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Die
Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren zum Erzeugen einer
Halbleitervorrichtung.
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Halbleitervorrichtungen
werden unter Einsatz photolithographischer Verfahren gefertigt.
Dabei wird ein Halbleitersubstrat mit einem Fotolack beschichtet.
Die Fotolackschicht wird im Anschluss daran unter Anwendung einer
Maske belichtet. Dadurch werden in der Fotolackschicht belichtete
Bereiche erzeugt, die danach in einer Entwicklerlösung ausgewaschen
werden. Die nun freiliegenden Substratbereiche werden geätzt, wobei
das Muster der Maske auf das Substrat übertragen wird. Die Verfahrensschritte
Beschichten – Belichten – Entwickeln – Ätzen werden
auf dem Halbleitersubstrat so lange ausgeführt, bis eine gewünschte Struktur
erzeugt worden ist.
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Die
erreichbare minimale Strukturbreite der dabei erzeugbaren Bereiche
auf dem Substrat ist bei einem derartigen Verfahren allerdings begrenzt.
Prinzipiell lassen sich nur solche Strukturen auf dem Halbleitersubstrat
erzeugen, deren Breite mindestens im Bereich der Wellenlänge des
für die
Belichtung verwendeten Lichtes liegt. Die Abbildung kleinerer Strukturen
auf dem Fotolack gelingt mit den klassischen Abbildungsverfahren
nicht und erfordert die Ausnutzung optischer Effekte höherer Ordnungen, deren
Steuerung aber diffizil ist und erhebliche Limitierungen der Entwurfsverfahren
mit sich bringt.
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Das
Erzeugen von Bereichen mit präzise kontrollierbaren
Breiten und einer die Breite um mindestens eine Zehnerpotenz übertreffenden
Tiefe mit nachträglich
in das Halbleitersubstrat eingebrachten und tief in den dotierten
Schichtaufbau hineinreichenden dielektrischen oder leitenden Eigenschaften
ist mit den konventionellen Methoden schwer zu bewerkstelligen.
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Derartige
Bereiche weisen jedoch besonders vorteilhafte Eigenschaften auf,
mit denen sich die Leistungsfähigkeit
der integrierten aktiven Bauelemente, Schaltungen und demzufolge
der aus ihnen gebildeten Halbleiterchips vor allem auch in der Leistungselektronik
entscheidend verbessern lassen. Als Stichpunkt sei hier die Beeinflussung
der Ladungsverteilung in den dotierten Halbleiterbereichen und des
damit verbundenen Driftverhaltens von Ladungsträgern in p- und n-dotierten
Schichten und pn-Übergängen und
ein dadurch verbessertes Schaltverhalten mit einem größeren Stromdurchsatz
genannt.
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Eine
bekannte Möglichkeit
zum Erzeugen von Bereichen mit geringer Strukturbreite besteht darin,
dass zunächst
ein lithographisch realisierbarer Graben erzeugt wird, der anschließend durch
ein sukzessives Abscheiden und Rückätzen von
Bedeckungsschichten (sog. "Spacern") an seinen Flanken auf
ca. 1/10 seiner Ursprungsbreite verengt wird. Bei einem derartigen
Verfahren sind die erzeugbaren Grabenbreiten nicht sehr präzise kontrollierbar.
Setzt man eine Schwankung der Breite eines Fotolacksteges von 10%
an und geht man von einer Schwankung von 10% in der Abscheidedicke
der Bedeckungsschicht aus, so muss von einer sehr unbefriedigenden
Toleranz von etwa 200% bei der Breite des gebildeten Grabens (des "Trench") ausgegangen werden.
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Es
besteht somit die Aufgabe, ein Herstellungsverfahren zum Erzeugen
einer Halbleitervorrichtung anzugeben, bei der durch eingegrabene
Bereiche eine vorteilhafte und genau einstellbare Funktionsbeeinflussung
erreicht werden kann, ohne dass die Substratflächen-Nutzung und thermischen
Eigenschaften merklich verschlechtert werden.
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Die
Aufgabe wird mit einem Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 bzw. einem Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
2 gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Herstellungsverfahren
gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung zeichnet sich durch folgende Schritte aus:
Auf
das Halbleitersubstrat wird eine Hilfsschicht aufgelagert. Anschließend wird
eine Stufe in dem Halbleiter-Substrat erzeugt. Auf die Stufe wird
eine Bedeckungsschicht aufgebracht. Es erfolgt ein anisotropes Ätzen der
Bedeckungsschicht und/oder der Hilfsschicht. Dabei wird ein Bedeckungsrest
(Spacer) im Bereich einer Stufenflanke erzeugt, dessen Breite im wesentlichen
der Dicke der Bedeckungsschicht entspricht.
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Die
Breite des Spacers kann aufgrund seiner Herstellung weit unterhalb
der photolithographisch erzeugbaren minimalen Strukturbreite liegen.
Sie wird als Breiten-Maß für einen
nachfolgend erzeugten tiefen Graben (Trench) wirksam, sofern es
gelingt, den Spacer als initiales Maskierungselement für die Ausbildung
der Trench zu nutzen.
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Die
Stufe samt Spacer wird hierzu mit einer Maskierschicht überdeckt.
Es erfolgt ein Rückätzen der
Maskierschicht mit einem oberflächlichen
Freilegen des Spacers zum Erzeugen einer auf dem Substrat aufgelagerten
Hartmaske. Der Bedeckungsrest wird selektiv entfernt. Dabei wird
ein Graben im Bereich des entfernten Bedeckungsrestes erzeugt. Das Halbleitersubstrat
wird im Bereich des Grabens anisotrop tiefgeätzt. Dabei wird ein eingegrabener Trench
im Halbleiter-Substrat erzeugt. Der Trench wird mit isolierendem
Material verfüllt,
und es wird dabei eine in den dotierten Leistungsbereichs eingegrabene
Zone geschaffen, die im Hinblick auf ihre in Relation zur Tiefe
geringe Breite nachfolgend als "Isolierwand" bezeichnet wird.
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Alternativ
wird, gemäß dem zweiten
Aspekt der Erfindung, eine Stufe direkt in dem Halbleiter-Substrat
erzeugt. Auf die Stufe wird eine Bedeckungsschicht aufgelagert,
und die weiteren Schritte entsprechen der vorstehend erläuterten
Verfahrensführung.
