역을 형성한다. 선택적인 프로세스 1080에서, 주입된 불순물을 구동(즉, 확산)하기 위하여 제3열순환이 사용되어 드레인 영역(1080')의 원하는 깊이를 얻는다. 1082에서, 드레인 접촉 저항층은 적절한 저항 제거제 또는 저항 제거 프로세스를 이용하여 제거된다.At 1074, photo-resist is deposited and patterned by known lithography processes to form a drain contact resistive layer (not shown). At 1076, the exposed portion of the fifth dielectric layer is etched by known anisotropic etching methods. In one implementation, the ion etchant interacts with the fifth dielectric layer to form a drain contact opening. The drain contact opening extends down to the drift region 1036 '. At 1078, the top of the drift region is n-doped in bulk to form the drain region. In an optional process 1080, a third thermal cycle is used to drive (ie, diffuse) the implanted impurities to obtain the desired depth of the drain region 1080 '. At 1082, the drain contact resistive layer is removed using a suitable resist remover or resist remove process.

1084에서, 제2금속층이 웨이퍼 상에 증착된다. 일 실행에서, 알루미늄과 같은 제2금속층은 스퍼터링과 같은 공지의 방법에 의해 증착된다. 금속층은 드레인, 게이트 산화물, 소스-바디 접촉 산화물 영역의 상부를 덮어서, 드레인 영역과 전기적으로 접촉한다. 제2금속층은 또한 게이트 접촉 개구부까지 아래로 확장하여 게이트 영역과 전기적으로 접촉한다. 이후 1086에서, 금속층은 포토-레지스트 마스크와 선택적인 에칭 방법을 이용하여 패터닝되어 게이트 접촉층(도시되지 않음) 및 드레인 접촉층(1086')을 형성한다.At 1084, a second metal layer is deposited on the wafer. In one implementation, a second metal layer, such as aluminum, is deposited by known methods such as sputtering. The metal layer covers the top of the drain, gate oxide, and source-body contact oxide regions and is in electrical contact with the drain regions. The second metal layer also extends down to the gate contact opening and is in electrical contact with the gate region. Then at 1086, the metal layer is patterned using a photo-resist mask and an optional etching method to form a gate contact layer (not shown) and drain contact layer 1086 '.

1088에서, 제작은 여러 가지 뒤쪽 프로세스로 진행되어 소스 접촉부를 형성한다. 여러 가지 프로세스는 전형적으로 에칭, 증착, 도핑, 클리닝, 어닐링, 패시베이션, 클리빙 등을 포함한다.At 1088, fabrication proceeds in various back-end processes to form source contacts. Various processes typically include etching, deposition, doping, cleaning, annealing, passivation, cleaving, and the like.

앞서 말한 본 발명의 특정 실시예에 관한 설명은 도시 및 설명을 위한 목적 으로 제공된 것이다. 이들은 본 발명을 개시된 정확한 형식으로 한정하도록 의도된 것이 아니고, 명백히 다양한 수정 및 변형이 상기 개시된 바에 의해 가능할 것이다. 실시예들은 본 발명의 원칙과 그 실제적인 응용을 가장 잘 설명하기 위해 선택되어 개시된 것으로, 이에 의해 본 기술분야에 속하는 다른 당업자들이 본 발명을 계획한 특정 사용에 적합한, 다양하게 변형한 다양한 실시예를 사용할 수 있도록 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항 및 그 등가물에 의해 정의되도록 의도된다.The foregoing descriptions of specific embodiments of the present invention have been presented for purposes of illustration and description. They are not intended to limit the invention to the precise form disclosed, and obviously, numerous modifications and variations will be possible by the above disclosure. The embodiments are selected and disclosed in order to best explain the principles of the invention and its practical application, whereby various embodiments vary in variety, suited to the particular use envisioned by others skilled in the art. To use. It is intended that the scope of the invention be defined by the claims appended hereto and their equivalents.

