KR20230109458A - Circular ldmos device and method of manufacturing the same - Google Patents
Circular ldmos device and method of manufacturing the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230109458A KR20230109458A KR1020220005460A KR20220005460A KR20230109458A KR 20230109458 A KR20230109458 A KR 20230109458A KR 1020220005460 A KR1020220005460 A KR 1020220005460A KR 20220005460 A KR20220005460 A KR 20220005460A KR 20230109458 A KR20230109458 A KR 20230109458A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- drift layer
- region
- layer
- conductivity type
- reverse bias
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 40
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 23
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 29
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 12
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000000746 body region Anatomy 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- ORQBXQOJMQIAOY-UHFFFAOYSA-N nobelium Chemical compound [No] ORQBXQOJMQIAOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- -1 regions Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/7816—Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66674—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/66681—Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
원형 LDMOS 소자는, 제1 도전형의 기판, 상기 기판 상에 형성된 하부 드리프트 층, 상기 하부 드리프트 층 상에 형성된 드레인 영역, 상기 드레인 영역을 감싸는 환형 링 형태를 갖고 상기 드레인 영역으로부터 이격된 소스 영역, 상기 하부 드리프트 층 상에 형성되며 상기 하부 드리프트 층과 다른 도전형을 갖는 상부 드리프트 층, 상기 상부 드리프트층 상에 형성되며, 상기 드레인 영역과 상기 소스 영역을 상호 전기적으로 분리시키는 필드 절연막 및 상기 상부 드리프트층 및 하부 드리프트 층을 관통하며, 상기 기판 및 상기 상부 드리프트 층에 역 바이어스가 인가될 경우 공핍 영역을 확장시킬 수 있도록 구비된 상기 제1 도전형의 역바이어스 영역을 포함한다.A circular LDMOS device includes a substrate of a first conductivity type, a lower drift layer formed on the substrate, a drain region formed on the lower drift layer, a source region having an annular ring shape surrounding the drain region and spaced apart from the drain region, An upper drift layer formed on the lower drift layer and having a conductivity type different from that of the lower drift layer, a field insulating film formed on the upper drift layer and electrically separating the drain region and the source region from each other, and the upper drift layer and a reverse bias region of the first conductivity type provided to extend a depletion region when reverse bias is applied to the substrate and the upper drift layer.
Description
본 발명의 실시예들은 고전압 반도체 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명의 실시예들은, 원형 LDMOS(Lateral Double Diffused Metal Oxide Semiconductor) 소자 및 상기 원형 LDMOS 소자의 제조 방법에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a high voltage semiconductor device and a manufacturing method thereof. More specifically, embodiments of the present invention relate to a circular LDMOS (Lateral Double Diffused Metal Oxide Semiconductor) device and a manufacturing method of the circular LDMOS device.
일반적으로, 고전압 반도체 소자로서 사용되는 LDMOS 소자는 빠른 스위칭 속도, 높은 입력 임피던스, 작은 전력소모, 등의 장점을 가질 수 있으며, 이에 따라 디스플레이 구동 IC, 전력 변환기, 모터 컨트롤러, 자동차용 전원장치, 등 다양한 전력 소자들에 널리 사용될 수 있다. 상기 LDMOS 소자는 채널 영역과 드레인 영역 사이에 수평 방향으로 연장하는 드리프트 영역을 포함할 수 있으며, 상기 드리프트 영역의 길이와 불순물 농도에 의해 상기 LDMOS 소자의 온 저항과 항복 전압이 결정될 수 있다.In general, an LDMOS device used as a high voltage semiconductor device may have advantages such as fast switching speed, high input impedance, and low power consumption. Accordingly, display driver ICs, power converters, motor controllers, automotive power supplies, etc. It can be widely used in various power devices. The LDMOS device may include a drift region extending in a horizontal direction between a channel region and a drain region, and an on-resistance and a breakdown voltage of the LDMOS device may be determined by a length of the drift region and an impurity concentration.
예를 들면, 원형 LDMOS 소자는 기판 상에 형성되는 드리프트 영역과, 상기 드리프트 영역의 중앙 부위 상에 형성되는 드레인 영역과, 상기 드리프트 영역을 감싸도록 형성되는 원형 링 형태의 바디 영역과, 상기 바디 영역 상에 형성되는 소스 영역을 포함할 수 있다. 상기 원형 LDMOS 소자의 온 저항은 상기 드리프트 영역의 불순물 농도를 증가시킴으로써 감소될 수 있으며, 상기 원형 LDMOS 소자는, 상기 드리프트 영역을 충분히 공핍 상태로 변환시킬 경우, 증가된 항복 전압을 가질 수 있다.For example, a circular LDMOS device includes a drift region formed on a substrate, a drain region formed on a central portion of the drift region, a circular ring-shaped body region formed to surround the drift region, and the body region It may include a source region formed thereon. The on-resistance of the circular LDMOS device may be reduced by increasing the impurity concentration of the drift region, and the circular LDMOS device may have an increased breakdown voltage when the drift region is sufficiently converted to a depletion state.
또한, 상기 드리프트 영역이 수평 방향을 따라 갖는 드리프트 길이를 증가시킬 경우, 수평 전계가 감소될 수 있다. 이로써, 상기 항복 전압이 증가할 수 있다. 하지만, 상기 드리프트 길이가 증가할 경우, 채널 폭이 증가하고, 이로써 온 상태의 항복 전압(On Breakdown voltage; On-BV)가 감소되는 문제가 발생할 수 있다.Also, when the drift length of the drift region along the horizontal direction is increased, the horizontal electric field may be reduced. As a result, the breakdown voltage may increase. However, when the drift length increases, the channel width increases, which may cause an on-state breakdown voltage (On-BV) to decrease.
본 발명의 실시예들은 증가된 항복 전압을 갖는 원형 LDMOS 소자를 제공한다. Embodiments of the present invention provide a circular LDMOS device with increased breakdown voltage.
본 발명의 실시예들은 증가된 항복 전압을 갖는 원형 LDMOS 소자의 제조 방법을 제공한다.Embodiments of the present invention provide a method of fabricating a circular LDMOS device with increased breakdown voltage.
