KR20150030371A - Power Semiconductor Device - Google Patents

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Abstract

A power semiconductor device of an embodiment comprises: a substrate; an epitaxial layer disposed on the substrate; a passivation layer disposed on the epitaxial layer; a gate electrode disposed on the epitaxial layer while passing through the passivation layer; a gate metal layer disposed on a side part or an upper part of the gate electrode; and a contact electrode disposed on the epitaxial layer as placed apart from the gate metal layer.

Description

전력 반도체 소자{Power Semiconductor Device}[0001] Power Semiconductor Device [0002]

실시예는 전력 반도체 소자에 관한 것이다.An embodiment relates to a power semiconductor device.

넓은 에너지 밴드갭(bandgap) 특성을 가진 질화 갈륨(GaN) 물질은 우수한 순방향 특성, 높은 항복 전압(break down voltage), 낮은 진성 캐리어 밀도 등 전력용 스위치 같은 전력 반도체 소자 분야에 적합한 특성을 갖는다.Gallium nitride (GaN) materials with broad energy bandgap characteristics are suitable for power semiconductor devices such as power switches, such as excellent forward characteristics, high breakdown voltage, and low intrinsic carrier density.

전력 반도체 소자로서, 쇼트키 장벽 다이오드(Schottky barrier diode), 금속 반도체 전계 효과 트랜지스터(metal semiconductor field effect transistor), 고전자 이동도 트랜지스터(HEMT:High Electron Mobility Transistor) 등이 있다.Schottky barrier diodes, metal semiconductor field effect transistors, and high electron mobility transistors (HEMTs) are known as power semiconductor devices.

이러한 전력 반도체 소자의 경우 게이트 전극의 저항이 높아 많은 구동 에너지가 필요하고 턴 온(turn-on)과 턴 오프(turn-off) 간의 상태 전환에 지연 시간이 발생하며 누설 전류로 인하여 항복 전압이 낮아지는 문제점이 있다.In the case of such a power semiconductor device, since the resistance of the gate electrode is high, a large amount of driving energy is required and a delay time occurs in the state transition between turn-on and turn-off, and the breakdown voltage is low due to leakage current .

실시예는 누설 전류가 감소되어 높은 항복 전압을 가질 뿐만 아니라 스위칭 지연 시간이 줄어든 전력 반도체 소자를 제공한다.Embodiments provide a power semiconductor device in which the leakage current is reduced to have a high breakdown voltage as well as a reduced switching delay time.

실시예에 의한 전력 반도체 소자는, 기판; 상기 기판 위에 배치된 에피층; 상기 에피층 위에 배치된 패시베이션층; 상기 패시베이션층을 관통하면서 상기 에피층 위에 배치된 게이트 전극; 상기 게이트 전극의 상부와 측부 상에 배치된 게이트 금속층; 및 상기 게이트 금속층으로부터 이격되어 상기 에피층 위에 배치된 콘택 전극을 포함한다.A power semiconductor device according to an embodiment includes: a substrate; An epi layer disposed on the substrate; A passivation layer disposed over the epilayer; A gate electrode disposed on the epi layer through the passivation layer; A gate metal layer disposed on top and sides of the gate electrode; And a contact electrode spaced from the gate metal layer and disposed over the epi layer.

상기 전력 반도체 소자는, 상기 게이트 전극과 상기 에피층의 사이와, 상기 게이트 전극과 상기 패시베이션층의 사이와, 상기 게이트 금속층과 상기 패시베이션층의 사이에 배치된 게이트 절연층을 더 포함할 수 있다.The power semiconductor device may further include a gate insulating layer disposed between the gate electrode and the epi layer, between the gate electrode and the passivation layer, and between the gate metal layer and the passivation layer.

상기 게이트 전극은 상기 패시베이션층을 제1 방향으로 관통하는 게이트 관통부; 및 상기 게이트 관통부로부터 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장되어 상기 패시베이션층 위에 배치된 게이트 날개부를 포함한다.Wherein the gate electrode comprises: a gate penetration portion penetrating the passivation layer in a first direction; And a gate wing portion extending from the gate penetration portion in a second direction different from the first direction and disposed on the passivation layer.

상기 게이트 절연층은 상기 게이트 관통부의 저면과 상기 에피층의 상면 사이와, 상기 게이트 날개부의 저면과 상기 패시베이션층의 상면 사이와, 상기 게이트 관통부의 측면과 패시베이션층 사이에 각각 배치될 수 있다.The gate insulating layer may be disposed between the bottom surface of the gate penetration portion and the top surface of the epi layer, between the bottom surface of the gate wing portion and the top surface of the passivation layer, and between the side surface of the gate penetration portion and the passivation layer.

상기 콘택 전극은 상기 패시베이션층을 관통하여 상기 에피층과 접하는 콘택 관통부; 및 상기 콘택 관통부로부터 연장되어 상기 패시베이션층 위에 배치된 콘택 날개부를 포함한다.The contact electrode may include a contact penetration portion that penetrates the passivation layer and contacts the epi layer; And a contact wing extending from the contact penetration portion and disposed on the passivation layer.

상기 콘택 날개부의 저면은 상기 패시베이션층의 상면 또는 상기 게이트 절연층의 상면과 직접 접한다.The bottom surface of the contact wing portion directly contacts the upper surface of the passivation layer or the upper surface of the gate insulating layer.

상기 전력 반도체 소자는 상기 게이트 금속층의 상부와 측부는 감싸면서 배치된 중간 절연층; 및 상기 중간 절연층을 관통하여 상기 콘택 전극과 전기적으로 연결된 콘택 패드를 더 포함한다.Wherein the power semiconductor device comprises: an intermediate insulating layer disposed over and over the gate metal layer; And a contact pad electrically connected to the contact electrode through the intermediate insulating layer.

상기 게이트 금속층과 상기 콘택 전극은 동일한 물질을 포함할 수 있다. The gate metal layer and the contact electrode may comprise the same material.

상기 게이트 금속층은 TiN의 저항보다 낮은 저항을 갖는 물질을 포함할 수 있다.The gate metal layer may comprise a material having a resistance lower than the resistance of TiN.

상기 게이트 금속층은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 단층 또는 다층 구조로 포함할 수 있다.The gate metal layer may include at least one of aluminum (Al), titanium (Ti), chrome (Cr), nickel (Ni), copper (Cu), and gold (Au)

상기 게이트 금속층의 두께는 상기 콘택 전극의 두께와 동일할 수 있다. 예를 들어, 상기 게이트 금속층의 두께는 2000 Å 내지 4000 Å일 수 있다.The thickness of the gate metal layer may be the same as the thickness of the contact electrode. For example, the thickness of the gate metal layer may be 2000 Å to 4000 Å.

실시예에 따른 전력 반도체 소자는 TiN보다 낮은 저항을 갖는 게이트 금속층이 게이트 전극 위에 배치됨으로 인해, 비저항이 감소하고 단면적이 증가하여 저항이 감소하기 때문에 전력 반도체 소자의 구동시에 요구되는 에너지가 감소하고 턴 오프와 턴 온 간의 상태 전환에 따른 스위칭 지연 시간이 줄어들며 게이트 전극을 보호하는 중간 절연층이 존재하지 않으므로 누설 전류의 특성이 개선되어 600 볼트 정도의 높은 항복 전압을 가질 수 있고 제조 공정이 간단하며 제조 원가가 절감될 수 있다.In the power semiconductor device according to the embodiment, since the resistivity is decreased and the cross-sectional area is increased and the resistance is decreased because the gate metal layer having a lower resistance than TiN is disposed on the gate electrode, the energy required for driving the power semiconductor device is decreased, Switching delay time due to switching between off and turn-on is reduced and there is no intermediate insulating layer for protecting the gate electrode. Thus, leakage current characteristics are improved, and a breakdown voltage of about 600 volts can be obtained. Cost can be reduced.

도 1은 실시예에 의한 전력 반도체 소자의 단면도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 에피층의 실시예에 의한 단면도를 나타낸다.
도 3은 도 1에 예시된 게이트 금속층의 실시예에 의한 단면도를 나타낸다.
도 4a 내지 도 4m은 실시예에 의한 전력 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도들이다.
도 5a 내지 도 5d는 다른 실시예의 전력 반도체 소자의 공정 단면도를 나타낸다.
도 6은 전력 반도체 소자가 제1 중간 절연층을 포함하는 경우와 그렇지 않은 경우에 누설 전류를 나타내는 그래프이다.
1 is a cross-sectional view of a power semiconductor device according to an embodiment.
Figure 2 shows a cross-sectional view of an embodiment of the epi layer shown in Figure 1;
Figure 3 shows a cross-sectional view of an embodiment of the gate metal layer illustrated in Figure 1;
4A to 4M are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a power semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
5A to 5D show a process sectional view of a power semiconductor device in another embodiment.
6 is a graph showing the leakage current in the case where the power semiconductor element includes the first intermediate insulating layer and in the case where the power semiconductor element includes the first intermediate insulating layer.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to facilitate understanding of the present invention. However, the embodiments according to the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. Embodiments of the invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art.