Claims (39)

소스 영역;Source region; 상기 소스 영역의 위에 배치되는 복수의 게이트 영역으로서, 상기 복수의 게이트 영역은 실질적으로 평행하게 길게 된(elongated) 구조인, 복수의 게이트 영역;A plurality of gate regions disposed over the source region, the plurality of gate regions having a structure that is substantially elongated in parallel; 복수의 게이트 절연체 영역으로서, 각각의 상기 복수의 게이트 절연체 영역은 대응하는 하나의 상기 복수의 게이트 영역의 주위를 둘러서 배치되는, 복수의 게이트 절연체 영역;A plurality of gate insulator regions, each of the plurality of gate insulator regions disposed around the corresponding one of the plurality of gate regions; 상기 소스 영역의 위에 그리고 상기 복수의 게이트 절연체 영역 사이에 배치되는 복수의 바디 영역;A plurality of body regions disposed over the source region and between the plurality of gate insulator regions; 상기 복수의 바디 영역의 위에 그리고 상기 복수의 게이트 절연체 영역 사이에 배치되는 복수의 드리프트 영역; 및A plurality of drift regions disposed over the plurality of body regions and between the plurality of gate insulator regions; And 상기 복수의 드리프트 영역의 위에 그리고 상기 복수의 게이트 절연체 영역 사이에 바치되는 복수의 드레인 영역을 포함하여 구성되는 줄무늬가 있는 셀 트렌치 금속-산화막-반도체 전계 효과 트랜지스터(TMOSFET).A striped cell trench metal-oxide-semiconductor field effect transistor (TMOSFET) comprising a plurality of drain regions disposed over the plurality of drift regions and between the plurality of gate insulator regions. 제1항에 있어서, 상기 복수의 드레인 영역과 상기 복수의 게이트 영역은 제1측면을 따라 배치되고 상기 소스 영역은 상기 제1측면과 반대인 제2측면을 따라 배치되는 줄무늬가 있는 셀 TMOSFET.The striped TMOSFET of claim 1, wherein the plurality of drain regions and the plurality of gate regions are disposed along a first side and the source region is disposed along a second side opposite to the first side. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 소스 영역은 대량으로 n-도프(dope)된 반도체를 포함하고;The source region comprises a semiconductor n-doped in bulk; 상기 복수의 바디 영역은 p-도프된 반도체를 포함하고;The plurality of body regions comprises a p-doped semiconductor; 상기 복수의 드리프트 영역은 소량으로 n-도프된 반도체를 포함하고;The plurality of drift regions comprises a small n-doped semiconductor; 상기 복수의 드레인 영역은 대량으로 n-도프된 반도체를 포함하고;The plurality of drain regions comprises a bulk n-doped semiconductor; 상기 복수의 게이트 절연체 영역은 산화물을 포함하고; The plurality of gate insulator regions comprises an oxide; 상기 복수의 게이트 영역은 대량으로 n-도프된 반도체를 포함하는 줄무늬가 있는 셀 TMOSFET.Wherein said plurality of gate regions is a striped cell TMOSFET comprising a large quantity of n-doped semiconductors. 제1항에 있어서, 상기 복수의 바디 영역은 상기 소스 영역과 전기적으로 결합된 줄무늬가 있는 셀 TMOSFET.The cell TMOSFET of claim 1, wherein the plurality of body regions are striped to be electrically coupled with the source region. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 복수의 바디 영역과 전기적으로 결합된 복수의 제1소스-바디 접촉부;A plurality of first source-body contacts electrically coupled with the plurality of body regions; 상기 복수의 제1소스-바디 접촉부 사이에서 전기적으로 결합되고 상기 소스 상부에 있는 복수의 제2소스-바디 접촉부; 및A plurality of second source-body contacts electrically coupled between the plurality of first source-body contacts and over the source; And 하나 이상의 상기 복수의 드리프트 영역과 상기 복수의 드레인 영역으로부터 상기 제1소스-바디 접촉부와 상기 제2소스-바디 접촉부를 전기적으로 격리시키는 소스-바디 접촉 절연체 영역을 더 포함하는 줄무늬가 있는 셀 TMOSFET.The striped cell TMOSFET further comprising a source-body contact insulator region that electrically isolates the first source-body contact and the second source-body contact from one or more of the plurality of drift regions and the plurality of drain regions. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 복수의 제1소스-바디 접촉부는 대량으로 p-도프된 반도체를 포함하고;The plurality of first source-body contacts comprises a large amount of p-doped semiconductor; 상기 복수의 제2소스-바디 접촉부는 실리사이드를 포함하는 줄무늬가 있는 셀 TMOSFET.And wherein said plurality of second source-body contacts comprises silicide. 제1항에 있어서, 상기 복수의 게이트 영역은 상기 복수의 바디 영역을 실질적으로 오버랩하는 줄무늬가 있는 셀 TMOSFET.The cell TMOSFET of claim 1, wherein the plurality of gate regions are striped to substantially overlap the plurality of body regions. 제1항에 있어서, 상기 복수의 게이트 영역은 상기 복수의 바디 영역과 상기 복수의 드리프트 영역을 실질적으로 오버랩하는 줄무늬가 있는 셀 TMOSFET.The cell TMOSFET of claim 1, wherein the plurality of gate regions are striped with substantially overlapping the plurality of body regions and the plurality of drift regions. 제1항에 있어서, 상기 복수의 게이트 영역은 상기 복수의 드레인 영역을 실질적으로 오버랩하지 않는 줄무늬가 있는 셀 TMOSFET.The cell TMOSFET of claim 1, wherein the plurality of gate regions are stripes that do not substantially overlap the plurality of drain regions. 제1항에 있어서, 상기 복수의 게이트 영역 상부에 배치되는 복수의 수퍼 소스 영역을 더 포함하고, 상기 복수의 수퍼 소스 영역은 실질적으로 평행하게 길게 된 구조로 형성되고 상기 소스 영역과 전기적으로 결합되는 줄무늬가 있는 셀 TMOSFET.The semiconductor device of claim 1, further comprising a plurality of super source regions disposed on the plurality of gate regions, wherein the plurality of super source regions are formed to have a substantially parallel structure and are electrically coupled to the source regions. Striped cell TMOSFET. 줄무늬가 있는 셀 트렌치 금속-산화막-반도체 전계 효과 트랜지스터(TMOSFET)을 제조하는 방법으로서,A method of manufacturing a striped cell trench metal-oxide-semiconductor field effect transistor (TMOSFET), 반도체 기판 상에 제1반도체층을 증착하는 단계로서, 상기 제1반도체층은 제1타입의 불순물로 도프되고 상기 반도체 기판은 제2타입 불순물로 도프되는, 단계;Depositing a first semiconductor layer on a semiconductor substrate, wherein the first semiconductor layer is doped with a first type of impurity and the semiconductor substrate is doped with a second type of impurity; 상기 제1반도체층 상에 제2반도체층을 증착하는 단계;Depositing a second semiconductor layer on the first semiconductor layer; 상기 제1반도체층, 상기 제2반도체층 및 상기 반도체 기판의 일부에 복수의 제1트렌치의 에칭하는 단계로서, 상기 복수의 제1트렌치는 서로에 대해 실질적으로 평행한, 단계;Etching a plurality of first trenches in the first semiconductor layer, the second semiconductor layer and a portion of the semiconductor substrate, the plurality of first trenches being substantially parallel to each other; 상기 복수의 제1트렌치에 제1유전층을 형성하는 단계;Forming a first dielectric layer in the plurality of first trenches; 상기 복수의 제1트렌치에 제1폴리실리콘층을 증착하는 단계;Depositing a first polysilicon layer in the plurality of first trenches; 상기 제1폴리실리콘층 상의 상기 복수의 제1트렌치에 제2유전층을 증착하는 단계;Depositing a second dielectric layer in the plurality of first trenches on the first polysilicon layer; 상기 제1반도체층을 상기 제1타입의 불순물로 도프(dope)하는 단계; 및Doping the first semiconductor layer with the impurity of the first type; And 상기 제1반도체층의 반대편인, 상기 제2반도체층의 일부를 상기 제2타입의 불순물로 제1농도로 도프하는 단계를 포함하는 방법.Doping a portion of the second semiconductor layer, opposite the first semiconductor layer, to a first concentration with impurities of the second type. 