본 발명의 실시예들에 따른 원형 LDMOS 소자는, 제1 도전형의 기판, 상기 기판 상에 형성된 하부 드리프트 층, 상기 하부 드리프트 층 상에 형성된 드레인 영역, 상기 드레인 영역을 감싸는 환형 링 형태를 갖고 상기 드레인 영역으로부터 이격된 소스 영역, 상기 하부 드리프트 층 상에 형성되며 상기 하부 드리프트 층과 다른 도전형을 갖는 상부 드리프트 층, 상기 상부 드리프트층 상에 형성되며, 상기 드레인 영역과 상기 소스 영역을 상호 전기적으로 분리시키는 필드 절연막 및 상기 상부 드리프트층 및 하부 드리프트 층을 관통하며, 상기 기판 및 상기 상부 드리프트 층에 역 바이어스가 인가될 경우 공핍 영역을 확장시킬 수 있도록 구비된 상기 제1 도전형의 역바이어스 영역을 포함한다.A circular LDMOS device according to embodiments of the present invention has a substrate of a first conductivity type, a lower drift layer formed on the substrate, a drain region formed on the lower drift layer, and an annular ring shape surrounding the drain region. A source region spaced apart from the drain region, an upper drift layer formed on the lower drift layer and having a conductivity type different from that of the lower drift layer, and formed on the upper drift layer, wherein the drain region and the source region are electrically connected to each other. The reverse bias region of the first conductivity type penetrates the separating field insulating layer and the upper drift layer and the lower drift layer and is provided to expand a depletion region when a reverse bias is applied to the substrate and the upper drift layer. include
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 역바이어스 영역은, 상기 제1 도전형을 가질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the reverse bias region may have the first conductivity type.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 역바이어스 영역은, 상기 상부 드리프트 층 상에, 상기 필드 절연막를 제1 및 제2 필드 절연막 패턴으로 격리시키는 고농도 역바이어스층 및 상기 고농도 역바이어스 패턴으로부터 하방으로 연장되며, 수평 방향을 따라 상호 이격된 한 쌍의 제1 슬릿들을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the reverse bias region extends downward from a high-concentration reverse bias layer and a high-concentration reverse bias pattern that isolate the field insulating layer into first and second field insulating layer patterns on the upper drift layer. and may include a pair of first slits spaced apart from each other along the horizontal direction.
여기서, 상기 역바이어스 영역은, 상기 슬릿들로부터 이격되어 하방으로 상기 상부 드리프트층 및 하부 드리프트 층을 관통되며, 상기 상부 드리프트 층과 전기적으로 연결되는 제2 슬릿들이 추가적으로 포함할 수 있다.Here, the reverse bias region may additionally include second slits spaced apart from the slits, penetrating the upper drift layer and the lower drift layer downward, and electrically connected to the upper drift layer.
본 발명의 일 실시예에 에 있어서, 상기 기판 상에 형성되며 상기 하부 드리프트 층과 동일한 도전형을 갖는 에피택셜 층을 더 포함하며, 상기 기판은 상기 상부 드리프트 층과 동일한 제1 도전형을 갖고, 상기 하부 드리프트 층은 상기 에피택셜 층 상에 형성될 수 있다.In one embodiment of the present invention, an epitaxial layer formed on the substrate and having the same conductivity type as the lower drift layer, the substrate having the same first conductivity type as the upper drift layer, The lower drift layer may be formed on the epitaxial layer.
여기서, 상기 필드 절연막과 상기 상부 드리프트 층은 각각 원형 링 형태를 갖고, 상기 하부 드리프트 층과 상기 에피택셜 층은 각각 원반 형태를 가질 수 있다.Here, the field insulating layer and the upper drift layer may each have a circular ring shape, and the lower drift layer and the epitaxial layer may each have a disk shape.
본 발명의 일 실시예에 에 있어서, 상기 상부 드리프트 층을 감싸는 원형 링 형태를 갖고 상기 상부 드리프트 층과 동일한 제1 도전형을 갖는 제1 웰 영역, 상기 하부 드리프트 층 상에 형성되며 상기 하부 드리프트 층과 동일한 제2도전형을 갖는 제2 웰 영역이 추가적으로 제공되고, 상기 소스 영역은 상기 제1 웰 영역 상에 형성되고, 상기 드레인 영역은 상기 제2 웰 영역 상에 형성될 수 있다.In one embodiment of the present invention, a first well region having a circular ring shape surrounding the upper drift layer and having the same first conductivity type as the upper drift layer is formed on the lower drift layer and the lower drift layer A second well region having the same second conductivity type may be additionally provided, the source region may be formed on the first well region, and the drain region may be formed on the second well region.
여기서, 상기 상부 드리프트 층과 상기 제1 웰 영역은 소정 간격 이격될 수 있다.Here, the upper drift layer and the first well region may be separated by a predetermined distance.
또한, 상기 제1 웰 영역 내에 형성되며 상기 제1 도전형을 갖는 제3 웰 영역, 상기 제3 웰 영역 상에 형성되며 상기 제1 도전형을 갖는 웰 콘택 영역이 추가적으로 형성된다.In addition, a third well region formed in the first well region and having the first conductivity type and a well contact region formed on the third well region and having the first conductivity type are additionally formed.
한편, 상기 제1 웰 영역 아래에 형성되며 상기 제1 도전형을 갖는 딥 웰 영역 및 상기 딥 웰 영역 아래에 형성되며 상기 제1 도전형을 갖는 매립층이 추가적으로 제공될 수 있다.Meanwhile, a deep well region formed under the first well region and having the first conductivity type and a buried layer formed under the deep well region and having the first conductivity type may be additionally provided.
여기서, 상기 매립층은 원형 링 형태를 갖는 링 영역과 상기 링 영역으로부터 내측 방향으로 돌출되는 복수의 돌출부들을 포함할 수 있다.Here, the filling layer may include a ring region having a circular ring shape and a plurality of protrusions protruding inward from the ring region.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 필드 절연막 상에 배치되며 원형 링 형태를 갖는 제1 필드 전극이 추가적으로 제공된다.In one embodiment of the present invention, a first field electrode disposed on the field insulating film and having a circular ring shape is additionally provided.
여기서, 상기 제1 필드 전극을 감싸는 원형 링 형태를 갖고 동심원의 형태로 배치되는 복수의 제2 필드 전극들이 형성된다.Here, a plurality of second field electrodes are formed having a circular ring shape surrounding the first field electrode and disposed in a concentric circle shape.
또한, 상기 제1 필드 전극은 상기 드레인 영역과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 필드 전극들은 전기적으로 고립될 수 있다.Also, the first field electrode may be electrically connected to the drain region, and the second field electrodes may be electrically isolated.
