DE102006015131B4 - Semiconductor structure with sinker contact and method for its production - Google Patents

Semiconductor structure with sinker contact and method for its production Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Halbleiterstruktur, welche ein Halbleitersubstrat, eine hochdotierte vergrabene Schicht, die wenigstens in Teilen des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, eine einkristalline Halbleiterschicht ("Epischicht"), die auf dem Halbleitersubstrat und der vergrabenen Schicht angeordnet ist, und einen von einer Oberfläche der Halbleiterschicht bis zur vergrabenen Schicht reichenden niederohmigen Kontakt in Form eines Diffusionsgebiets ("Sinker-Kontakt") umfasst, wobei eine den Sinker-Kontakt im Wesentlichen umrahmende Sinker-Grabenisolierung angeordnet ist, welche den Sinker-Kontakt von angrenzenden Gebieten der Epischicht elektrisch isoliert.The invention relates to a semiconductor structure comprising a semiconductor substrate, a heavily doped buried layer formed in at least portions of the semiconductor substrate, a monocrystalline semiconductor layer ("epilayer") disposed on the semiconductor substrate and the buried layer, and a surface of the semiconductor substrate Semiconductor layer to the buried layer reaching low-resistance contact in the form of a "sinker contact", wherein a sinker trench isolation substantially framing the sinker contact is arranged, which electrically isolates the sinker contact of adjacent areas of the epilayer.

Description

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Halbleiterbauelemente und betrifft insbesondere eine Halbleiterstruktur mit einem eine vergrabenene Schicht kontaktierenden Sinker-Kontakt, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.The The present invention is in the field of semiconductor devices and more particularly relates to a semiconductor structure having a buried layer contacting sinker contact, as well as a method for their production.

Moderne integrierte Schaltungen enthalten eine Vielzahl von elektrisch isolierten Schaltungselementen. Im Zuge einer fortschreitende Miniaturisierung werden diese Schaltungselemente immer kleiner, so dass auch die elektrischen Isolierungen zwischen den Schaltungselementen in entsprechender Weise kleiner werden müssen.modern Integrated circuits contain a variety of electrically isolated Circuit elements. In the course of a progressive miniaturization These circuit elements are getting smaller, so that too electrical insulation between the circuit elements in a corresponding manner have to get smaller.

In den heute gängigen Smart Power Technologie (SPT)-Produkten, welche die Funktionalität von CMOS-, Bipolar- und DMOS-Bauteilen in sich vereinigen, werden unterschiedliche Schaltungselemente auf einem Halbleiterchip beispielsweise mittels einer Diffusionsisolierung voneinander elektrisch isoliert. Um eine solche Diffusionsisolierung herzustellen, können beispielsweise durch eine maskierte Implantation geeignete Dotierstoffe in den Halbleiter eingebracht werden, welche durch anschließendes Tempern elektrisch aktiviert werden.In today's common Smart Power Technology (SPT) products, which the functionality CMOS, bipolar and DMOS devices different circuit elements on a semiconductor chip, for example electrically insulated from each other by diffusion insulation. Around To produce such a diffusion insulation, for example, by a masked implantation suitable dopants in the semiconductor are introduced, which is electrically activated by subsequent annealing become.

Um als Isolierung wirken zu können, muss das erzeugte Dotiergebiet vom Leitungstyp des Substrats bzw. der darauf aufgebrachten einkristallinen Epischicht verschieden sein. So wird beispielsweise ein p-dotiertes Dotiergebiet in einem n-dotierten Substrat bzw. Epischicht erzeugt. Bekannt ist auch die Formung einer Grabensisolation, bei welcher von der Epischicht bis zum Halbleitersubstrat reichende tiefe Gräben ("deep trenches") geätzt werden, die anschließend mit einem isolierenden Material (beispielsweise Siliziumdioxid) verfüllt werden. Solche Grabenisolationen umrahmen gewöhnlich die Halbleiterbauelemente bzw. lateralen Bereiche, in denen eine Mehrzahl von solchen Halbleiterbauelementen beherbergt sind, um diese elektrisch voneinander zu isolieren.Around to act as insulation, the generated doping region of the conductivity type of the substrate or the monocrystalline epi layer applied thereto is different be. For example, a p-doped doping region becomes one n-doped substrate or epi layer generated. Also known is the formation of a trench isolation, in which from the epi layer to the semiconductor substrate reaching deep trenches be etched ("deep trenches"), the following with an insulating material (for example silicon dioxide) filled become. Such trench isolations usually frame the semiconductor devices or lateral areas in which houses a plurality of such semiconductor devices are to electrically isolate them from each other.