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Ein
Gedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens
in beiden Varianten ist es also, in dem Halbleitersubstrat eine
Reihe eingegrabener Bereiche zu erzeugen, indem zuerst in einer
aufgelagerten Hilfsschicht oder direkt im Halbleiter-Substrat eine
Stufe erzeugt wird. über
eine Bedeckungsschicht, die auf die Stufe mit einer definierten
Dicke aufgelagert wird, kann die Breite des später erzeugten Trenches sehr genau
und weit unterhalb der photolithographisch erzeugbaren minimalen
Strukturbreite vorgegeben werden. Hierzu wird die Bedeckungsschicht
soweit abgetragen, dass diese nunmehr nur an den Stufenflanken verbleibt.
Der hier vorhandene Bedeckungsrest steht senkrecht auf der Substratoberfläche und dessen
Dicke bestimmt die Breite des späteren
Trenches.
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Eine
wichtige Rolle kommt dabei der erwähnten aufgelagerten Hartmaske
zu. Diese besteht aus Resten der Hilfsschicht bzw. der später hinzugefügten Maskierschicht.
Mittels der Hartmaske werden zunächst
die Positionen der zu schaffenden Bereiche auf dem Substrat "vormarkiert", während das
spätere Realisieren
der Bereiche, d.h. das Ätzen
und Befüllen der
Trenches, in einem getrennten Fertigungsschritt der Halbleitervorrichtung
erfolgen kann.
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Damit
wird ein produktionstechnischer Spielraum gewonnen, wobei die eigentliche
Erzeugung der Trenches zu einem zweckmäßigen späteren Zeitpunkt erfolgen kann.
Das Erzeugen des Trenches geschieht durch ein anisotropes Tiefenätzen. Der
dabei geschaffene Trench wird in einem letzten Herstellungsschritt
vorzugsweise mit einem isolierenden Material befüllt, wobei sich eine eingegrabene,
d.h. sehr tief in das Substrat hinein reichende und sehr schmale,
wandartige Zone ausbildet.
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Die
geringe Breite dieser Isolierwände
ist deshalb von erheblicher Bedeutung, weil dadurch zum einen die
Substratoberfläche
platzsparend für aktive
Bauelemente (insbesondere Leistungsbauelemente) genutzt werden kann
und zum anderen die durch den erheblichen Unterschied in den thermischen
Ausdehnungskoeffizienten von metallischem Silizium und isolierendem Füllmaterial
(etwa Siliziumoxid) bedingten thermischen Spannungen verträglich gehalten
werden können.
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Das
Auflagern der Hilfsschicht kann vorteilhaft durch ein Auflagern
von Siliziumoxid oder Kohlenstoff erfolgen. Schichten aus derartigen
Materialien können
in ihren Schichtdicken gut kontrolliert werden, lassen sich in homogener
Dicke abscheiden und weisen sehr gut bekannte Ätzeigenschaften auf, die sich
hinreichend stark von denen der Bedeckungsschicht bzw. des Substrates
unterscheiden.
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Das
Auflagern der Bedeckungsschicht erfolgt bei der ersten Variante
der Erfindung speziell durch eine oberflächliche Oxidation des Halbleiter-Substrats
bzw. einer auf dieses zusätzlich
aufgebrachten Hilfsschicht aus amorphem oder polykristallinem Silizium.
Diese wird vorzugsweise auf einer dünnen Zwischenschicht aus z.B.
Oxid oder Nitrid aufgebracht. Diese Oxidations-Variante ist auch
bei der zweiten Variante der Erfindung bevorzugt, möglich ist
aber hier auch ein Auflagern von Siliziumnitrid oder polykristallinem
Silizium. Diese Stoffe unterscheiden sich hinreichend stark in ihrem Ätzverhalten im
Vergleich zu Siliziumoxid bzw. Kohlenstoff. Vorteil der Oxidation
ist aber, dass sich gegenüber
den sonst üblichen
CVD-Abscheidungsverfahren die Genauigkeit der Maskenöffnung kostengünstig von
ca. 10% auf ca. 3% deutlich erhöht
werden kann.
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Bei
der Erzeugung der Bedeckungsschicht durch Oxidation kann vorgesehen
sein, dass vor dem Auflagern der amorphen oder polykristallinen
Siliziumschicht eine Zwischenschicht aufgebracht wird, welche bei
späteren
Schritten als Maskierschicht wirkt. Die Möglichkeit einer "Hilfsmaskierschicht" gibt es grundsätzlich bei
allen Varianten der Erfindung; sie verbessert ggf. die Oberflächen-Maskierung
beim Herausätzen
der hier in Rede stehenden externen tiefen Trenches.
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Die
auf dem Substrat aufgelagerte Hartmaske besteht bei einem Zwischenschritt
des Verfahrens aus Bestandteilen der Hilfsschicht und/oder der rückgeätzten Maskierschicht.
Sie schützt das
Halbleitersubstrat vor einer Verunreinigung während des Verfahrens und gibt
einen lateralen Verlauf der später
zu erzeugenden Trenches vor.
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Die
Hartmaske kann eine vertikale Schichtstruktur (Stapelstruktur, auch
zu bezeichnen als "Stack") aufweisen. So kann
auf eine TEOS(Tetraethoxysilan)-Schicht eine PSG(Phosphorsilikatglas)-
oder BPSG(Bor-Phosphor-Silikatglas)-Schicht folgen, und dieser Schichtaufbau
oder eine invertierte Variante hiervon kann sich auch mehrfach wiederholen.
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Zum
Verfüllen
der Trenches wird bei einer Ausführungsform
ein Verfahren zu einer Oberflächenoxidation
und/oder Oberflächennitrierung
von Trenchinnenflächen,
insbesondere Trenchflanken, angewendet. Derartige Verfahren führen zu
kontrolliert aufwachsenden Oberflächenschichten im Trench mit
einer homogenen Dicke und einem hohen Reinheitsgrad.
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Der
Trench wird entweder in einem einstufigen Abscheideverfahren oder
auch in einem mehrstufigen Abscheideverfahren ausgefüllt. Bei
dem einstufigen Abscheideverfahren wird der Trench mit einer homogenen
Füllung
ausgefüllt.
Das mehrstufige Abscheideverfahren führt zu einer inhomogenen, insbesondere
geschichteten Trenchfüllung.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der weiteren Variante wird bei
dem Verfüllen
des Trenches eine vertikal und/oder horizontal geschichtete Füllung aus
verschiedenen elektrisch isolierenden Materialien, insbesondere
Siliziumoxid und Siliziumnitrid, eingebracht. Die zweckmäßige Wahl
des Abscheideverfahrens richtet sich nach funktionellen und mechanisch-thermischen Erwägungen,
wie weiter unten erläutert
wird.