본 발명의 실시예들에 따른 원형 LDMOS 소자의 제조 방법에 있어서, 제1 도전형의 기판 상에 하부 드리프트 층을 형성하고, 상기 하부 드리프트 층 상에 상기 제1 도전형을 갖는 원형 링 형태의 상부 드리프트 층을 형성한다. 상기 상부 드리프트 층 상에 원형 링 형태를 갖는 필드 절연막을 형성하고, 상기 필드 절연막의 내측에 드레인 영역을 형성하며, 상기 필드 절연막을 감싸는 원형 링 형태를 갖고 상기 드레인 영역으로부터 이격된 소스 영역을 형성한다. 또한, 상기 상부 드리프트층 및 하부 드리프트 층을 통과하며, 상기 기판 및 상기 상부 드리프트 층에 역 바이어스가 인가될 경우 공핍 영역을 확장시킬 수 있도록 구비된 상기 제1 도전형의 역바이어스 영역을 형성한다. In the manufacturing method of a circular LDMOS device according to embodiments of the present invention, a lower drift layer is formed on a substrate of a first conductivity type, and an upper portion of a circular ring shape having the first conductivity type is formed on the lower drift layer form a drift layer. A field insulating layer having a circular ring shape is formed on the upper drift layer, a drain region is formed inside the field insulating layer, and a source region having a circular ring shape surrounding the field insulating layer and spaced apart from the drain region is formed. . In addition, a reverse bias region of the first conductivity type is formed to pass through the upper drift layer and the lower drift layer and to expand a depletion region when a reverse bias is applied to the substrate and the upper drift layer.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 역바이어스 영역은, 상기 제1 도전형을 가질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the reverse bias region may have the first conductivity type.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 역바이어스 영역을 형성하기 위하여, 상기 상부 드리프트 층 상에, 상기 필드 절연막를 제1 및 제2 필드 절연막 패턴으로 격리시키는 고농도 역바이어스층을 형성하고, 상기 고농도 역바이어스 패턴으로부터 하방으로 연장되며, 수평 방향을 따라 상호 이격된 한 쌍의 제1 슬릿들을 형성할 수 있다. 이때, 상기 제1 슬릿들은 이온 주입 공정을 통하여 형성될 수 있다.In one embodiment of the present invention, in order to form the reverse bias region, a high-concentration reverse bias layer is formed on the upper drift layer to isolate the field insulating film with first and second field insulating film patterns, and the high-concentration reverse bias layer is formed on the upper drift layer. A pair of first slits extending downward from the bias pattern and spaced apart from each other in a horizontal direction may be formed. In this case, the first slits may be formed through an ion implantation process.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 역바이어스 영역이 상부 드리프트층 및 하부 드리프트 층을 관통한다. 이때, 상기 역바이어스 영역은, 상기 기판 및 상기 상부 드리프트 층에 역 바이어스가 인가될 경우 공핍 영역을 확장시킬 수 있도록 구비된다. 이로써, 상기 역 바이어스 영역에 역바이어스 전압이 인가될 경우, 상부 드리프트 층 및 기판에 역바이스가 인가된다. 결과적으로, 공핍 영역이 확장됨으로써, 전류 경로(Current path)가 감소된다. 나아가, 상기 역바이어스 값이 조절됨으로써, 공핍 영역의 폭(depletion width)를 조절함으로써, 전류량이 용이하게 조절될 수 있다.According to the embodiments of the present invention as described above, the reverse bias region passes through the upper drift layer and the lower drift layer. In this case, the reverse bias region is provided to expand a depletion region when a reverse bias is applied to the substrate and the upper drift layer. Accordingly, when a reverse bias voltage is applied to the reverse bias region, reverse bias is applied to the upper drift layer and the substrate. As a result, as the depletion region is expanded, the current path is reduced. Furthermore, the amount of current can be easily controlled by adjusting the depletion width by adjusting the reverse bias value.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원형 LDMOS 소자를 설명하기 위한 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시에에 따른 원형 LDMOS 소자를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4 내지 도 9는 도 1에 도시된 원형 LDMOS 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1 is a plan view for explaining a circular LDMOS device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II′ shown in FIG. 1 .
3 is a cross-sectional view for explaining a circular LDMOS device according to an embodiment of the present invention.
4 to 9 are cross-sectional views for explaining a manufacturing method of the circular LDMOS device shown in FIG. 1 .
이하, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention does not have to be configured as limited to the embodiments described below and may be embodied in various other forms. The following examples are not provided to fully complete the present invention, but rather to fully convey the scope of the present invention to those skilled in the art.
본 발명의 실시예들에서 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들이 이들 사이에 개재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결되는 것으로 설명되는 경우 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.In the embodiments of the present invention, when one element is described as being disposed on or connected to another element, the element may be directly disposed on or connected to the other element, and other elements may be interposed therebetween. It could be. Alternatively, when an element is described as being directly disposed on or connected to another element, there cannot be another element between them. The terms first, second, third, etc. may be used to describe various items such as various elements, compositions, regions, layers and/or parts, but the items are not limited by these terms. will not
본 발명의 실시예들에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.Technical terms used in the embodiments of the present invention are only used for the purpose of describing specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. In addition, unless otherwise limited, all terms including technical and scientific terms have the same meaning as can be understood by those skilled in the art having ordinary knowledge in the technical field of the present invention. The above terms, such as those defined in conventional dictionaries, shall be construed to have a meaning consistent with their meaning in the context of the relevant art and description of the present invention, unless expressly defined, ideally or excessively outwardly intuition. will not be interpreted.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 요소들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 요소들의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.Embodiments of the present invention are described with reference to schematic illustrations of idealized embodiments of the present invention. Accordingly, variations from the shapes of the illustrations, eg, variations in manufacturing methods and/or tolerances, are fully foreseeable. Accordingly, embodiments of the present invention are not to be described as being limited to specific shapes of regions illustrated as diagrams, but to include variations in shapes, and elements described in the drawings are purely schematic and their shapes is not intended to describe the exact shape of the elements, nor is it intended to limit the scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원형 LDMOS 소자를 설명하기 위한 평면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 절단한 단면도이다.1 is a plan view for explaining a circular LDMOS device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II′ shown in FIG. 1 .
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원형 LDMOS 소자(100)는 기판(102), 하부 드리프트 층(130), 소스 영역(152), 드레인 영역(154), 상부 드리프트 영역(134), 필드 절연막(140) 및 역바이어스 영역(160)을 포함한다. 1 and 2, a
기판은 제1 도전형을 가진다. 예를 들면, 상기 제1 기판은 P-형 도전성을 가질 수 있다. The substrate has a first conductivity type. For example, the first substrate may have P-type conductivity.