본 실시예의 설명에 있어서, 각 구성요소(element)의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 구성요소(element)가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 구성요소(element)가 상기 두 구성요소(element) 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다.In the description of the present embodiment, in the case of being described as being formed "on or under" of each element, the upper (upper) or lower (lower) on or under includes both the two elements being directly in contact with each other or one or more other elements being indirectly formed between the two elements.

또한 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"로 표현되는 경우 하나의 구성요소(element)를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.Also, when expressed as "on" or "on or under", it may include not only an upward direction but also a downward direction with respect to one element.

또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상부" 및 "하부" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.It is also to be understood that the terms "first" and "second", "upper" and "lower", etc., as used below, do not necessarily imply or imply any physical or logical relationship or order between such entities or elements And may be used only to distinguish one entity or element from another entity or element.

도 1은 실시예에 의한 전력 반도체 소자의 단면도를 나타낸다.1 is a cross-sectional view of a power semiconductor device according to an embodiment.

도 1에 예시된 전력 반도체 소자는 기판(110), 에피(epi)층(120), 패시베이션(passivation)층(130), 중간 절연층(140), 콘택 패드(contact pad)(152, 154), 콘택 전극(160, 180), 게이트 전극(170) 및 게이트 금속층(172)을 포함한다.The power semiconductor device illustrated in Figure 1 includes a substrate 110, an epi layer 120, a passivation layer 130, an intermediate insulating layer 140, contact pads 152 and 154, Contact electrodes 160 and 180, a gate electrode 170, and a gate metal layer 172. As shown in FIG.

기판(110)은 실리콘 기판, 실리콘 카바이드 기판, GaN 기판 또는 사파이어 기판일 수 있으나, 실시 예는 기판(110)의 종류에 국한되지 않는다.The substrate 110 may be a silicon substrate, a silicon carbide substrate, a GaN substrate, or a sapphire substrate, but the embodiment is not limited to the type of the substrate 110.

또한, 기판(110)은 소자 분리 영역(IA:Isolation Area)과 활성 영역(AA:Active Area)으로 구분되어 정의될 수 있다. 기판(110)의 활성 영역(AA)은 에피층(120)이 배치되는 영역이고, 소자 분리 영역(IA)은 인접하는 전력 반도체 소자를 서로 전기적으로 분리시키는 영역이다.In addition, the substrate 110 may be defined as being divided into an isolation region (IA) and an active region (AA). The active region AA of the substrate 110 is an area where the epi layer 120 is disposed and the element isolation region IA is an area that electrically isolates adjacent power semiconductor elements from each other.

에피층(120)은 기판(110) 위에 배치된다. 도 1의 경우, 에피층(120)이 기판(110)의 활성 영역(AA)에만 배치되고 소자 분리 영역(IA)에는 배치되지 않은 것으로 도시되어 있지만, 실시예는 이에 국한되지 않는다. 예를 들면, 도 1에 예시된 바와 달리, 에피층(120)은 소자 분리 영역(IA)과 활성 영역(AA)에 모두 배치될 수도 있다. 이 경우, 인접하는 전력 반도체 소자를 서로 전기적으로 분리시키기 위해, 소자 분리 영역(IA)에 배치된 에피층(120)에는 불순물이 도핑될 수 있다.An epi layer 120 is disposed over the substrate 110. In the case of FIG. 1, although the epi layer 120 is shown only in the active region AA of the substrate 110 and not in the element isolation region IA, the embodiment is not limited thereto. For example, unlike the example illustrated in FIG. 1, the epi layer 120 may be disposed in both the element isolation region IA and the active region AA. In this case, in order to electrically isolate adjacent power semiconductor elements from each other, the epitaxial layer 120 disposed in the element isolation region IA may be doped with impurities.

도 2는 도 1에 도시된 에피층(120)의 실시예에 의한 단면도를 나타낸다.FIG. 2 shows a cross-sectional view of an embodiment of the epi layer 120 shown in FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 활성 영역(AA)에서 기판(110) 위에 배치된 에피층(120)은 전이층(122), 버퍼(buffer)층(또는, 제1 질화물 반도체층)(124) 및 배리어(barrier)층(또는, 제2 질화물 반도체층)(126)을 포함한다.1 and 2, an epi layer 120 disposed on a substrate 110 in an active region AA includes a transition layer 122, a buffer layer (or a first nitride semiconductor layer) 124 And a barrier layer (or a second nitride semiconductor layer) 126.

버퍼층(124)은 기판(110) 위에 배치된다. 버퍼층(124)은 언도프된(undoped) 반도체층일 수 있다. 버퍼층(124)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 3족-5족 또는 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 예를 들어, AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 버퍼층(124)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있으나 이에 국한되지 않는다.The buffer layer 124 is disposed on the substrate 110. The buffer layer 124 may be an undoped semiconductor layer. The buffer layer 124 may be formed of a semiconductor compound. 3-group-5 or group-6-group compound semiconductors. For example, a semiconductor material having a composition formula of Al x In y Ga (1-xy) N (0? X? 1, 0? Y? 1, 0? X + y? 1). The buffer layer 124 may be formed of any one or more of GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP and InP.

채널층(124A)은 배리어층(126)에 인접하여 버퍼층(124)의 상부에 형성될 수 있다. 즉, 채널층(124A)은 배리어층(126)과 버퍼층(124)의 경계면 아래의 버퍼층(124) 상부에 배치된다.The channel layer 124A may be formed on top of the buffer layer 124 adjacent to the barrier layer 126. [ That is, the channel layer 124A is disposed above the buffer layer 124 below the interface between the barrier layer 126 and the buffer layer 124. [

또한, 기판(110)과 버퍼층(124) 사이에 전이층(122)이 더 배치될 수도 있다. 전이층(122)은 질화알루미늄(AlN), 질화알루미늄갈륨(AlGaN) 등을 포함할 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않으며 전이층(122)은 생략될 수도 있다.In addition, a transition layer 122 may be further disposed between the substrate 110 and the buffer layer 124. The transition layer 122 may include aluminum nitride (AlN), aluminum gallium nitride (AlGaN), and the like, but the embodiment is not limited thereto and the transition layer 122 may be omitted.

배리어층(126)은 버퍼층(124) 위에 배치된다. 배리어층(126)은 채널층(124A)의 형성에 도움을 주기 위해 배치되는 층으로서, 밴드 갭 에너지를 휘게 하는 역할을 한다. 배리어층(126)은 채널층(124A)보다 밴드 폭이 큰 층으로써, 층 전체에서 균일한 분극밀도를 가질 수 있으며, 배리어층(126)과 버퍼층(124)의 상이한 밴드갭(band gap) 에너지를 갖는 이종 접합에 의하여 채널층(124A)에 2차원 전자가스(2DEG:2-Dimensional Electron Gas)가 발생되도록 할 수 있다.The barrier layer 126 is disposed over the buffer layer 124. The barrier layer 126 is a layer disposed to assist in forming the channel layer 124A, and serves to warp band gap energy. The barrier layer 126 may have a uniform bandgap energy of the barrier layer 126 and the buffer layer 124. The barrier layer 126 may have a higher band gap than the channel layer 124A, 2-Dimensional Electron Gas (2DEG) can be generated in the channel layer 124A by the heterojunction with the heterojunction.

예를 들어, 배리어층(126)은 3족-5족 또는 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 예를 들어, AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 배리어층(126)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.For example, the barrier layer 126 may be implemented with compound semiconductors such as Group 3-Group 5 or Group 2-Group 6. For example, a semiconductor material having a composition formula of Al x In y Ga (1-xy) N (0? X? 1, 0? Y? 1, 0? X + y? 1). The barrier layer 126 may be formed of one or more of GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP and InP.

배리어층(126)의 두께는 20 ㎚ 이하일 수 있지만, 실시 예는 이러한 배리어층(126)의 두께에 국한되지 않는다.The thickness of the barrier layer 126 may be 20 nm or less, but the embodiment is not limited to this thickness of the barrier layer 126.

패시베이션층(130)은 에피층(120) 상부에 배치된다. 도 1의 경우, 패시베이션층(130)은 에피층(120)의 상부뿐만 아니라 측부를 감싸며 소자 분리 영역(IA)의 기판(110) 위에도 배치된 것으로 도시되어 있지만, 실시예는 이에 국한되지 않는다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 달리, 패시베이션층(130)은 에피층(120)의 측부에는 배치되지 않고 에피층(120)의 상부에만 배치될 수도 있다.A passivation layer 130 is disposed over the epi layer 120. In the case of FIG. 1, the passivation layer 130 is shown as being disposed on the substrate 110 of the element isolation region IA as well as covering the upper portion and the side of the epi layer 120, but the embodiment is not limited thereto. 1, the passivation layer 130 may not be disposed on the side of the epi layer 120 but may be disposed only on the top of the epi layer 120. [

패시베이션층(130)은 일종의 식각 방지층으로서 게이트 전극(170)과 소스 콘택(160) 및 드레인 콘택(180)을 금속 에칭법에 의해 형성하는 과정에서 에피층(120)이 식각되는 것을 방지(또는, 보호)하는 역할을 한다. 패시베이션층(130)은 SiNx, MgO, Sc2O3, SiO2, SOG 또는 SOD 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The passivation layer 130 may be formed as an etch stop layer to prevent the epitaxial layer 120 from being etched in the process of forming the gate electrode 170, the source contact 160, and the drain contact 180 by a metal etching method, Protection). The passivation layer 130 may include at least one of SiN x , MgO, Sc 2 O 3 , SiO 2 , SOG, or SOD.