Manche integrierte Schaltungen, wie Bipolar- und DMOS-Transistoren, welche auch in SPT-Produkten eingesetzt werden, verwenden eine hochdotierte vergrabene Schicht ("buried layer") als Kollektor- oder Draingebiet. Um einen niederohmigen Kontakt zur vergrabenen Schicht herzustellen, wird beispielsweise ein bis zur vergrabenen Schicht reichendes Diffusionsgebiet ("Sinker-Kontakt") erzeugt. Die Herstellung eines solchen Sinker-Kontakts kann durch Implantation geeigneter Dotierstoffe und Tempern erfolgen, wobei das Tempern dazu dient, die Dotierstoffe in die Epischicht einzutreiben, bis diese die vergrabene Schicht erreichen, und um diese elektrisch zu aktivieren. Die Dotierstoffe sind hierbei so gewählt, dass der Sinker-Kontakt eine Dotierung vom gleichen Leitungstyp wie die vergrabene Schicht hat, während die Dotierung zum Leitungstyp der Epi-Schicht verschieden ist, um zu erreichen, dass der Sinker-Kontakt gegenüber der Epischicht elektrisch isoliert ist.Some integrated circuits, such as bipolar and DMOS transistors, which are also used in SPT products used, use a highly doped buried layer ("buried layer") as a collector or drainage area. To make a low-resistance contact to the buried Layer is, for example, one to buried Layer-reaching diffusion region ("sinker contact") generated. The production of such Sinker contact can be achieved by implantation of suitable dopants and annealing, the annealing serving to provide the dopants to drive into the epoch layer until this buried layer reach, and to activate them electrically. The dopants are chosen here that the sinker contact a doping of the same conductivity type as the buried layer has, while the doping is of the conductivity type the epi-layer is different in order to achieve that sinker contact across from the epi layer is electrically isolated.

Nachteilig beim Herstellen einer Diffusionsisolierung, wie beispielsweise eines Sinker-Kontakts zur Kontaktierung einer vergrabenen Schicht, ist insbesondere die Tatsache, dass beim Tempern stets eine laterale Ausdiffusion der Dotierstoffe erfolgt, so dass der Platzbedarf einer solchen Diffusionsisolierung vergleichsweise hoch ist. Zudem muss die Diffusionsisolierung zur Erzielung einer ausreichenden Spannungsfestigkeit die Ausbildung einer Raumladungszone mit einer genügenden lateralen Abmessung ermöglichen, so dass in der Umgebung des Diffusionsgebiets ausreichend Platz vorgehalten werden muss. Insofern benötigen herkömmliche Diffusionsisolierungen vergleichsweise viel Platz, was nachteilig in Hinblick auf eine Miniaturisierung der Halbleiterbauelemente ist.adversely when producing a diffusion insulation, such as a Sinker contact for contacting a buried layer is in particular the fact that during tempering always a lateral Outdiffusion of the dopants takes place, so that the space requirement of a such diffusion insulation is comparatively high. In addition, must the diffusion insulation to achieve a sufficient dielectric strength the formation of a space charge zone with a sufficient lateral Allow dimension, so that there is enough space around the diffusion area must be kept. In this respect, require conventional diffusion insulation comparatively much space, which is disadvantageous in terms of a Miniaturization of the semiconductor devices is.

Im Einzelnen ist aus der US 5,146,304 ein bipolarer Transistor mit einer vergrabenen Kollektorschicht und einer epitaktischen Schicht mit einer Basis und einem Emitter sowie einem Sinker-Kontakt bekannt. Dieser Sinker-Kontakt ist durch dielektrische Isolationsgebiete allseitig umgeben und von der Basis getrennt. Diese dielektrischen Isolationsgebiete haben zur Basis und in der entgegengesetzten Richtung dazu die gleiche Tiefe bis über die vergrabene Schicht hinaus, wobei aber die Isolationsgebiete in der entgegengesetzten Richtung etwas breiter dargestellt sind als bei der Basis.In detail is from the US 5,146,304 a bipolar transistor with a buried collector layer and an epitaxial layer with a base and an emitter and a sinker contact known. This sinker contact is surrounded on all sides by dielectric isolation regions and separated from the base. These dielectric isolation regions have the same depth to the base and in the opposite direction as to beyond the buried layer, but the isolation regions are shown slightly wider in the opposite direction than at the base.

