KR920009751B1 - Semiconductor device and its manufacturing method with field plate - Google Patents
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Abstract
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Description
제1도는 종형 MOSFET를 포함한 종래 반도체장치의 단면도.1 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device including a vertical MOSFET.
제2도는 종형 MOSFET를 포함한 다른 종래 반도체장치의 단면도.2 is a cross-sectional view of another conventional semiconductor device including a vertical MOSFET.
제3도는 본 발명의 1 실시예에 따른 단면도.3 is a cross-sectional view according to an embodiment of the present invention.
제4도는 본 발명에 따른 반도체장치의 평면도.4 is a plan view of a semiconductor device according to the present invention.
제5도는 반도체장치의 표면에서 확산영역의 패턴을 부분적으로 나타낸 평면도.5 is a plan view partially showing a pattern of a diffusion region on a surface of a semiconductor device.
제6도 내지 제9도는 반도체장치 제조공정의 단계를 설명하기 위한 단면도이다.6 to 9 are cross-sectional views for explaining the steps of the semiconductor device manufacturing process.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
1 : N+층 2 : N-에피텍셜층(N-형트레인영역)1: N + layer 2: N - epitaxial layer (N - type train area)
3, 3A : P형베이스영역 4 : 소오스영역(N+영역)3, 3A: P type base area 4: Source area (N + area)
5 : 게이트절연층 6 : 게이트전극5 gate insulating layer 6 gate electrode
7 : 얇은 산화층(절연층) 8 : 제 2 절연층7 thin oxide layer (insulating layer) 8 second insulating layer
9, 9A : P+형베이스영역 10 : 접합단9, 9A: P + type base area 10: junction
11 : 소오스전극(도전층) 12 : 드레인전극11 source electrode (conductive layer) 12 drain electrode
13 : 구석부 17, 18 : 절연층13 corner 17, 18 insulation layer
17a, 25a : 얇은 부분 17b, 25b : 두꺼운부분17a, 25a:
21 : N+형실리콘기판 22 : N-형에피펙셜층(N-형드레인층)21: N + type silicon substrate 22: N - type epitaxial layer (N - type drain layer)
23 : N-형드레인층 23a, 23b : P형불순물영역23: N -
23h : 챈널형성영역 24a : N+영역23h:
25 : 제 1 절연층 26 : 제1도전층25: first insulating layer 26: first conductive layer
27 : 제2도전층 28 : 제 2 절연층27: second conductive layer 28: second insulating layer
31 : 도전층 34 : 계단부31: conductive layer 34: stairs
35, 35a : 영역 36 : 반도체기판35, 35a: region 36: semiconductor substrate
50 : 드레인전극 60 : 레지스트층50
[산업상의 이용분야][Industrial use]
본 발명은 필드플레이트구조를 갖춘 반도체장치에 관한 것으로, 특히 종형 MOSFET장치의 외주부의 내압을 증가시키도록 된 필드플레이트를 갖춘 반도체장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
[종래의 기술 및 그 문제점][Traditional Technology and Problems]
종래 종형 MOSFET에 있어서, 기판의 주면측상의 소오스와 드레인간의 내압을 증가시키기 위해 필드플레이트구조가 널리 사용되었다.In the conventional vertical MOSFET, a field plate structure has been widely used to increase the breakdown voltage between the source and the drain on the main surface side of the substrate.
