KR20100067874A - 모스펫 소자 - Google Patents

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홍정표
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Abstract

본 실시예에 따른 모스펫 소자는 바디 영역이 형성된 기판; 상기 기판 내에 형성된 트렌치 내에 형성되는 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상에 형성되고, 그의 평면 형상이 육각형 구조로 이루어지는 복수의 트렌치 게이트; 및 상기 기판 내에 형성되고, 상기 트렌치 게이트의 일측에 형성되는 소스 영역;을 포함한다.
모스펫 소자

Description

모스펫 소자{MOSFET device}
본 실시예는 MOSFET 소자에 대한 것으로서, MOSFET 소자의 게이트 구조에 대해서 개시한다.
종래에 고전력소자로 트렌치 타입 MOSFET가 이용되어 왔다.
종래기술에 의한 트렌치(Trench) MOSFET 구조는 Trench 측벽에 채널(channel)을 형성함으로 종래의 레터럴(Lateral) DMOS보다 칩(Chip) 면적을 줄일 수 있다.
이러한 트렌치 MOSFET에서의 게이트 구조는, 도 1에 도시된 바와 같이, 그 평면 형상이 길게 늘어져서 형성되는 스트라이프 셀 타입(stripe cell type)이 상당수 이용되고 있다.
이러한 스트라이프 셀 타입의 경우, 게이트(11)가 길게 늘어져서 형성되고, 상기 게이트(11)주위로 절연막(12)이 함께 늘어진 형상으로 이루어진다. 그리고, 절연막(12)의 측방향에는 소스 영역(140)을 포함하는 바디 영역(13)이 형성된다.
그리고, 트렌치 게이트(130)과 소스 영역(140)이 형성된 기판 상에는 옥사이드를 더 형성할 수 있따.
이러한 스트라이프 셀 타입 이외에, 도 2에 도시된 바와 같이, 게이트(11)가 장방형으로 구성되는 클로즈 셀 타입(close cell type)으로도 구성되곤 하는데, 장방형의 게이트(11) 주변에 절연막(12)이 형성되어 있다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같은 게이트 구조는 게이트와 액티브가 접하는 모서리 부분이 샤프(sharp)하기 때문에, 전기장(electric field)의 집중 현상이나 게이트 폴리의 필링(filling)시와 게이트 절연막의 형성시에 그 두께가 일정하지 못하는 문제점이 발생될 수 있다.
또한, 셀의 밀도(density) 측면에서도 고집적화하기 어려운 단점이 있다.
본 실시예는 셀의 고집적화를 도모할 수 있는 게이트 구조를 갖는 MOSFET 소자를 제안하는 것을 목적으로 한다.
본 실시예에 따른 모스펫 소자는 바디 영역이 형성된 기판; 상기 기판 내에 형성된 트렌치 내에 형성되는 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상에 형성되고, 그의 평면 형상이 육각형 구조로 이루어지는 복수의 트렌치 게이트; 및 상기 기판 내에 형성되고, 상기 트렌치 게이트의 일측에 형성되는 소스 영역;을 포함한다.
그리고, 상기 트렌치 게이트는 수평 또는 수직한 방향으로 인접한 다른 트렌치 게이트와 대각선 방향으로 배열되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 게이트 절연막의 평면 형상은 상기 트렌치 게이트를 감싸도록 육각형 형상으로 제공되는 것을 특징으로 한다.
제안되는 바와 같은 실시예의 모스펫 소자에 의하여, 셀의 고집적화를 도모할 수 있는 장점이 있다.
이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실 시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다.
그리고, 이하의 설명에서, 단어 '포함하는'은 열거된 것과 다른 구성요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 그리고, 첨부되는 도면에는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 그 두께가 확대되어 도시된다. 그리고, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 층, 막, 영역, 판등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에"있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
도 3은 본 실시예에 따른 MOSFET 소자에서의 게이트 구조를 개시하기 위한 도면이고, 도 4는 본 실시예에 따른 MOSFET 소자의 단면 구성이고, 도 5는 본 실시예에 따른 MOSFET 소자의 절단 사시도이다.