Weiterhin behandelt die US 5,187,109 die Herstellung von lateralen bipolaren Transistoren und zeigt auf einem Substrat eine vergrabene Schicht und darauf eine epitaktische Schicht und einen durch Implantieren und Ausheilen hergestellten Kontakt, der durch innere Gräben bis zur vergrabenen Schicht und durch äußere Gräben bis zum Substrat isoliert wird.Furthermore, the treated US 5,187,109 the production of lateral bipolar transistors and shows on a substrate a buried layer and thereon an epitaxial layer and a contact made by implantation and annealing, which is isolated by internal trenches to the buried layer and by external trenches to the substrate.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Halbleiterstruktur sowie ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben, durch welche ein Sinker-Kontakt zur Kontaktierung einer vergrabenen Schicht mit einem geringeren lateralen Platzbedarf als bislang realisiert werden kann, ohne die Spannungsfestigkeit der Diffusionsisolierung einzubüßen.It Object of the invention, a semiconductor structure and a method specify for their production, by which a sinker contact for contacting a buried layer with a lower one lateral space requirement can be realized so far, without the Forfeit the dielectric strength of the diffusion insulation.

Diese Aufgabe wird nach dem Vorschlag der Erfindung durch eine Halbleiterstruktur des Patentanspruches 1 bzw. ein Verfahren zu deren Herstellung mit den Merkmalen des Patentanspruches 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Patentansprüche 2 und 3 angegeben.These The object is according to the proposal of the invention by a semiconductor structure of claim 1 or a process for their preparation with the features of claim 4 solved. Advantageous embodiments The invention are characterized by the features of claims 2 and 3 indicated.

Erfindungsgemäß ist eine Halbleiterstruktur gezeigt, welche in herkömmlicher Weise ein Halbleitersubstrat und eine hochdotierte vergrabene Schicht, die wenigstens in Teilen des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, aufweist. Die hochdotierte vergrabene Schicht kann als Kollektor- oder Drainge biet eines Bipolar- oder DMOS-Transistors dienen. Auf dem Halbleitersubstrat und der vergrabenen Schicht ist, wie üblich, eine einkristalline Halbleiterschicht (Epischicht) angeordnet, die gewöhnlich mittels Molekularstrahlepitaxie abgeschieden wird. Weiterhin ist die Halbleiterstruktur mit einem von einer Oberfläche der Epischicht bis zur vergrabenen Schicht reichenden niederohmigen Kontakt in Form eines Diffusionsgebiets (Sinker-Kontakt) versehen, um einen elektrischen Anschluss zur vergrabenen Schicht zu schaffen.According to the invention is a Semiconductor structure shown, which in a conventional manner, a semiconductor substrate and a highly doped buried layer, at least in part of the semiconductor substrate is formed. The highly doped buried layer can be used as a collector or drain of a bipolar or DMOS transistor serve. On the semiconductor substrate and the buried layer is, as usual, a monocrystalline semiconductor layer (epi-layer) is arranged, the usually is deposited by molecular beam epitaxy. Furthermore, the Semiconductor structure with one from one surface of the epi layer to the buried layer reaching low-resistance contact in the form of a Diffusion area (sinker contact) provided to an electrical To create connection to the buried layer.

Die erfindungsgemäße Halbleiterstruktur zeichnet sich nun in wesentlicher Weise dadurch aus, dass eine den Sinker-Kontakt im Wesentlichen umrahmende Grabenisolierung ("Sinker-Grabenisolierung") angeordnet ist, welche den Sinker-Kontakt von angrenzenden (dotierten) Gebieten der Epischicht isoliert bzw. abgrenzt. Um eine elektrische Isolation des Sinker-Kontakts von den angrenzenden Gebieten der Epischicht zu erreichen, sind die Gräben der Grabenisolierung mit einem isolierenden Material, wie Siliziumdioxid, verfüllt. Jedoch kann auch jedes andere, geeignete isolierende Material verwendet werden.The inventive semiconductor structure records Now, in a significant way, that the sinker contact essentially surrounding trench isolation ("sinker trench isolation"), which is the sinker contact isolated from adjacent (doped) areas of the epilayer demarcates. To an electrical insulation of the sinker contact of the To reach adjacent areas of the epistoleate, the trenches are the trench isolation with an insulating material, such as silica, filled. however Any other suitable insulating material may also be used.