한편, 게이트 전극(170)은 패시베이션층(130)을 관통하면서 에피층(120) 위에 배치된다. 실시예에 의하면, 게이트 전극(170)은 게이트 관통부(170-1) 및 게이트 날개부(170-2, 170-3)를 포함할 수 있다. 게이트 관통부(170-1)는 패시베이션층(130)을 제1 방향으로 관통할 수 있다. 게이트 날개부(170-2, 170-3)는 게이트 관통부(170-1)로부터 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장되어 패시베이션층(130) 위에 배치될 수 있다. 여기서, 제1 방향은 x축 방향이고 제2 방향은 y축 방향으로서 서로 직각일 수 있지만 실시예는 이에 국한되지 않는다.On the other hand, the gate electrode 170 is disposed on the epi-layer 120 while passing through the passivation layer 130. According to the embodiment, the gate electrode 170 may include the gate penetration portion 170-1 and the gate wing portions 170-2 and 170-3. The gate penetration portion 170-1 may penetrate the passivation layer 130 in the first direction. The gate wing portions 170-2 and 170-3 may extend from the gate penetration portion 170-1 in a second direction different from the first direction and may be disposed on the passivation layer 130. [ Here, the first direction may be the x-axis direction and the second direction may be perpendicular to each other as the y-axis direction, but the embodiment is not limited to this.

게이트 전극(170)은 금속 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 게이트 전극(170)은 내화 금속(refractory metal) 또는 이러한 내화 금속의 혼합물일 수 있다. 또는, 게이트 전극(170)은 Ta(Tantalum), TaN(Tantalum Nitride), TiN(Titanium Nitride), Pd(Palladium), W(tungsten) 또는 WSi2(Tungstem silicide) 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.The gate electrode 170 may comprise a metallic material. For example, the gate electrode 170 may be a refractory metal or a mixture of such refractory metals. Alternatively, the gate electrode 170 may comprise at least one of Ta (Tantalum), TaN (Tantalum Nitride), TiN (Titanium Nitride), Pd (Palladium), W (tungsten) or WSi 2 (Tungstem silicide) have.

실시예에 의하면, 게이트 금속층(172)은 게이트 전극(170)의 상부(170A)와 측부(170B) 상에 배치된다. 예를 들어, 게이트 금속층(172)은 게이트 전극(170)의 상부(170A)와 측부(170B)를 덮어 감싼다.According to the embodiment, a gate metal layer 172 is disposed on top 170A and side 170B of gate electrode 170. [ For example, the gate metal layer 172 covers the upper portion 170A and the side portion 170B of the gate electrode 170. [

게이트 금속층(172)은 콘택 전극(160, 180)의 구성 물질과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 이는, 후술되는 바와 같이, 콘택 전극(160, 180)이 형성될 때 게이트 금속층(172)도 함께 형성될 수 있기 때문이다. 이와 같이, 게이트 금속층(172)이 콘택 전극(160, 180)과 함께 형성될 경우, 게이트 금속층(172)의 제1 두께(t1)는 콘택 전극(160, 180)의 제2 두께(t2)와 동일할 수 있다. 콘택 전극(160, 180)의 제2 두께(t2)가 2000 Å보다 작거나 4000 Å보다 크면, 콘택 전극(160, 180)의 오믹 콘택이 형성되지 않을 수도 있다. 따라서, 제2 두께(t2) 즉, 게이트 금속층(172)의 제1 두께(t1)는 2000 Å 내지 4000 Å일 수 있다.The gate metal layer 172 may comprise the same material as the material of the contact electrodes 160 and 180. [ This is because, as described later, a gate metal layer 172 can also be formed when the contact electrodes 160 and 180 are formed. As such, when the gate metal layer 172 is formed with the contact electrodes 160 and 180, the first thickness t1 of the gate metal layer 172 is greater than the second thickness t2 of the contact electrodes 160 and 180, Can be the same. If the second thickness t2 of the contact electrodes 160 and 180 is less than 2000 angstroms or greater than 4000 angstroms, the ohmic contact of the contact electrodes 160 and 180 may not be formed. Thus, the second thickness t2, i. E., The first thickness t1 of the gate metal layer 172 may be 2000 A to 4000 A.

그러나, 다른 실시예에 의하면, 게이트 금속층(172)은 콘택 전극(160, 180)의 구성 물질과 다른 물질을 포함할 수도 있다.However, according to another embodiment, the gate metal layer 172 may comprise a material different from the material of the contact electrodes 160 and 180.

전술한 게이트 금속층(172)은 TiN의 저항보다 낮은 저항을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 게이트 금속층(172)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.The aforementioned gate metal layer 172 may comprise a material having a lower resistance than the resistance of TiN. For example, the gate metal layer 172 may include a single layer or a multilayer structure including at least one of aluminum (Al), titanium (Ti), chrome (Cr), nickel (Ni), copper (Cu) .

도 3은 도 1에 예시된 게이트 금속층(172)의 실시예에 의한 단면도를 나타낸다.FIG. 3 shows a cross-sectional view of an embodiment of the gate metal layer 172 illustrated in FIG.

도 3을 참조하면, 게이트 금속층(172)은 예를 들어, Ti(172-1), Al(172-2) 및 Ti(172-3)가 아래에서 위로 순차적으로 적층된 형태를 취할 수도 있지만, 실시예는 이에 국한되지 않는다.3, the gate metal layer 172 may take the form of, for example, sequentially stacking Ti (172-1), Al (172-2) and Ti (172-3) The embodiment is not limited to this.

또한, 도 1에 예시된 바와 같이, 게이트 전극(170)의 게이트 날개부(170-2, 170-3)의 측면(170B)과 게이트 금속층(172)의 측부(172A)는 제1 각도(θ1)만큼 경사지게 형성될 수 있다. 여기서, 제1 각도(θ1)는 0°이상의 양수일 수 있다.1, the side surface 170B of the gate wing portions 170-2 and 170-3 of the gate electrode 170 and the side portion 172A of the gate metal layer 172 are formed at the first angle? 1 ). ≪ / RTI > Here, the first angle [theta] 1 may be a positive number of 0 degrees or more.

일반적으로 GaN 기반 전력 반도체 소자의 누설 전류를 억제하기 위한 방법으로서, 플로팅 게이트(floating gate), 필드-모듈레이팅 플레이트(field-modulating plate), 오버랩 게이트(overlapping gate structure), 소스 확장 필드 플레이트(source extended field palte), 다중 필드 플레이트(multiple field plates) 등의 다양한 전계 집중 완화 구조가 개발되고 있다. 예를 들어, 게이트 전극(170)의 모서리의 전계 집중을 완화시키기 위해 필드 플레이트(미도시)가 배치된다.BACKGROUND ART Generally, as a method for suppressing a leakage current of a GaN-based power semiconductor device, a floating gate, a field-modulating plate, an overlapping gate structure, a source extension field plate extended field palettes, and multiple field plates are being developed. For example, a field plate (not shown) is disposed to alleviate the electric field concentration at the edge of the gate electrode 170.

그러나, 실시 예에 의한 전력 반도체 소자의 경우, 게이트 전극(170)의 게이트 날개부(170-2, 170-3)가 필드 플레이트의 역할을 수행하므로 별도의 필드 플레이트를 형성할 필요가 없다. 이와 같이, 게이트 날개부(170-2, 170-3)가 필드 플레이트의 역할을 함으로써, 전계의 집중이 완화되어 전력 반도체 소자의 항복 전압이 향상될 수 있다. 즉, 게이트 관통부(170-1)의 모서리에 집중되는 전계가 게이트 날개부(170-2, 170-3)에 의해 분산될 수 있다.However, in the case of the power semiconductor device according to the embodiment, since the gate wings 170-2 and 170-3 of the gate electrode 170 serve as a field plate, it is not necessary to form a separate field plate. In this manner, the gate wing portions 170-2 and 170-3 serve as the field plates, so that the concentration of the electric field can be relaxed and the breakdown voltage of the power semiconductor device can be improved. That is, the electric field concentrated on the edge of the gate penetration portion 170-1 can be dispersed by the gate wing portions 170-2 and 170-3.