하부 드리프트 층(130)은 기판(102) 상부에 형성된다. 상기 하부 드리프트 층(130)은 상기 제1 도전형과 다른 제2 도전형을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 하부 드리프트 층(130)은 N-형 도전성을 가질 수 있다.A
드레인 영역(154)는 상기 하부 드리프트 층(130) 상에 형성된다. 한편, 상기드레인 영역을 감싸도록 원형 링 형태를 갖고 상기 드레인 영역(154)으로부터 이격된 소스 영역(152)이 제공된다.A
필드 절연막은 상기 하부 드리프트 층 상에 형성된다. 필드 절연막은 상기 드레인 영역(154)과 상기 소스 영역(152) 사이에 형성된다. 이로써, 상기 필드 절연막은 상기 드레인 영역과 상기 소스 영역을 상호 전기적으로 분리시킨다. 상기 필드 절연막은 예를 들면, 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다.A field insulating film is formed on the lower drift layer. A field insulating layer is formed between the
상부 드리프트 층(134)는 상기 하부 드리프트 층(130)과 상기 필드 절연막(140) 사이에 형성된다. 상기 상부 드리프트 층(134)는 상기 하부 드리프트 층(130)과 다른 도전형, 즉 제1 도전형을 가질 수 있다.An
역바이어스 영역(160)은, 상기 상부 드리프트층(134) 및 하부 드리프트 층(130)을 관통한다. 상기 역바이어스 영역(160)은, 상기 기판(102) 및 상기 상부 드리프트 층(134)에 역 바이어스가 인가될 경우 공핍 영역을 확장시킬 수 있도록 구비된다. 상기 역바이어스 영역(160)은, 상기 제1 도전형을 가질 수 있다.The
상기 역 바이어스 영역(160)에 역바이어스 전압이 인가될 경우, 상부 드리프트 층(134) 및 기판(105)에 역바이스가 인가된다. 이로써, 공핍 영역이 확장됨으로써, 전류 경로(Current path)가 감소된다.When a reverse bias voltage is applied to the
나아가, 상기 역바이어스 값이 조절됨으로써, 공핍 영역의 폭(depletion width)를 조절함으로써, 전류량이 용이하게 조절될 수 있다.Furthermore, the amount of current can be easily controlled by adjusting the depletion width by adjusting the reverse bias value.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 역바이어스 영역(160)은, 고농도 역바이어스 층(161) 및 한 쌍의 슬릿들(162)을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the
상기 고농도 역바이어스층(161)은, 상기 상부 드리프트 층(134) 상에, 상기 필드 절연막(140)를 제1 필드 절연막 패턴(141) 및 제2 필드 절연막 패턴(140)으로 격리시킬 수 있다. 상기 고농도 역바이어스층(161)은 제1 도전형을 가질 수 있다.The high-concentration
상기 한 쌍의 슬릿들(162)은, 상기 고농도 역바이어스층(161)으로부터 하방으로 연장되며, 수평 방향을 따라 상호 이격된다. 한편, 상기 슬릿(162)의 개수는 조절될 수 있다.The pair of
한편, 상기 원형 LDMOS 소자(100)는 상기 기판(102) 상에 형성된 에피택셜 층(104)을 포함할 수 있으며, 상기 에피택셜 층(104) 상에 상기 하부 드리프트 층(130)이 형성될 수 있다. Meanwhile, the
특히, 상기 기판(102)은 제1 도전형을 가질 수 있으며, 상기 에피택셜 층(104)과 상기 하부 드리프트 층(130)은 제2 도전형을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 기판(102)은 P형 기판일 수 있으며, 상기 P형 기판(102) 상에 N형 에피택셜 층(104)이 형성될 수 있다. 아울러, 상기 N형 에피택셜 층(104) 상에 하부 드리프트 층(130)으로서 기능하는 N형 불순물 영역이 형성될 수 있다. 상기 N형 에피택셜 층(104)은 에피택셜 성장 공정을 통해 상기 P형 기판(102) 상에 형성될 수 있으며, 상기 하부 드리프트 층(130)은 상기 N형 에피택셜 층(104)에 이온 주입 공정을 통해 N형 불순물을 주입함으로써 형성될 수 있다.In particular, the
상기 하부 드리프트 층(130) 상에 상기 상부 드리프트 층(134)이 형성될 수 있다. 상기 상부 드리프트 층(134)은 상기 하부 드리프트 층(130)을 충분히 공핍 상태를 구현하키기 위하여 상기 제1 도전형을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 상부 드리프트 층(134)은 P형 불순물 영역일 수 있으며, 이온 주입 공정을 통해 상기 하부 드리프트 층(130)의 상부에 P형 불순물을 주입함으로써 형성될 수 있다. 특히, 상기 상부 드리프트 층(134)을 형성함으로써 상기 하부 드리프트 층(130)의 불순물 농도를 증가시킬 수 있으며, 이에 의해 상기 원형 LDMOS 소자(100)의 온 저항이 감소될 수 있다.The
상기 원형 LDMOS 소자(100)는 상기 상부 드리프트 층(134)을 감싸는 원형 링 형태의 제1 웰 영역(136) 및 상기 하부 드리프트 층(130) 중 상기 드레인 영역(154)에 인접하는 중앙 부위 상에 형성되는 제2 웰 영역(138)을 더 포함할 수 있다. The
상기 상부 드리프트 층(134)은 상기 제1 웰 영역(136)과 상기 제2 웰 영역(138) 사이에서 원형 링 형태로 형성될 수 있다. 상기 제1 웰 영역(136)은 상기 상부 드리프트 층(134)과 동일한 도전형, 상기 제1 도전형을 가질 수 있으며, 상기 제2 웰 영역(138)은 상기 하부 드리프트 층(130)과 동일한 도전형, 즉 상기 제2 도전형을 가질 수 있다. The
예를 들면, 상기 제1 웰 영역(136)은 P형 불순물 영역일 수 있으며, 상기 제2 웰 영역(138)은 N형 불순물 영역일 수 있다. 상기 제1 웰 영역(136)은 상기 하부 드리프트 층(130)의 가장자리 부위의 상부에 이온 주입 공정을 통해 형성될 수 있으며, 상기 제2 웰 영역(138)은 상기 하부 드리프트 층(130)의 중앙 부위의 상부에 이온 주입 공정을 통해 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 하부 드리프트 층(130)은 상기 에피택셜 층(104)보다 높은 불순물 농도를 가질 수 있으며, 상기 제2 웰 영역(138)은 상기 하부 드리프트 층(130)보다 높은 불순물 농도를 가질 수 있다.For example, the
상기 소스 영역(152)은 상기 제1 웰 영역(136) 상에 형성될 수 있으며, 상기 드레인 영역(154)은 상기 제2 웰 영역(138) 상에 형성될 수 있다. 상기 소스 영역(152) 및 상기 드레인 영역(154)은 상기 제2 도전형을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 소스 영역(152)은 상기 제1 웰 영역(136)의 상부에 이온 주입 공정을 통해 N형 불순물을 주입함으로써 형성될 수 있고, 상기 드레인 영역(154)은 상기 제2 웰 영역(138)의 상부에 N형 불순물을 주입함으로써 형성될 수 있다.The