Durch die Sinker-Grabenisolierung kann in vorteilhafter Weise eine räumliche Eingrenzung des Sinker-Kontakts erreicht werden, da bei der Herstellung des Sinker-Kontakts die Dotierstoffe beim Eintreiben in die Epischicht nur bis zur Sinker-Grabenisolierung diffundieren können. Durch die Sinker-Grabenisolierung kann somit ein Sinker-Kontakt mit gewünschten Abmessungen realisiert werden. Zudem muss aufgrund der isolierenden Eigenschaften der Sinker-Grabenisolierung der Sinker-Kontakt lediglich seine Funktion als niederohmiger Anschluss der vergrabenen Schicht erfüllen. Im Unterschied zu einer Diffusionsisolierung erübrigt sich somit hinsichtlich einer genügenden Spannungsfestigkeit ausreichend Platz zur Ausbildung einer Raumladungszone in der Umgebung des Sinker-Kontakts vorzuhalten, so dass der Platzbedarf des Sinker- Kontakts im Vergleich zu einer Diffusionsisolierung reduziert ist.By the sinker trench isolation can advantageously be a spatial Limitation of the sinker contact can be achieved because in the production the sinker contact the dopants when driving into the epilayer only up to the sinker trench isolation can diffuse. Through the sinker trench isolation Thus, a sinker contact with desired dimensions can be realized become. In addition, due to the insulating properties of the sinker trench insulation the sinker contact only its function as a low-impedance connection meet the buried layer. In contrast to a diffusion insulation is thus unnecessary in terms a sufficient one Dielectric strength sufficient space to form a space charge zone in the vicinity of the sinker contact so that the space requirement of the sinker contact compared to a diffusion insulation is reduced.

Durch den gewählten Ausdruck "im Wesentlichen" bezüglich der Umrahmung des Sinker-Kontakts durch die Sinker-Grabenisolierung soll angedeutet werden, dass es nicht notwendig ist, dass die Sinker-Grabenisolierung den Sinker-Kontakt auf seiner ganzen, die Epischicht querenden (vertikalen) Abmessung umgibt. Vielmehr genügt es, wenn die Sinker-Grabenisolierung den Sinker-Kontakt in Bezug auf dessen vertikale Abmessung so weit umgibt, dass eine Ausdiffusion der Dotierstoffe aus dem Sinker-Kontakt in die umliegenden dotierten Gebiete der Epischicht so weit verhindert wird, dass die elektrischen Eigenschaften der umliegenden dotierten Gebiete bzw. die Spannungsfestigkeit der Isolation nicht wesentlich beeinträchtigt werden. Beispielsweise soll sich der Zahlenwert einer elektrischen Eigenschaft durch die Ausdiffusion der Dotierstoffe um nicht mehr als 20%, vorzugsweise nicht mehr als 10%, ändern. Eine gewisse geringe Ausdiffusion der Dotierstoffe aus dem Sinker-Kontakt in die umliegenden dotierten Gebiete der Epischicht ist somit unschädlich.By the chosen one Expression "essentially" with respect to Surrounding the sinker contact by the sinker trench isolation is to be indicated that it is not necessary that the sinker trench isolation the Sinker contact on its whole, the epi layer crossing (vertical) dimension surrounds. Rather, it is enough it when the sinker trench isolation the sinker contact with respect to its vertical dimension so far surrounds that outdiffusion of the dopants from the sinker contact prevented in the surrounding doped regions of the epilayer so far is that the electrical properties of the surrounding doped Areas or the dielectric strength of the insulation is not essential impaired become. For example, the numerical value of an electrical Property by the outdiffusion of the dopants by not more than 20%, preferably not more than 10% change. A certain small Outdiffusion of the dopants from the sinker contact into the surrounding doped regions of the epilayer is thus harmless.

In vorteilhafter Weise reicht die den Sinker-Kontakt umrahmende Sinker-Grabenisolierung jedoch wenigstens bis zur Höhe der vergrabenen Schicht, um eine Ausdiffusion der Dotierstoffe des Sinker-Kontakts in die umliegenden Gebiete der Epischicht oder eine Verringerung der Spannungsfestigkeit gänzlich zu vermeiden. Die Sinker-Grabenisolierung kann hierbei in die vergrabene Schicht eintauchen, jedoch nur so weit, dass elektrische Eigenschaften der vergrabenen Schicht nicht wesentlich beeinträchtigt sind. Ein Teil der Sinker-Grabenisolierung kann die vergrabene Schicht auch durchtrennen, wobei die Sinker-Grabenisolierung an der gewünschten Kontaktstelle nicht vollständig durchtrennt werden darf.In Advantageously, however, the sinker trench isolation surrounding the sinker contact is sufficient at least up to the height the buried layer, to an outdiffusion of the dopants of the sinker contact in the surrounding areas of the epilayer or a reduction the dielectric strength throughout to avoid. The sinker trench isolation can be buried in the buried Dip layer, but only so far that electrical properties the buried layer are not significantly affected. Part of the sinker trench isolation can also sever the buried layer, with the sinker trench isolation at the desired Contact point not complete may be severed.