제1도는 종래 필트플레이트구조를 갖춘 종형 MOSFET의 단면도를 나타낸 것으로, MOSFET의 기판은 N+층(1)과 N-에피텍셜층(2)로 구성되는데, 이 N-에피텍셜층(2)은 N-형 드레인영역으로서 작용하고, 이 N-형드레인영역(2)의 표면에는 다수의 P형베이스영역(3, 3A)이 선택적으로 형성되며, 이 P형 베이스영역(3A)은 기판의 주변 엣지(도시되지 않았음)에 매우 가깝게 위치한다. 또 상기 P형 베이스영역(3A)과 N-형 드레인영역(2)은 에피텍셜층(2)의 표면에서 접합단(10)을 갖춘 PN접합을 형성한다.FIG. 1 shows a cross-sectional view of a vertical MOSFET having a conventional fill plate structure, wherein the substrate of the MOSFET is composed of an N + layer 1 and an N − epitaxial layer 2, where the N − epitaxial layer 2 is formed. It acts as an N − type drain region, and a plurality of P
상기 각 베이스영역(3, 3A)에는 P+형 베이스영역(9, 9A)이 형성되고, 이 P+형 베이스영역(9)을 에워쌓도록 고농도의 N+형 소오스영역(4)이 형성되며, N-형 드레인영역(2)과 소오스영역(4)사이에는 챈널형성영역(3h)이 형성된다.P + type base regions 9 and 9A are formed in each of the
또 게이트절연층(5)을 매개해서 챈널형성영역(3h)상에 게이트전극(6)이 형성되고, 상기 접합단(10)을 덮도록 P형 베이스영역(3A)으로부터 얇은 산화층(7)이 외부로 연장되어 있으며, 상기 제 1 절연층(7)과 게이트전극(6)을 덮도록 제2절연층(8)이 형성되어 있다. 또 상기 절연층(8)상에는 P+형 영역(9, 9A)과 N+영역(4)과 접촉하고 있는 소오스전극(11)이 형성된다.A gate electrode 6 is formed on the
상기 장치를 동작시키기 위해 포지티브전위가 드레인전극(12)에 인가되고, 네가티브전위가 소오스전극(11)에 인가되는데, 미리 설정된 포지티브전위가 게이트전극(6)에 인가됨으로써 챈널형성영역(3h)에서 챈널이 형성되면서 드레인전류가 흐르게 되고, 이 드레인전류는 게이트전위에 의해 제어된다. 이러한 경우 게이트전위가 미리 설정된 전압(예컨대, 문턱전압)이하로 되면 드레인전류가 차단되게 된다.In order to operate the device, a positive potential is applied to the drain electrode 12 and a negative potential is applied to the
한편 공핍층은 낮은 불순물농도영역으로 쉽게 확장되는 경향이 있기 때문에, 상기한 구조에서는 공핍층이 N-형 드레인영역(2)과 P형 베이스영역(3, 3A)사이에서 주로 형성되어 드레인전압을 부담하게 된다.On the other hand, since the depletion layer tends to easily expand into the low impurity concentration region, in the above structure, the depletion layer is mainly formed between the N - type drain region 2 and the P-
또, 전계가 P형 베이스영역(3A) 의 구석부(13)에 집중되는 문제가 있는 바, 이러한 전계집중으로 인해 내압이 저하되게 된다. 상기한 필드플레이트구조는 내압의 저하를 방지하기 위해 PN접합(10)으로부터 길이(a1)만큼 소오스 전극(11)을 연장시켜 구성되는데, 상기 길이(a1)를 적당하게 연장시켜 장착시킴으로써 전계집중을 줄일 수 있게 됨과 더불어 소오스와 드레인영역사이의 내압을 증가시킬 수 있게 된다.In addition, there is a problem that the electric field is concentrated in the
한편 다음과 같이 필드플레이트구조를 사용해서 판구조의 내압을 증가시킬 수 있게 된다. 즉, PN접합의 구석부(13)에서는 전계집중으로 인해 내압이 저하되는데, 필드플레이트구조를 사용하면 소오스와 드레인영역사이에 순방향 바이어스를 인가함으로써 필드플레이트 아래에 위치한 N-형 드레인영역(2)의 표면의 캐리어가 방출되기 때문에 이곳에 공핍층이 형성된다. 여기서 N챈널 MOSFET의 경우 드레인에는 포지티브전위가 인가되고 P챈널 MOSFET의 경우 드레인에는 네가티브전위가 인가된다. 상기 공핍층은 N-형 드레인 영역(2)과 P형 베이스영역(3A)사이에 형성되어 연속적으로 연장되는바, 즉 PN접합의 구석부(13)에서 공핍층의 곡율반경이 완화될 수 있게 되므로, 내압이 증가하게 된다. 여기서 상기 필드플레이트에 의한 내압개선의 효과는 필드플레이트 아래의 절연층의 막두께와 절연층의 재질에 크게 관계가 된다(IEEETRANSACTIONS, ED-26, NO.7, July, 1977 P. 1098∼1100 참조).On the other hand, it is possible to increase the internal pressure of the plate structure using the field plate structure as follows. That is, in the
