DE102011054372B4 - Method for producing a semiconductor transistor structure - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Halbleitertransistorstruktur (100), umfassend: Bereitstellen eines Halbleiterkörpers (40) mit einer horizontalen Hauptoberfläche (15); Ausbilden eines vertikalen Grabens (19a), der sich von der horizontalen Hauptoberfläche (15) in den Halbleiterkörper (40) erstreckt; Ausbilden einer ersten Dielektrikumsschicht (7) in dem vertikalen Graben (19a,); Ausbilden eines ersten leitfähigen Gebiets (13a) derart auf der ersten Dielektrikumsschicht (7) in dem vertikalen Graben (19a), dass das erste leitfähige Gebiet (13a) von der horizontalen Hauptoberfläche (15) zurückgezogen ist; Auffüllen des vertikalen Grabens (19a,) mit einer zweiten Dielektrikumsschicht (8), die das ersten leitfähigen Gebiet (13a) bedeckt; und Entfernen der ersten Dielektrikumsschicht (7) und der zweiten Dielektrikumsschicht (8) aus einem oberen Abschnitt des vertikalen Grabens (19a) um den Halbleiterkörper an einer Seitenwand des vertikalen Grabens (19a) freizulegen, wobei das erste leitfähige Gebiet (13a) von der zweiten Dielektrikumsschicht (8) bedeckt bleibt.A method of fabricating a semiconductor transistor structure (100), comprising: providing a semiconductor body (40) having a horizontal main surface (15); Forming a vertical trench (19a) extending from the main horizontal surface (15) into the semiconductor body (40); Forming a first dielectric layer (7) in the vertical trench (19a, 19); Forming a first conductive region (13a) on the first dielectric layer (7) in the vertical trench (19a) such that the first conductive region (13a) is retracted from the main horizontal surface (15); Filling the vertical trench (19a, 14) with a second dielectric layer (8) covering the first conductive region (13a); and removing the first dielectric layer (7) and the second dielectric layer (8) from an upper portion of the vertical trench (19a) to expose the semiconductor body at a sidewall of the vertical trench (19a), the first conductive region (13a) being from the second Dielectric layer (8) remains covered.

Description

ERFINDUNGSGEBIETFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitertransistorstruktur, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer Feldeffekttransistorstruktur mit einer vergrabenen isolierten Feldplatte.The present invention relates to a method for producing a semiconductor transistor structure, in particular to a method for producing a field effect transistor structure having a buried insulated field plate.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Viele Funktionen von modernen Vorrichtungen in Kraftfahrzeug-, Verbraucher- und Industrieanwendungen wie etwa das Umwandeln elektrischer Energie, das Ansteuern eines Elektromotors oder einer elektrischen Maschine und das Modulieren bzw. Verstärken von Signalen, zum Beispiel in HiFi-Audioverstärkerschaltungen, basieren auf Halbleitertransistoren, insbesondere Feldeffekttransistoren (FET) wie MOSFETs (Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) und IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistoren). Als Steuerelektrode des Transistors dient bei diesen Bauelementen eine gegenüber dem Halbleiterkörper isolierte Gatterelektrode, die im Folgenden auch als Gateelektrode bezeichnet wird.Many functions of modem devices in automotive, consumer, and industrial applications, such as converting electrical energy, driving an electric motor or electric machine, and modulating signals, for example in hi-fi audio amplifier circuits, are based on semiconductor transistors, particularly field effect transistors (FET) such as MOSFETs (Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) and IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors). As a control electrode of the transistor used in these components, a respect to the semiconductor body insulated gate electrode, which is also referred to below as the gate electrode.

Neben den Kapazitäten zwischen der Gateelektrode und den beiden anderen Anschlüssen des Transistors, Sourceelektrode und Drainelektrode für einen MOSFET bzw. Emitterelektrode und Kollektorelektrode für einen IGBT, ist die Sperrfähigkeit des Transistors ein wichtiger Betriebsparameter. Zur Erhöhung der Sperrfähigkeit bei gleichem Einschaltwiderstand Ron können vergrabene isolierte Feldplatten verwendet werden. Derartige Leistungshalbleitervorrichtungen sind aus der DE 11 2009 003 514 T5 bekannt. Durch vergrabene isolierte Feldplatten kann zudem auch die Gate-Drain-Kapazität des Transistors verringert werden. Andererseits entsteht zwischen der Gateelektrode und Feldplatte eine zusätzliche Kapazität, die einen Teil der Kapazität zwischen Gate- und Sourceanschluss bildet, da die Feldplatte typischerweise auch mit dem Sourcepotential beaufschlagt wird. Die Dielektrizitätskonstante und die integrierte Dicke der Isolationsschicht zwischen der Gateelektrode und der Feldplatte beeinflussen diese zusätzliche Kapazität und damit die Kapazität zwischen Gate- und Sourceanschluss.In addition to the capacitances between the gate electrode and the other two terminals of the transistor, source electrode and drain electrode for a MOSFET or emitter electrode and collector electrode for an IGBT, the blocking capability of the transistor is an important operating parameter. Buried isolated field plates can be used to increase the blocking capability with the same on-resistance Ron. Such power semiconductor devices are known from DE 11 2009 003 514 T5 known. By buried insulated field plates also the gate-drain capacitance of the transistor can be reduced. On the other hand, an additional capacitance forms between the gate electrode and field plate, which forms part of the capacitance between gate and source terminal, since the field plate is typically also supplied with the source potential. The dielectric constant and the integrated thickness of the insulating layer between the gate electrode and the field plate influence this additional capacitance and thus the capacitance between the gate and source terminals.

Das Schaltverhalten des Transistors wird wesentlich durch die Gate-Drain-Kapazität und die Gate-Source-Kapazität bestimmt. Die Gate-Drain-Kapazität beeinflusst insbesondere die Schaltgeschwindigkeit des Bauelements, und damit die Steilheit von Schaltflanken eines das Bauelement durchfließenden Stromes bzw. einer über dem Bauelement abfallenden Spannung. Die Gate-Drain-Kapazität des Transistorbauelements ist beispielsweise abhängig von der Fläche, mit der die Gateelektrode und ein Driftgebiet bzw. ein Draingebiet des Bauelements einander überlappen sowie von der Dielektrizitätskonstanten und der Dicke des Gateoxids zwischen der Gateelektrode und dem Driftgebiet.The switching behavior of the transistor is essentially determined by the gate-drain capacitance and the gate-source capacitance. In particular, the gate-drain capacitance influences the switching speed of the component, and thus the steepness of switching edges of a current flowing through the component or a voltage drop across the component. The gate-drain capacitance of the transistor device depends, for example, on the area at which the gate electrode and a drain region of the device overlap one another, and on the dielectric constant and the thickness of the gate oxide between the gate electrode and the drift region.