Weist die Halbleiterstruktur eine Tiefgrabenisolierung zur elektrischen Isolierung von aktiven Strukturen, wie Bipolar- oder DMOS-Transistoren, oder von lateralen Bereichen, in denen solche aktiven Strukturen enthalten sind, auf, bei welcher die Gräben von der Oberfläche der Epischicht bis wenigstens zum Halbleitersubstrat reichen, so ist es äußerst vorteilhaft, wenn ein Teil der Tiefgrabenisolierung einen Teil der den Sinker-Kontakt umrahmenden Sinker-Grabenisolierung formt. Eine vollständige Ummantelung des Sinker-Kontakts durch die Tiefgrabenstruktur ist jedoch nicht sinnvoll, da die vergrabene Schicht ansonsten an der gewünschten Kontaktstelle durchtrennt wäre. Beispielsweise kann die Tiefgrabenstruktur den Sinker-Kontakt bezüglich dreier Raumrichtungen umgeben, während bezüglich einer vierten Raumrichtung lediglich ein bis zur vergrabenen Schicht reichender Isolationsgraben vorgesehen ist. Aus Gründen einer einfachen Herstellung weist die Tiefgrabenisolierung eine größere Breite auf als der lediglich bis zur vergrabenen Schicht reichende Isolationsgraben der Sinker-Grabenisolierung.has the semiconductor structure a deep trench isolation to the electric Isolation of active structures, such as bipolar or DMOS transistors, or of lateral Areas containing such active structures, at which the trenches from the surface the epi layer to at least extend to the semiconductor substrate, so it is extremely beneficial if part of the deep trench isolation forms part of the sinker contact framing sinker trench isolation shaped. A complete sheath However, the sinker contact through the deep trench structure is not makes sense, because the buried layer otherwise at the desired Contact point would be severed. For example, the deep trench structure, the sinker contact with respect to three spatial directions surrounded while in terms of a fourth spatial direction only one to the buried layer reaching isolation trench is provided. For the sake of one simple production, the deep trench isolation has a greater width on as the only reaching to the buried layer isolation trench the sinker trench isolation.

Weiterhin ist erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterstruktur mit einer, durch einen Sinker-Kontakt kontaktierten, vergrabenen Schicht gezeigt, welches die folgenden Schritte umfasst:

  • a) Bereitstellen eines Halbleiter-Schichtstapels, der ein Halbleitersubstrat, eine hochdotierte vergrabene Schicht, die wenigstens in Teilen des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, und eine einkristalline Halbleiterschicht, die auf dem Halbleitersubstrat und der vergrabenen Schicht angeordnet ist, umfasst;
  • b) Herstellen einer laterale Bereiche des Halbleitersubstrats voneinander elektrisch isolierenden, bis in das Halbleitersubstrat reichenden Tiefgrabenisolierung;
  • c) Herstellen einer Grabenisolierung ("Sinker-Kontakt-Fenster"), welche ein von der Oberfläche der Halbleiterschicht im Wesentlichen (oder mindestens) bis zur vergrabenen Schicht reichendes Gebiet umrahmt, das als Sinker-Kontakt zur vergrabenen Schicht vorgesehen ist;
  • d) Herstellen eines Diffusionsgebiets (Sinker-Kontakt) innerhalb des Sinker-Kontakt-Fensters, was in herkömmlicher Weise beispielsweise durch maskierte Implantation von geeigneten Dotierstoffen und anschließendes Tempern erfolgen kann.
Furthermore, according to the invention, a method for producing a semiconductor structure having a buried contact contacted by a sinker contact is shown, which comprises the following steps:
  • a) providing a semiconductor layer stack, comprising a semiconductor substrate, a heavily doped buried layer, at least in parts of Semiconductor substrate is formed, and a monocrystalline semiconductor layer, which is disposed on the semiconductor substrate and the buried layer comprises;
  • b) producing a lateral regions of the semiconductor substrate from each other electrically insulating deep trench isolation extending into the semiconductor substrate;
  • c) forming a trench isolation ("sinker contact window") framing an area substantially (or at least) to the buried layer, which is provided as sinker contact with the buried layer, from the surface of the semiconductor layer;
  • d) forming a sinker contact within the sinker contact window, which can be done in a conventional manner, for example by masked implantation of suitable dopants and subsequent annealing.

Die Tiefgrabenisolierung und das Sinker-Kontakt-Fenster (bzw. deren Gräben) werden in einem gleichen Ätzschritt hergestellt. Die Tiefe des Sinker-Kontakt-Fensters oder wenigstens eines Teils hiervon lässt sich in vorteilhafter Weise über die Grabenbreite vorgeben.The Tiefgrabenisolierung and the sinker contact window (or their ditches) are in a same etching step produced. The depth of the sinker contact window or at least a part of it leaves in an advantageous way about specify the trench width.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird. Es zeigen:The Invention will now be explained in more detail with reference to an embodiment, wherein Reference to the attached Drawings is taken. Show it:

1A1B eine Aufsicht (1A) und eine Seitenansicht (1B) eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Halbleiterstruktur; 1A - 1B a supervision ( 1A ) and a side view ( 1B ) of an embodiment of a semiconductor structure according to the invention;

2 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Zusammenhangs zwischen Grabentiefe T und Grabenbreite W beim Ätzen eines Isolationsgrabens. 2 a diagram illustrating the relationship between trench depth T and trench width W during the etching of an isolation trench.