상기 구조의 있어서, 드레인전극(12)과 소오스전극(11)사이에 인가되는 전압은 절연층(7, 8)에 걸리는 전압과 필드플레이트부(a1)아래의 공핍층에 걸리는 전압으로 분압되고, 이 분압비율은 정전용량에 역비례하는 바, 즉 용량이 작은 쪽에 큰 전압이 걸리게 된다.In the above structure, the voltage applied between the drain electrode 12 and the
전압이 커지면 커질수로 공핍층은 커지고, 이에따라 PN접합의 곡선부에서의 곡률반경이 더욱 완화됨으로서 전계집중이 방지될 수 있다. 따라서 절연층의 두께는 되도록 얇게 하면서 비유전율이 되도록 큰 재료를 사용해서 절연층(7, 8)을 유전체층으로 하는 정전용량을 공핍층의 용량에 비해 크게 하면 된다.As the voltage increases, the depletion layer increases, and accordingly, the radius of curvature at the curved portion of the PN junction is further alleviated, thereby preventing electric field concentration. Therefore, the capacitance of the
따라서 절연층(7, 8)이 얇게 되는 경우 필드플레이트단에서도 마찬가지로 큰 전압이 걸리게 되므로 필드플레이트단에서 전계집중에 기인하는 내압에 견딜 수 있는 절연층의 두게를 결정할 필요가 있다. 그러므로 상기 구조에서는 필드플레이트 아래의 공핍층의 깊이의 증가를 만족시키기가 어렵고 동시에 필드플레이트단에서의 전계집증을 감소시키기 어렵게 된다.Therefore, when the
제2도는 다른 종래 장치의 단면도를 나타낸 것으로, 이 장치에서는 pn접합단(10)으로부터 소오스전극(11)을 길이 (a2)만큼 확장시킴으로써 필드플레이트가 구성되는데, 길이(a2)영역에서의 절연층(17)은 비교적 얇은 부분(17a)과 비교적 두꺼운 부분(17b)을 갖추고 있다. 따라서 접합단(10)주위에서 공핍층을 형성하기 위해 필요한 전압은 비교적 크게 됨과 동시에 도전층(11)엣지에서 전계가 감소될 수 있으므로 내압을 증가시킬 수 있게 된다. 그러나 상기 구조에 있어서 필드플레이트로서 작용하는 도전층(11)과 기판(2)사이에 절연층(17, 18)이 위치함으로써 전체 절연층이 두꺼워지게 됨으로써 필드플레이트 아래에다 큰 공핍층을 형성시킬 수 없게 된다.FIG. 2 shows a cross-sectional view of another conventional device, in which a field plate is formed by extending the
또 상기와 달리 내압을 증가시키기 위해 보호링이 사용되는 방법이 있지만, 보호링을 사용하면 장치주변부에 비교적 큰 영역이 요구됨으로써 장치의 유효면적이 작아지게 된다.Unlike the above, there is a method in which a protective ring is used to increase the internal pressure. However, when the protective ring is used, a relatively large area is required around the apparatus, thereby reducing the effective area of the apparatus.
[발명의 목적][Purpose of invention]
본 발명의 상기한 점을 감안해서 발명된 것으로, PN접합 주위에다 큰 공핍층을 형성시키르 수 있으면서, 복잡한 제조단계를 거치지 않고 제조할 수 있는 개선된 필드플레이트구조를 갖춘 반도체장치 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Invented in view of the above-described point of the present invention, a semiconductor device having an improved field plate structure capable of forming a large depletion layer around a PN junction and being manufactured without a complicated manufacturing step, and a method of manufacturing the same The purpose is to provide.