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So
kann durch alternierendes Verfüllen
der Trench mit Siliziumoxid und Siliziumnitrid die thermische Stabilität einer
Halbleitervorrichtung mit den erwähnten tiefen Isolierwänden deshalb
zusätzlich
erhöht
bzw. der mechanische Stress reduziert werden, weil das Siliziumnitrid
(mit einem gegenüber
Si lizium etwas höheren
thermischen Ausdehnungskoeffizienten) einen Ausgleich für die starke
Abweichung der thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Silizium und
Siliziumoxid schafft. Der in diese Richtung geringer thermischer
Spannungen gehende vorteilhafte Einfluss der geringen Trench- bzw.
Isolierwand-Breite
wird also um den vorteilhaften Einfluss einer geeigneten Kombination
von Materialparametern ergänzt.
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Nach
dem eingangs erwähnten
Schritt des anisotropen Ätzens
kann in einer Variante des Herstellungsverfahrens ein Zwischenschritt
eingeschoben werden. Dieser umfasst ein planarisierendes Verfüllen der
Stufe durch ein Abscheiden eines Materials mit einem im Vergleich
zur Hilfsschicht und/oder zum Halbleiter-Substrat gleichen Ätzverhalten.
Ein derartiger Zwischenschritt gewährleistet eine plane Oberfläche des
Halbleiter-Substrates nach dem Abschluss des Tiefenätzens.
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Das
Halbleiter-Substrat zum Ausführen
des Verfahrens ist bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform des Verfahrens ein
mit elektronisch aktiven Gebieten, insbesondere dotierten Halbleiterbereichen,
versehenes Halbleiter-Substrat. Bei einer solchen Ausgestaltung
des Verfahrens ist es möglich,
vorab erzeugte dotierte Bereiche im Substrat nachträglich gezielt
mit eingegrabenen Isolierwänden
abzugrenzen und ggf. Ladungsdoppelschicht-Strukturen zu erzeugen.
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Das
erfindungsgemäße Herstellungsverfahren
und damit herstellbare Halbleitervorrichtungen sollen nachfolgend
anhand von Ausführungsbeispielen
und Figuren näher
erläutert
werden. Es werden für
gleiche oder gleich wirkende Komponenten in allen Figuren dieselben
oder ähnliche
Bezugsziffern verwendet.
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Im
Einzelnen zeigen:
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1 ein
vordotiertes Halbleiter-Substrat mit einer auf dessen Oberfläche aufgebrachten
Hilfsschicht mit einer Reihe von Stufen,
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2 eine
vergrößerte Stufe
in einer vereinfachten Darstellung,
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3 die
Stufe mit Bedeckungsresten nach einem anisotropen Ätzvorgang,
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4 die
Stufe nach Aufbringen einer Maskierschicht,
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5 die
Stufe nach Rückätzen der
Maskierschicht,
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6 den
Verfahrensschritt des Graben-Ätzens,
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7 den
Verfahrensschritt des Tiefenätzens
mit der Ausbildung des eingegrabenen Trenches innerhalb des Halbleiter-Substrates,
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8 einen
alternativen, sich an 3 anschließenden Herstellungsschritt
zum Erzeugen der Hartmaske,
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9 das
sich aus 8 ableitende Ergebnis,
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10 eine
weitere Variante der Stufe,
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11 den
sich aus 10 ergebenden Zustand nach dem
anisotropen Ätzschritt,
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12 ein Überdecken
der in 11 dargestellten Konfiguration
mit der Maskierschicht,
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13 die
sich aus dem Rückätzen und
der Entfernung des Bedeckungsrestes ergebende Hartmaske,
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14 die
aus den Verfahrensschritten nach 10 bis 13 folgende
Trenchgeometrie,
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15 eine
Wiederholung der Stufendarstellung aus 10,
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16 ein
Planarisieren der Stufe aus 15,
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17 eine
sich gemäß 16 ergebende aufgelagerte
Hartmaske,
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18 eine
sich aus 17 ergebende Trenchgestalt,
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19 einen
beispielhaften Endzustand nach Abschluss des Tiefenätzens,
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20 eine
fertig ausgebildete eingegrabene Isolierwand in einer schematischen
verallgemeinerten Darstellung,
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21 einen
Trench mit homogener Trenchfüllung,
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22 einen
Trench mit einer vertikal geschichteten Trenchfüllung,
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23 einen
Trench mit vertikal/horizontal geschichteter Trenchfüllung,
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24 einen
Trench mit horizontal unterteilter Trenchfüllung,
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25 eine
durch Isolationstrenches modifizierte MOSFET-Schaltungsstruktur,
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26 eine
beispielhafte eingegrabene Struktur für eine Hilfs-Gateelektrode
in einer MOSFET-Struktur,
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27 eine
beispielhafte Kompensationsstruktur,
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28 eine
beispielhafte Schottky-Diodenstruktur mit einem Isolationstrench
und
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29 eine
gegenüber
dem Ausführungsbeispiel
aus 28 abgewandelte Ausführungsform.
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1 zeigt
eine Halbleitervorrichtung 1 in/auf einem mit dotierten
Bereichen 3 vordotiertes Halbleiter-Substrat 5 aus
einkristallinem Silizium. Bei dem hier gezeigten Beispiel sind die
dotierten Bereiche als periodisch im Halbleiter angeordnete planare MOSFET-Zellen
ausgebildet. Diese bestehen aus einer durchgehenden Driftzone 6,
je einer Body-Zone 7 und je zwei innerhalb einer Body-Zone
angeordneten Source-Zonen 8. Auf der Unterseite der Driftzone 6 ist
eine Drainzone 9 vorgesehen.
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In
dem in 1 gezeigten Beispiel ist die Driftzone 6 gering
n-leitend dotiert, während
die Drain-Zone 9 eine stärkere n-Dotierung aufweist. Die Body-Zone 7 weist
eine p-Dotierung auf, während
die Source-Zonen 8 eine stärkere n-Dotierung aufweist. Für die im
Folgenden beschriebenen Verfahrensschritte sind die Dotierungen
nicht von Belang. Es kann insbesondere davon ausgegangen werden, dass
eine Dotierung vorgenommen werden kann, bei der die entsprechenden
Bereiche komplementär
dotiert sind.
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Die
Oberfläche
des Halbleiter-Substrates 5 weist eine Reihe von Stufen 10 mit
einer auf die Stufen aufgelagerten Bedeckungsschicht 11 auf.
Diese erstreckt sich über
die gesamte Oberseite der hier gezeigten Anordnung und bedeckt insbesondere eine
Reihe von Stufenflanken 12. Die Stufen sind in eine Hilfsschicht 15 eingebracht.
Auf der Unterseite der in 1 gezeigten
Anordnung ist das Halbleiter-Substrat mit einer Drain-Kontaktierung 13 versehen.