Gleiche bzw. gleichwirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet.Same or equivalent elements are in the figures with the same reference numerals designated.

Zunächst wird Bezug auf die 1A und 1B genommen, worin eine Aufsicht (1A) und eine Seitenansicht (1B) eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Halbleiterstruktur dargestellt sind. Demnach umfasst eine erfindungsgemäße Halbleiterstruktur ein nicht näher dargestelltes Halbleitersubstrat 1, beispielsweise n-dotiertes Silizium, welches mit einer, beispielsweise p-hochdotierten, vergrabenen Schicht 2 versehen ist. Auf dem Halbleitersubstrat 1 und der vergrabenen Schicht 2 ist eine einkristalline Halbleiterschicht (Epischicht) 6 angeordnet, welche in den Figuren nicht näher dargestellt ist. In der Epischicht 6 ist ein von der Oberfläche 7 bis zur vergrabenen Schicht 2 reichender niederohmiger Sinker-Kontakt 3 in Form eines (beispielsweise p-dotierten) Diffusionsgebiets geformt. Die vergrabene Schicht 2 dient etwa als Kollektor- oder Drain-Gebiet eines Bipolar- oder DMOS-Transistors.First, reference to the 1A and 1B taken in which a supervisor ( 1A ) and a side view ( 1B ) of an embodiment of a semiconductor structure according to the invention are shown. Accordingly, a semiconductor structure according to the invention comprises a semiconductor substrate not shown in detail 1 , For example, n-doped silicon, which with a, for example p-highly doped, buried layer 2 is provided. On the semiconductor substrate 1 and the buried layer 2 is a monocrystalline semiconductor layer (epilayer) 6 arranged, which is not shown in detail in the figures. In the episode 6 is one of the surface 7 to the buried layer 2 reaching low-ohmic sinker contact 3 shaped in the form of a (for example p-doped) diffusion region. The buried layer 2 serves as a collector or drain region of a bipolar or DMOS transistor.

Weiterhin ist eine von der Oberfläche 7 der Epischicht 6 bis zum Halbleitersubstrat 1 reichende Tiefgrabenisolierung 4 angeordnet, welche dazu dient, ein die vergrabene Schicht 2 nutzendes Halbleiterbauelement, wie ein Bipolar- oder DMOS-Transistor, oder einen lateralen Bereich, in dem eine Mehrzahl von Halbleiterbauelementen beherbergt ist, elektrisch zu isolieren. Die Tiefgrabenisolierung 4 umfasst einen in der yz-Ebene angeordneten Graben, sowie zwei in der xz-Ebene angeordnete Gräben, die allesamt die vergrabene Schicht 2 durchtrennen.Furthermore, one of the surface 7 the epoch 6 to the semiconductor substrate 1 reaching deep trench isolation 4 arranged, which serves to a buried layer 2 use semiconductor device such as a bipolar or DMOS transistor, or a lateral region in which a plurality of semiconductor devices is housed to electrically isolate. The deep trench isolation 4 comprises a trench arranged in the yz plane, as well as two trenches arranged in the xz plane, all of which are the buried layer 2 cut.

Der Sinker-Kontakt 3 wird auf drei Seiten von den Gräben der Tiefgrabenisolierung 4 begrenzt. Auf einer vierten Seite ist ein weiterer Isolationsgraben 5 vorgesehen, welcher von der Oberfläche 7 der Epischicht 6 bis zur vergrabenen Schicht 2 reicht, ohne diese zu durchtrennen. Der Isolationsgraben 5 ist in Kontakt mit den beiden Gräben der Tiefgrabenisolation 4 und formt gemeinsam mit diesen einen Isolationsrahmen (Sinker-Kontakt-Fenster) um den Sinker-Kontakt 3.The sinker contact 3 becomes on three sides of the trenches of the deep trench isolation 4 limited. On a fourth page is another isolation trench 5 provided, which of the surface 7 the epoch 6 to the buried layer 2 is enough without cutting through them. The isolation trench 5 is in contact with the two trenches of the deep trench isolation 4 and forms with them an insulation frame (sinker contact window) around the sinker contact 3 ,