[발명의 구성][Configuration of Invention]
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체장치는, 제1 및 제 2 주면을 갖춘,반도체기판과 ; 이 기판의 제 1 주면에 대해 PN접합을 형성하면서 상기 기판의 제 1 주면에서 PN접합을 형성하는 제2도전형 제 2 확산영역과, 상기 기판과 상기 각 제 2 확산영역사이에 형성된 챈널영역을 포함하는 다수의 제1도전형 제 1 확산영역 ; 상기 각 제 1 확산영역에 상응하는 소정의 개구부와, 상기 채널영역상에 위치하는 제 1 두께의 제 1 부분 및, 상기 제 1 두께보다 더 두꺼우면서 상기 제 1 부분으로부터 연속적으로 연장된 제 2 두께의 제 2 부분을 갖춘 제 1 절연층 ; 적어도 상기 챈널영역을 덮으면서 제 1 절연층의 제 2 부분상에 제 1 엣지를 갖춘 제1도전층 ; 상기 제 1 절연층과 제1도전층을 덮으면서 상기 각 제 1 확산영역에 상응하는 개구부를 포함하는 제 2 절연층 ; 이 제 2 절연층이 개구부를 통해 제1도전층과 접촉하고, 상기 제 1 절연층의 제 2 부분상의 위치하며, 상기 제 1 확산 영역과 기판사이의 PN접합으로부터 제 1 엣지보다 더 먼곳에 위치하는 제 2 엣지를 포함하는 제 2 전열층상의 제2도전층 및 ; 부분적으로 상기 제 2 절연층을 덮으면서 적어도 부분적으로는 상기 제 2 확산 영역과 접촉되는 제3도전층으로 구성되어 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a semiconductor substrate having first and second main surfaces; A second conductive second diffusion region forming a PN junction on the first main surface of the substrate while forming a PN junction to the first main surface of the substrate, and a channel region formed between the substrate and each of the second diffusion regions. A plurality of first conductivity type first diffusion regions including; A predetermined opening corresponding to each of the first diffusion regions, a first portion of a first thickness located on the channel region, and a second thickness that is thicker than the first thickness and extends continuously from the first portion A first insulating layer having a second portion of the first insulating layer; A first conductive layer covering at least the channel region and having a first edge on a second portion of the first insulating layer; A second insulating layer covering the first insulating layer and the first conductive layer and including openings corresponding to the first diffusion regions; The second insulating layer is in contact with the first conductive layer through the opening, located on the second portion of the first insulating layer, and located further than the first edge from the PN junction between the first diffusion region and the substrate. A second conductive layer on a second heat transfer layer including a second edge to be formed; And a third conductive layer at least partially covering the second insulating layer and in contact with the second diffusion region.