또한, 실시예에 의하면, 게이트 금속층(172)이 게이트 전극(170)을 감싸는 형태로 배치되기 때문에, 게이트 날개부(170-2, 170-3)에 인접한 게이트 금속층(172)이 필드 플레이트의 역할을 더욱 보강해 줄 수도 있다.According to the embodiment, since the gate metal layer 172 is disposed so as to surround the gate electrode 170, the gate metal layer 172 adjacent to the gate wing portions 170-2 and 170-3 functions as a field plate May be further reinforced.

일반적으로 게이트 전극(170)의 저항(R1)은 다음 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.In general, the resistance R1 of the gate electrode 170 can be expressed by the following equation (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, ρ는 비저항을 나타내고, L은 게이트 전극(170)의 길이를 나타내고, A는 게이트 전극(170)의 단면적을 나타낸다.Where L represents the length of the gate electrode 170 and A represents the cross sectional area of the gate electrode 170. [

일반적으로 게이트 전극(170)은 TiN으로 구현된다. 이 경우, TiN은 20Ω/sq으로서 타 금속 물질 대비 높은 저항성을 지닌다. 이와 같이, 게이트 전극(170)의 저항이 높을 경우, 게이트 전극(170)의 끝단에서의 저항은 수 ㏀에서 수백 ㏀까지 높아진다. 이로 인해, 전력 반도체 소자의 구동 시에 많은 에너지가 요구될 수 있고, 전력 반도체 소자의 턴 오프(turn-off)와 턴 온(turn-on) 간의 상태 전환에 소요되는 스위칭 시간이 증가할 수 있다.Generally, the gate electrode 170 is implemented as TiN. In this case, TiN is 20 Ω / sq, which is higher than other metal materials. As described above, when the resistance of the gate electrode 170 is high, the resistance at the end of the gate electrode 170 increases from several k [Omega] k to several hundred k [Omega]. This may require a lot of energy in driving the power semiconductor device and may increase the switching time required to switch the state between the turn-off and turn-on of the power semiconductor device .

그러나, 실시예에 의하면, 게이트 금속층(172)이 게이트 전극(170)을 감싸도록 배치되며, 게이트 전극(170)의 저항(R1)과 게이트 금속층(172)의 저항(R2)의 총 합(RT)은 다음 수학식 2와 같다.However, according to the embodiment, the gate metal layer 172 is arranged to surround the gate electrode 170, and the total sum of the resistance R1 of the gate electrode 170 and the resistance R2 of the gate metal layer 172 (RT Is expressed by the following equation (2).

Figure pat00002
Figure pat00002

수학식 2를 참조하면, TiN의 저항보다 낮은 저항을 갖는 게이트 금속층(172)이 게이트 전극(170) 위에 배치됨으로 인해, 수학식 2의 비저항(ρ')은 수학식 1의 비저항(ρ)보다 감소하고, 수학식 2의 단면적(A')은 수학식 1의 단면적(A)보다 증가하게 된다. 따라서, 게이트 금속층(172) 없이 게이트 전극(170)만이 배치될 때와 비교할 때, 저항의 총합(RT)은 저항(R1)보다 작아지게 된다. 이로 인해, 전력 반도체 소자의 구동 시에 요구되는 에너지가 감소하고, 전력 반도체 소자의 턴 오프와 턴 온 간의 상태 전환에 소요되는 스위칭 시간이 감소할 수 있다.Referring to Equation 2, since the gate metal layer 172 having a lower resistance than the resistance of TiN is disposed on the gate electrode 170, the resistivity rho 'in Equation 2 is less than the resistivity rho in Equation 1 And the cross-sectional area A 'of the formula (2) becomes larger than the cross-sectional area (A) of the formula (1). Therefore, the total resistance (RT) of the resistors becomes smaller than the resistance (R1) when compared to when only the gate electrode 170 is disposed without the gate metal layer 172. As a result, the energy required for driving the power semiconductor device is reduced, and the switching time required for switching the state between turning-on and turning-on of the power semiconductor device can be reduced.

한편, 콘택 전극(160, 180)은 게이트 금속층(172)으로부터 수평 방향 예를 들어 y축 방향으로 이격되어 에피층(120) 위에 배치된다. 콘택 전극(160, 180)은 소스 콘택(160)과 드레인 콘택(180)을 포함할 수 있다. 소스 콘택(160)은 게이트 금속층(172)의 일측으로부터 이격되어 에피층(120) 위에 배치되고, 드레인 콘택(160)은 게이트 금속층(172)의 타측으로부터 이격되어 에피층(120) 위에 배치된다. 이때, 소스 콘택(160)과 드레인 콘택(180)은 패시베이션층(130)을 관통하여 에피층(120)과 전기적으로 접촉할 수 있다.On the other hand, the contact electrodes 160 and 180 are disposed on the epi-layer 120 from the gate metal layer 172 in the horizontal direction, for example, in the y-axis direction. The contact electrodes 160 and 180 may include a source contact 160 and a drain contact 180. The source contact 160 is disposed above the epi layer 120 away from one side of the gate metal layer 172 and the drain contact 160 is disposed above the epi layer 120 away from the other side of the gate metal layer 172. The source contact 160 and the drain contact 180 may be in electrical contact with the epi layer 120 through the passivation layer 130.

소스 콘택(160)과 드레인 콘택(180) 각각은 콘택 관통부와 콘택 날개부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 소스 콘택(160)을 콘택 관통부(160-1) 및 콘택 날개부(160-2, 160-3)를 포함할 수 있다. 콘택 관통부(160-1)는 패시베이션층(130)을 제3 방향으로 관통하여 에피층(120)과 접하고, 콘택 날개부(160-2, 160-3)는 콘택 관통부(160-1)로부터 제3 방향과 다른 제4 방향으로 연장되어 패시베이션층(130) 위에 배치될 수 있다. 여기서, 제3 방향은 x축 방향이고 제4 방향은 y축 방향으로서 서로 직각일 수 있지만, 실시예는 이에 국한되지 않는다.Each of the source contact 160 and the drain contact 180 may include a contact penetration portion and a contact wing portion. For example, referring to FIG. 1, the source contact 160 may include a contact penetration portion 160-1 and contact wing portions 160-2 and 160-3. The contact penetration portion 160-1 penetrates the passivation layer 130 in the third direction and contacts the epi layer 120. The contact wing portions 160-2 and 160-3 contact the contact penetration portion 160-1, And extend in a fourth direction different from the third direction and may be disposed on the passivation layer 130. Here, the third direction may be the x-axis direction and the fourth direction may be perpendicular to each other as the y-axis direction, but the embodiment is not limited to this.

소스 콘택(160)과 드레인 콘택(180) 각각은 금속으로 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 소스 콘택(160) 및 드레인 콘택(180) 각각은 게이트 금속층(172) 또는 게이트 전극(170)과 동일한 물질을 포함할 수도 있고 다른 물질을 포함할 수도 있다. 소스 및 드레인 콘택(160, 180)은 오믹 특성을 갖는 반사 전극 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 소스 및 드레인 콘택(160, 180) 각각은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 소스 콘택(160)과 드레인 콘택(180) 각각은 도 3에 예시된 Ti(172-3) 위에 TiN이 더 적층된 형태를 취할 수도 있다. Each of the source contact 160 and the drain contact 180 may be formed of a metal. As described above, each of the source contact 160 and the drain contact 180 may comprise the same material as the gate metal layer 172 or the gate electrode 170 and may include other materials. The source and drain contacts 160 and 180 may be formed of a reflective electrode material having ohmic characteristics. For example, each of the source and drain contacts 160 and 180 includes at least one of aluminum (Al), titanium (Ti), chromium (Cr), nickel (Ni), copper (Cu) Layer structure or a multi-layer structure. For example, each of source contact 160 and drain contact 180 may take the form of TiN stacked over Ti (172-3) illustrated in FIG.

또한, 도 1에 예시된 바와 같이, 콘택 전극(160, 180)의 콘택 날개부(예를 들어, 160-2, 160-3)의 측면(예를 들어, 160-2B)은 제2 각도(θ2)만큼 경사지게 형성될 수 있다. 여기서, 제2 각도(θ2)는 0°이상의 양수일 수 있다.1, the sides (e.g., 160-2B) of the contact wings (e.g., 160-2, 160-3) of the contact electrodes 160,180 are at a second angle (e.g., 2). Here, the second angle [theta] 2 may be a positive number of 0 degrees or more.

한편, 도 1에 예시된 전력 반도체 소자는 게이트 절연층(190)을 더 포함할 수 있지만, 실시예는 이에 국한되지 않는다. 다른 실시예에 의하면, 도 1에 도시된 바와 달리, 전력 반도체 소자는 게이트 절연층(190)을 포함하지 않을 수도 있다.On the other hand, the power semiconductor device illustrated in FIG. 1 may further include the gate insulating layer 190, but the embodiment is not limited thereto. According to another embodiment, unlike that shown in FIG. 1, the power semiconductor device may not include the gate insulating layer 190.