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Die
Anordnung in 1 kann als eine periodische
Anordnung von MOSFET-Transistorzellen aufgefasst werden, die mit
der erwähnten
Hilfsschicht überdeckt
worden ist. Ohne Beschränkung der
Allgemeinheit kann davon ausgegangen werden, dass die MOSFET-Bereiche
bereits im Rahmen vorangegangener Fertigungsschritte erzeugt worden und
anschließend
mit der Hilfsschicht 15 überdeckt worden sind.
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Für das Aufbringen
der Hilfsschicht, aber auch der Bedeckungsschicht, kann auf z.B.
auf CVD-Abscheideverfahren zurückge griffen
werden. In den nachfolgenden Ausführungsbeispielen besteht die
Hilfsschicht aus Siliziumoxid und die Bedeckungsschicht aus Siliziumnitrid.
Wichtig ist in diesem Zusammenhang, dass die Hilfsschicht und die Bedeckungsschicht
ein unterschiedliches Ätzverhalten,
insbesondere eine unterschiedliche Ätzrate bzw. ein unterschiedliches
Ansprechen auf die verwendeten Ätzmittel
(in der Regel dem Fachmann vertraute Plasma-Ätzgase), aufweisen.
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Die
Stufen 10 weisen bei diesem Beispiel eine mittels eines
lithographischen Verfahrens realisierbare Breite auf und sind demzufolge
durch die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahrensschritte
konventionell erzeugt. Die Dicke der Bedeckungsschicht wird durch
eine Reihe von Betriebsparametern beim Abscheideverfahren bestimmt.
Sie bestimmt die später
erzeugte Breite der Trenches und kann im Beschichtungsverfahren
sehr genau eingestellt werden. Die Dicke der Bedeckungsschicht ist
insbesondere weitaus geringer als die Breite der Stufe.
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Im
Folgenden wird dargestellt, wie bei der in 1 gezeigten
Anordnung eingegrabene Zonen entlang der vertikalen Linien 14,
d.h. in unmittelbarer Nähe
der gegebenen Schaltungsstrukturen, erzeugt werden. In den nachfolgenden
Figuren werden die dotierten Bereiche nicht dargestellt, um die
Figuren übersichtlich
und einfach zu gestalten. Es wird davon ausgegangen, dass diese
Bereiche bei jedem nachfolgenden Verfahrensschritt weiterhin vorhanden sind.
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2 zeigt
eine Stufe 10 in einer vergrößerten und vereinfachten Darstellung.
Durch ein anisotropes Ätzen
wird die Bedeckungsschicht 11 vom Boden 10' der Stufe und
von der Oberfläche
der Hilfsschicht entfernt, bis jeweils ein Bedeckungsrest 16 an den
Stufenflanken 12 verbleibt.
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Der
sich daraufhin einstellende Zustand ist in 3 dargestellt.
Der Stufengrund und die Oberfläche
der Hilfsschicht sind vollständig
von der Bedeckungsschicht befreit, die Bedeckung ist nur noch in Form
des Bedeckungsrestes die Stufen flanken 12 vorhanden. Als
anisotropes Ätzverfahren
eignet sich in diesem Zusammenhang ein nach dem Stand der Technik
bekanntes Trockenätzen
unter Verwendung von SF6 bzw. CF4 als Ätzgas,
in Verbindung mit einem Beschuss von beschleunigten Ionen aus einem Plasma.
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Die
Hilfsschicht kann aus Siliziumoxid, aber auch aus einer Kohlenstoffschicht
bestehen. Beide Materialien lassen sich auf die Oberfläche des
Halbleiter-Substrates aufbringen. Die Bedeckungsschicht besteht
aus Siliziumnitrid. Alternativ kann auch polykristallines Silizium
zur Anwendung kommen.
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Anschließend wird
gemäß 4 die
in 3 gezeigte Anordnung mit einer Maskierschicht 17 überdeckt,
die ein sich zum Material des Bedeckungsrestes 16 unterscheidendes Ätzverhalten
aufweist. Die Maskierschicht kann in ihrem Ätzverhalten der Hilfsschicht
gleichen. Sie kann aus dem gleichen Material wie die Hilfsschicht,
d.h. Siliziumoxid oder Kohlenstoff, bestehen.
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Unter
Anwendung eines Trockenätzens
wird die Maskierschicht nunmehr so weit zurückgeätzt, bis der Bedeckungsrest 16 oberflächlich freigelegt
worden ist. In 5 ist der sich nach dem Rückätzen der Maskierschicht
einstellende Zustand dargestellt. Die Oberfläche wird nun durch einen geringfügig in seiner Dicke
reduzierten Teil der Hilfsschicht 15, einen auf dem Stufengrund 10' verbliebenen
Rest der Maskierschicht 17 und den oberflächlich herausragenden Bedeckungsresten 16 gebildet.
Die Bedeckungsreste können
entsprechend der ursprünglichen
Dicke der Bedeckungsschicht eine sehr geringe Breite aufweisen.
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Gemäß 6 werden
die Bedeckungsreste 16 mit einem selektiven Ätzmittel
entfernt. An der Stelle der nun fehlenden Bedeckungsreste verbleiben
langgestreckte Ausnehmungen 18 in der Maskierungsschicht.
Die aus den Bedeckungsresten 16, den Resten der Hilfsschicht 15,
der Maskierschicht 17 und den Gräben gebildete Oberflächenstruktur stellt
nunmehr eine auf dem Halbleiter-Substrat 5 aufgelagerte
Hartmaske 19 für
das sich anschließende Tiefenätzen dar.
Die Hartmaske 19 markiert gewissermaßen den in Form der Gräben 18 auf
der Oberfläche
des Halbleiter-Substrates 5 vorgezeichneten lateralen Verlauf
der späteren
Trenches in Form eines hier nicht dargestellten Trenchmusters.
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7 zeigt
den, zur Herausbildung der Trenches führenden Schritt des anisotropen
Tiefenätzens.
Dabei wird mit einem selektiv auf das Halbleiter-Substrat wirkenden Ätzmittel,
in Verbindung mit einem Beschuss von beschleunigten Ionen aus einem
Plasma beispielsweise einem Ätzgas
wie SF6, HBr oder NF3,
ein Trench 20 der erforderlichen Tiefe in das Halbleiter-Substrat und somit
zwischen die in dem Substrat bereits vorliegenden Schaltungsstrukturen
und Dotierungen entlang der Linie 14 aus 1 hinein
getrieben. Die Ätzprozesse
werden häufig
als RIE(reactive ion etching) bezeichnet. Bei denen am Trenchoden
durch die Zusammenwirkung aus Ionenbeschuss Ätzgas Silizium abgetragen wird,
während an
den Trench-Steitenwänden
(ohne direkten Ionenbeschuss) eine Abscheidung von sog. Seitenwandpolymeren
auftritt, welche eine laterale Unterätzung des Trenches behindert.