또 본 발명에 따른 반도체장치의 제조방법은, 제1 및 제 2 주면을 갖춘 반도체기판을 준비하는 단계와 ; 제 1 두께의 제 1 부분과 제 1 두께 보다 두꺼운 제 2 두께의 제 2 부분 및 제 1 부분을 통해 상기 기판의 제 1 주면을 선택적으로 드러내기 위한 다수의 제 1 개구부를 갖춘 제 1 절연층을 형성하는 단계 ; 이 제 1 절연층의 제 2 부분상에 위치하는 제 1 엣지를 포함하면서 상기 제 1 절연층의 제 1개구부중 어느 하나에 각각 상응하는 다수의 제 2 개구부에 대해 제 1 도전층을 형성하는 단계 ; 상기 기판에 대해 각각 PN접합을 갖춘 다수의 제 1 도전형 제 1 확산영역을 형성하기 위해 제1 및 제 2 개구부를 통해 상기 기판에다 제1도전형의 불순물을 도입하는 단계 ; 상기 제 1 확산영역과 기판의 PN접합에 대해 소정 공간을 남긴 제 1 확산영역내에 제2도전형 제 2 확산영역을 형성하는 단계 ; 적어도 상기 제 2 확산영역의 표면을 부분적으로 드러내는 상기 제 1 절연층과 제1도전층의 제1 및 제 2 개구부에 상응하는 다수의 제 3 개구부와, 상기 제 1 절연층의 제 2 부분상에 상기 제1도전층의 표면을 드러내는 제 4 개구부를 갖춘 상기 제1도전층과 제 1 절연층을 형성하는 단계 ; 제1도전층의 제 1 엣지에 대해 소정의 공간을 남긴 상기 제 1 절연층의 제 2 부분상에 위치하는 제 2 엣지에 대해 상기 제 1 절연층의 제 2 부분상에 상기 제1도전층과 접촉하는 제2도전층을 형성하는 단계 및 ; 상기 제 2 절연층의 제 3 개구부를 통해 상기 제 2 확산영역과 접촉하는 제 2 절연층상에 제3도전층을 형성하는 단계로 이루어져 있다.In addition, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes the steps of preparing a semiconductor substrate having first and second main surfaces; A first insulating layer having a first portion of a first thickness, a second portion of a second thickness thicker than the first thickness, and a plurality of first openings for selectively revealing the first major surface of the substrate through the first portion; Forming step; Forming a first conductive layer for a plurality of second openings each corresponding to any one of the first openings of the first insulating layer, including a first edge located on the second portion of the first insulating layer ; Introducing a first conductivity type impurity into the substrate through first and second openings to form a plurality of first conductivity type first diffusion regions each having a PN junction to the substrate; Forming a second conductive type second diffusion region in the first diffusion region leaving a predetermined space with respect to the PN junction between the first diffusion region and the substrate; A plurality of third openings corresponding to the first insulating layer and the first and second openings of the first conductive layer at least partially exposing the surface of the second diffusion region, and on the second portion of the first insulating layer Forming a first insulating layer and a first insulating layer having a fourth opening that exposes a surface of the first conductive layer; The first conductive layer on the second portion of the first insulating layer relative to the second edge located on the second portion of the first insulating layer leaving a predetermined space relative to the first edge of the first conductive layer; Forming a second conductive layer in contact; And forming a third conductive layer on the second insulating layer in contact with the second diffusion region through the third opening of the second insulating layer.
[작용][Action]
상기한 바와같이 구성된 본 발명에 의하면, PN접합 주위에다 계단형상의 필드플레이트를 형성시켜 반도체장치의 내압을 증가시킬 수 있게 되며, 또 복잡한 제조공정을 거치지 않고도 필드플레이트를 형성할 수 있게 된다.According to the present invention configured as described above, it is possible to increase the breakdown voltage of the semiconductor device by forming a stepped field plate around the PN junction, and to form the field plate without going through a complicated manufacturing process.
[실시예]EXAMPLE
이하 예시도면에 의거해서 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제3도는 본 발명에 따른 1 실시예를 나타낸 단면도로서, N채널형 종형 MOSFET장치가 반도체장장치내에 형성되어 있고, 제4도는 제3도에 나타낸 영역(P)에 상응하는 부분, 즉 반도체장치(36)의 외부영역을 나타낸 것이다.3 is a cross-sectional view showing one embodiment according to the present invention, in which an N-channel vertical MOSFET device is formed in a semiconductor field device, and FIG. 4 is a portion corresponding to the region P shown in FIG. The outer area of (36) is shown.
제5도는 반도체장치의 표면에서 도전층과 절연층에 대해 반도체장치의 확산영역의 패턴을 설명하기 위한 평면도로서, 제5도에 나타낸 부분 역시 제4도에서의 영역(P)에 해당되고, 제3도는 제5도의 선 X-X′에 따른 단면도에 상응한다.FIG. 5 is a plan view illustrating the pattern of the diffusion region of the semiconductor device with respect to the conductive layer and the insulating layer on the surface of the semiconductor device, and the portion shown in FIG. 5 also corresponds to the region P in FIG. 3 degree corresponds to the cross section along the line XX 'of FIG.