제11항에 있어서, 상기 제1반도체층을 증착하는 단계는 붕소가 대량으로 도프된 실리콘을 에피택셜(epitaxial) 증착하는 것을 포함하는 방법.The method of claim 11, wherein depositing the first semiconductor layer comprises epitaxially depositing silicon heavily doped with boron. 제11항에 있어서, 상기 제2반도체층을 증착하는 단계는 붕소가 소량으로 도 프된 실리콘을 증착하는 것을 포함하는 방법.The method of claim 11, wherein depositing the second semiconductor layer comprises depositing silicon doped with a small amount of boron. 제13항에 있어서, 상기 제2타입의 불순물로 상기 제1반도체층을 도프하는 단계는 붕소를 주입하는 것을 포함하는 방법.14. The method of claim 13, wherein the step of doping the first semiconductor layer with the impurity of the second type comprises implanting boron. 제11항에 있어서, 상기 제2반도체층을 증착하는 단계는 인 또는 비소가 소량으로 도프된 실리콘을 에피택셜 증착하는 것을 포함하는 방법. The method of claim 11, wherein depositing the second semiconductor layer comprises epitaxially depositing silicon doped with a small amount of phosphorus or arsenic. 제11항에 있어서, 상기 제1반도체층의 반대편인, 상기 제2반도체층의 일부를 상기 제2타입의 불순물로 도프하는 단계는 인 또는 비소의 주입을 포함하는 방법.12. The method of claim 11, wherein the step of doping a portion of the second semiconductor layer opposite the first semiconductor layer with the impurity of the second type comprises implantation of phosphorus or arsenic. 제11항에 있어서, 상기 제2반도체층의 상기 일부를 도프하는 단계 전에, 상기 제2반도체층을 상기 제2타입의 불순물로 제2농도로 도핑하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1농도는 상기 제2농도보다 큰 방법.12. The method of claim 11, further comprising doping the second semiconductor layer to a second concentration with impurities of the second type prior to doping the portion of the second semiconductor layer, wherein the first concentration is Greater than said second concentration. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 제1반도체층, 상기 제2반도체층 및 상기 반도체 기판의 일부에 복수의 제2트렌치를 에칭하는 단계로서, 상기 복수의 제2트렌치는 서로에 대하여 실질적으로 평행하고 상기 복수의 제1트렌치 사이에 배치되는, 단계;Etching a plurality of second trenches in the first semiconductor layer, the second semiconductor layer and a portion of the semiconductor substrate, wherein the plurality of second trenches are substantially parallel to each other and between the plurality of first trenches. Disposed in; 상기 복수의 제2트렌치 근처의 상기 제1반도체층의 일부를 도프하는 단계;Doping a portion of the first semiconductor layer near the plurality of second trenches; 상기 복수의 제2트렌치에서 상기 반도체 기판과 상기 제1반도체층을 따라 실리사이드를 형성하는 단계; 및Forming silicide along the semiconductor substrate and the first semiconductor layer in the plurality of second trenches; And 상기 복수의 제2트렌치에 제3유전층을 증착하는 단계를 더 포함하는 방법. And depositing a third dielectric layer in the plurality of second trenches. 제18항에 있어서, 상기 실리사이드를 형성하는 단계는,The method of claim 18, wherein forming the silicide, 상기 복수의 제2트렌치에서 상기 반도체 기판 및 상기 제1반도체층을 따라 금속 필름을 스퍼터링하는 단계; 및Sputtering a metal film along the semiconductor substrate and the first semiconductor layer in the plurality of second trenches; And 상기 금속 필름, 상기 반도체 기판 및 상기 제1반도체층을 열순환하는 단계를 더 포함하는 방법.And thermal cycling the metal film, the semiconductor substrate, and the first semiconductor layer. 