Durch die Wahl der Ätzgase, der
Temperatur der Dauer und der Plasmaleistung bzw. Beschleunigungsspannung
lassen sich die Ätzrate
bzw. Ätztiefe
und die Geometrie der Seitenwand einstellen.
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Es
sind prinzipiell mehrere Varianten möglich, um die im Zusammenhang
mit 6 erwähnte Hartmaske 19 zu
erzeugen. Eine weitere beispielhafte Variante ist in den 8 und 9 gezeigt.
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Bei
dem in 8 gezeigten Verfahrensschritt wird von dem in 3 gezeigten
Zwischenzustand ausgegangen. In diesem Fall wird jedoch vor dem
Auftragen der Maskierschicht 17 die gesamte Hilfsschicht 15 vollständig selektiv
entfernt. Es wird mit anderen Worten die Stufe vor den nachfolgenden Verfahrensschritten
komplett beseitigt. Im Ergebnis verbleiben somit die Bedeckungsreste 16 als "Stoppeln" oder freistehende "Zacken" auf der Substratoberfläche. Diese
werden nun mit der Maskierschicht überdeckt.
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Die
Maskierschicht 17 wird nun wie beschrieben bis zum oberflächlichen
Freilegen der Bedeckungsreste 16 zurückgeätzt. Den sich ergebenden Zustand
zeigt 9. Nach dem (hier nicht dargestellten) Entfernen
der Bedeckungsreste verbleibt dann eine aus dem Material der Maskierschicht
bestehende Hartmaske auf dem Substrat. Die Vorgehensweise nach 8 und 9 hat
den Vorteil, dass der zwischen den Bedeckungsresten 16 vorhandene
Teil der Hartmaske eine durch den fehlenden Einfluss der Stufe etwas
homogenere und planere Oberflächengestalt
aufweist. Die nachfolgenden Verfahrensschritte folgen dann der im
Zusammenhang mit den 6 und 7 beschriebenen
Hauptvariante.
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Das
Ausführen
der Verfahrensschritte zum Erzeugen der Trenches kann auch mit einer Änderung
der Oberflächentopographie
des Substrates 5 einhergehen. Die 10 bis 13 zeigen
ein entsprechendes Beispiel. Gemäß 10 besteht
die Stufe 10 in diesem Fall aus einer direkt in das Substrat 5 eingebrachten
Stufe, ohne vorher aufgebrachte Hilfsschicht, und nur mit der direkt
auf das Substrat aufgebrachten Bedeckungsschicht 11. die
Bedeckungsschicht kann ggf. auch aus einem Schichtstapel bestehen,
bzw. auf einer dünnen
Hilfsschicht aufgebracht sein.
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Durch
den anisotropen Ätzschritt
wird die Bedeckungsschicht bis auf den Bereich der Stufenflanken 12 entfernt,
sodass die Bedeckungsreste 16 verbleiben. Anschließend wird
gemäß 12 die
Oberfläche
des Substrates 5 soweit zurückgeätzt, bis sich unter den Bedeckungsresten 16 Bedeckungsstege 16a ausgebildet
haben. Diese Konfiguration wird nun mit der Maskierschicht 17 überdeckt.
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Das
nachfolgende Rückätzen der
Maskierschicht 17 mit einem Entfernen der Bedeckungsreste 16 führt nun
zu dem in 13 gezeigten Zwischenergebnis.
In diesem Fall besteht die Hartmaske 19 dem Restmaterial
der Maskierschicht 17.
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Die
sich daraus ergebende Form der Trenches zeigt 14.
Sie umfasst einen oberen Abschnitt, der im wesentlichen der ursprünglichen
Stufe entspricht, mit an den Flanken der Stufe sich in das Innere
des Substrates erstreckenden ausläuferartigen Trenches.
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Eine
derartige Trenchform lässt
sich durch ein Planarisieren der Stufe 10 umgehen. Die 15 bis 18 zeigen
einen dafür
beispielhaften Verfahrensablauf.
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15 zeigt
dazu eine Wiederholung von 10. Gemäß 16 wird
nach dem anisotropen Ätzen
der Bedeckungsschicht 11 die Stufe 10 mit einer
Planarisierung 21 verfüllt.
Das Material der Planarisierung weist dabei das gleiche Ätzverhalten
wie das Substrat 5 auf. Das Überdecken und das Rückätzen der
Maskierungsschicht und teilweise des Substrates erfolgt in analoger
Weise wie in den 12 und 13, d.h.
das Substrat 5 wird so weit zurückgeätzt, bis die Planarisierung 21 komplett
verschwunden ist und die vorhergehend erwähnten Bedeckungsstege 16a erzeugt
worden sind. Nach dem Rückätzen der
Maskierungsschicht 17 und dem Entfernen der Bedeckungsreste 16 besteht
wie in 17 gezeigt die Hartmaske 19 aus
den Resten der Maskierungsschicht 17 und den eingebetteten
oberflächlich
freiliegenden Bedeckungsstegen 16a. Diese werden nun tiefgeätzt, wobei
sich die in 18 gezeigte Trenchgestalt herausbildet.
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19 zeigt
einen allgemeinen Endzustand nach Abschluss des Tiefenätzens. Die
Oberfläche des
Substrates enthält
die Hartmaske 19, während im
Substrat 5 die noch unbefüllten Trenches 20 vorhanden
sind.
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Die
Hartmaske 19 wird anschließend in einem Ätzprozess
vollständig
entfernt. Die Trenches 20 werden in einem Abscheideverfahren
oder durch Oxidation verfüllt.
Trenches 20 und Trenchfüllung
ergeben die nun komplette Zone 22.
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Das
Befüllen
der Trenches 20 wird mit Hilfe eines Abscheideverfahrens
oder mittels thermischer Oxidation ausgeführt. Dabei können sowohl
einstufige als auch mehrstufige Abscheideverfahren angewendet oder
eine thermische Oxidation bzw. mehrere Oxidationen mit Abscheideverfahren
kombiniert werden. Als einstufige Abscheideverfahren werden in dem
hier behandelten Zusammenhang alle Abscheideverfahren bezeichnet,
die zu einer homogenen, nicht strukturierten Trenchbefüllung führen. Mehrstufige,
insbesondere zweistufige Abscheideverfahren sind dementsprechend
Abscheideverfahren, bei dem sich als Ergebnis eine inhomogene, strukturierte
und vor allem geschichtete Trenchbefüllung ergibt.