제3도에 있어서, N+형 실리콘기판(21)상에 N-형 에피텍셜층(22)이 형성되고, 이 N-형 에피텍셜층(22)은 N-형 드레인층으로 제공된다. 또 이 N-형 에피텍셜층(22)의 표면에서 P형 불순물영역(23a, 23b)이 선택적으로 형성되고, 이 P형불순물영역(23a, 23b)은 P형베이스영역으로서 제공되는데, 상기 P형 베이스영역(23a)과 N-형 드레인층(22)사이의 PN접합은 N-형 드레인층(22)의 표면의 접합단(40)에서 끝난다.In FIG. 3, an N −
또 상기 P형 베이스영역(23a)에 불순물이 다량 도우프된 P+형 영역(29)이 형성되고, N-형 드레인층(22)에서 공간(23h)에 의해 P+영역(29)을 부분적으로 에어쌓기 위해 P형 영역(23a)에 N+영역(24a)이 형성되며, 이 N+영역(24a)은 N+형 소오스영역으로서 제공되고, 영역(23h)은 챈널형성영역으로 제공된다.In addition, a P +
한편 N-형 드레인층(25)의 표면상에 비교적 얇은 부분(25a)과 비교적 두꺼운 부분(25b)을 갖춘 절연층(25)이 형성되는데, 이 절연층(25)은 얇은 부분(25a)과 두꺼운 부분(25b)으로 정의되는 계단부(34)로 구성되고, 상기 얇은 부분(25a)은 N-형 드레인층(22)과 P형 베이스영역(23a, 23b)사이의 PN접합 주위를 덮는다.On the other hand, an insulating
또 상기 절연층(25)상에 도전층(26)이 형성되고, 이 도전층(26)은 게이트전극으로서 작용하며, 이 게이트전극(26)은 소정 전압의 인가에 반응하는 챈널형성영역(23h) 표면에서 MOSFET의 챈널형성을 위해 작용한다. 즉, MOSFET는 영역(35, 35a)에서 N+형 소오스영역(24a)과 챈널형성영역(23h) 및 N-형 드레인층(22)에 의해 구성되고, 같은 방법으로 MOSFET는 N+형 소오스영역(24b)과 P형 베이스영역(23b) 및 N-형 드레인층(22)에 의해 구성되며, 상기 게이트전극(26)은 필드플레이트의 제 1 부분을 형성하기 위한 PN접합단(40)으로부터 거리(b2)만큼 바깥쪽으로 연장되어 있다.A
또 상기 절연층(25)과 도전층(26)상에 소정의 개구부(30, 37)를 갖춘 제 2 절연층(28)이 형성되고, 이 개구부(30)는 두꺼운 절연층부(25b)상에서 도정층(26)의 표면을 드러낼 수 있도록 형성되어 있으며, 개구부(37)는 부분적으로 N+형 소으스영역(24)을 드러낼 수 있도록 형성되어 있다.A second insulating
또 상기 제 2 절연층(28)상에 제2도전층(27)이 형성되고, 이 제2도전층(27)은 개구부(30)를 통해 제1도전층(26)과 접촉하게 되며, 상기 도전층(27)은 게이트전극으로 제공된다 이 게이트전극(27)은 두꺼운 절연층부(25b)와 제 2 절연절연층(28)상에서 엣지를 갖도록 도전층(26)의 엣지로부터 거리(b1)만큼 바깥쪽으로 연장되어 있는데, 거리(b1)만큼 연장된 부분은 필드플레이트의 제 2 부분을 구성하게 된다.In addition, a second
또 도전층(31)은 상기 절연층(28)상에 형성되면서 개구부(37)를 통해 N+소오스영역(24a)과 P+영역(29)과 접촉되고, 소오스전극으로서 제공된다. 여기서 상기 P+영역(29)은 상기 소오스전극(31)과 P형 베이스영역(23a) 사이의 저항치를 낮추도록 작용하고, N+실리콘기판(21)의 표면에는 드레인전극으로 제공되는 도전층(50)이 형성된다.The
상기한 바와 같이 필드플레이트는 2부분으로 되어 있는 바, 예컨애 길이 (a1)는 약 40 내지 70μm이고, 길이(a2)는 약 25 내지 30μm이며, 비교적 얇은 부분(25a)은 약 1000Å이고 두꺼운 부분(25b)은 약 5000Å이다.As described above, the field plate has two parts, for example, the length a1 is about 40 to 70 μm, the length a2 is about 25 to 30 μm, and the relatively
상기 접합단(40)에 인접한 도전층(26)과 N-형 드레인영역(22)사이의 절연층은 비교적 얇기 때문에 그 영역에서의 정전용량은 비교적 크게 된다. 따라서 PN접합단(40)주위의 N-형 드레인층(22)의 표면에 비교적 큰 공핍층을 형성하기 위해 큰 전압이 인가되는 한편 도전층(26, 27)과 기판(22)사이의 절연층의 두께가 바깥쪽으로 증가되므로 드레인층(22)의 표면으로부터 공핍층의 두께가 점차적으로 감소하게 된다. 따라서 P형 베이스영역(23a)과 드레인영역(22)사이의 PN접합으로부터 연장되는 공핍층의 곡률반경이 완화되어 PN접합구석부(33)에서의 전계접중이 감소되게 된다.Since the insulating layer between the