또한, 상기 제1 웰 영역(136) 상에 웰 콘택 영역(156)이 형성될 수 있다. 상기 웰 콘택 영역(156)은 상기 제1 도전형을 가질 수 있으며, 상기 소스 영역(152)을 감싸는 원형 링 형태로 형성될 수 있다. 선택적으로, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제1 웰 영역(136) 내에 상기 제1 도전형을 갖는 제3 웰 영역(158)이 형성될 수 있으며, 상기 제3 웰 영역(158)의 상부에 상기 웰 콘택 영역(156)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제3 웰 영역(158)은 이온 주입 공정을 통해 상기 제1 웰 영역(136) 내에 P형 불순물을 주입함으로써 형성될 수 있고, 상기 웰 콘택 영역(156)은 이온 주입 공정을 통해 상기 제3 웰 영역(158)의 상부에 P형 불순물을 주입함으로써 형성될 수 있다. 결과적으로, 상기 제3 웰 영역(158)은 상기 제1 웰 영역(136)보다 높은 불순물 농도를 갖고, 상기 웰 콘택 영역(156)은 상기 제3 웰 영역(158)보다 높은 불순물 농도를 가질 수 있다.In addition, a
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 웰 영역(136)의 아래에는 상기 제1 웰 영역(136)과 동일한 도전형, 즉 상기 제1 도전형을 갖는 딥 웰 영역(132)이 형성될 수 있으며, 상기 딥 웰 영역(132)의 아래에는 상기 딥 웰 영역(132)과 동일한 도전형 즉 상기 제1 도전형을 갖는 매립층(110)이 형성될 수 있다. 상기 딥 웰 영역(132)은 소자 분리를 위해 사용될 수 있으며, 상기 매립층(110)은 상기 하부 드리프트 층(130)과 상기 에피택셜 층(104)을 충분히 공핍시키기 위해 사용될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a
예를 들면, 상기 딥 웰 영역(132)은 대략 상기 하부 드리프트 층(130)을 감싸는 원형 링 형태를 가질 수 있으며, 이온 주입 공정을 통해 형성된 P형 불순물 영역일 수 있다. 상기 매립층(110)은 대략 상기 에피택셜 층(104)을 감싸는 원형 링 형태를 가질 수 있으며, 이온 주입 공정을 통해 형성된 P형 불순물 영역일 수 있다. 결과적으로, 상기 에피택셜 층(104)은 상기 매립층(110)에 의해 한정된 대략 원반 형태를 가질 수 있으며, 상기 하부 드리프트 층(130)은 상기 제1 웰 영역(136)과 상기 딥 웰 영역(132)에 의해 한정된 대략 원형 링 형태를 가질 수 있다.For example, the
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 필드 절연막(140)은 상기 소스 영역(152)과 상기 드레인 영역(154) 사이에 형성될 수 있다. 특히, 상기 필드 절연막(140)의 외측 부위는 상기 제1 웰 영역(136)으로부터 소정 간격 이격되도록 상기 상부 드리프트 층(134) 상에 형성되며, 상기 필드 절연막(140)의 내측 부위는 상기 제2 웰 영역(138)의 가장자리 부위 상에 형성될 수 있다.Referring back to FIGS. 1 and 2 , the
예를 들면, 상기 필드 절연막(140)은 LOCOS(Local Oxidation of Silicon) 공정을 통해 원형 링 형태로 형성될 수 있다. 이때, 상기 상부 드리프트 층(134)의 외측 부위는 상기 제1 웰 영역(136)으로부터 소정 간격 이격되며, 상기 상부 드리프트 층(134)의 내측 부위는 상기 제2 웰 영역(138)으로부터 소정 간격 이격될 수 있다. 따라서, 상기 필드 절연막(140)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 상부 드리프트 층(134)과, 상기 상부 드리프트 층(134)과 상기 제2 웰 영역(138) 사이의 상기 하부 드리프트 층(130)의 일부와, 상기 제2 웰 영역(138)의 외측 부위 상에 원형 링 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 드레인 영역(154)은 상기 필드 절연막(140)의 내측에 형성될 수 있다.For example, the
한편, 상기 원형 LDMOS 소자(100)는 상기 웰 콘택 영역(156)을 감싸는 소자 분리막(142)을 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 소자 분리막(142)은 상기 필드 절연막(140)과 동시에 형성될 수 있다. 다른 예로서, 도시되지는 않았으나, 상기 원형 LDMOS 소자(100)는 상기 웰 콘택 영역(156)을 감싸는 소자 분리 영역(미도시)을 포함할 수 있으며, 상기 소자 분리 영역은 STI(Shallow Trench Isolation) 공정을 통해 형성될 수 있다.Meanwhile, the
상기 제1 웰 영역(136)의 내측 부위와, 상기 하부 드리프트 층(130)의 외측 부위와, 상기 상부 드리프트 층(134)의 외측 부위 상에 게이트 절연막(144)이 형성될 수 있으며, 상기 게이트 절연막(144)과 상기 필드 절연막(140)의 외측 부위 상에 게이트 전극(146)이 형성될 수 있다.A
다시 도 2를 참조하면, 상기 필드 절연막(140)의 내측 부위 상에는 원형 링 형태를 갖는 제1 필드 전극(148; 도 1에는 도시되지 않음)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 필드 절연막(140) 상에는 상기 제1 필드 전극(148)을 감싸는 원형 링 형태를 갖고 동심원의 형태로 배치되는 복수의 제2 필드 전극들(150; 도 1에는 도시되지 않음)이 형성될 수 있다. 상기 제1 필드 전극(148)과 상기 제2 필드 전극들(150)은 상기 드레인 영역(154) 또는 상기 드레인 영역(154)과 인접한 영역에 전계가 집중되는 것을 방지하기 위해 형성될 수 있다. 특히, 상기 제1 필드 전극(148)은 상기 드레인 영역(154)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 제2 필드 전극들(150)은 전기적으로 고립될 수 있다.Referring back to FIG. 2 , a
도 3은 본 발명의 일 실시에에 따른 원형 LDMOS 소자를 설명하기 위한 단면도이다.3 is a cross-sectional view for explaining a circular LDMOS device according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시에에 따른 원형 LDMOS 소자는 기판(102), 하부 드리프트 층(130), 소스 영역(152), 드레인 영역(154), 상부 드리프트 영역(134), 필드 절연막(140) 및 역바이어스 영역(160)을 포함한다. Referring to FIG. 3, a circular LDMOS device according to an embodiment of the present invention includes a
상기 역바이어스 영역(160)은, 제1 슬릿들(161)로부터 이격되어 하방으로 상기 상부 드리프트층(134) 및 하부 드리프트 층(130)을 관통되며, 상기 상부 드리프트 층(134)과 전기적으로 연결되는 제2 슬릿들(163)을 더 포함할 수 있다. The
즉, 상기 제1 슬릿들(162)은, 기판(105)에 제1 역바이어스를 인가하는 한편, 상기 제2 슬릿(163)은 상기 제1 역바이어스와 다른 제2 역바이어스를 상부 드리프트 층(134)에 인가할 수 있다.That is, the
도 4 내지 도 8은 도 1에 도시된 원형 LDMOS 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.4 to 8 are cross-sectional views for explaining a manufacturing method of the circular LDMOS device shown in FIG. 1 .