제11항에 있어서, The method of claim 11, 상기 제1폴리실리콘층 및 상기 제2유전층 사이의 상기 복수의 제1트렌치에 제2폴리실리콘층을 증착하는 단계; 및Depositing a second polysilicon layer in the plurality of first trenches between the first polysilicon layer and the second dielectric layer; And 상기 제1폴리실리콘층 및 상기 제2폴리실리콘층 사이에 제4유전층을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.And forming a fourth dielectric layer between the first polysilicon layer and the second polysilicon layer. 소스 영역;Source region; 상기 소스 영역 위에 배치된 게이트 영역으로서, 상기 복수의 게이트 영역의 제1부분이 실질적으로 길게 된 구조로서 형성되고, 상기 복수의 게이트 영역의 제2부분은 수직-평행하게 길게 된 구조로서 형성되는, 게이트 영역;A gate region disposed over the source region, wherein a first portion of the plurality of gate regions is formed as a substantially elongated structure, and a second portion of the plurality of gate regions is formed as a vertically-parallel elongated structure, Gate region; 게이트 절연체 영역으로서, 상기 게이트 절연체 영역은 상기 게이트 영역의 주위를 둘러싸고 배치되는, 게이트 절연체 영역;A gate insulator region, wherein the gate insulator region is disposed surrounding the gate region; 상기 소스 영역의 위에, 상기 게이트 절연체 영역의 사이에 배치되는 복수의 바디 영역;A plurality of body regions disposed over the source region, between the gate insulator regions; 상기 복수의 바디 영역 위에, 상기 게이트 절연체 영역의 사이에 배치되는 복수의 드리프트 영역; 및A plurality of drift regions disposed between the gate insulator regions on the plurality of body regions; And 상기 복수의 드리프트 영역의 위에, 상기 게이트 절연체 영역의 사이에 배치되는 복수의 드레인 영역을 포함하는 폐쇄 셀 트렌치 금속-산화막-반도체 전계 효과 트랜지스터(TMOSFET).A closed cell trench metal-oxide-semiconductor field effect transistor (TMOSFET), comprising a plurality of drain regions disposed over the plurality of drift regions, between the gate insulator regions. 제21항에 있어서, 상기 복수의 드레인 영역과 상기 게이트 영역은 제1측면을 따라 배치되고 상기 소스 영역은 상기 제1측면과 반대인 제2측면을 따라 배치되는 줄무늬가 있는 셀 TMOSFET.22. The striped TMOSFET of claim 21, wherein the plurality of drain regions and the gate region are disposed along a first side and the source region is disposed along a second side opposite to the first side. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 소스 영역은 대량으로 n-도프된 반도체를 포함하고;The source region comprises a bulk n-doped semiconductor; 상기 복수의 바디 영역은 p-도프된 반도체를 포함하고;The plurality of body regions comprises a p-doped semiconductor; 상기 복수의 드리프트 영역은 소량으로 n-도프된 반도체를 포함하고;The plurality of drift regions comprises a small n-doped semiconductor; 상기 복수의 드레인 영역은 대량으로 n-도프된 반도체를 포함하고;The plurality of drain regions comprises a bulk n-doped semiconductor; 상기 게이트 절연체 영역은 산화물을 포함하고;The gate insulator region comprises an oxide; 상기 게이트 영역은 대량으로 n-도프된 반도체를 포함하는 폐쇄 셀 TMOSFET.Wherein the gate region comprises a bulk n-doped semiconductor. 제21항에 있어서, 상기 복수의 바디 영역은 상기 소스 영역에 전기적으로 결합된 폐쇄 셀 TMOSFET.The closed cell TMOSFET of claim 21, wherein the plurality of body regions are electrically coupled to the source region. 제21항에 있어서, The method of claim 21, 상기 복수의 바디 영역에 전기적으로 결합된 복수의 제1소스-바디 접촉부;A plurality of first source-body contacts electrically coupled to the plurality of body regions; 상기 복수의 소스-바디 접촉부와 상기 소스 사이에 전기적으로 결합된 복수의 제2소스-바디 접촉부; 및A plurality of second source-body contacts electrically coupled between the plurality of source-body contacts and the source; And 하나 이상의 상기 복수의 드리프트 영역과 상기 복수의 드레인 영역으로부터 상기 복수의 제1소스-바디 접촉부와 상기 복수의 제2소스-바디 접촉부를 전기적으로 격리시키는 복수의 소스-바디 접촉 절연체 영역을 더 포함하는 폐쇄 셀 TMOSFET.And a plurality of source-body contact insulator regions that electrically isolate the plurality of first source-body contacts and the plurality of second source-body contacts from one or more of the plurality of drift regions and the plurality of drain regions. Closed Cell TMOSFET. 