예컨대 종래의 반도체장치에서는 소오스와 드레인전극간의 내압으로서 170V를 달성하기 위해 3.5Ω·cm의 웨이퍼가 사용되었으나, 본 발명에 따른 반도체장치에서는 2.7Ω·cm의 웨이퍼로 달성할 수 있기 때문에 장치의 ON저항이 크게 감소되고, 또 종래 장치에서 1×1㎟칩의 ON저항은 2.67Ω였으나, 본 발명에 따른 장치에서의 ON저항은 1.91Ω이므로 전력손실이 크게 감소된다.For example, in the conventional semiconductor device, a 3.5 kW cm wafer was used to achieve 170 V as the breakdown voltage between the source and drain electrodes. However, in the semiconductor device according to the present invention, the wafer can be achieved with a wafer of 2.7 mW cm. The resistance is greatly reduced, and in the conventional device, the ON resistance of the 1 × 1 mm 2 chip is 2.67 mA, but the ON resistance in the device according to the present invention is 1.91 mA, so that the power loss is greatly reduced.
이하 제6도 내지 제9도를 참조해서 본 장치의 제조단계를 상세하게 설명한다.Hereinafter, manufacturing steps of the apparatus will be described in detail with reference to FIGS. 6 to 9.
먼저 불순물농도가 3×1018atmos/㎤인 안티몬을 포함한 N+형 실리콘기판(21)에다 농도가 2×1015atmos/㎤인 인을 포함한 에피텍셜층(22)을 성장시켜 N+형 실리콘기판(21)과 N-형 에피텍셜층(22)을 갖춘 기판(20)을 구성한 후, 약 5000Å의 산화층을 성장시키고, 패턴닝을 수행하여 비교적 두꺼운 절연층(25b)을 형성시킨다(제6도 참조)First, an impurity concentration of 3 × 10 18 atmos / ㎤ the eda N +
이어 약 1000Å의 산화층을 N-형 에피텍셜기판(22)의 표면에 형성시킨 후, 약 5000Å의 다결정실리콘층을 절연층(25a)과 산화층상에 퇴적시키고 패턴닝을 수행하여 게이트절연층(25a)과 게이트전극(26)을 형성시키는데, 이 단계에서는 동시에 개구부(36)가 형성된다. 이후 게이트전극(26)을 마스크로 사용해서 기판에다 보론이온을 주입하게 되는데, 이 주입은 40keV의 가속전압과 4.0×1013atmos/㎠의 도우즈량하에서 이루어진다. 이때 1100℃, N2가스중에서 약 6시간동안 어닐(anneal)단계를 수행하여 P형 베이스영역(23a, 23b)을 형성시킨다(제7도 참조).Subsequently, an oxide layer of about 1000 mW is formed on the surface of the N −
한편 P+베이스영역(29)을 형성시키기 위해 레지스트층(도시되지 않았음)을 마스크로 사용해서 주입단계를 수행하게 되는데, 이 주입은 보론을 가속전압 40keV, 도우즈량 3×1015atmos/㎠으로 이온주입하고, 레지스트층을 제거한후, 산소분위기에서 약 15분동안 어닐처리를 수행하면 된다.On the other hand, the implantation step is performed using a resist layer (not shown) as a mask to form the P +
그후 소정 패턴을 갖춘 레지스트층(60)이 준비된 상태에서 40keV의 가속전압의 인가에 의해 도우즈량이 5×1015atmos/㎠인 이온주입에 의해 비소가 도입된다. 이때 레지스트층(60)이 제거된 후, N+소오스영역(24a, 24b)을 형성하기 위해 산소중에서 약 20분동안 어닐처리를 수행한다.(제8도 참조).Thereafter, in the state where the resist