도 1을 참조하면, 게이트 절연층(190)은 게이트 전극(170)과 에피층(120)의 사이와, 게이트 전극(170)과 패시베이션층(130)의 사이와, 게이트 금속층(172)과 패시베이션층(130)의 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로, 게이트 절연층(190)은 게이트 관통부(170-1)의 저면(170-1A)과 에피층(120)의 상면(120A) 사이에 배치되고, 게이트 날개부(170-2, 170-3)의 저면(170-2A, 170-3A)과 패시베이션층(130)의 상부면(130A, 130B) 사이에 배치되고, 게이트 관통부(170-1)의 측면(170-1B)과 패시베이션층(130) 사이에 배치될 수 있다.1, the gate insulating layer 190 is formed between the gate electrode 170 and the epi layer 120, between the gate electrode 170 and the passivation layer 130, between the gate metal layer 172 and the passivation layer 130, Layer 130 as shown in FIG. Specifically, the gate insulating layer 190 is disposed between the bottom surface 170-1A of the gate penetration portion 170-1 and the top surface 120A of the epi layer 120, and the gate wing portions 170-2 and 170 3 and the upper surfaces 130A and 130B of the passivation layer 130 and the side surfaces 170-1B and 170-1B of the gate penetration portion 170-1 and the passivation layer 130. [ Layer 130 as shown in FIG.

게이트 절연층(190)은 Al2O3 같은 알루미늄 산화층, SiO2 같은 실리콘 산화층 또는 실리콘 질화층 등일 수 있으며, 예를 들면 100 Å 내지 300 Å의 두께를 가질 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.The gate insulating layer 190 is made of Al 2 O 3 A silicon oxide layer such as SiO 2 , or a silicon nitride layer, and may have a thickness of, for example, 100 Å to 300 Å, but the embodiments are not limited thereto.

또한, 소스 콘택(160) 및 드레인 콘택(180) 각각은 패시베이션층(130)뿐만 아니라 게이트 절연층(190)을 관통하여 에피층(120)과 전기적으로 접촉할 수 있다.Each of the source contact 160 and the drain contact 180 may also be in electrical contact with the epi layer 120 through the gate insulating layer 190 as well as the passivation layer 130.

또한, 게이트 절연층(190)은 콘택 날개부(160-2, 160-3)의 저면(160-2A, 160-3A)과 패시베이션층(130)의 상면(130A, 130C) 사이에 배치된다. 이때, 콘택 날개부(160-2, 160-3)의 저면(160-2A, 160-3A)은 게이트 절연층(190)의 상면과 전기적으로 직접 접하여 배치될 수 있다. 만일, 게이트 절연층(190)이 생략된다면, 콘택 날개부(160-2, 160-3)의 저면(160-2A, 160-3A)은 패시베이션층(130)의 상면(130A, 130C)과 전기적으로 직접 접하여 배치될 수 있다.The gate insulating layer 190 is disposed between the bottom surfaces 160-2A and 160-3A of the contact wing portions 160-2 and 160-3 and the top surfaces 130A and 130C of the passivation layer 130. [ At this time, the bottom faces 160-2A and 160-3A of the contact wing portions 160-2 and 160-3 may be disposed in direct contact with the upper surface of the gate insulating layer 190 in direct contact therewith. If the gate insulating layer 190 is omitted, the bottom faces 160-2A and 160-3A of the contact wing portions 160-2 and 160-3 are electrically connected to the upper faces 130A and 130C of the passivation layer 130, As shown in FIG.

한편, 중간 절연층(140)은 게이트 금속층(172)의 상부(172B)와 측부(172A)를 감싸면서 배치될 수 있다. 중간 절연층(140)은 패시베이션층(130)과 동일한 물질을 포함할 수 있으나 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 중간 절연층(140)은 SiNx, MgO, Sc2O3, SiO2, SOG 또는 SOD 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The intermediate insulating layer 140 may be disposed while covering the upper portion 172B and the side portion 172A of the gate metal layer 172. [ The intermediate insulating layer 140 may include, but is not limited to, the same material as the passivation layer 130. For example, the intermediate insulating layer 140 may include at least one of SiN x , MgO, Sc 2 O 3 , SiO 2 , SOG, or SOD.

콘택 패드(152, 154)는 중간 절연층(140)을 관통하여 소스 콘택(160) 및 드레인 콘택(180)과 각각 전기적으로 연결된다. 콘택 패드는 소스 및 드레인 패드(152, 154)를 포함하며, 금(Au), 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu) 중 적어도 하나에 의해 형성될 수 있지만, 실시 예는 이러한 소스 및 드레인 패드(152, 154)의 재질에 국한되지 않는다.The contact pads 152 and 154 are electrically connected to the source contact 160 and the drain contact 180 through the intermediate insulating layer 140, respectively. The contact pad includes source and drain pads 152 and 154 and may be formed by at least one of gold (Au), aluminum (Al), or copper (Cu) , 154).

이하, 도 1에 예시된 전력 반도체 소자를 제조하는 방법에 대해 첨부된 도 4a 내지 도 4m을 참조하여 다음과 같이 설명하지만, 실시예는 이에 국한되지 않으며 다른 다양한 방법에 의해서도 도 1에 예시된 전력 반도체 소자는 제조될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, a method of manufacturing the power semiconductor device illustrated in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 4A to 4M attached hereto, but the embodiments are not limited thereto, and the power Needless to say, semiconductor devices can be manufactured.

도 4a 내지 도 4m은 실시예에 의한 전력 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도들이다.4A to 4M are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a power semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

도 4a를 참조하면, 기판(110) 위에 에피층(120)을 형성한다. 기판(110)은 실리콘, 실리콘 카바이드, GaN 또는 사파이어 등을 이용하여 형성될 수 있다. 도 2에 예시된 바와 같이, 기판(110) 위에 전이층(122), 버퍼층(124) 및 배리어층(126)을 순차적으로 적층하여 에피층(120)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 4A, an epi layer 120 is formed on a substrate 110. The substrate 110 may be formed using silicon, silicon carbide, GaN, sapphire, or the like. The epitaxial layer 120 may be formed by sequentially laminating a transition layer 122, a buffer layer 124, and a barrier layer 126 on a substrate 110, as illustrated in FIG.

전이층(122)은 질화알루미늄(AlN), 질화알루미늄갈륨(AlGaN) 등을 이용하여 형성될 수 있다. 버퍼층(124)은 언도프된(undoped) 반도체층일 수 있다.The transition layer 122 may be formed using aluminum nitride (AlN), aluminum gallium nitride (AlGaN), or the like. The buffer layer 124 may be an undoped semiconductor layer.

버퍼층(124)은 반도체 화합물로 형성될 수 있으며, 3족-5족 또는 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 예를 들어, AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 이용하여 버퍼층(124)을 형성할 수 있다. 버퍼층(124)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있으나 이에 국한되지 않는다.The buffer layer 124 may be formed of a semiconductor compound, and may be formed of a compound semiconductor such as a group III-V element or a group II-VI element. For example, the buffer layer 124 may be formed using a semiconductor material having a composition formula of Al x In y Ga (1-xy) N (0? X? 1, 0? Y? 1, 0? X + . The buffer layer 124 may be formed of any one or more of GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP and InP.

배리어층(126)은 3족-5족 또는 2족-6족 등의 화합물 반도체를 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 이용하거나, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 배리어층(126)을 형성할 수 있다.The barrier layer 126 may be formed using a compound semiconductor such as a group III-V element or a group II-VI element. For example, a semiconductor material having a composition formula of Al x In y Ga (1-xy) N (0? X? 1, 0? Y? 1, 0? X + y? 1) The barrier layer 126 may be formed of any one or more of AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP and InP.

이후, 도 4b를 참조하면, 통상의 포토리소그라피(photolithography) 공정을 이용하여, 기판(110)의 소자 분리 영역(IA)의 에피층(120)을 식각하여 제거하지만, 실시예는 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 에피층(120)의 식각은 건식 식각을 이용할 수 있다. 다른 실시예에 의하면, 기판(110)의 소자 분리 영역의 에피층(120)을 식각하지 않고, 소자 분리 영역의 에피층(120)에 불순물 이온을 주입할 수도 있다.4B, etching is performed to remove the epi layer 120 of the element isolation region IA of the substrate 110 using a conventional photolithography process, but the embodiment is not limited thereto . For example, etching of the epi layer 120 may utilize dry etching. According to another embodiment, impurity ions may be implanted into the epi-layer 120 of the element isolation region without etching the epi layer 120 of the element isolation region of the substrate 110. [

이후, 도 4c를 참조하면, 도 4b에 도시된 에피층(120)의 측부와 상부에 패시베이션층(130)을 형성하지만 실시예는 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 다른 실시예에 의하면, 패시베이션층(130)은 에피층(120)의 상부에만 형성될 수도 있다. 패시베이션층(130)은 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), PECVD, LPCVD, 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 유도 결합 플라즈마 화학 증착법(ICPCVD:Inductively Coupled Plasma Chemical Vapor Deposition), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy) 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.Referring to FIG. 4C, the passivation layer 130 is formed on the side and the top of the epi layer 120 shown in FIG. 4B, but the embodiment is not limited thereto. For example, according to another embodiment, the passivation layer 130 may be formed only on the top of the epi layer 120. The passivation layer 130 may be formed by a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method, a chemical vapor deposition (CVD) method, a PECVD method, an LPCVD method, a molecular beam epitaxy (MBE), an inductively coupled plasma chemical vapor deposition (Inductively Coupled Plasma Chemical Vapor Deposition (ICPCVD), Hydride Vapor Phase Epitaxy (HVPE), and the like. However, the present invention is not limited thereto.