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In
diesem Zusammenhang lässt
sich an den Flanken des Trenches eine Oxidschicht durch eine gezielte
Oxidation erzeugen, wobei eine Siliziumoxidschicht an den Seitenwänden der
Trenches aufwächst.
Alternativ kann die Siliziumoxidschicht auch durch eine Abscheidung
aus der Gasphase aufgebracht werden. Auf eine ähnliche Weise kann auch auch
eine Flankenbedeckung mit Siliziumnitrid erzeugt werden.
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Bevorzugt
wird für
derartige Abscheideprozesse auf sog. CVD-Prozesse zurückgegriffen, bei denen aus
einer oder mehreren in der Gasphase vorhandenen Chemikalien an der
Halbleiteroberfläche eine
Schicht erzeugt wird. Dabei werden vorzugsweise Prozesse verwendet,
bei denen die Reaktion zur Schichtbildung an der Halbleiteroberfläche durch eine
erhöhte
Temperatur gestartet wird und bei denen die Aufwachsrate der Schicht
reaktionsbegrenzt erfolgt. Bei diffusions-begrenzten Prozessen bzw.
Bei Prozessen, bei denen die Reaktion durch ein Plasma gestartet
wird, muss mit einem inhomogenen Wachstum in Trenches gerechnet
werden, weshalb diese Prozessbedingungen hier weniger tauglich sind.
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Es
hat sich dabei als hilfreich herausgestellt, wenn der erzeugte Trench
eine in vertikaler Richtung abnehmende Breite aufweist und somit
enger wird. Eine derartige Verengung kann bei bekannten Trockenätzverfahren
durch Wahl der Ätzgase,
der Temperatur, der Dauer und der Plasmaleistung der Seitenwandpolymere
an den Trench-Seitenwänden
mit dem Ätzfortschritt
mit Unterstützung
des direkten Ionenbeschusses in eine definierte Relation gebracht werden.
Eine derartige, sich verengende Geometrie kann auch kontrolliert
erzeugt werden. Dies ist vor allem dadurch möglich, dass die Konzentration
des Ätzgases
bzw. die Zusammensetzung der Ätzgase und
der Beschuss mit Ionen in Abhängigkeit
von der Zeit und damit der zunehmenden Tiefe des Trenches verringert
wird.
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Die 21 bis 24 zeigen
eine Reihe von beispielhaften Trenchbefüllungen. In 21 besteht die
Befüllung
aus einer homogenen Trenchbefüllung 23 mit
ausschließlich
einem homogenen Füllmaterial. Das
homogene Füllmaterial
kann isolierende, d.h. dielektrische Eigenschaften aufweisen. In
dem hier behandelten Zusammenhang ist eine derartige homogene Befüllung im
Regelfall eine isolierende Befüllung
aus Siliziumoxid oder Siliziumnitrid.
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22 zeigt
eine anisotrope, geschichtete Befüllung 24. Diese ist
in dem hier gezeigten Fall vertikal geschichtet. Beide Komponenten 24a und 24b können dabei
mit aus elektrisch isolierenden Materialien bestehen.
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Bei
einer rein isolierenden Befüllung
besteht z.B. die Komponente 24a aus Siliziumnitrid, während die
Komponente 24b aus Siliziumoxid ausgebildet ist. Eine elektrisch
leitende Komponente 24b besteht vorzugsweise aus polykristallinem
Silizium.
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23 zeigt
eine anisotrope Befüllung 24 mit
einer vertikal/horizontalen Schichtung. Die Komponente 24a ist
dabei an den Flanken und auf dem Grund des Trenches lokalisiert
und kleidet gleichsam den Trench inwendig aus. Die Komponente 24b befüllt den
Innenraum des Trenches.
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Darüber hinaus
sind Befüllungen
nach den 22 und 23 bei
Trenches mit einer größeren Breite
und einer damit zunehmenden thermischen Ausdehnung der Trenchfüllungen
mit entsprechend zunehmenden thermischen Spannungen zweckmäßig. Bei
vertikal, bzw. vertikal/horizontal geschichteten anisotropen Befüllungen
fängt eine
der beiden Komponenten gleichsam die thermische Ausdehnung der anderen
Komponente durch deren sich unterscheidende Ausdehnungskoeffizienten
nach Art eines mechanischen Spannungsteilers ab, so dass die thermische
Ausdehnung des Schichtsystems der von Silizium entspricht bzw. dieser
möglichst
nahekommt.
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Schließlich ist
auch eine vertikalgeschichtete bzw. gestapelte Befüllung nach 24 möglich. Derartige
Befüllungen
sind besonders dann zweckmäßig, wenn
entlang der vertikalen Trenchachse ein bestimmtes anisotropes Profil
eines Dielektrikums realisiert werden soll. In diesem Zusammenhang
ist anzumerken, dass natürlich
auch mehr als zwei Komponenten als Befüllung eingebracht sein können. Schließlich kann
die Befüllung
auch aus einem Hohlraum bestehen, der nach oben z.B. durch ein Oxid verschlossen
ist. Vorteilhaft ist dann eine Oxidation der Halbleiteroberfläche um die
Oberflächenzustände abzusättigen.
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Die
nun folgenden Figuren zeigen einige beispielhafte aktive integrierte
Leistungshalbleiter-Bereiche, die mit den vorhergehend beschriebenen Trenches
bzw. den durch die Befüllung
entstehenden Funktions"wänden" durch das beispielhaft
erläuterte Herstellungsverfahren
modifiziert worden sind.
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25 zeigt
eine integrierte MOSFET-Transistorzelle, die durch eingegrabene
Isolationswände 26 modifiziert
worden ist. Die Darstellung aus 25 kann
als ein vergrößerter Bildausschnitt
aus 1 aufgefasst werden. Es ist an dieser Stelle darauf
hinzuweisen, dass die in 25 gezeigte
Konfiguration periodisch fortgesetzt über einen größeren Bereich des
Substrates 5 verteilt angeordnet ist. 25 zeigt somit
eine "Elementarzelle" eines nach links
und rechts außerhalb
der Darstellung fortgesetzten Ensembles.
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25 stellt
insbesondere die in 1 gezeigten aktiven Leistungsbereiche
nach dem Einbringen der Trenches und der Re alisierung der eingegrabenen
Zonen dar. Wie bereits in 1 erläutert, besteht
die MOSFET-Struktur aus der Driftzone 6, der Bodyzone 7 und
in die Bodyzone eingebetteten Sourcezonen 8, die auf einer
Sourceseite S des Halbleitersubstrats 5 angeordnet sind.
Auf der Drainseite D befinden sich die Drain-Kontaktierung 13 und die Drain-Anschlusszone 9.