Typischerweise wird das Gateoxid und das Oxid zwischen der Gateelektrode und der Feldplatte in einem gemeinsamen Oxidationsprozess erzeugt. Insbesondere bei dünnen Gateoxiden kann dabei die zusätzliche Kapazität zwischen der isolierten Gateelektrode und der Feldplatte relativ groß werden. Bei schnellen Schaltvorgängen kann diese zusätzliche Kapazität zu einem unerwünschten Wiedereinschalten des MOSFETs führen, indem die Feldplatte über das Drainpotential positiv geladen wird und dann über die zusätzliche Kapazität die Gateelektrode ebenfalls positiv auflädt. Das damit verbundene Wiedereinschalten führt zu Leistungsverlusten und reduziert die Effizienz der Gate-Source-Kapazität.Typically, the gate oxide and the oxide are generated between the gate electrode and the field plate in a common oxidation process. In particular, in the case of thin gate oxides, the additional capacitance between the insulated gate electrode and the field plate can become relatively large. For fast switching operations, this additional capacitance may result in undesirable turn-on of the MOSFET by positively charging the field plate through the drain potential and then positively charging the gate electrode through the additional capacitance. The reconnection associated with this leads to power losses and reduces the efficiency of the gate-source capacitance.

Im Hinblick auf das oben Gesagte, schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitertransistorstruktur nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitertransistorstruktur nach Anspruch 18 vor.In view of the above, the present invention proposes a method of manufacturing a semiconductor transistor structure according to claim 1 and a method of manufacturing a semiconductor transistor structure according to claim 18.

KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNGBRIEF SUMMARY OF THE INVENTION

Gemäß einer Ausführungsform wird ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitertransistorstruktur bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet das Bereitstellen eines Halbleiterkörpers mit einer horizontalen Hauptoberfläche. Ein vertikaler Graben, der sich von der horizontalen Hauptoberfläche in den Halbleiterkörper erstreckt, wird gebildet. Eine erste Dielektrikumsschicht wird in dem vertikalen Graben ausgebildet. Auf der ersten Dielektrikumsschicht in dem vertikalen Graben wird ein erstes leitfähiges Gebiets derart ausgebildet, dass das erste leitfähige Gebiet von der horizontalen Hauptoberfläche zurückgezogen ist. Der vertikale Graben wird mit einer zweiten Dielektrikumsschicht aufgefüllt, die das erste leitfähige Gebiet bedeckt. Die erste Dielektrikumsschicht und die zweiten Dielektrikumsschicht werden aus einem oberen Abschnitt des vertikalen Grabens entfernt, um den Halbleiterkörper an einer Seitenwand des vertikalen Grabens freizulegen, wobei das erste leitfähige Gebiet von der zweiten Dielektrikumsschicht bedeckt bleibt.According to one embodiment, a method of manufacturing a semiconductor transistor structure is provided. The method includes providing a semiconductor body having a horizontal major surface. A vertical trench extending from the horizontal main surface into the semiconductor body is formed. A first dielectric layer is formed in the vertical trench. On the first dielectric layer in the vertical trench, a first conductive region is formed such that the first conductive region is withdrawn from the horizontal main surface. The vertical trench is filled with a second dielectric layer covering the first conductive region. The first dielectric layer and the second dielectric layer are removed from an upper portion of the vertical trench to expose the semiconductor body at a sidewall of the vertical trench, leaving the first conductive region covered by the second dielectric layer.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitertransistorstruktur bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet das Bereitstellen eines Halbleiterkörpers mit einer horizontalen Hauptoberfläche. Es wird ein vertikaler Graben gebildet, der sich von der horizontalen Hauptoberfläche in den Halbleiterkörper erstreckt. In einem unteren Abschnitt des vertikalen Grabens wird ein Feldoxids und eine Feldplatte ausgebildet. Der vertikale Graben wird mit einem HDP-Oxid aufgefüllt. Durch Plasmaätzen wird das HDP-Oxid aus einem oberen Abschnitt des vertikalen Grabens entfernt. Eine isolierte Gateelektrode wird in dem oberen Abschnitt des vertikalen Grabens ausgebildet. Vor dem Plasmaätzen werden typischerweise das Feldoxid und das HDP-Oxid durch Planarisieren von der horizontalen Hauptoberfläche entfernt. Außerdem wird durch das Plasmaätzen typischerweise auch das Feldoxid aus dem oberen Abschnitt des vertikalen Grabens wieder entfernt, um den Halbleiterkörper an einer Seitenwand des vertikalen Grabens in dem oberen Abschnitt für die Ausbildung eines Gateoxids freizulegen.In accordance with another embodiment, a method of fabricating a semiconductor transistor structure is provided. The method includes providing a semiconductor body having a horizontal major surface. A vertical trench is formed which extends from the horizontal main surface into the semiconductor body. In a lower portion of the vertical trench, a field oxide and a field plate are formed. The vertical trench is filled with a HDP oxide. Plasma etching removes the HDP oxide from an upper portion of the vertical trench. An insulated gate electrode is formed in the upper portion of the vertical trench. Prior to plasma etching, typically the field oxide and the HDP oxide are removed from the horizontal major surface by planarization. Additionally, plasma etching typically also removes the field oxide from the upper portion of the vertical trench to expose the semiconductor body to a sidewall of the vertical trench in the upper portion for gate oxide formation.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten, Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen.Further advantageous embodiments, details, aspects and features of the present invention will become apparent from the dependent claims, the description and the accompanying drawings.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung von Prinzipien von Ausführungsformen. Die Zeichnungen sind nicht skaliert und dienen zu Veranschaulichungszwecken. Die Elemente der Zeichnungen sind relativ zueinander nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Der Übersichtlichkeit halber wurden die gleichen Elemente oder Herstellungsschritte in den verschiedenen Zeichnungen mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, sofern nicht etwas anderes angegeben ist.The drawings illustrate embodiments and together with the description serve to explain principles of embodiments. The drawings are not scaled and are for illustrative purposes. The elements of the drawings are not necessarily to scale relative to one another. For the sake of clarity, the same elements or manufacturing steps in the various drawings have been given the same reference numerals, unless otherwise specified.

Die 1 bis 8 veranschaulichen in schematischen vertikalen Querschnitten durch den Halbleiterkörper Verfahrensschritte zur Herstellung eines vertikalen Halbleiterbauelements gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen.The 1 to 8th illustrate in schematic vertical cross-sections through the semiconductor body process steps for the production of a vertical semiconductor device according to one or more embodiments.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen als Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung praktiziert werden kann. In dieser Hinsicht werden Begriffe aus der Richtungsterminologie wie etwa „Oberseite”, „Unterseite”, „Vorderseite”, „Rückseite”, „vorderer”, „hinterer” usw. unter Bezugnahme auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Weil Komponenten von Ausführungsformen in einer Reihe verschiedener Orientierungen positioniert sein können, wird die Richtungsterminologie zu Zwecken der Darstellung verwendet und ist in keinerlei Weise beschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einem beschränkenden Sinne zu verstehen.In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part hereof, and in which is shown by way of illustration specific embodiments in which the invention may be practiced. In this regard, terms from the directional terminology such as "top", "bottom", "front", "back", "front", "back", etc. are used with reference to the orientation of the described figure (s). Because components of embodiments may be positioned in a number of different orientations, the directional terminology is used for purposes of illustration and is in no way limiting. It is understood that other embodiments may be utilized and structural or logical changes may be made without departing from the scope of the present invention. The following detailed description is therefore not to be understood in a limiting sense.