도 4를 참조하면, 기판(100) 상에 에피택셜 층(104)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 기판(102)은 제1 도전형을 가질 수 있으며, 상기 에피택셜 층(104)은 제2 도전형을 가질 수 있다. 구체적으로, P형 실리콘 기판(102) 상에 N형 에피택셜 층(104)이 에피택셜 성장 공정을 통해 형성될 수 있다.Referring to FIG. 4 , an
도 5를 참조하면, 상기 기판(102) 상에 원형 링 형태를 갖고 상기 에피택셜 층(104)을 감싸는 매립층(110)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 매립층(110)은 상기 제1 도전형을 가질 수 있으며, 이온 주입 공정을 통해 상기 기판(102)의 표면 부위와 상기 에피택셜 층(104)에 P형 불순물들을 주입함으로써 상기 매립층(110)이 형성될 수 있다. 상기 이온 주입 공정은 도 4에 도시된 이온 주입 마스크(10)를 이용하여 수행될 수 있다. 상기 매립층(100)은 원형 링 형태를 갖는 링 영역(112)과, 상기 링 영역(112)으로부터 내측 방향으로 돌출되는 복수의 돌출부들(114)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 돌출부들(114)은 상기 매립층(100)의 중심을 향하여 돌출될 수 있다.Referring to FIG. 5 , a buried
또한, 상기 에피택셜 층(104) 상에 하부 드리프트 층(130)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 하부 드리프트 층(130)은 상기 제2 도전형을 가질 수 있으며, 이온 주입 공정을 통해 상기 에피택셜 층(104)에 N형 불순물들을 주입함으로써 상기 에피택셜 층(104) 상에 상기 하부 드리프트 층(130)이 형성될 수 있다.In addition, a
도 6을 참조하면, 상기 매립층(110) 상에 원형 링 형태를 갖는 딥 웰 영역(132)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 딥 웰 영역(132)은 상기 제1 도전형을 가질 수 있으며, 이온 주입 공정을 통해 상기 하부 드리프트 층(130) 내에 P형 불순물들을 주입함으로써 상기 딥 웰 영역(132)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 6 , a
상기 하부 드리프트 층(130) 상에 원형 링 형태를 갖는 상부 드리프트 층(134)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 상부 드리프트 층(134)은 상기 제1 도전형을 가질 수 있으며, 이온 주입 공정을 통해 상기 하부 드리프트 층(130)의 상부에 P형 불순물들을 주입함으로써 상기 상부 드리프트 층(134)이 형성될 수 있다.An
상기 딥 웰 영역(132) 상에 원형 링 형태를 갖는 제1 웰 영역(136)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 웰 영역(136)은 상기 제1 도전형을 가질 수 있으며, 이온 주입 공정을 통해 상기 하부 드리프트 층(130)의 상부에 P형 불순물들을 주입함으로써 상기 제1 웰 영역(136)을 형성할 수 있다.A
상기 하부 드리프트 층 상(130)에 제2 웰 영역(138)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 웰 영역(138)은 상기 제2 도전형을 가질 수 있으며, 이온 주입 공정을 통해 상기 하부 드리프트 층(130)의 상부에 N형 불순물들을 주입함으로써 상기 제2 웰 영역(138)을 형성할 수 있다.A
이 경우, 상기 상부 드리프트 층(134)은 상기 제2 웰 영역(138)을 감싸는 원형 링 형태를 가질 수 있고, 상기 제1 웰 영역(136)은 상기 상부 드리프트 층(134)을 감싸는 원형 링 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 상부 드리프트 층(134)은 상기 제1 웰 영역(138)으로부터 소정 간격 이격되고, 상기 제2 웰 영역(136)은 상기 상부 드리프트 층(134)으로부터 소정 간격 이격될 수 있다.In this case, the
도 7을 참조하면, 상기 상부 드리프트 층(134) 상에 원형 링 형태를 갖는 필드 절연막(140)을 형성할 수 있다. 상기 필드 절연막(140)의 외측 부위는 상기 제1 웰 영역(136)으로부터 소정 간격 이격되도록 상기 상부 드리프트 층(134) 상에 형성되며, 상기 필드 절연막(140)의 내측 부위는 상기 제2 웰 영역(138)의 가장자리 부위 상에 형성될 수 있다.Referring to FIG. 7 , a
예를 들면, 상기 필드 절연막(140)은 LOCOS(Local Oxidation of Silicon) 공정을 통해 원형 링 형태로 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 필드 절연막(140)은 상기 상부 드리프트 층(134)과, 상기 상부 드리프트 층(134)과 상기 제2 웰 영역(138) 사이의 상기 하부 드리프트 층(130)의 일부와, 상기 제2 웰 영역(138)의 외측 부위 상에 원형 링 형태로 형성될 수 있다. 즉, 상기 필드 절연막(140)의 내경은 상기 상부 드리프트 층(134)의 내경보다 작고, 상기 필드 절연막(140)의 외경은 상기 상부 드리프트 영역(134)의 외경보다 작을 수 있다.For example, the
한편, 상기 원형 LDMOS 소자(100)를 인접하는 소자와 전기적으로 격리시키기 위한 소자 분리막(142)이 형성될 수 있다. 일 예로서, 상기 소자 분리막(142)은 상기 필드 절연막(140)과 동시에 형성될 수 있다.Meanwhile, a
다른 예로서, 상기 소자 분리막(142)은 상기 에피택셜 층(104)을 형성한 후 LOCOS 공정을 통해 상기 에피택셜 층(104) 상에 형성될 수 있다.As another example, the
도 8을 참조하면, 게이트 절연막(144)을 형성하고, 상기 게이트 절연막(144) 상에 게이트 전극(146)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 게이트 절연막(144)은 열산화 공정을 통해 형성될 수 있으며, 상기 게이트 전극(146)은 상기 게이트 절연막(144)과 상기 필드 절연막(140) 상에 불순물 도핑된 폴리실리콘 층(미도시)을 형성한 후 상기 불순물 도핑된 폴리실리콘 층을 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 특히, 상기 게이트 전극(146)은 원형 링 형태를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 게이트 전극(146)의 외측 부위는 상기 소자 분리막(142)으로부터 이격될 수 있으며, 상기 게이트 전극(146)의 내측 부위는 상기 필드 절연막(140)의 외측 부위 상에 위치될 수 있다.Referring to FIG. 8 , a
또한, 상기 필드 절연막(140)의 내측 부위 상에 원형 링 형태를 갖는 제1 필드 전극(148)을 형성할 수 있으며, 상기 필드 절연막(140) 상에 원형 링 형태를 갖고 동심원의 형태로 배열되는 복수의 제2 필드 전극들(150)을 형성할 수 있다. 즉, 상기 제2 필드 전극들(150)은 상기 제1 게이트 전극(146)과 상기 제1 필드 전극(148) 사이에 형성될 수 있다.In addition, a
상기 제1 필드 전극(148)과 상기 제2 필드 전극들(150)은 상기 게이트 전극(146)과 동시에 형성될 수 있으며, 도시되지는 않았으나, 상기 게이트 전극(146)의 측면들과 상기 제1 필드 전극(148)의 측면들 및 상기 제2 필드 전극들(150)의 측면들 상에 절연 물질, 예를 들면, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 이루어지는 스페이서들(미도시)이 형성될 수 있다.The