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Entlang
der vorgegebenen Linien 14 sind durch das vorhergehend
beschriebene Verfahren Isolationstrenches 26 eingebracht,
die durch das Substrat 5 vollständig von der Sourceseite S
zur Drainsaite D verlaufen. Die Isolationstrenches 26 sind
mit einem isolierenden Material, beispielsweise Siliziumoxid oder
Siliziumnitrid, entweder in einer homogenen Befüllung nach 21 oder
in einer anisotropen Befüllung
nach einer der 22 bis 24 verfüllt.
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Sie
grenzen aus der Driftzone 6 in Richtung der Sourceseite
S eine Driftsteuerzone 27 und in Richtung der Drainseite
D eine Verbindungszone 28 ab. Der von den Isolationstrenches 26 abgegrenzte Bereich
bildet ein Hilfsgate 25 aus, das über eine hier nicht dargestellte
Dioden-Schaltung zusätzlich
ansteuerbar gestaltet ist und insbesondere source- und/oder drainseitig
kontaktiert ist. Hierzu sind zusätzliche
hier nicht dargestellte Kontaktierungsmittel auf die Oberfläche des
Substrates 5 aufgebracht. Bei dem Ausführungsbeispiel aus 25 sind
die Isolationstrenches 26 durch eine Lateralverbindung 26a miteinander
verbunden. Diese Lateralverbindung ist ebenfalls isolierend verfüllt und
kann als Tunneldielektrikum dienen.
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Die
durch die Isolationstrenches 26 abgegrenzte Driftsteuerzone 27 beeinflusst
die Ladungsträgerkonzentration
in der Driftzone 6. Die Driftsteuerzone besteht wie die
Driftzone 6 aus einem einkristallinen gleich dotierten
Material. Die Isolationstrenches 26, insbesondere deren
vertikale Tiefe und deren dadurch ausgebildete Kontaktfläche mit
den angrenzenden Zonen 6 und 27, sind so bemessen, dass
ein Quotient aus einer Netto-Dotierstoffladung in
den an jeden Isolationstrench 26 angrenzenden Bereich der
Zonen 6 und 27 und der Fläche des jeweili gen Isolationstrenches
kleiner ist als eine Durchbruchsladung des Halbleitermaterials in
der Driftsteuerzone 27. Bei einer abgestimmten Gestaltung
des Isolationstrenches 26 und der für die Zone 27 bekannten
Dotiervorschrift wird erreicht, dass sich innerhalb der Driftsteuerzone
in Richtung auf den Isolationstrench unabhängig von einem innerhalb der Driftzone 6 herrschenden
Potential kein elektrisches Feld aufbauen kann, das in seiner Stärke die
Durchbruchsfeldstärke
des Halbleitermaterials in der Driftsteuerzone 27 erreicht.
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Durch
Anlegen einer positiven Spannung an der Driftsteuerzone im eingeschalteten
Zustand wird ein Akkumulationseffekt von Ladungsträgern innerhalb
der Driftzone 6 erreicht. Für eine besonders gute Wirksamkeit
des Isolationstrenches 26 ist es notwendig, den in das
Halbleitersubstrat eingebrachten Trench sehr dünn auszubilden, damit das elektrische Feld
in der Driftsteuerzone 27 gut auf die Driftzone 6 durchgreifen
kann. Die minimale Dicke des Isolationstrenches ergibt sich dabei
aus der sich zwischen den Zonen 6 und 27 einstellenden
Potentialdifferenz und der dabei wirkenden Feldstärkebelastung
auf die isolierende Befüllung
des Trenches. Bei einer Verwendung von Siliziumoxid als isolierendem
Füllmaterial
und Potentialdifferenzen von bis zu 100 V, vorzugsweise von bis
zu 20 V, ergeben sich typische Trenchbreiten von weniger als 500
nm, vorzugsweise von 25 bis 150 nm, die mit dem beschriebenen Verfahren
problemlos und positionsgenau realisiert werden können.
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Der
Einschaltwiderstand des Transistors kann durch das beschriebene
Verfahren gegenüber dem
Fall ohne Driftsteuerzone um mehr als einen Faktor 10 reduziert
werden.
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26 zeigt
eine weitere eingegrabene Zone in Form einer beispielhaften eingegrabene Hilfs-Gateelektrode 29 in
einer MOSFET-Anordnung. Die Hilfs-Gateelektrode ist zwischen die
Source-Zonen 8 in die Body-Zone 7 von der Source-Seite
S in die dotierte MOSFET-Struktur eingebracht. Bei dem Beispiel
aus 25 sind in Kombination zur Gate-Elektrode die
vorherge hend beschriebenen Isolationstrenches 26 mit der
durch sie abgegrenzten Driftsteuerzone 27 zusätzlich dargestellt.
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Die
Gate-Elektrode und die Driftsteuerzone können über eine Diodenschaltung, insbesondere eine
Zehner-Diode miteinander angesteuert werden. Der durch die Isolationstrenches 26 abgegrenzte
Bereich wirkt in diesem Falle nicht nur als eine Driftsteuerzone
in der vorhergehend beschriebenen Wirkungsweise, sondern als ein
zusätzliches
Hilfsgate in funktionellem Zusammenhang mit der eingegrabenen, als
Hauptgate betriebenen Gate-Elektrode.
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Die
Breite der Isolationstrenches beträgt bei einer Sperrspannung
von bis zu 600 V etwa 50 bis 250 nm. Die vertikale Tiefe der Isolationstrenches
ist etwa eintausendmal größer. Sie
beträgt
unter den genannten Betriebsbedingungen etwa 50 μm und mehr. Der Isolationstrench
ist demnach unter den Größenverhältnissen
der des Substratlayouts sehr tief und sehr schmal.
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Der
Aufbau der eingegrabenen Hilfs-Gateelektrode 29 folgt im
wesentlichen dem Befüllungsprinzip
nach 23 mit einer ersten isolierenden Flanken- und
Grundbedeckung 29a, die aus Siliziumoxid oder Siliziumnitrid
besteht, und einer elektrisch leitfähigen Innenbefüllung 29b,
die bevorzugt aus polykristallinem Silizium ausgebildet ist. Die
Breite des für
die eingegrabene Elektrodenanordnung vorgesehenen Trenches richtet
sich nach der Größe der gegebenen
dotierten MOSFET-Struktur, insbesondere der Body- und Source-Zonen.
Sie beträgt
typischerweise 100 ... 1000 nm.
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27 zeigt
eine beispielhafte Kompensationsanordnung 30 zur Realisierung
eines integrierten Kompensationsbauelementes. Derartige Bauelemente
werden auch als "super-junction"- oder "CoolMOS"-Bauelemente bezeichnet.