Mithilfe des den Sinker-Kontakt 3 umgebenden Isolationsrahmens kann der Sinker-Kontakt in einfacher Weise durch Einbringen von Dotierstoffen in die Epischicht 6, beispielsweise mittels maskierter Implantation, und anschließendem Eintreiben der Dotierstoffe in die Epischicht und deren elektrische Aktivierung mittels Tempern hergestellt werden (wie in 1B durch die Pfeile schematisch dargestellt ist), ohne hierbei eine unerwünschte Ausdiffusion der Dotierstoffe und damit einher gehende laterale Verbreiterung des Sinker-Kontakts in Kauf nehmen zu müssen. Die eingebrachten Dotierstoffe können lediglich bis zum Isolationsrahmen diffundieren.Using the sinker contact 3 surrounding insulating frame, the sinker contact in a simple manner by introducing dopants in the epilayer 6 For example, by means of masked implantation, and then driving the dopants into the epilayer and their electrical activation by means of annealing (as in 1B schematically represented by the arrows), without having to accept an unwanted outdiffusion of the dopants and concomitant lateral broadening of the sinker contact in purchasing. The introduced dopants can only diffuse to the isolation frame.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Sinker-Kontakt 3 in Platz sparender Weise ganz am Rand einer ohnehin vorhandenen Tiefgrabenisolierung 4 platziert worden. Jedoch könnte das Sinker-Kontakt-Fenster auch für sich alleine, entfernt von der Tiefgrabenisolierung 4, an jeder andere Stelle platziert werden.In the embodiment shown, the sinker contact 3 in a space-saving way at the very edge of an already existing deep trench isolation 4 been placed. However, the sinker contact window could also be on its own, away from the deep trench isolation 4 to be placed at any other place.

Wie aus 2, einem Diagramm zur Veranschaulichung des Zusammenhangs zwischen Grabentiefe T und Grabenbreite W beim Ätzen eines Isolationsgrabens, ersichtlich ist, kann durch Wahl einer geeigneten Breite des Grabens eine gewünschte Tiefe erzielt werden. In dem in den 1A und 1B gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das Sinker-Kontakt-Fenster drei Gräben mit einer Breite W1 von ca. 2 μm, welche Teil der Tiefgrabenisolierung 4 sind, sowie einen Graben 5 mit einer Breite W2 von ca. 0,7 μm. Während die breiteren Gräben der Tiefgrabenisolierung die vergrabene Schicht 2 durchtrennen, reicht der engere Isolationsgraben lediglich bis zur vergrabenen Schicht, ohne diese zu durchtrennen. Durch eine geeignete Wahl der Grabenbreite der jeweiligen Gräben wird somit das Sinker-Kontakt-Fenster in einem einzigen Ätzschritt gemeinsam mit der Tiefgrabenisolierung in einfacher Weise hergestellt. Die Gräben werden anschließend mit einem isolierenden Material, wie Siliziumdioxid, verfüllt.How out 2 , A diagram illustrating the relationship between trench depth T and trench width W during the etching of an isolation trench, can be achieved by selecting a suitable width of the trench a desired depth can be achieved. In the in the 1A and 1B In the embodiment shown, the sinker contact window comprises three trenches with a width W 1 of approximately 2 μm, which forms part of the trench isolation 4 are, as well as a ditch 5 with a width W 2 of approx. 0.7 μm. While the deeper trenches of deep trench isolation the buried layer 2 cut through, the narrower isolation trench only extends to the buried layer without severing it. By a suitable choice of the trench width of the respective trenches, the sinker contact window is thus produced in a single etching step together with the deep trench insulation in a simple manner. The trenches are then filled with an insulating material, such as silicon dioxide.

In der erfindungsgemäßen Halbleiterstruktur kann in vorteilhafter Weise eine konventionelle Sinker-Kontaktbelegung eingesetzt werden. Eine laterale Ausdiffusion der Dotierstoffe während des Eintreibens und der elektrischen Aktivierung wird durch das Sinker-Kontakt-Fenster unterbunden. In vorteilhafter Weise werden nur Gräben zum Zwecke einer Isolation eingesetzt.In the semiconductor structure according to the invention can advantageously a conventional sinker contact assignment be used. A lateral outdiffusion of the dopants during the Driving and electrical activation is through the sinker contact window prevented. Advantageously, only trenches for Used for isolation purposes.