Es wird nun ausführlich auf verschiedene Ausführungsformen Bezug genommen, von denen ein oder mehrere Beispiele in den Figuren dargestellt sind. Jedes Beispiel dient zur Erläuterung und soll keine Beschränkung der Erfindung darstellen. Beispielsweise können als Teil einer Ausführungsform dargestellte oder beschriebene Merkmale mit oder in Verbindung mit anderen Ausführungsformen verwendet werden, um noch eine weitere Ausführungsform zu ergeben. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung solche Modifikationen und Variationen beinhaltet. Die Beispiele werden unter Verwendung einer spezifischen Sprache beschrieben, die nicht so ausgelegt sein sollte, als wenn sie den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche beschränkt.Reference will now be made in detail to various embodiments, one or more examples of which are illustrated in the figures. Each example is illustrative and is not intended to be limiting of the invention. For example, features illustrated or described as part of one embodiment can be used with or in conjunction with other embodiments to yield yet a further embodiment. It is intended that the present invention include such modifications and variations. The examples are described using a specific language which should not be construed as limiting the scope of the appended claims.

Der Ausdruck „horizontal”, wie er vorliegend verwendet wird, soll eine Orientierung im Wesentlichen parallel zu einer ersten oder horizontalen Hauptoberfläche eines Halbleitersubstrats oder -körpers beschreiben. Dies kann beispielsweise die Oberfläche eines Wafer oder eines Chips sein.The term "horizontal" as used herein is intended to describe an orientation substantially parallel to a first or horizontal major surface of a semiconductor substrate or body. This may be, for example, the surface of a wafer or a chip.

Der Ausdruck „vertikal”, wie er vorliegend verwendet wird, soll eine Orientierung beschreiben, die im Wesentlichen senkrecht zu der horizontalen Hauptoberfläche angeordnet ist, d. h. parallel zu der normalen Richtung der horizontalen Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats oder -körpers.The term "vertical," as used herein, is intended to describe an orientation that is substantially perpendicular to the horizontal major surface, i. H. parallel to the normal direction of the horizontal main surface of the semiconductor substrate or body.

Im Folgenden wird n-dotiert als ein erster Leitfähigkeitstyp bezeichnet, während p-dotiert als ein zweiter Leitfähigkeitstyp bezeichnet wird. Die Majoritätsladungsträger eines n-dotierten Gebiets und eines p-dotierten Gebiets sind Elektronen bzw. Löcher. In dieser Spezifikation wird ein negativer Ladungstyp als ein erster Ladungstyp bezeichnet, während ein positiver Ladungstyp als ein zweiter Ladungstyp bezeichnet wird. Natürlich können die Halbleiterbauelemente auch mit entgegengesetzten Dotierungen ausgebildet werden, so dass der erste Leitfähigkeitstyp p-dotiert und der zweite Leitfähigkeitstyp n-dotiert sein kann. Dementsprechend kann der erste Ladungstyp auch den Ladungstyp von Löchern bezeichnen. Weiterhin veranschaulichen einige Figuren relative Dotierkonzentrationen durch an den Dotiertyp angefügte Symbole „–” oder „+”. Beispielsweise bedeutet „n” eine Dotierkonzentration, die kleiner ist als die Dotierkonzentration eines „n”-Dotierungsgebiets, während ein „n+”-Dotierungsgebiet eine größere Dotierkonzentration als das „n”-Dotierungsgebiet aufweist. Das Angeben der relativen Dotierkonzentration bedeutet jedoch nicht, dass Dotierungsgebiete mit der gleichen relativen Dotierkonzentration die gleiche absolute Dotierkonzentration aufweisen müssen, sofern nicht etwas anderes angegeben ist. Beispielsweise können zwei verschiedene n+-Gebiete verschiedene absolute Dotierkonzentrationen besitzen. Das Gleiche gilt beispielsweise für ein n+- und ein p+-Gebiet.In the following, n-doped is referred to as a first conductivity type, while p-doped is referred to as a second conductivity type. The majority carriers of an n-type doped region and a p-type doped region are electrons and holes, respectively. In this specification, a negative charge type is referred to as a first charge type, while a positive charge type is referred to as a second charge type. Of course, the semiconductor devices may also be formed with opposite dopants so that the first conductivity type may be p-doped and the second conductivity type may be n-doped. Accordingly, the first charge type may also designate the charge type of holes. Further, some figures illustrate relative doping concentrations by symbols "-" or "+" attached to the doping type. For example, "n" means a doping concentration smaller than the doping concentration of an "n" -doping region, while an "n + " -doping region has a larger doping concentration than the "n" -doping region. However, indicating the relative doping concentration does not mean that doping regions having the same relative doping concentration must have the same absolute doping concentration, unless otherwise specified. For example, two different n + - Areas have different absolute doping concentrations. The same applies, for example, to an n + and a p + region .

Die hierin beschriebenen Ausführungsformen betreffen Feldeffekttransistoren mit vergrabenen isolierten Feldplatten, insbesondere Feldeffekttransistoren mit einer in einem vertikalen Graben angeordneten Feldplatte und einer davon isolierten darüber angeordneten Gateelektrode. Der Ausdruck „Feldeffekt”, wie er vorliegend verwendet wird, soll das durch ein elektrisches Feld vermittelte Ausbilden eines leitenden „Kanals” von einem ersten Leitfähigkeitstyp und/oder eine Steuerung der Leitfähigkeit und/oder einer Form des Kanals in einem Halbleitergebiet von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, typischerweise einem Bodygebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp, beschreiben. Auf Grund des Feldeffekts wird durch das elektrische Feld bei einem MOSFET ein unipolarer Strompfad durch das Kanalgebiet zwischen einem Sourcegebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp in ohmschem Kontakt mit einer Sourceelektrode und einem Driftgebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp ausgebildet und/oder gesteuert. Das Driftgebiet ist in ohmschen Kontakt mit einem Draingebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp, das mit einer Drainelektrode in ohmschem Kontakt steht. Ohne Anlegen einer externen Spannung zwischen der Gateelektrode und der Sourceelektrode ist der Strompfad zwischen der Sourceelektrode und der Drainelektrode durch das Halbleiterbauelement bei normalerweise ausgeschalteten Feldeffektbauelementen unterbrochen oder weist zumindest einen hohen Widerstand auf. Bei einem IGBT entspricht ein Emittergebiet dem Sourcegebiet des MOSFETs. Außerdem ist bei einem IGBT zwischen dem Driftgebiet und einer Kollektorelektrode anstelle der Drainelektrode ein weiterer pn-Übergang angeordnet, der zwischen einem Kollektorgebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp anstelle des Draingebiets und dem Driftgebiet gebildet sein kann.The embodiments described herein relate to buried insulated field plate field effect transistors, in particular field effect transistors having a field plate arranged in a vertical trench and a gate electrode disposed above it. The term "field effect" as used herein is intended to mean the electrically-field forming of a conductive "channel" of a first conductivity type and / or a control of the conductivity and / or a shape of the channel in a semiconductor region of a second conductivity type , typically a body region of the second conductivity type. Due to the field effect, by the electric field in a MOSFET, a unipolar current path is formed and / or controlled by the channel region between a first conductivity type source region in ohmic contact with a source electrode and a first conductivity type drift region. The drift region is in ohmic contact with a drain region of the first conductivity type which is in ohmic contact with a drain electrode. Without application of an external voltage between the gate electrode and the source electrode, the current path between the source electrode and the drain electrode is interrupted by the semiconductor device with normally-off field-effect devices or has at least a high resistance. In an IGBT, an emitter region corresponds to the source region of the MOSFET. In addition, in an IGBT, between the drift region and a collector electrode, instead of the drain electrode, there is another pn junction which may be formed between a collector region of the second conductivity type instead of the drain region and the drift region.