Sie bestehen aus einer alternierenden Folge von komplementär zueinander
dotierten Kompensationsbereichen 31. Um die laterale Ausdiffusion
der p- und n-Gebiete
zu verringern, wird vorgeschlagen, die Gebiete durch Isolationstrenches 26 voneinander
zu trennen und wenigs tens einen der Dotierstoffe von der Oberfläche aus oder über zusätzliche
Hilfsgräben,
welche später wieder
verfüllt
werden, einzubringen.
-
Die
Befüllung
der Isolationstrenches besteht aus Siliziumoxid oder Siliziumnitrid,
die vorzugsweise als eine homogene Befüllung nach dem Prinzip aus 21 ausgebildet
ist. Die Breite der Trenches beträgt weniger als 200 nm, vorzugsweise
150 nm und weniger. Zur Realisierung der gezeigten Kompensationsstruktur
wird, wie weiter oben beschrieben, auf ein vorhergehend homogen
dotiertes Halbleiter-Substrat 5 bzw. ein Grundmaterial
zurückgegriffen,
bei dem sich auf einem hochdotierten Substrat eine homogen bzw.
schichtweise homogen, aber niedriger als das Substrat dotierte Halbleiterschicht
befindet, und die Isolationstrenches wie beschrieben entlang der
Grenzen der Dotierbereiche eingebracht.
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28 und 29 zeigen
beispielhafte Leistungsbereiche einer Schottky-Diode, die durch einen
Isolationstrench 26 unterteilt ist. Die in 28 gezeigte
Konfiguration weist eine Anodenkontaktierung 32 auf, die
an eine schwach n-dotierte Schottky-Driftzone 33 anschließt. Die
Anodenkontaktierung und die Schottky-Driftzone bildet einen Schottky-Übergang 33a aus.
Auf der gegenüberliegenden Seite
der Anodenkontaktierung befindet sich eine stark n-dotierte Anschlusszone 34,
die mit einer Kathodenkontaktierung 34a abschließt.
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Unmittelbar
neben der so gebildeten Schottky-Dioden-Konfiguration ist eine durch
den Isolationstrench abgetrennte Schottky-Driftsteuerzone 35 ausgebildet,
die eine im Vergleich zur Schottky-Driftzone identische Dotierung
aufweist. An die Schottky-Driftsteuerzone 35 schließt sich
eine höher
n-dotierte Schottky-Verbindungszone 36 an,
die mit einer zweiten Kontaktierung 36a abschließt. Die
Kontaktierungen 34a und 36a sind voneinander elektrisch
isoliert.
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Die
so gegebene Struktur führt
bei einer hochohmigen Anbindung 37 zwischen der Kathodenkontaktierung
und der zweiten Kontak tierung zu einer stark inhomogenen kanalartigen
Ladungsträgerverteilung
entlang der Grenzfläche
zum Isolationstrench 26 in der Schottky-Driftzone 33 infolge
des innerhalb der Schottky-Driftsteuerzone 35 herrschenden
elektrischen Feldes. Daraus resultiert eine beträchtlich steilere Diodenkennlinie
in Durchlassrichtung mit einem entsprechend deutlich geringeren
spezifischen Widerstand.
-
Zur
Verringerung eines Leckstromes über die
hochohmige Anbindung 37 bei einer in Sperrrichtung geschalteten
Schottky-Diode und zur Steigerung des Anschlusswiderstandes im Bereich
der zweiten Kontaktierung 36a für eine ausreichende Ladungsträgerakkumulation
im Bereich der Schottky-Driftzone kann die Schottky-Verbindungszone 36 p-dotiert
sein. Dies ist in 29 dargestellt. In diesem Fall
wirkt bei einer in Durchlassrichtung geschalteten Schottky-Diode
im Bereich der Zonen 33 und 34 die Anschlusszone 36 als
in Sperrrichtung geschaltete Diode und somit als ein hochohmiger
Widerstand, der somit die hochohmige Anbindung 37 funktionell
ersetzt.
-
Die
Herstellung der in den 28 und 29 beispielhaft
gezeigten Schottky-Strukturen erfolgt in der bereits beschriebenen
Weise. Es werden zunächst
innerhalb des Substrates 5 die entsprechenden Bereiche
dotiert. Anschließend
wird der Isolationstrench 26 in die so gebildete aktive
Struktur eingebracht. Der Isolationstrench muss nicht durch den
ganzen Halbleiterkörper
reichen, dann sind Driftzone und Driftsteuerzone vorzugsweise im
Bodenbereich der Driftsteuerzone durch Ausbilden von Dioden elektrisch
zu entkoppeln.
-
Weitere
Ausführungsbeispiele
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die beschriebenen Trenchstrukturen
prinzipiell in jede beliebige integrierte Schaltungsstruktur eingebracht
werden können.
Sie sind keineswegs auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt
und können
im Rahmen fachmännischen Handelns
angepasst und entsprechend zweckmäßig abgeändert werden.
-
- 1
- Halbleitervorrichtung
- 3
- dotierter
Bereich
- 5
- Halbleiter-Substrat
- 6
- Driftzone
- 7
- Body-Zone
- 8
- Source-Zone
- 9
- Drain-Zone
- 10
- Stufe
- 10'
- Stufenboden
- 11
- Bedeckungsschicht
- 12
- Stufenflanke
- 13
- Drain-Kontaktierung
- 14
- vorgesehene
eingegrabene Zonenbereiche
- 15
- Hilfsschicht
- 16
- Bedeckungsrest
- 16a
- Bedeckungssteg
- 17
- Maskierschicht
- 18
- Langgestreckte
Ausdehnung
- 19
- Hartmaske
- 20
- Trench
- 21
- Planarisierung
- 22
- eingegrabene
Zone
- 23
- Trenchbefüllung, allgemein
- 24
- Trenchbefüllung, anisotrop
- 24a
- erste
Füllkomponente
- 24b
- zweite
Füllkomponente
- 25
- Hilfsgate
- 26
- Isolationstrench
- 27
- Driftsteuerzone
- 28
- Verbindungszone
- 29
- Gate-Elektrode,
eingegraben
- 29a
- Flanken-
und Grundbedeckung
- 29b
- Innenbefüllung
- 30
- Kompensationsanordnung
- 31
- Kompensationsbereich
- 32
- Anodenkontaktierung
- 33
- Schottky-Driftzone
- 33a
- Schottky-Übergang
- 34
- Anschlusszone
- 34a
- Kathodenkontaktierung
- 35
- Schottky-Driftsteuerzone
- 36
- Schottky-Verbindungszone
- 36a
- zweite
Kontaktierung
- 37
- hochohmige
Anbindung