11
HalbleitersubstratSemiconductor substrate
22
vergrabene Schichtburied layer
33
Sinker-KontaktSinker Contact
44
TiefgrabenisolierungDeep grave insulation
55
Isolationsgrabenisolation trench
66
Epischichtepilayer
77
Oberflächesurface
TT
Grabentiefegrave depth
WW
Grabenweitegrave width

Claims (4)

Halbleiterstruktur, welche ein Halbleitersubstrat (1), eine hochdotierte vergrabene Schicht (2), die wenigstens in Teilen des Halbleitersubstrats (1) ausgebildet ist, eine einkristalline Halbleiterschicht (6), die auf dem Halbleitersubstrat (1) und der vergrabenen Schicht (2) angeordnet ist, einen von einer Oberfläche der Halbleiterschicht (6) bis zur vergrabenen Schicht reichenden niederohmigen Sinker-Kontakt (3) in Form eines Diffusionsgebiets und eine den Sinker-Kontakt (3) im Wesentlichen umrahmende Sinker-Grabenisolierung (4, 5) welche den Sinker-Kontakt (3) von angrenzenden Gebieten der Halbleiterschicht (6) elektrisch isoliert, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tiefgrabenisolierung (4) eine größere Grabenbreite hat als wenigstens ein Graben der den Sinker-Kontakt (3) umrahmenden Sinker-Grabenisolierung (5).Semiconductor structure comprising a semiconductor substrate ( 1 ), a highly doped buried layer ( 2 ), which at least in parts of the semiconductor substrate ( 1 ) is formed, a monocrystalline semiconductor layer ( 6 ) on the semiconductor substrate ( 1 ) and the buried layer ( 2 ) is arranged, one from a surface of the semiconductor layer ( 6 ) to the buried layer reaching low-resistance sinker contact ( 3 ) in the form of a diffusion region and the sinker contact ( 3 ) substantially framing sinker trench isolation ( 4 . 5 ) which the sinker contact ( 3 ) of adjacent regions of the semiconductor layer ( 6 ), characterized in that a deep trench isolation ( 4 ) has a larger trench width than at least one trench of the sinker contact ( 3 ) surrounding sinker trench isolation ( 5 ). Halbleiterstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Sinker-Kontakt (3) umrahmende Sinker-Grabenisolierung (5) wengistens bis zur vergrabenen Schicht (2) reicht.Semiconductor structure according to claim 1, characterized in that the sinker contact ( 3 ) bordering sinker trench isolation ( 5 ) at least until the buried layer ( 2 ) enough. Halbleiterstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sinker-Grabenisolierung (5) teilweise von der laterale Bereiche der Halbleiterstruktur elektrisch isolierenden, bis in das Halbleitersubstrat (1) reichenden Tiefgrabenisolierung (4) geformt ist.Semiconductor structure according to claim 1 or 2, characterized in that the sinker trench isolation ( 5 ) partially electrically insulated from the lateral areas of the semiconductor structure, into the semiconductor substrate ( 1 ) reaching deep trench isolation ( 4 ) is shaped. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterstruktur, welches die folgenden Schritte umfasst: – Bereitstellen eines Halbleiter-Schichtstapels, der ein Halbleitersubstrat (1), eine hochdotierte vergrabene Schicht (2), die wenigstens in Teilen des Halbleitersubstrats (1) ausgebildet ist, und eine einkristalline Halbleiterschicht (6), die auf dem Halbleitersubstrat (1) und der vergrabenen Schicht (2) angeordnet ist, umfasst; – Herstellen einer laterale Bereiche des Halbleitersubstrats (1) elektrisch isolierenden, bis in das Halbleitersubstrat (1) reichenden Tiefgrabenisolierung (4); – Herstellen eines aus Isolationsgräben geformten Sinker-Isolationsrahmens (5), welcher von der Oberfläche der Halbleiterschicht (6) bis im Wesentlichen zur vergrabenen Schicht (2) reicht; und – Herstellen eines Sinker-Diffusionsgebiets (3) innerhalb des Sinker-Isolationsrahmens (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Gräben der Tiefgrabenisolierung (4) und des Sinker-Isolationsrahmes (5) in einem gleichen Ätzschritt hergestellt werden.A method of fabricating a semiconductor structure comprising the steps of: providing a semiconductor layer stack comprising a semiconductor substrate ( 1 ), a highly doped buried layer ( 2 ), which at least in parts of the semiconductor substrate ( 1 ), and a monocrystalline semiconductor layer ( 6 ) on the semiconductor substrate ( 1 ) and the buried layer ( 2 ) is arranged; Producing a lateral region of the semiconductor substrate ( 1 ) electrically insulating, into the semiconductor substrate ( 1 ) reaching deep trench isolation ( 4 ); Manufacturing a sinker insulation frame formed from isolation trenches ( 5 ), which from the surface of the semiconductor layer ( 6 ) to substantially the buried layer ( 2 ) enough; and - producing a sinker diffusion area ( 3 ) within the sinker isolation frame ( 5 ), characterized in that the trenches of the deep trench isolation ( 4 ) and the sinker insulation cream ( 5 ) are produced in a same etching step.
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