다시 도 8을 참조하면, 상기 제1 웰 영역(136) 상에 상기 제2 도전형을 갖는 소스 영역(152)을 형성하고, 상기 제2 웰 영역(138) 상에 상기 제2 도전형을 갖는 드레인 영역(154)을 형성할 수 있다. 상기 소스 영역(152)과 상기 드레인 영역(154)은 이온 주입 공정을 통해 상기 제1 웰 영역(136)의 상부 및 상기 제2 웰 영역(138)의 상부에 N형 불순물들을 주입함으로써 형성될 수 있으며, 상기 소스 영역(152)은 원형 링 형태를 가질 수 있다.Referring back to FIG. 8 , a
아울러, 상기 소스 영역(152)의 외측에 상기 제1 도전형을 갖는 웰 콘택 영역(156)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 웰 콘택 영역(156)은 이온 주입 공정을 통해 상기 제1 웰 영역(136)의 상부에 P형 불순물들을 주입함으로써 형성될 수 있다. 또한, 상기 웰 콘택 영역(156)은 상기 소스 영역(152)과 상기 소자 분리막(142) 사이에 위치될 수 있으며 원형 링 형태를 가질 수 있다.In addition, a
선택적으로, 상기 제1 웰 영역(136) 내에는 상기 제1 도전형을 갖는 제3 웰 영역(158)이 형성될 수 있으며, 상기 웰 콘택 영역(156)은 상기 제3 웰 영역(158) 상에 형성될 수 있다. 상기 제3 웰 영역(158)은 상기 제1 웰 영역(136)을 형성한 후 또는 상기 게이트 전극(146)을 형성한 후 이온 주입 공정을 통해 형성될 수 있다.Optionally, a
도 9을 참조하면, 상기 상부 드리프트층(134) 및 하부 드리프트 층(130)을 통과하며, 상기 기판(102) 및 상기 상부 드리프트(134) 층에 역 바이어스가 인가될 경우 공핍 영역을 확장시킬 수 있도록 구비된 상기 제1 도전형의 역바이어스 영역(160)을 형성한다. 이때, 상기 역바이어스 영역(160)은, 상기 제1 도전형을 가질 수 있다.Referring to FIG. 9 , when a reverse bias passes through the
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 역바이어스 영역(160)은, 상기 상부 드리프트 층(134) 상에, 상기 필드 절연막(140)을 제1 및 제2 필드 절연막 패턴(140, 141)으로 격리시키는 고농도 역바이어스층(161)을 형성한다. 이어서, 상기 고농도 역바이어스층(161)으로부터 하방으로 연장되며, 수평 방향을 따라 상호 이격된 한 쌍의 제1 슬릿들(162)을 형성한다. 이때, 상기 제1 슬릿들(162)은 이온 주입 공정을 통하여 형성될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. You will understand that there is
10 : 이온 주입 마스크
12 : 개구
100 : 원형 LDMOS 소자
102 : 기판
104 : 에피택셜 층
110 : 매립층
112 : 링 영역
114 : 돌출부
120 : 매립층
122 : 제1 매립 영역
124 : 제2 매립 영역
130 : 하부 드리프트 층
132 : 딥 웰 영역
134 : 상부 드리프트 층
136 : 제1 웰 영역
138 : 제2 웰 영역
140 : 필드 절연막
142 : 소자 분리막
144 : 게이트 절연막
146 : 게이트 전극
148 : 제1 필드 전극
150 : 제2 필드 전극
152 : 소스 영역
154 : 드레인 영역
156 : 웰 콘택 영역
158 : 제3 웰 영역
160 : 역바이어스 영역
161 : 고농도 역바이어스 층
162 : 제1 슬릿10: ion implantation mask 12: opening
100: circular LDMOS element 102: substrate
104: epitaxial layer 110: buried layer
112: ring area 114: protrusion
120: buried layer 122: first buried area
124: second buried area 130: lower drift layer
132: deep well region 134: upper drift layer
136: first well region 138: second well region
140: field insulating film 142: element isolation film
144: gate insulating film 146: gate electrode
148: first field electrode 150: second field electrode
152: source region 154: drain region
156: well contact area 158: third well area
160: reverse bias region 161: high concentration reverse bias layer
162: first slit
Claims (18)
상기 기판 상에 형성된 하부 드리프트 층;
상기 하부 드리프트 층 상에 형성된 드레인 영역;
상기 드레인 영역을 감싸는 환형 링 형태를 갖고 상기 드레인 영역으로부터 이격된 소스 영역;
상기 하부 드리프트 층 상에 형성되며 상기 하부 드리프트 층과 다른 도전형을 갖는 상부 드리프트 층;
상기 상부 드리프트층 상에 형성되며, 상기 드레인 영역과 상기 소스 영역을 상호 전기적으로 분리시키는 필드 절연막; 및
상기 상부 드리프트층 및 하부 드리프트 층을 관통하며, 상기 기판 및 상기 상부 드리프트 층에 역 바이어스가 인가될 경우 공핍 영역을 확장시킬 수 있도록 구비된 상기 제1 도전형의 역바이어스 영역;
을 포함하는 환형 LDMOS 소자.a substrate of a first conductivity type;
a lower drift layer formed on the substrate;
a drain region formed on the lower drift layer;
a source region having an annular ring shape surrounding the drain region and spaced apart from the drain region;
an upper drift layer formed on the lower drift layer and having a conductivity type different from that of the lower drift layer;
a field insulating layer formed on the upper drift layer and electrically separating the drain region and the source region from each other; and
a reverse bias region of the first conductivity type passing through the upper drift layer and the lower drift layer and extending a depletion region when a reverse bias is applied to the substrate and the upper drift layer;
A toroidal LDMOS device comprising a.
상기 상부 드리프트 층 상에, 상기 필드 절연막를 제1 및 제2 필드 절연막 패턴으로 격리시키는 고농도 역바이어스층; 및
상기 고농도 역바이어스 패턴으로부터 하방으로 연장되며, 수평 방향을 따라 상호 이격된 한 쌍의 제1 슬릿들을 포함하는 것을 특징으로 하는 환형 LDMOS 소자.The method of claim 1, wherein the reverse bias region,
a high-concentration reverse bias layer on the upper drift layer, isolating the field insulating film into first and second field insulating film patterns; and
and a pair of first slits extending downward from the high-concentration reverse bias pattern and spaced apart from each other in a horizontal direction.