제25항에 있어서,The method of claim 25, 상기 복수의 제1소스-바디 접촉부는 대량으로 p-도프된 반도체를 포함하고,The plurality of first source-body contacts comprises a large amount of p-doped semiconductor, 상기 복수의 제2소스-바디 접촉부는 실리사이드를 포함하는 폐쇄 셀 TMOSFET.And the plurality of second source-body contacts comprises silicide. 제21항에 있어서, 상기 게이트 영역은 상기 복수의 바디 영역을 실질적으로 오버랩하는 폐쇄 셀 TMOSFET.The closed cell TMOSFET of claim 21, wherein the gate region substantially overlaps the plurality of body regions. 제21항에 있어서, 상기 게이트 영역은 상기 복수의 바디 영역과 상기 복수의 드리프트 영역을 실질적으로 오버랩하는 폐쇄 셀 TMOSFET.22. The closed cell TMOSFET of claim 21, wherein the gate region substantially overlaps the plurality of body regions and the plurality of drift regions. 제21항에 있어서, 상기 게이트 영역은 상기 복수의 드레인 영역을 실질적으로 오버랩하지 않는 폐쇄 셀 TMOSFET.22. The closed cell TMOSFET of claim 21 wherein the gate region does not substantially overlap the plurality of drain regions. 제21항에 있어서, 상기 게이트 영역 위에 배치된 수퍼 소스 영역을 더 포함하고, 상기 복수의 수퍼 소스 영역은 실질적으로 평행하게 길게 된 구조로 형성되고 상기 소스 영역과 전기적으로 결합되는 폐쇄 셀 TMOSFET.22. The closed cell TMOSFET of claim 21, further comprising a super source region disposed over the gate region, wherein the plurality of super source regions are formed in a substantially parallel elongated structure and electrically coupled with the source region. 폐쇄 셀 트렌치 금속-산화막-반도체 전계 효과 트랜지스터(TMOSFET)를 제작하는 방법으로서,A method of fabricating a closed cell trench metal-oxide-semiconductor field effect transistor (TMOSFET), 반도체 기판에 제1반도체층을 증착하는 단계로서, 상기 제1반도체층은 제1타입의 불순물로 도프되고 상기 반도체 기판은 제2타입의 불순물로 도프되는, 단계;Depositing a first semiconductor layer on a semiconductor substrate, wherein the first semiconductor layer is doped with a first type of impurity and the semiconductor substrate is doped with a second type of impurity; 상기 제1반도체층 상에 제2반도체층을 증착하는 단계;Depositing a second semiconductor layer on the first semiconductor layer; 상기 제1반도체층, 상기 제2반도체층 및 상기 반도체 기판의 일부의 에칭하는 단계로서, 상기 복수의 트렌치의 제1세트는 서로에 대해 실질적으로 평행하고 상기 복수의 트렌치의 제2세트는 상기 복수의 트렌치의 제1세트에 대해 실질적으로 수직-평행한, 단계;Etching the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and a portion of the semiconductor substrate, wherein the first set of trenches is substantially parallel to each other and the second set of trenches is Substantially perpendicular-parallel to the first set of trenches of; 상기 복수의 제1트렌치에 제1폴리실리콘층을 증착하는 단계;Depositing a first polysilicon layer in the plurality of first trenches; 상기 제1폴리실리콘층 상의 상기 복수의 제1트렌치에 제2유전층을 증착하는 단계;Depositing a second dielectric layer in the plurality of first trenches on the first polysilicon layer; 상기 제1타입의 불순물로 상기 제1반도체층을 도프하는 단계;Doping the first semiconductor layer with the impurity of the first type; 상기 제2타입의 불순물로 상기 제2반도체층을 제1농도로 도프하는 단계; 및Doping the second semiconductor layer to a first concentration with the second type of impurities; And 상기 제1반도체층의 반대편인 상기 제2반도체층의 일부를 상기 제2타입의 불순물로 제2농도로 도프하는 단계를 포함하는 방법. Doping a portion of the second semiconductor layer opposite the first semiconductor layer to a second concentration with impurities of the second type. 