먼저, 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 MOSFET 소자의 게이트 구조는 셀의 고집적화를 도모할 수 있도록 그 평면 형상이 육각형의 형상으로 이루어진다.
즉, 단위 셀 내에서 보다 많은 수의 게이트를 형성시킬 수 있도록, 트렌치 게이트(130)의 평면 형상이 여섯개의 변 또는 여섯개의 각는 육각형으로 형성되도록 함으로써, 제한된 면적의 기판 내에 형성할 수 있는 트렌치 게이트의 개수를 늘릴 수 있다.
다만, 도면에는 트렌치 게이트 및 게이트 산화막(131)의 평면 형상이 육각형인 것으로 개시되어 있으나, 실시예의 변형에 따라서는 팔각형 또는 그이상의 각을 갖는 다각형으로 구성되는 것도 가능할 것이다.
도 4와 도 5에는 실시예에 따른 MOSFET 소자의 구성이 도시되어 있으며, 이들의 도면을 참조하여 보면, 제 1 도전형의 N+형 기판(100)에서 에피텍시얼 성장된 N형 에피층(110)이 형성되어 있고, 상기 N형 에피층(110)에는 제 2 도전형의 바디 영역(120)이 형성되어 있다.
그리고, 기판의 바디 영역(120)과 에피층(110)에는 트렌치가 형성되고, 트렌치 내에는 게이트 절연막(131)이 증착 형성되어 있으며, 상기 게이트 절연막(131) 상에는 평면 형상이 육각형 또는 그이상의 다각형인 트렌치 게이트(130)가 형성된다.
상기 기판 내에 트렌치와, 트렌치내에 갭 필되는 트렌치 게이트(130)를 형성한 다음에, 기판에 대한 불순물 주입 공정을 수행하여 상기 바디 영역(120)을 형성할 수 있다.
그리고, 기판 표면에서 트렌치 게이트(130)의 일측에는 제 1 도전형인 N+형 불순물이 주입된 소스 영역(140)이 형성되어 있으며, 소스 영역 또는 바디 영역과 연결되는 메탈(160)이 층간 절연막(150)상에 형성된다.
특히, 도 5에 도시된 바와 같이, 트렌치 게이트(130)의 단면 형상은 U자 형상으로 수직한 방향으로 길게 연장형성되는 구조를 갖고 있으나, 상기 트렌치 게이트(130)의 평면 형상은 본 실시예에 따라 셀의 고집적화를 실현할 수 있도록 다른 인접한 트렌치 게이트와의 간격을 줄일 수 있는 육각형 형상으로 이루어져 있다.
상기 트렌치 게이트(130)의 평면 형상이 육각형으로 구성됨에 따라, 상기 트렌치 게이트(130)의 하측에 형성되는 게이트 절연막(131) 역시 그의 평면 형상은 육각형인 트렌치 게이트를 감쌀 수 있도록 보다 큰 사이즈의 육각형으로 이루어진다.
평면 형상이 육각형이 되도록 트렌치 게이트가 패터닝됨에 따라, 인접한 다른 트렌치 게이트를 배치할 수 있는 공간 여유가 더 커지게 된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 수평한 방향 또는 수직한 방향중 어느 하나의 방향으로 인접한 트렌치 게이트들을 대각선 방향으로 배열시킬 수 있기 때문에, 제한된 면적의 셀 내에 보다 많은 트렌치 게이트를 형성시킬 수 있다.
전술한 바와 같은 본 실시예에서는, 트렌치 게이트의 평면 형상을 육각형인 것으로 예시하였으나, 실시예에 따라 인접한 다른 트렌치 게이를 좀 더 조밀하게 할 수 있는 형상이라면 삼각형이든 팔각형이든 실시예에 따라 좀 더 다양하게 변경할 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2는 종래의 모스펫 소자에서의 셀 구조를 보여주는 도면.
도 3은 본 실시예에 따른 트렌치 게이트의 평면 구조를 보여주는 도면.
도 4 및 도 5는 본 실시예에 따른 모스펫 소자의 구성을 보여주는 도면.

Claims (3)

  1. 바디 영역이 형성된 기판;
    상기 기판 내에 형성된 트렌치 내에 형성되는 게이트 절연막;
    상기 게이트 절연막 상에 형성되고, 그의 평면 형상이 육각형 구조로 이루어지는 복수의 트렌치 게이트; 및
    상기 기판 내에 형성되고, 상기 트렌치 게이트의 일측에 형성되는 소스 영역;을 포함하는 모스펫 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 트렌치 게이트는 수평 또는 수직한 방향으로 인접한 다른 트렌치 게이트와 대각선 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 모스펫 소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트 절연막의 평면 형상은 상기 트렌치 게이트를 감싸도록 육각형 형상으로 제공되는 것을 특징으로 하는 모스펫 소자.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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