Der Begriff „Feldeffektstruktur”, wie er vorliegend verwendet wird, soll eine in einem Halbleitersubstrat oder einem Halbleiterbauelement mit einer Gateelektrode ausgebildete Struktur zum Ausbilden und/oder Formen eines leitenden Inversionskanals, im Folgenden auch als Kanal bezeichnet, in dem Kanalgebiet beschreiben. Die Gateelektrode ist durch ein Dielektrikumsgebiet oder eine Dielektrikumsschicht zumindest von dem Kanalgebiet isoliert. Vorliegend wird dieses Dielektrikumsgebiet vereinfachend auch als Gateoxid bezeichnet, auch wenn es sich dabei nicht um ein Oxid wie Siliziumoxid (SiO2) sondern ein anderes Dielektrikum wie etwa Siliziumnitrid (Si3N4) handelt.The term "field effect structure" as used herein is intended to describe a structure formed in a semiconductor substrate or a semiconductor device with a gate electrode for forming and / or forming a conductive inversion channel, hereinafter also referred to as a channel, in the channel region. The gate electrode is isolated by a dielectric region or a dielectric layer at least from the channel region. In the present case, this dielectric region is also referred to as gate oxide for simplification, even if it is not an oxide such as silicon oxide (SiO 2 ) but another dielectric such as silicon nitride (Si 3 N 4 ).

Der Begriff „Feldplatte” , wie er vorliegend verwendet wird, soll eine Elektrode beschreiben, die benachbart zu einem Halbleitergebiet, typischerweise einem Driftgebiet, angeordnet ist, von dem Halbleitergebiet isoliert ist, und eingerichtet ist, ein Raumladungsgebiet in dem Halbleitergebiet, d. h. einen ausgeräumten Abschnitt in dem Halbleitergebiet, durch Anlegen einer entsprechenden Spannung, in der Regel einer positiven Spannung für ein Driftgebiet vom n-Typ, zu erweitern. Die Ausdrücke „ausgeräumt” und „vollständig ausgeräumt” sollen beschreiben, dass ein Halbleitergebiet im Wesentlichen keine freien Ladungsträger umfasst. Typischerweise sind isolierte Feldplatten nahe zu pn-Übergängen angeordnet, die z. B. zwischen einem Driftgebiet und einem Bodygebiet ausgebildet sind. Dementsprechend kann die Sperrspannung des pn-Übergangs bzw. des Halbleiterbauelements erhöht werden. Die Dielektrikumsschicht oder das Dielektrikumsgebiet, die oder das die Feldplatte von dem Driftgebiet isoliert, wird nachfolgend auch als eine Felddielektrikumsschicht, ein Felddielektrikumsgebiet bzw. vereinfachend als Feldoxid bezeichnet, auch wenn es sich dabei nicht um ein Oxid sondern ein anderes Dielektrikum handelt. Zu Beispielen für Dielektrikumsmaterialien zum Ausbilden eines Dielektrikumsgebiets oder einer Dielektrikumsschicht zwischen der Gateelektrode oder einer Feldplatte und dem Halbleiterkörper bzw. zwischen der Gateelektrode und der Feldplatte zählen unter anderem SiO2, Si3N4, SiOxNv, Al2O3, ZrO2, Ta2O5, TiO2 und HfO2. Die Gateelektrode und die Feldplatte können während des Betriebs des Bauelements mit dem gleichen elektrischen Potential beaufschlagt werden. Typsicherweise wird die Feldplatte im Betrieb jedoch mit dem gleichen Potential wie das Sourcegebiet bzw. das Emittergebiet beaufschlagt, um die Gate-Drain-Kapazität möglichst klein zu halten.The term "field plate" as used herein is intended to describe an electrode disposed adjacent to a semiconductor region, typically a drift region, that is isolated from the semiconductor region and configured to have a space charge region in the semiconductor region, ie, an evacuated portion in the semiconductor region, by applying a corresponding voltage, typically a positive voltage for an n-type drift region. The terms "cleared" and "completely cleared" are intended to describe that a semiconductor region does not substantially comprise any free charge carriers. Typically, isolated field plates are located close to pn junctions, e.g. B. formed between a drift area and a body area. Accordingly, the reverse voltage of the pn junction and the semiconductor device can be increased. The dielectric layer or the dielectric region which isolates the field plate from the drift region is also referred to below as a field dielectric layer, a field dielectric field or, more simply, as a field oxide, even if it is not an oxide but another dielectric. Examples of dielectric materials for forming a dielectric region or a dielectric layer between the gate electrode or a field plate and the semiconductor body and between the gate electrode and the field plate include SiO 2 , Si 3 N 4 , SiO x N v , Al 2 O 3 , ZrO, among others 2 , Ta 2 O 5 , TiO 2 and HfO 2 . The gate electrode and the field plate may be subjected to the same electrical potential during operation of the device. However, during operation, the field plate is typically supplied with the same potential as the source region or the emitter region, in order to keep the gate-drain capacitance as small as possible.

Der Ausdruck „Leistungsfeldeffekttransistor”, wie er vorliegend verwendet wird, soll einen Feldeffekttransistor auf einem einzelnen Chip mit Hochspannungs- und/oder Hochstromschaltfähigkeiten beschreiben. Mit anderen Worten sind Leistungsfeldeffekttransistoren für einen starken Strom typischerweise im Amperebereich und/oder hohe Spannungen von typischerweise über 20 V, besonders über 400 V, bestimmt.The term "power field effect transistor" as used herein is intended to describe a field effect transistor on a single chip with high voltage and / or high current switching capabilities. In other words, high power power field effect transistors are typically in the ampere range and / or high voltages typically above 20V, especially over 400V.