상기 기판은 상기 상부 드리프트 층과 동일한 제1 도전형을 갖고, 상기 하부 드리프트 층은 상기 에피택셜 층 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 원형 LDMOS 소자.The method of claim 1, further comprising an epitaxial layer formed on the substrate and having the same conductivity type as the lower drift layer,
The circular LDMOS device according to claim 1 , wherein the substrate has the same first conductivity type as the upper drift layer, and the lower drift layer is formed on the epitaxial layer.
상기 하부 드리프트 층과 상기 에피택셜 층은 각각 원반 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 원형 LDMOS 소자.The method of claim 5, wherein the field insulating film and the upper drift layer each have a circular ring shape,
Circular LDMOS device, characterized in that each of the lower drift layer and the epitaxial layer has a disk shape.
상기 하부 드리프트 층 상에 형성되며 상기 하부 드리프트 층과 동일한 제2도전형을 갖는 제2 웰 영역을 더 포함하며,
상기 소스 영역은 상기 제1 웰 영역 상에 형성되고, 상기 드레인 영역은 상기 제2 웰 영역 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 원형 LDMOS 소자.The method of claim 1 , further comprising: a first well region having a circular ring shape surrounding the upper drift layer and having the same first conductivity type as the upper drift layer;
a second well region formed on the lower drift layer and having a second conductivity type identical to that of the lower drift layer;
The circular LDMOS device according to claim 1 , wherein the source region is formed on the first well region, and the drain region is formed on the second well region.
상기 제3 웰 영역 상에 형성되며 상기 제1 도전형을 갖는 웰 콘택 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원형 LDMOS 소자.The method of claim 7 , further comprising: a third well region formed in the first well region and having the first conductivity type;
and a well contact region formed on the third well region and having the first conductivity type.
상기 딥 웰 영역 아래에 형성되며 상기 제1 도전형을 갖는 매립층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원형 LDMOS 소자.The method of claim 7 , further comprising: a deep well region formed under the first well region and having the first conductivity type;
and a buried layer formed below the deep well region and having the first conductivity type.
상기 하부 드리프트 층 상에 상기 제1 도전형을 갖는 원형 링 형태의 상부 드리프트 층을 형성하는 단계;
상기 상부 드리프트 층 상에 원형 링 형태를 갖는 필드 절연막을 형성하는 단계;
상기 필드 절연막의 내측에 드레인 영역을 형성하는 단계;
상기 필드 절연막을 감싸는 원형 링 형태를 갖고 상기 드레인 영역으로부터 이격된 소스 영역을 형성하는 단계; 및
상기 상부 드리프트층 및 하부 드리프트 층을 통과하며, 상기 기판 및 상기 상부 드리프트 층에 역 바이어스가 인가될 경우 공핍 영역을 확장시킬 수 있도록 구비된 상기 제1 도전형의 역바이어스 영역을 형성하는 단계;
를 포함하는 원형 LDMOS 소자의 제조 방법.forming a lower drift layer on a substrate of a first conductivity type;
forming an upper drift layer having a circular ring shape having the first conductivity type on the lower drift layer;
forming a field insulating layer having a circular ring shape on the upper drift layer;
forming a drain region inside the field insulating film;
forming a source region spaced apart from the drain region and having a circular ring shape surrounding the field insulating layer; and
forming a reverse bias region of the first conductivity type passing through the upper drift layer and the lower drift layer and extending a depletion region when a reverse bias is applied to the substrate and the upper drift layer;
Method of manufacturing a circular LDMOS device comprising a.
상기 상부 드리프트 층 상에, 상기 필드 절연막를 제1 및 제2 필드 절연막 패턴으로 격리시키는 고농도 역바이어스층을 형성하는 단계; 및
상기 고농도 역바이어스층으로부터 하방으로 연장되며, 수평 방향을 따라 상호 이격된 한 쌍의 제1 슬릿들을 형성하는 단계:
를 포함하는 것을 특징으로 하는 환형 LDMOS 소자의 제조 방법.16. The method of claim 15, wherein forming the reverse bias region comprises:
forming a high-concentration reverse bias layer on the upper drift layer to isolate the field insulating film into first and second field insulating film patterns; and
Forming a pair of first slits extending downward from the high-concentration reverse bias layer and spaced apart from each other in a horizontal direction:
Method for manufacturing a ring-shaped LDMOS device comprising a.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220005460A KR20230109458A (en) | 2022-01-13 | 2022-01-13 | Circular ldmos device and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220005460A KR20230109458A (en) | 2022-01-13 | 2022-01-13 | Circular ldmos device and method of manufacturing the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20230109458A true KR20230109458A (en) | 2023-07-20 |
Family
ID=87426454
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020220005460A KR20230109458A (en) | 2022-01-13 | 2022-01-13 | Circular ldmos device and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20230109458A (en) |
-
2022
- 2022-01-13 KR KR1020220005460A patent/KR20230109458A/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106972050B (en) | Local self-bias isolation in semiconductor devices | |
US9660074B2 (en) | Methods and apparatus for LDMOS devices with cascaded RESURF implants and double buffers | |
US8772871B2 (en) | Partially depleted dielectric resurf LDMOS | |
KR100867574B1 (en) | Power device and method for manufacturing the same | |
US7368785B2 (en) | MOS transistor device structure combining Si-trench and field plate structures for high voltage device | |
US7960786B2 (en) | Breakdown voltages of ultra-high voltage devices by forming tunnels | |
KR101681494B1 (en) | Semiconductor device | |
WO2014054319A1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing same | |
US9905687B1 (en) | Semiconductor device and method of making | |
US7768071B2 (en) | Stabilizing breakdown voltages by forming tunnels for ultra-high voltage devices | |
US20130134511A1 (en) | Semiconductor Device with Self-Biased Isolation | |
US9508845B1 (en) | LDMOS device with high-potential-biased isolation ring | |
US9224856B2 (en) | LDMOS transistors for CMOS technologies and an associated production method | |
US9871135B2 (en) | Semiconductor device and method of making | |
US9614074B1 (en) | Partial, self-biased isolation in semiconductor devices | |
US9054149B2 (en) | Semiconductor device with diagonal conduction path | |
KR20110078621A (en) | Semiconductor device, and fabricating method thereof | |
JP5834200B2 (en) | Semiconductor device | |
TWI615968B (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
US10158028B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JPH11266014A (en) | Silicon carbide semiconductor device and its manufacture | |
KR20230109458A (en) | Circular ldmos device and method of manufacturing the same | |
CN102694020A (en) | Semiconductor device | |
US6107127A (en) | Method of making shallow well MOSFET structure | |
KR20230112458A (en) | Circular ldmos device and method of manufacturing the same |