한편 CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의해 산화층이 형성되고, 두꺼운 절연층(25b)상의 다결정층(26)을 드러내기 위한 개구부(30)와 N+형소오스영역(24a)과 P+형 영역(29)의 표면을 드러내기 위한 개구부(37)를 형성하기 위해 산화층이 패턴닝처리의 대상이 된다.(제9도 참조).On the other hand, an oxide layer is formed by CVD (Chemical Vapor Deposition) method, and the
다음에 제3도에 나타낸 바와 같이 알루미늄층이 퇴적되고, 게이트전극(27)과 소오스전극(31)을 형성하기 위해 패턴닝처리가 수행된다. 이때 Au등으로 이루어지는 드레인 전극(50)이 기판(21)의 뒷면에 형성된다.Next, as shown in FIG. 3, an aluminum layer is deposited, and a patterning process is performed to form the
상기한 바와 같이 비교적 얇은 절연층(25a)은 게이트절연층의 형성단계에서 형성되고, 또 게이트전극과 소오스전극용 도전층은 필드플레이트용으로 사용되기 때문에 필드플레이트가 2개의 층으로 형성됨에도 불구하고 부가적인 제조단계가 필요없게 된다.As described above, the relatively thin
상기 실시예에서는 N챈널형 종형 MOSFET가 사용되었지만, 본 발명은 P챈널형 MOSFET의 장치에도 적용할 수 있고, 기판 뒷면상에 형성된 기판에도 반대도전형영역을 부가 퇴적시킨 소위 IGBT장치에도 사용할 수 있으며, 능동소자외에 수동소자를 포함하는 소위 복합반도체장체도 적용할 수 있다.Although the N-channel vertical MOSFET is used in the above embodiment, the present invention can be applied to the device of the P-channel MOSFET, and can also be used in the so-called IGBT device in which the opposite conductive region is additionally deposited on the substrate formed on the back side of the substrate. In addition to the active devices, so-called composite semiconductor devices including passive devices may also be applied.
[발명의 효과][Effects of the Invention]
상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 제조처리가 종래의 반도체장치와 거의 동일하다 그 공정수도 동일함에도 불구하고 계단현상의 필드플레이트구조를 실현할 수 있다.As described above, according to the present invention, the manufacturing process is almost the same as that of the conventional semiconductor device. Although the number of steps is the same, the step plate field structure can be realized.
또 본 발명에 따른 반도체장치의 구조에서는 별도의 게이트전극층을 설치할 필요없이 필드플레이트의 일부를 게이트전극층으로서 사용할 수 있기 때문에 종래 구조와 비교해서 MOSFET 소자의 유효면적을 크게 할 수 있게 된다.In the structure of the semiconductor device according to the present invention, since a part of the field plate can be used as the gate electrode layer without providing a separate gate electrode layer, the effective area of the MOSFET element can be increased as compared with the conventional structure.
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