Mit Bezug zu den 1 bis 8 werden nun Verfahrensschritte zur Herstellung eines vertikalen Halbleiterbauelements 100 erläutert. In einem ersten Schritt wird ein Halbleiterkörper 40 mit einer horizontalen Hauptoberfläche 15 und einer gegenüber der horizontalen Hauptoberfläche 15 angeordneten zweiten Oberfläche 16 oder Rückseite 16 bereitgestellt. 1 zeigt den Halbleiterkörper 40 in einem schematischen vertikalen Querschnitt. Die Normalenrichtung en der horizontalen Hauptoberfläche 15 verläuft im Wesentlichen parallel zu der vertikalen Richtung, d. h. definiert sie.Related to the 1 to 8th Now be process steps for the production of a vertical semiconductor device 100 explained. In a first step, a semiconductor body 40 with a horizontal main surface 15 and one opposite the horizontal main surface 15 arranged second surface 16 or back 16 provided. 1 shows the semiconductor body 40 in a schematic vertical cross-section. The normal direction e n of the horizontal main surface 15 is substantially parallel to the vertical direction, ie defines it.

Nachfolgend werden Ausführungsformen des Herstellungsverfahrens hauptsächlich unter Bezugnahme auf Halbleiterbauelemente 100 aus Silizium (Si) beschrieben. Dementsprechend ist ein monokristallines Halbleitergebiet oder eine monokristalline Halbleiterschicht typischerweise ein monokristallines Si-Gebiet oder eine monokristalline Si-Schicht. Es versteht sich jedoch, dass der Halbleiterkörper 40 aus einem beliebigen Halbleitermaterial hergestellt sein kann, das sich zum Herstellen eines Halbleiterbauelements eignet. Zu Beispielen für solche Materialien zählen unter anderem elementare Halbleitermaterialien wie etwa Silizium (Si) oder Germanium (Ge) und ihre Mischformen (SixGev), Gruppe-IV-Verbundhalbleitermaterialien wie etwa Siliziumcarbid (SiC) oder Silizium-Germanium (SiGe), binäre, ternäre oder quaternäre III-V-Halbleitermaterialien wie etwa Galliumnitrid (GaN), Galliumarsenid (GaAs), Galliumphosphid (GaP), Indiumphosphid (InP), Indium-Galliumphosphid (InGaP) oder Indium-Galliumarsenidphosphid (InGaAsP) und binäre oder ternäre II-VI-Halbleitermaterialien wie etwa Cadmiumtellurid (CdTe) und Quecksilber-Cadmiumtellurid (HgCdTe), um nur einige zu nennen. Die obenerwähnten Halbleitermaterialien werden auch als Homoübergangshalbleitermaterialien bezeichnet. Wenn zwei verschiedene Halbleitermaterialien kombiniert werden, entsteht ein Heteroübergangshalbleitermaterial. Zu Beispielen für Heteroübergangshalbleitermaterialien zählen unter anderem Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN) und Galliumnitrid (GaN) oder Silizium-Siliziumcarbid (SixC1-x) und SiGe-Heteroübergangshalbleitermaterial. Für Leistungshalbleiteranwendungen werden gegenwärtig hauptsächlich die Materialien Si, SiC und GaN verwendet. Falls der Halbleiterkörper ein Material mit großem Bandabstand wie etwa SiC oder GaN umfasst, das eine hohe Durchbruchspannung bzw. eine hohe kritische elektrische Feldstärke aufweist, ab der Lawinenmultiplikation einsetzt, kann die Dotierung der jeweiligen Halbleitergebiete höher gewählt werden, was den Einschaltwiderstand Ron reduziert.Hereinafter, embodiments of the manufacturing method are mainly under Reference to semiconductor devices 100 made of silicon (Si). Accordingly, a monocrystalline semiconductor region or a monocrystalline semiconductor layer is typically a monocrystalline Si region or a monocrystalline Si layer. It is understood, however, that the semiconductor body 40 may be made of any semiconductor material suitable for manufacturing a semiconductor device. Examples of such materials include, but are not limited to, elemental semiconductor materials such as silicon (Si) or germanium (Ge) and their mixed forms (Si x Ge v ), group IV compound semiconductor materials such as silicon carbide (SiC) or silicon germanium (SiGe). binary, ternary or quaternary III-V semiconductor materials such as gallium nitride (GaN), gallium arsenide (GaAs), gallium phosphide (GaP), indium phosphide (InP), indium gallium phosphide (InGaP) or indium gallium arsenide phosphide (InGaAsP) and binary or ternary II VI semiconductor materials such as cadmium telluride (CdTe) and mercury cadmium telluride (HgCdTe), to name but a few. The above-mentioned semiconductor materials are also referred to as homojunction semiconductor materials. When two different semiconductor materials are combined, a heterojunction semiconductor material is formed. Examples of heterojunction semiconductor materials include, among others, aluminum gallium nitride (AlGaN) and gallium nitride (GaN) or silicon silicon carbide (Si x C 1-x ) and SiGe heterojunction semiconductor material. For power semiconductor applications, the materials Si, SiC and GaN are currently mainly used. If the semiconductor body comprises a large bandgap material such as SiC or GaN having a high breakdown electric field strength from which avalanche multiplication starts, the doping of the respective semiconductor regions may be made higher, reducing the on- resistance R on .

Der Halbleiterkörper 40 ist typischerweise ein Wafer 40 oder ein Chip 40. Typischerweise enthält der Halbleiterkörper 40 ein Halbleitersubstrat 20 und eine oder mehrere darauf aufgewachsene Epitaxieschichten 30. Der Halbleiterkörper 40 kann aber auch durch Waferbonden hergestellt worden sein. In dem in 1 dargestellten exemplarischen Ausführungsbeispiel bildet das Halbleitersubstrat 20 ein erstes Halbleitergebiet 1 vom n-Typ, welches später ein Draingebiet 1 einer MOSFET-Struktur bilden kann. Darauf ist als Epitaxieschicht 20 ein schwächer dotiertes zweites Halbleitergebiet 2 von n-Typ angeordnet, dass sich vom ersten Halbleitergebiet 1 bis zur horizontalen Hauptoberfläche 15 erstreckt. In anderen Ausführungsformen ist das erste Halbleitergebiet 1 vom p-Typ, z. B. p+-dotiert. Das Halbleitergebiet 1 bzw. Teile davon können später ein Kollektorgebiet eines IGBTs bilden. 1 zeigt den Halbleiterkörper 40, nachdem auf der horizontalen Hauptoberfläche 15 eine strukturierte Maske 6, typischerweise aus Siliziumoxid oder Siliziumnitrid, gebildet wurde.The semiconductor body 40 is typically a wafer 40 or a chip 40 , Typically, the semiconductor body contains 40 a semiconductor substrate 20 and one or more epitaxial layers grown thereon 30 , The semiconductor body 40 but may also have been produced by wafer bonding. In the in 1 illustrated exemplary embodiment forms the semiconductor substrate 20 a first semiconductor region 1 of the n-type, which later became a drainage area 1 can form a MOSFET structure. On top is as an epitaxial layer 20 a weaker doped second semiconductor region 2 arranged of n-type, that differs from the first semiconductor region 1 up to the horizontal main surface 15 extends. In other embodiments, the first semiconductor region is 1 p-type, e.g. B. p + doped. The semiconductor area 1 or parts of it can later form a collector area of an IGBT. 1 shows the semiconductor body 40 after being on the horizontal main surface 15 a structured mask 6 typically formed of silicon oxide or silicon nitride.