이후, 도 4d를 참조하면, 통상의 포토리소그라피 공정을 이용하여 패시베이션층(130)을 식각하여, 게이트 절연층(190)이 배치되고 게이트 전극(170)의 게이트 관통부(170-1)가 형성될 영역(210)을 노출시킨다.4D, the passivation layer 130 is etched using a conventional photolithography process so that the gate insulating layer 190 is disposed and the gate penetration portion 170-1 of the gate electrode 170 is formed Thereby exposing the region 210 to be formed.

이후, 도 4e를 참조하면, 에피층(120)이 노출된 영역(210)을 포함하여 패시베이션층(130B) 위에 게이트 절연층(190)을 형성한다. 다른 실시예에 의하면 게이트 절연층(190)은 생략될 수도 있다. 게이트 절연층(190)은 알루미늄 산화층, 실리콘 산화층 또는 실리콘 질화층 등에 의해 예를 들면 15 ㎚의 두께로 형성될 수 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition)에 의해 알루미늄 산화막(Al2O3)으로 게이트 절연층(190)을 형성할 수 있다.4E, the epi layer 120 includes the exposed region 210 to form the gate insulating layer 190 on the passivation layer 130B. According to another embodiment, the gate insulating layer 190 may be omitted. The gate insulating layer 190 may be formed to a thickness of, for example, 15 nm by an aluminum oxide layer, a silicon oxide layer, a silicon nitride layer, or the like, but the embodiment is not limited thereto. For example, the gate insulating layer 190 may be formed of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) by atomic layer deposition.

이후, 도 4f를 참조하면, 게이트 절연층(190) 위에 금속층(170)을 형성한 다음, 게이트 전극(170)이 형성될 영역을 덮는 포토 레지스트 패턴(220)을 형성한다. 금속층(170)은 전자 빔 증착(e-beam evaporation) 또는 금속 스퍼터(metal sputter)를 이용하여 형성될 수 있다. 금속 스퍼터에 의해 금속층(170)을 게이트 절연층(190)의 상부에 형성할 경우, 전자 빔 증착법에 의할 경우보다 금속층(170)이 더 잘 형성될 수 있다. 금속층(170)이 형성된 다음, 후속 열처리가 진행될 수 있는데, 예를 들면 400 ℃에서 10분 동안 급속 열처리(Rapid Thermal Annealing)가 실시될 수 있다. 여기서, 금속층(170)은 내화 금속 또는 이러한 내화 금속의 혼합물일 수 있다. 또는, 금속층(170)은 Ta(Tantalum), TaN(Tantalum Nitride), TiN(Titanium Nitride), Pd(Palladium), W(tungsten) 또는 WSi2(Tungstem silicide) 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4F, a metal layer 170 is formed on the gate insulating layer 190, and then a photoresist pattern 220 is formed to cover the region where the gate electrode 170 is to be formed. The metal layer 170 may be formed using e-beam evaporation or a metal sputter. When the metal layer 170 is formed on the gate insulating layer 190 by the metal sputtering, the metal layer 170 can be formed more easily than by the electron beam evaporation method. After the metal layer 170 is formed, a subsequent heat treatment may be performed. For example, rapid thermal annealing may be performed at 400 ° C for 10 minutes. Here, the metal layer 170 may be a refractory metal or a mixture of such refractory metals. Alternatively, the metal layer 170 may include at least one of Ta, Tantalum, TiN, Pd, W, or WSi 2 .

이후, 도 4g를 참조하면, 포토 레지스트 패턴(220)을 식각 마스크로 이용하여 금속층(170)을 유도 결합 플라즈마(ICP:Inductively Coupled Plasma) 식각법에 의해 식각하여 게이트 전극(170)을 형성한다. 이후, 포토 레지스트 패턴(220)을 애슁(ashing) 및/또는 스트립(strip)에 의해 제거한다.4G, the gate electrode 170 is formed by etching the metal layer 170 using an inductively coupled plasma (ICP) etching method using the photoresist pattern 220 as an etching mask. Then, the photoresist pattern 220 is removed by ashing and / or stripping.

또한, 포토 레지스트 패턴(220)을 식각 마스크로 이용하여 금속층(170)을 식각하는 동안 게이트 절연층(190)이 식각된 후 에피층(120) 대신에 패시베이션층(130)이 식각되므로, 에피층(120)은 금속층(170)의 식각으로부터 보호될 수 있다. 이와 같이, 패시베이션층(130)은 금속층(170)의 식각으로부터 에피층(120) 특히, 배리어층(126)을 보호하는 식각 정지막의 역할을 한다.Since the passivation layer 130 is etched instead of the epi layer 120 after the gate insulating layer 190 is etched while the metal layer 170 is etched using the photoresist pattern 220 as an etch mask, (120) may be protected from etching of the metal layer (170). Thus, the passivation layer 130 serves as an etch stop layer for protecting the epi layer 120, particularly, the barrier layer 126 from the etching of the metal layer 170.

이후, 도 4h를 참조하면, 소스 콘택(160)과 드레인 콘택(180)이 형성될 영역(211, 212)을 노출하는 포토 레지스트 패턴(230)을 게이트 전극(170)과 게이트 절연층(190) 위에 형성한다.4H, a photoresist pattern 230 exposing the source contact 160 and the regions 211 and 212 where the drain contact 180 is to be formed is electrically connected to the gate electrode 170 and the gate insulating layer 190, .

이후, 도 4i를 참조하면, 포토 레지스트 패턴(230)을 식각 마스크로 이용하여, 노출된 영역(211, 212)의 게이트 절연층(190) 및 패시베이션층(130)을 식각한다. 이때, 에피층(120)의 일부 예를 들어, 배리어층(126)이 더 식각될 수 있지만 실시예는 이러한 식각 깊이에 대해 국한되지 않는다. 예를 들어, 에피층(120)의 배리어층(126)을 150Å까지 식각할 수 있다. 이후, 포토 레지스트 패턴(230)을 제거한다.4I, the gate insulating layer 190 and the passivation layer 130 of the exposed regions 211 and 212 are etched using the photoresist pattern 230 as an etching mask. At this point, some of the epi layer 120, for example, the barrier layer 126 may be more etched, but embodiments are not limited to such etch depth. For example, the barrier layer 126 of the epi layer 120 can be etched to 150 ANGSTROM. Thereafter, the photoresist pattern 230 is removed.

이후, 도 4j를 참조하면, 노출된 에피층(120)과 게이트 전극(170)과 게이트 절연층(170) 위에 금속층(240)을 형성한다. 여기서, 금속층(240)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 이후, 콘택 전극(160, 180)이 형성될 영역을 덮는 포토 레지스트 패턴(250-1, 250-2)을 금속층(240) 위에 형성한다. 특히, 실시예에 의하면, 게이트 금속층(172)이 형성될 영역을 덮는 포토 레지스트 패턴(250-3)을 금속층(240) 위에 형성한다.Referring to FIG. 4J, a metal layer 240 is formed on the exposed epi layer 120, the gate electrode 170, and the gate insulating layer 170. Here, the metal layer 240 may be formed as a single layer or a multilayer structure including at least one of aluminum (Al), titanium (Ti), chrome (Cr), nickel (Ni), copper have. Thereafter, photoresist patterns 250-1 and 250-2 covering the regions where the contact electrodes 160 and 180 are to be formed are formed on the metal layer 240. Then, Particularly, according to the embodiment, the photoresist pattern 250-3 covering the region where the gate metal layer 172 is to be formed is formed on the metal layer 240. [

이후, 도 4k를 참조하면, 포토 레지스트 패턴(250-1, 250-2, 250-3)을 식각 마스크로 이용하여, 금속층(240)을 예를 들어 유도 결합 플라즈마(ICP) 식각법에 의해 식각하여 콘택 전극(160, 180)과 게이트 금속층(172)을 동시에 형성한다. 콘택 전극(160, 180)을 형성한 이후에, 콘택 전극(160, 180)의 오믹 특성을 위해 700℃의 온도에서 열처리를 수행한다. 이후, 포토 레지스트 패턴(250-1, 250-2, 250-3)을 제거한다.Referring to FIG. 4K, the metal layer 240 is etched by, for example, inductively coupled plasma (ICP) etching using the photoresist patterns 250-1, 250-2, and 250-3 as etching masks. So that the contact electrodes 160 and 180 and the gate metal layer 172 are simultaneously formed. After the contact electrodes 160 and 180 are formed, a heat treatment is performed at a temperature of 700 ° C for the ohmic characteristics of the contact electrodes 160 and 180. Thereafter, the photoresist patterns 250-1, 250-2, and 250-3 are removed.