제31항에 있어서, 상기 제1반도체층을 도프하는 단계는 붕소가 대량으로 도프된 실리콘을 에피택셜 증착하는 것을 포함하는 방법.32. The method of claim 31, wherein the doping the first semiconductor layer comprises epitaxially depositing silicon doped with boron in bulk. 제31항에 있어서, 상기 제2반도체층을 증착하는 단계는 인 또는 비소가 소량으로 도프된 실리콘을 에피택셜 증착하는 것을 포함하는 방법.32. The method of claim 31, wherein depositing the second semiconductor layer comprises epitaxially depositing silicon doped with a small amount of phosphorus or arsenic. 제31항에 있어서, 상기 제2타입의 불순물로 상기 제2반도체층을 도프하는 단계는 인 또는 비소를 주입하는 것을 포함하는 방법.32. The method of claim 31 wherein the step of doping the second semiconductor layer with the second type of impurity comprises implanting phosphorus or arsenic. 제31항에 있어서, 상기 제1타입의 불순물로 상기 제1반도체층을 도프하는 단계는 붕소를 주입하는 것을 포함하는 방법.32. The method of claim 31 wherein the step of doping the first semiconductor layer with the impurity of the first type comprises implanting boron. 제31항에 있어서, 상기 제1반도체층의 반대면인 상기 반도체층의 일부를 상기 제2타입의 불순물로 도프하는 단계는 인을 주입하는 것을 포함하는 방법.32. The method of claim 31, wherein the step of doping the portion of the semiconductor layer that is opposite the first semiconductor layer with the impurity of the second type comprises implanting phosphorus. 제31항에 있어서,The method of claim 31, wherein 상기 제1반도체층, 상기 제2반도체층과 상기 반도체 기판의 일부에 복수의 개구부를 에칭하는 단계로서, 상기 개구부는 상기 복수의 트렌치 사이에 형성된 각각의 복수의 셀 내에 배치되는 단계; Etching a plurality of openings in the first semiconductor layer, the second semiconductor layer and a portion of the semiconductor substrate, the openings being disposed in each of a plurality of cells formed between the plurality of trenches; 상기 복수의 개구부 근처의 상기 제1반도체층의 일부를 도프하는 단계;Doping a portion of the first semiconductor layer near the plurality of openings; 상기 복수의 개구부에서 상기 반도체 기판과 상기 제1반도체층을 따라 실리사이드를 형성하는 단계; 및Forming silicide along the semiconductor substrate and the first semiconductor layer in the plurality of openings; And 상기 복수의 개구부에 제3유전층을 증착하는 단계를 더 포함하는 방법.And depositing a third dielectric layer in the plurality of openings. 제37항에 있어서, 상기 실리사이드를 형성하는 단계는,The method of claim 37, wherein forming the silicide, 상기 복수의 개구부에서 상기 반도체 기판과 상기 제1반도체층을 따라 금속 필름을 스퍼터링하는 단계; 및Sputtering a metal film along the semiconductor substrate and the first semiconductor layer in the plurality of openings; And 상기 금속 필름, 상기 반도체 기판 및 상기 제1반도체층을 열순환하는 단계를 포함하는 방법.Thermal cycling said metal film, said semiconductor substrate and said first semiconductor layer. 제31항에 있어서,The method of claim 31, wherein 상기 제1폴리실리콘층과 상기 제2유전층 사이의 상기 복수의 제1트렌치에서 제2폴리실리콘층을 증착하는 단계; 및Depositing a second polysilicon layer in the plurality of first trenches between the first polysilicon layer and the second dielectric layer; And 상기 제1폴리실리콘층과 제2폴리실리콘층 사이에 제3유전층을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.And forming a third dielectric layer between the first polysilicon layer and the second polysilicon layer.
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