Nachfolgend werden durch die Maske 6 vertikale Gräben 19, 19a von der horizontalen Hauptoberfläche 15 in den Halbleiterkörper 40 geätzt. Die vertikalen Gräben 19, 19a können sich dabei teilweise bis in das erste Halbleitergebiet 1 erstrecken. Zumindest am Boden und an den Seitenwänden der vertikalen Gräben 19, 19a wird eine erste Dielektrikumsschicht 7 gebildet. Typischerweise handelt es sich bei der ersten Dielektrikumsschicht 7 um eine Siliziumoxidschicht, die bei Verwendung eines Siliziumhalbleiterkörpers 40 durch thermische Oxidation erzeugt werden kann. In anderen Ausführungsformen wird die erste Dielektrikumsschicht 7 durch einen Abscheidungsprozess erzeugt.Below are through the mask 6 vertical trenches 19 . 19a from the horizontal main surface 15 in the semiconductor body 40 etched. The vertical trenches 19 . 19a can partially extend into the first semiconductor region 1 extend. At least on the floor and on the side walls of the vertical trenches 19 . 19a becomes a first dielectric layer 7 educated. Typically, the first dielectric layer is 7 around a silicon oxide layer, when using a silicon semiconductor body 40 can be generated by thermal oxidation. In other embodiments, the first dielectric layer becomes 7 generated by a deposition process.

Anschließend wird auf der ersten Dielektrikumsschicht 7 in den vertikalen Gräben 19, 19a ein jeweiliges erstes leitfähiges Gebiet 13, 13a erzeugt. Typischerweise bestehen die ersten leitfähigen Gebiete 13, 13a aus hinreichend hoch dotiertem poly-Silizium. Zur Erzeugung der ersten leitfähigen Gebiete 13, 13a kann dazu zunächst poly-Silizium abgeschieden werden. In den Gräben 19a wird das abgeschiedene poly-Silizium danach bis zu einer ersten vertikalen Tiefe d1 teilweise entfernt, typischerweise mittels eines Plasmaätzprozesses dem ein CMP-Prozess vorausgehen kann. Dadurch sind die ersten leitfähigen Gebiete 13a in den vertikalen Gräben 19a nur in einem jeweiligen unteren Grabenabschnitt angeordnet, d. h. von der horizontalen Hauptoberfläche 15 beabstandet. Der vertikale Graben 19 kann während des Rückätzens durch eine weitere Maske 17 bedeckt werden, so dass das leitfähige Gebiet 13 dort nicht zurückgeätzt wird. 2 zeigt die daraus resultierende Halbleiterstruktur 100 in einem schematischen vertikalen Querschnitt.Subsequently, on the first dielectric layer 7 in the vertical trenches 19 . 19a a respective first conductive area 13 . 13a generated. Typically, the first conductive regions exist 13 . 13a made of sufficiently highly doped poly-silicon. For generating the first conductive regions 13 . 13a For this purpose, first poly-silicon can be deposited. In the trenches 19a For example, the deposited poly-silicon is then partially removed to a first vertical depth d 1 , typically by a plasma etching process preceded by a CMP process. As a result, the first conductive areas 13a in the vertical trenches 19a arranged only in a respective lower trench portion, ie from the horizontal main surface 15 spaced. The vertical ditch 19 may during etch back through another mask 17 be covered, so that the conductive area 13 not etched back there. 2 shows the resulting semiconductor structure 100 in a schematic vertical cross-section.

Die erste vertikale Tiefe d1 wird etwas größer als die Kanallänge, d. h. die Länge des Kanals im später gebildeten Bodygebiet entlang des ebenfalls später gebildeten Gateoxids, gewählt. Die erste vertikale Tiefe d1 kann je nach Bauelementcharakteristik über die Parameter des Plasmaätzprozesses genau festgelegt werden. Beispielsweise beträgt die erste vertikale Tiefe d1 für ein Bauelement mit einer Nennspannung von 100 V typischerweise etwa 1 μm.The first vertical depth d 1 is selected to be somewhat larger than the channel length, ie the length of the channel in the later formed body region along the gate oxide also formed later. Depending on the component characteristic, the first vertical depth d 1 can be precisely determined via the parameters of the plasma etching process. For example, for a device having a nominal voltage of 100 V, the first vertical depth d 1 is typically about 1 μm.

In dem in 2 illustrierten exemplarischen Ausführungsbeispiel werden drei vertikale Gräben 19, 19a gezeigt. Dabei wird durch das isolierte erste leitfähige Gebiet 13 in dem linken Graben 19 für das später fertiggestellte Halbleiterbauelement eine Randabschlussstruktur bereitgestellt, um die Durchbruchsspannung im Sperrfall zu erhöhen. Dabei kann sich der linke Graben 19 tiefer in den Halbleiterkörper 40 bzw. das Halbleitersubstrat 20 erstrecken als die benachbarten vertikalen Gräben 19. Außerdem ist der Graben 19 als Randabschluss typischerweise umlaufend ausgeführt, sodass er die Gräben 19a eines Bauelements in horizontalen Querschnitten vollständig umgibt. Dementsprechend korrespondiert 2 typischerweise nur zu einem linken Ausschnitt eines vollständigen vertikalen Schnitts durch den Halbleiterkörper 40. In diesem Zusammenhang ist noch zu erwähnen, dass es sich bei dem Halbleiterkörper 40 typischerweise um einen Wafer handelt, auf dem eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen 100 mit jeweils umlaufenden tiefen Gräben 19 parallel hergestellt werden können. In einem weiteren Ausführungsbeispiel mit geringeren Anforderungen an die Sperrfähigkeit des Bauelements wird auf Erzeugung des optionalen vertikalen Graben 19 verzichtet, wodurch sich Wafer- bzw. Chipfläche einsparen lässt.In the in 2 Illustrated exemplary embodiment will be three vertical trenches 19 . 19a shown. It is characterized by the isolated first conductive region 13 in the left ditch 19 for the later completed semiconductor device, an edge termination structure is provided to increase the breakdown voltage in the case of blocking. This can be the left trench 19 deeper into the semiconductor body 40 or the semiconductor substrate 20 extend as the adjacent vertical trenches 19 , Besides, the ditch is 19 typically running around the edge of the edge, leaving the trenches 19a completely surrounds a component in horizontal cross-sections. Corresponds accordingly 2 typically only a left-hand section of a complete vertical section through the semiconductor body 40 , In this context, it should be mentioned that it is the semiconductor body 40 typically is a wafer on which a plurality of semiconductor devices 100 each with surrounding deep trenches 19 can be made in parallel. In a further embodiment with lower requirements for the blocking capability of the device is based on generation of the optional vertical trench 19 dispensed with, which can save wafer or chip area.