도 5a 내지 도 5d는 다른 실시예의 전력 반도체 소자의 공정 단면도를 나타낸다.5A to 5D show a process sectional view of a power semiconductor device in another embodiment.

도 4g에 도시된 바와 같이 게이트 전극(170)을 형성한 이후, 도 4h 내지 도 4k에 도시된 공정을 이용하여 콘택 전극(160, 180)을 형성하는 대신에, 도 5a 내지 도 5d에 도시된 공정을 이용하여 콘택 전극인 소스 콘택(360)과 드레인 콘택(380)을 형성할 수 있다.After forming the gate electrode 170 as shown in Fig. 4G, instead of forming the contact electrodes 160 and 180 using the process shown in Figs. 4H to 4K, The source contact 360 and the drain contact 380, which are contact electrodes, can be formed.

즉, 도 5a를 참조하면, 도 4g에 도시된 게이트 전극(170)과 게이트 절연층(190) 위에 제1 중간 절연층(310)을 형성한다. 제1 중간 절연층(310)은 SiNx, MgO, Sc2O3, SiO2, SOG 또는 SOD 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이후, 제1 중간 절연층(310) 위에 소스 콘택(360)과 드레인 콘택(380)이 형성될 영역(332, 334)을 노출하는 포토 레지스트 패턴(320)을 형성한다.That is, referring to FIG. 5A, a first intermediate insulating layer 310 is formed on the gate electrode 170 and the gate insulating layer 190 shown in FIG. 4G. The first intermediate insulating layer 310 may include at least one of SiN x , MgO, Sc 2 O 3 , SiO 2 , SOG, and SOD. A photoresist pattern 320 is then formed on the first intermediate insulating layer 310 to expose regions 332 and 334 where the source contact 360 and the drain contact 380 are to be formed.

이후, 도 5b를 참조하면, 포토 레지스트 패턴(320)을 식각 마스크로 이용하여, 제1 중간 절연층(310), 게이트 절연층(190), 패시베이션층(130) 및 에피층(120)의 배리어층(126)을 식각하여 에피층(120)을 노출시킨다. 이후, 포토 레지스트 패턴(320)을 제거한다.5B, the barrier layer of the first intermediate insulating layer 310, the gate insulating layer 190, the passivation layer 130, and the epi layer 120 is patterned using the photoresist pattern 320 as an etching mask. The layer 126 is etched to expose the epi layer 120. Thereafter, the photoresist pattern 320 is removed.

이후, 도 5c를 참조하면, 노출된 에피층(120)과 제1 중간 절연층(310) 위에 금속층(340)을 형성한다. 이후, 금속층(340) 위에 소스 콘택(360)과 드레인 콘택(380)이 형성될 영역을 덮는 포토 레지스트 패턴(350)을 형성한다.Referring to FIG. 5C, a metal layer 340 is formed on the exposed epi layer 120 and the first intermediate insulating layer 310. Thereafter, a photoresist pattern 350 is formed on the metal layer 340 so as to cover the regions where the source contact 360 and the drain contact 380 are to be formed.

이후, 도 5d를 참조하면, 포토 레지스트 패턴(350)을 식각 마스크로 이용하여 금속층(340)을 식각하여 소스 콘택(360)과 드레인 콘택(380)을 형성한다. 이후, 포토 레지스트 패턴(350)을 제거한다.5D, the source and drain contacts 360 and 380 are formed by etching the metal layer 340 using the photoresist pattern 350 as an etching mask. Thereafter, the photoresist pattern 350 is removed.

여기서, 도 5d에 도시된 바와 같이, 제1 중간 절연층(310)은 콘택 전극(360, 380)을 형성하기 위해 금속층(340)을 식각하는 공정으로부터 게이트 전극(170)을 보호하는 역할을 한다. 그러나, 도 5d에 도시된 바와 같이, 소스 콘택(360)과 드레인 콘택(380)을 형성한 이후에, 이들(360, 380)의 오믹 특성을 개선하기 위해 약 700℃의 온도에서 열처리하는 동안, 제1 중간 절연층(310)에 물질적 변화가 야기되어 누설 전류가 발생하는 등 전력 반도체 소자의 특성이 악화될 수 있다. 만일, 누설 전류가 발생할 경우 원하는 항복 전압을 갖는 전력 반도체 소자를 구현하기 어려울 수 있다.5D, the first intermediate insulating layer 310 protects the gate electrode 170 from etching the metal layer 340 to form the contact electrodes 360 and 380 . However, after forming the source contact 360 and the drain contact 380, as shown in Figure 5d, during the heat treatment at a temperature of about 700 ° C to improve the ohmic characteristics of these (360, 380) The material of the power semiconductor element may be deteriorated due to a material change in the first intermediate insulating layer 310 and a leakage current may be generated. If a leakage current occurs, it may be difficult to implement a power semiconductor device having a desired breakdown voltage.

그러나, 도 4h 내지 도 4k에 도시된 바와 같이, 콘택 전극(160, 180)을 형성할 경우 제1 중간 절연층(310)이 불필요하다. 따라서, 도 4k에 도시된 바와 같이 콘택 전극(160, 180)을 형성한 이후에 열처리 과정에서 변형될 제1 중간 절연층(310)이 존재하지 않으므로 누설 전류의 발생이 방지되어, 높은 항복 전압을 갖는 전력 반도체 소자가 구현될 수 있다.However, as shown in FIGS. 4H to 4K, when forming the contact electrodes 160 and 180, the first intermediate insulating layer 310 is unnecessary. Accordingly, since the first intermediate insulating layer 310 to be deformed in the heat treatment process is not present after the contact electrodes 160 and 180 are formed as shown in FIG. 4K, the leakage current is prevented from being generated, May be realized.

또한, 도 4h 내지 도 4k에 예시된 바와 같이 콘택 전극(160, 180)을 형성할 경우, 도 5a 내지 도 5d에 예시된 바와 같이 제1 중간 절연층(310)을 형성할 필요가 없으므로, 제조 공정이 간단해지고, 제조 원가가 절감될 수 있다.In addition, when the contact electrodes 160 and 180 are formed as illustrated in FIGS. 4H to 4K, since it is not necessary to form the first intermediate insulating layer 310 as illustrated in FIGS. 5A to 5D, The process can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced.

계속해서, 도 4l을 참조하면, 콘택 전극(160, 180)과 게이트 전극(170)과 게이트 절연층(190) 위에 제2 중간 절연층(140)을 형성한다. 패시베이션층(130)과 동일한 물질로 제2 중간 절연층(140)을 형성할 수 있지만 실시예는 이에 국한되지 않는다. 제2 중간 절연층(140)은 SiNx, MgO, Sc2O3, SiO2, SOG 또는 SOD 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이후, 콘택 패드(152, 154)가 접촉될 콘택 전극(160, 180)의 상부(160A, 180A)의 제2 중간 절연층(140) 영역(215, 216)을 노출시키는 포토 레지스트 패턴(260)을 형성한다.4L, a second intermediate insulating layer 140 is formed on the contact electrodes 160 and 180, the gate electrode 170, and the gate insulating layer 190. Next, as shown in FIG. The second intermediate insulating layer 140 may be formed of the same material as the passivation layer 130, but the present invention is not limited thereto. The second intermediate insulating layer 140 may include at least one of SiN x , MgO, Sc 2 O 3 , SiO 2 , SOG, or SOD. The photoresist pattern 260 exposing the second intermediate insulating layer 140 regions 215 and 216 of the upper portions 160A and 180A of the contact electrodes 160 and 180 to be contacted with the contact pads 152 and 154 is then removed, .

이후, 도 4m을 참조하면, 포토 레지스트 패턴(260)을 식각 마스크로 이용하여 제2 중간 절연층(140)을 식각하여 콘택 전극(160, 180)의 상부면(160A, 180A)을 노출시킨 후, 포토 레지스트 패턴(260)을 제거한다. 이후, 노출된 콘택 전극(160, 180)의 상부면(160A, 180A)과 제2 중간 절연층(140)의 위에 금속층(150)을 형성한다. 이후, 금속층(150)의 상부에 콘택 패드(152, 154)가 배치될 영역을 덮는 포토 레지스트 패턴(270)을 형성한다. 이후, 포토 레지스트 패턴(270)을 식각 마스크로 이용하여 금속층(150)을 식각하여 콘택 패드(152, 154)를 형성한다. 이후, 포토 레지스트 패턴(270)을 제거하면 도 1에 예시된 전력 반도체 소자가 완성된다.Referring to FIG. 4M, the upper surfaces 160A and 180A of the contact electrodes 160 and 180 are exposed by etching the second intermediate insulating layer 140 using the photoresist pattern 260 as an etching mask , The photoresist pattern 260 is removed. A metal layer 150 is then formed on the upper surfaces 160A and 180A of the exposed contact electrodes 160 and 180 and the second intermediate insulating layer 140. Thereafter, a photoresist pattern 270 is formed on the metal layer 150 to cover the areas where the contact pads 152 and 154 are to be disposed. Thereafter, the metal layer 150 is etched using the photoresist pattern 270 as an etching mask to form the contact pads 152 and 154. Thereafter, the photoresist pattern 270 is removed to complete the power semiconductor device illustrated in FIG.

