게이트 턴오프 반도체 소자 및 그 제조 공정 document_id 1019880015590

[청구항 1] 양극(a), 음극(k) 및 게이트(g)를 가지며, 양극(a)과 음극(k)사이에, (a) p형 양극층(11)과 (b) 그 정부상에 위치한 n형 태널층(9)과 (c) 복수개의 n형 음극영역(5)과, 음극측상에 교대로 배열된 p형 게이트영역(8)과 (d) 트렌치에 의하여 상호간에 서로 분리된 핑거(7)상에 배열된 음극영역(5)과 (e) 트렌치의 바닥에 걸쳐 신장하는 게이트영역(8)과 (f) 게이트 영역(8)과 교통하며, 각 음극 핑거(7)에서 필드효과 제어가능 긴 채널을 형성하며, 그로써 트렌치벽의 영역내에 채널층(9)의 영역이 부가적으로 제공되는 p형, p도우프된 벽층(14) (g) 여기서, p형 게이트영역(8)은 p 도우프되는 것으로 구성됨을 특징으로 하는 필드제어된 싸이리스터(fcth)의 형태의 게이트 턴오프 전력반도체 소자 [청구항 2] 제1항에 있어서,게이트영역(8)이 1018cm+3을 초과하는 단부도우핑 농도, 특히 약1019cm+3의 농도를 갖는 것을특징으로하는게이트 턴오프 전력반도체 소자. [청구항 3] 제2항에 있어서,벽층(14)이 트렌치벽으로부터 음극 핑거(7)의 내부로 신장하고, (b) 벽층의 두께 및 도우핑 농도는 (aa) 전 부하에서, 음극 핑거(7)로 들어가는 정공전류의 1/3미만은 벽층(14)을 경유하여 소자의 음극(k)에서 제거되며, (bb) 전하캐리어가 발생하는 가장 높은 전계에서 벽층(14)으로부터 완전히 제거되지 않도록 치수화되어 있는 것을특징으로하는게이트 턴오프 전력반도체 소자. [청구항 4] 제3항에 있어서,음극 핑거(7)가 약 30㎛의 폭을 갖고; (b) 각 트렌치가 약 35㎛의 깊이를 가지며; (c) 벽층(14)의 각각이 4㎛의 두께와 약 3×1015cm-3의 단부 도우핑 농도를 가지는 것을특징으로하는게이트 턴오프 전력반도체 소자. [청구항 5] 제3항에 있어서,벽층(14)이 양호하게는 sio₂로 구성된 층(17)을 덮고 있는 절연벽에 의하여 트렌치벽에서 덮혀 있는 것을특징으로하는게이트 턴오프 전력반도체 소자. [청구항 6] 제2항에 있어서,게이트영역(8)으로부터 시작하여, 벽층(14)이 음극 핑거(7)상에 위치한 음극영역(5)의 근처에로 단지 신장하고; (b) 음극영역(5)이 벽층(14)에 내장되며, 그들이 게이트영역(8)의 근처에로 트렌치벽의 상방으로 신장하고, 벽층(14)과 그 벽층아래에 위치한 채널층(9)의 영역이 트렌치벽의 영역에 걸쳐 신장하는 트랜지스터 구조(16a, b)를 형성하도록 신장되는 것을특징으로하는게이트 턴오프 전력반도체 소자. [청구항 7] 제1항에 있어서,벽층(14)과 채널층(9)사이에 형성된 pn접합의 공간전하영역(15)이 음극 핑거(7)의 내부로 멀리 신장함으로써, 게이트(g)와 음극(k)사이에 단략회로를 가지므로, 음극 핑거(7)를 통한 전류이동이 억제되는 것을특징으로하는게이트 턴오프 전략반도체 소자. [청구항 8] 양극(a), 음극(k) 및 게이트(g)를 가지며, 양극(a)과 음극(k)사이에, (a) p형 양극층(11)과 (b) 그 정부상에 위치한 n형 채널층(9)과 (c) 복수개의 n형 음극영역(5)과, 음극측상에 교대로 배열된 p형 게이트영역(8)과 (d) 트렌치에 의하여 상호간에 서로 분리된 음극 핑거(7)상에 배열된 음극영역(5)과 (e)트렌치의 바닥에 걸쳐 신장하는 게이트영역(8)과 (f) 게이트 영역(8)과 교통하며, 각 음극 핑거(7)에서 필드효과 제어가능 긴 채널을 형성하며, 그로써 트렌치벽의 영역내에 채널층(9)의 영역이 부가적으로 제공되는 p형, p오우프된 벽층(14) (g) 여기서, p형 게이트영역(8)은 p 도우프되는 것으로 구성된 필드제어된 싸이리스터(fcth)의 형태의 게이트 턴오프 전력반도체 소자의 제조공정에 있어서 트렌치가 비등방성 에칭에 의하여 반도체 기층에 제조되고, 그 다음 게이트영역(8)이 트렌치바닥속으로 도입되며, 그 공정이 (aa) 이온주입, 바람직하게는붕소의 주입에 의하여 게이트영역(8)을 제조하고, (bb) 주입공정중에 임의의 주입에 대하여 순차적인 벽층(14)의 영역에서 트렌치벽을 보호하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트 턴오프 전력반도체 소자의 제조공정 [청구항 9] 제8항에 있어서,주입되는 이온이 반도체 기층에 수직으로 충돌하고; (b) 트렌치벽이 음극 핑거(7)상에 돌출 마스크(18)에 의하여 보호되는 것을특징으로하는게이트 턴오프 전력반도체 소자의 제조공정. [청구항 10] 제8항에 있어서,주입이 다음의 2단계로 실행되고, (aa) 제1단계에서, 하나의 인접한 트렌치벽으로부터 최소한 트렌치바닥의 중앙으로 신장하는 제1주입영역(19a)은 각 트렌치바닥상에 이온의 경사진 투사에 의해 제조되고, (bb) 제2단계에서, 다른 인접한 트렌치벽으로부터 최소한 트렌치바닥의 중앙으로 신장하는 제2주입영역(19b)은 각 트렌치바닥상에 이온의 반대로 경사진 투사에 의해 제조되고, (b) 트렌치벽은 음극 핑거(7)상의 돌출 마스크(18) 또는 벽덮개층(17)에 의하여 보호되는 것을특징으로하는게이트 턴오프전력반도체 소자의 제조공정.