In dem in 2 illustrierten exemplarischen Ausführungsbeispiel werden zwei vertikale Gräben 19a gezeigt, in denen später Gateelektroden gebildet werden. In anderen Ausführungsformen wird nur ein vertikaler Graben 19a für eine Gateelektrode erzeugt. Es versteht sich, dass in weiteren Ausführungsformen auch eine Vielzahl von vertikalen Gräben 19a für Gateelektroden pro Halbleiterbauelement erzeugt werden können, bspw. wenn ein Leistungshalbleiterbauelement hergestellt wird.In the in 2 Illustrated exemplary embodiment, two vertical trenches 19a shown in which later gate electrodes are formed. In other embodiments, only a vertical trench 19a generated for a gate electrode. It is understood that in further embodiments, a plurality of vertical trenches 19a for gate electrodes per semiconductor device can be generated, for example, when a power semiconductor device is manufactured.

Die in 1 gezeigte Maske 6 ist in 2 nicht dargestellt. Sie kann beispielsweise vor dem Bilden der ersten Dielektrikumsschicht 7 entfernt worden sein. In anderen Ausführungsformen verbleibt die Maske 6 jedoch auf der horizontalen Hauptoberfläche 15. Falls dann die erste Dielektrikumsschicht 7 durch Abscheiden erzeugt wurde, so befindet sich die Maske 6 zwischen der horizontalen Hauptoberfläche 15 und der erste Dielektrikumsschicht 7. Wenn die erste Dielektrikumsschicht 7 mit auf der horizontalen Hauptoberfläche 15 verbliebenen Maske 6, z. B. als Siliziumnitridmaske, durch thermische Oxidation erzeugt wird, so wird die erste Dielektrikumsschicht 7 nur an den Seitenwänden und auf dem Boden der vertikalen Gräben 19, 19a erzeugt.In the 1 shown mask 6 is in 2 not shown. For example, it may be prior to forming the first dielectric layer 7 have been removed. In other embodiments, the mask remains 6 however, on the horizontal main surface 15 , If so, the first dielectric layer 7 was created by deposition, so is the mask 6 between the horizontal main surface 15 and the first dielectric layer 7 , If the first dielectric layer 7 with on the horizontal main surface 15 remaining mask 6 , z. As a silicon nitride mask, is generated by thermal oxidation, so is the first dielectric layer 7 only on the side walls and on the bottom of the vertical trenches 19 . 19a generated.

Die Maske 17 kann nun entfernt werden. Gemäß einer Weiterbildung wird die erste Dielektrikumsschicht 7 selektiv, d. h. selektiv zum Material der ersten leitfähigen Gebiete 13, 13, zurückgeätzt, um die Gräben 19 in einem jeweiligen oberen Abschnitt aufzuweiten. Dadurch kann das Aspektverhältnis, das heißt das Verhältnis von Grabentiefe zur Grabenbreite, der vertikalen Gräben 19 auf einen Wert von z. B. etwa 2:1 bis etwa 3:1 verringert werden, was die nachfolgende Dielektrikumsabscheidung günstig beeinflussen kann. Dementsprechend wird auch das auf der horizontalen Hauptoberfläche 15 vorhandene Material der Dielektrikumsschicht 7 gedünnt. 3 zeigt die daraus resultierende Halbleiterstruktur 100 in einem schematischen Querschnitt. Hierzu wird typischerweise ein isotroper Ätzprozess eingesetzt.The mask 17 can now be removed. According to a development, the first dielectric layer 7 selectively, ie selectively to the material of the first conductive regions 13 . 13 , etched back to the trenches 19 expand in a respective upper section. This allows the aspect ratio, ie the ratio of trench depth to trench width, of the vertical trenches 19 to a value of z. B. about 2: 1 to about 3: 1 can be reduced, which may favorably influence the subsequent dielectric deposition. Accordingly, that too becomes on the horizontal main surface 15 existing material of the dielectric layer 7 thinned. 3 shows the resulting semiconductor structure 100 in a schematic cross section. For this purpose, an isotropic etching process is typically used.

Typischerweise wird die erste Dielektrikumsschicht 7 in den vertikalen Gräben 19 soweit zurückgeätzt, dass die ersten leitfähigen Gebiete 13a in einem jeweiligen oberen Abschnitt teilweise freigelegt werden. Das Rückätzen erfolgt dabei bis zu einer zweiten vertikale Tiefe d2 die etwas größer als die erste vertikale Tiefe d1 ist, z. B. um etwa 10 nm bis etwa 400 nm, bevorzugt um etwa 20 nm bis etwa 200 nm.Typically, the first dielectric layer 7 in the vertical trenches 19 so far etched back that the first conductive areas 13a partially exposed in a respective upper section. The etching back takes place up to a second vertical depth d 2 which is slightly larger than the first vertical depth d 1 , z. B. about 10 nm to about 400 nm, preferably about 20 nm to about 200 nm.

Anschließend werden die vertikalen Gräben 19a mit einer zweiten Dielektrikumsschicht 8 aufgefüllt. Bei der Dielektrikumsschicht 8 kann es sich insbesondere bei geringen Aspektverhältnissen der vertikalen Gräben 19a von z. B. weniger als 1:1 um eine TEOS-Schicht (Tetraethylorthosilicat) handeln.Subsequently, the vertical trenches 19a with a second dielectric layer 8th refilled. At the dielectric layer 8th This can be especially the case with low aspect ratios of the vertical trenches 19a from Z. B. less than 1: 1 to a TEOS layer (tetraethyl orthosilicate) act.

Typischerweise werden die vertikalen Gräben 19a aber durch eine nichtkonforme Abscheidung mit der Dielektrikumsschicht 8 aufgefüllt. Die Dielektrikumsschicht 8 wächst dabei von unten nach oben. Dies führt dazu, dass die vertikale Höhe der Dielektrikumsschicht 8 über den ersten leitfähigen Gebieten 13a typischerweise mindestens 1.5 mal so groß ist wie die horizontale Schichtdicke an den Seitenwänden der vertikalen Gräben 19a. Die daraus resultierende Halbleiterstruktur 100 wird in 4 in einem schematischen vertikalen Querschnitt dargestellt.Typically, the vertical trenches 19a but by a nonconforming deposition with the dielectric layer 8th refilled. The dielectric layer 8th grows from bottom to top. This causes the vertical height of the dielectric layer 8th over the first conductive areas 13a typically at least 1.5 times the horizontal layer thickness on the sidewalls of the vertical trenches 19a , The resulting semiconductor structure 100 is in 4 shown in a schematic vertical cross-section.