전술한 실시 예에서 식각 공정을 위해 포토 리소그라피법을 예로 하여 설명하였으나, 실시 예는 이에 국한되지 않으며 e-bem 리소그라피법 또는 nano-imprinted 리소그라피법에 의해서도 식각 공정을 수행할 수 있음은 물론이다.Although the photolithography process has been described as an example of the etching process in the above-described embodiments, the present invention is not limited thereto. It is needless to say that the etching process can also be performed by the e-bem lithography method or the nano-imprinted lithography method.

이하, 전력 반도체 소자가 제1 중간 절연층(310)을 포함하는 경우와 그렇지 않은 경우의 누설 전류의 크기에 대해 다음과 같이 살펴본다.Hereinafter, the magnitude of the leakage current when the power semiconductor device includes the first intermediate insulating layer 310 and the case where the power semiconductor device includes the first intermediate insulating layer 310 will be described as follows.

도 6은 전력 반도체 소자가 제1 중간 절연층(310)을 포함하는 경우(410)와 그렇지 않은 경우(420)에, 누설 전류를 나타내는 그래프이다. 여기서, 횡축은 드레인 전압(Drain voltage)(V)을 나타내고, 종축은 누설 전류(Leakage current)를 나타낸다.FIG. 6 is a graph showing leakage currents when the power semiconductor device includes the first intermediate insulating layer 310 (410) and not (420). Here, the horizontal axis represents the drain voltage (V), and the vertical axis represents the leakage current (Leakage current).

도 6을 참조하면, 전력 반도체 소자가 제1 중간 절연층(310)을 포함하는 경우(410)에, 제1 중간 절연층(310)에 물질적 변화가 야기되어 전력 반도체 소자에서 발생한 누설 전류가 큼을 수 있다.Referring to FIG. 6, when a power semiconductor device includes a first intermediate insulating layer 310, a material change is caused in the first intermediate insulating layer 310 to cause a leakage current generated in the power semiconductor device to be large .

그러나, 전력 반도체 소자가 제1 중간 절연층(310)을 포함하지 않을 경우(420)에, 전력 반도체 소자에서 발생한 누설 전류가 감소(430)함을 알 수 있다. 이로 인해, 원하는 항복 전압을 갖는 전력 반도체 소자를 구현할 수 있다.However, it can be seen that when the power semiconductor device does not include the first intermediate insulating layer 310 (420), the leakage current generated in the power semiconductor device decreases (430). As a result, a power semiconductor device having a desired breakdown voltage can be realized.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.

110: 기판 120: 에피층
122: 전이층 124: 버퍼층
126: 배리어층 130: 패시베이션층
140: 중간 절연층(또는, 제2 중간 절연층)
152, 154: 콘택 패드 160, 180: 콘택 전극
170: 게이트 전극 172: 게이트 금속층
310: 제1 중간 절연층 340: 금속층
360: 소스 콘택 380: 드레인 콘택
110: substrate 120: epi layer
122: transition layer 124: buffer layer
126: barrier layer 130: passivation layer
140: intermediate insulating layer (or second intermediate insulating layer)
152, 154: contact pad 160, 180: contact electrode
170: gate electrode 172: gate metal layer
310: first intermediate insulating layer 340: metal layer
360: source contact 380: drain contact

Claims (12)

기판;
상기 기판 위에 배치된 에피층;
상기 에피층 위에 배치된 패시베이션층;
상기 패시베이션층을 관통하면서 상기 에피층 위에 배치된 게이트 전극;
상기 게이트 전극의 상부와 측부 상에 게이트 금속층; 및
상기 게이트 금속층으로부터 이격되어 상기 에피층 위에 배치된 콘택 전극을 포함하는 전력 반도체 소자.
Board;
An epi layer disposed on the substrate;
A passivation layer disposed over the epilayer;
A gate electrode disposed on the epi layer through the passivation layer;
A gate metal layer on top and sides of the gate electrode; And
And a contact electrode spaced from the gate metal layer and disposed over the epi layer.
제1 항에 있어서, 상기 게이트 전극과 상기 에피층의 사이와, 상기 게이트 전극과 상기 패시베이션층의 사이와, 상기 게이트 금속층과 상기 패시베이션층의 사이에 배치된 게이트 절연층을 더 포함하는 전력 반도체 소자.The semiconductor device according to claim 1, further comprising a gate insulating layer disposed between the gate electrode and the epi layer, between the gate electrode and the passivation layer, and between the gate metal layer and the passivation layer . 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 게이트 전극은
상기 패시베이션층을 제1 방향으로 관통하는 게이트 관통부; 및
상기 게이트 관통부로부터 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장되어 상기 패시베이션층 위에 배치된 게이트 날개부를 포함하는 전력 반도체 소자.
The semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the gate electrode
A gate penetrating portion penetrating the passivation layer in a first direction; And
And a gate wing portion extending from the gate penetration portion in a second direction different from the first direction and disposed on the passivation layer.
제3 항에 있어서, 상기 게이트 절연층은
상기 게이트 관통부의 저면과 상기 에피층의 상면 사이와, 상기 게이트 날개부의 저면과 상기 패시베이션층의 상면 사이와, 상기 게이트 관통부의 측면과 패시베이션층 사이에 각각 배치된 전력 반도체 소자.
The semiconductor device according to claim 3, wherein the gate insulating layer
And between the bottom surface of the gate penetrating portion and the top surface of the epi layer, between the bottom surface of the gate vane portion and the top surface of the passivation layer, and between the side surface of the gate penetrating portion and the passivation layer.
제2 항에 있어서, 상기 콘택 전극은
상기 패시베이션층을 관통하여 상기 에피층과 접하는 콘택 관통부; 및
상기 콘택 관통부로부터 연장되어 상기 패시베이션층 위에 배치된 콘택 날개부를 포함하는 전력 반도체 소자.
3. The device of claim 2, wherein the contact electrode
A contact penetration portion penetrating the passivation layer and contacting the epi layer; And
And a contact wing portion extending from the contact penetration portion and disposed on the passivation layer.
제5 항에 있어서, 상기 콘택 날개부의 저면은 상기 패시베이션층의 상면 또는 상기 게이트 절연층의 상면과 직접 접하는 전력 반도체 소자.The power semiconductor element according to claim 5, wherein a bottom surface of the contact wing portion is in direct contact with an upper surface of the passivation layer or an upper surface of the gate insulating layer. 제1 항에 있어서, 상기 전력 반도체 소자는
상기 게이트 금속층의 상부와 측부는 감싸면서 배치된 중간 절연층; 및
상기 중간 절연층을 관통하여 상기 콘택 전극과 전기적으로 연결된 콘택 패드를 더 포함하는 전력 반도체 소자.
The power semiconductor device according to claim 1,
An intermediate insulating layer disposed above and below the gate metal layer; And
And a contact pad electrically connected to the contact electrode through the intermediate insulating layer.
제1 항에 있어서, 상기 게이트 금속층과 상기 콘택 전극은 동일한 물질을 포함하는 전력 반도체 소자.2. The power semiconductor device of claim 1, wherein the gate metal layer and the contact electrode comprise the same material. 제1 항에 있어서, 상기 게이트 금속층은 TiN의 저항보다 낮은 저항을 갖는 물질을 포함하는 전력 반도체 소자.The power semiconductor device of claim 1, wherein the gate metal layer comprises a material having a resistance lower than the resistance of TiN. 제1 항에 있어서, 상기 게이트 금속층은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 단층 또는 다층 구조로 포함하는 전력 반도체 소자.The method according to claim 1, wherein the gate metal layer comprises at least one of aluminum (Al), titanium (Ti), chrome (Cr), nickel (Ni), copper (Cu), and gold Power semiconductor device. 제1 항에 있어서, 상기 게이트 금속층의 두께는 상기 콘택 전극의 두께와 동일한 전력 반도체 소자.The power semiconductor device according to claim 1, wherein the thickness of the gate metal layer is equal to the thickness of the contact electrode. 제1 항에 있어서, 상기 게이트 금속층의 두께는 2000 Å 내지 4000 Å인 전력 반도체 소자.The power semiconductor device according to claim 1, wherein the thickness of the gate metal layer is 2000 Å to 4000 Å.
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