Gemäß einer Weiterbildung erfolgt die nichtkonforme Abscheidung der Dielektrikumsschicht 8 mittels eines HDP-Prozesses (High-density plasma), bei dem die Dielektrikumsschicht 8 in einem speziellen HDP-CVD-Verfahren (chemical vapor deposition) als sogenanntes HDP-Oxide, typischerweise als HDP-Siliziumoxid, abgeschieden wird.According to a development, the non-conformal deposition of the dielectric layer takes place 8th by means of an HDP process (high-density plasma), in which the dielectric layer 8th in a special HDP-CVD (chemical vapor deposition) method as so-called HDP-oxides, typically as HDP-silica.

In einem nachfolgenden Schritt wird durch Planarisieren die zweite Dielektrikumsschicht 8 und die gegebenenfalls auf der der horizontalen Oberfläche 15 vorhandene erste Dielektrikumsschicht 7 von der horizontalen Oberfläche 17 typischerweise wieder entfernt, um den Halbleiterkörper 40 an bzw. bei der horizontalen Hauptoberfläche 15 freizulegen. Das Planarisieren umfasst dabei typischerweise einen Oxid-CMP-Prozess (Chemical Mechanical Polishing), kann aber auch ein mechanisches Polierverfahren und/oder ein anderes chemischmechanisches Polierverfahren umfassen. 5 zeigt die daraus resultierende Halbleiterstruktur 100 in einem schematischen vertikalen Querschnitt.In a subsequent step, planarizing the second dielectric layer 8th and optionally on the horizontal surface 15 existing first dielectric layer 7 from the horizontal surface 17 typically removed again to the semiconductor body 40 at or at the horizontal main surface 15 expose. The planarization typically involves an oxide CMP process (chemical mechanical polishing), but may also include a mechanical polishing process and / or another chemical mechanical polishing process. 5 shows the resulting semiconductor structure 100 in a schematic vertical cross-section.

Falls die Maske 6, wie in 5 gestrichelt dargestellt, noch auf der horizontalen Hauptoberfläche 15 vorhanden ist, kann sie als Stoppschicht beim Planarisieren dienen und danach entfernt werden. Dazu eignet sich auf Grund der geringen Abtragrate bei Oxid-CMP Prozessen insbesondere eine Siliziumnitridmaske 6. Dadurch kann die vertikale Lage der resultierenden horizontalen Hauptoberfläche 15 sehr genau festgelegt werden.If the mask 6 , as in 5 shown in dashed lines, still on the horizontal main surface 15 is present, it can serve as a stop layer during planarization and then removed. This is due to the low removal rate in oxide-CMP processes in particular a silicon nitride 6 , This allows the vertical position of the resulting horizontal main surface 15 be set very precisely.

Gemäß einer Weiterbildung wird nach dem Planarisieren eine erste Opferschicht auf dem Halbleiterkörper 40 aufgebracht und wieder entfernt. Dadurch können etwaige Planarisierungsschäden auf der horizontalen Hauptoberfläche 15 des Halbleiterkörpers 40 wieder entfernt werden. Beispielsweise wird die erste Opferschicht als thermisches Oxid gebildet, das durch nasschemisches Ätzen wieder entfernt wird.According to a development, after planarization, a first sacrificial layer is formed on the semiconductor body 40 applied and removed. This can cause any planarization damage on the horizontal main surface 15 of the semiconductor body 40 be removed again. For example, the first sacrificial layer is formed as a thermal oxide, which is removed again by wet chemical etching.

Anschließend werden die erste Dielektrikumsschicht 7 und die zweite Dielektrikumsschicht 8 aus jeweiligen oberen Abschnitten der Gräben 19a entfernt, um den Halbleiterkörper 40 dort an den Seitenwänden der Gräben 19 freizulegen, wobei das jeweilige erste leitfähige Gebiet 13a von der zweiten Dielektrikumsschicht 8 bedeckt bleibt. Außerdem wird der optionale vertikale Graben 19 dabei von einer weiteren Maske 18, deren horizontales Layout der in 2 gezeigten Maske entsprechen kann, geschützt.Subsequently, the first dielectric layer 7 and the second dielectric layer 8th from respective upper sections of the trenches 19a removed to the semiconductor body 40 there on the side walls of the trenches 19 expose, wherein the respective first conductive area 13a from the second dielectric layer 8th remains covered. In addition, the optional vertical trench 19 thereby of another mask 18 whose horizontal layout is the in 2 shown mask can be protected.

Typischerweise erfolgt danach das Entfernen der ersten Dielektrikumsschicht 7 und der zweiten Dielektrikumsschicht 8 aus den oberen Grabenabschnitten, um dort die Seitenwände für die Erzeugung eines Gateoxids freizulegen. 6 zeigt die daraus resultierende Halbleiterstruktur 100 in einem schematischen, vertikalen Querschnitt.Typically, the removal of the first dielectric layer then takes place 7 and the second dielectric layer 8th from the upper trench sections to expose the sidewalls for gate oxide generation. 6 shows the resulting semiconductor structure 100 in a schematic, vertical cross section.

Das Entfernen der ersten Dielektrikumsschicht 7 und der zweiten Dielektrikumsschicht 8 erfolgt typischerweise durch einen Plasmaätzprozess. Dadurch lässt sich eine dritte vertikale Tiefe d3, d. h. der vertikale Abstand zwischen der horizontalen Hauptoberfläche 15 und der in den vertikalen Gräben 19a verbliebenen Teile der zweiten Dielektrikumsschicht 8 sehr genau und mit nur geringen Schwankungen zwischen den vertikalen Gräben 19a einstellen. Dies ermöglicht eine genaue und nur geringfügig schwankende Einstellung der Kapazität zwischen den im hergestellten Halbleiterbauelement als Feldplatten fungierenden Feldplatten 13a und den auf den verbliebenen Teilen der zweiten Dielektrikumsschicht 8 gebildeten Gateelektroden.The removal of the first dielectric layer 7 and the second dielectric layer 8th typically occurs by a plasma etching process. This allows a third vertical depth d 3 , ie the vertical distance between the horizontal main surface 15 and in the vertical trenches 19a remaining parts of the second dielectric layer 8th very accurate and with little variation between the vertical trenches 19a to adjust. This allows an accurate and only slightly fluctuating adjustment of the capacitance between the field plates acting as field plates in the manufactured semiconductor device 13a and on the remaining portions of the second dielectric layer 8th formed gate electrodes.

Da die erste und die zweite Dielektrikumsschicht 7, 8 typischerweise aus dem gleichen Material, z. B. Siliziumoxid, bestehen, kann das Entfernen der ersten Dielektrikumsschicht 7 und der zweiten Dielektrikumsschicht 8 aus dem oberen Abschnitt der Gräben 19a auch in einem gemeinsamen Ätzprozess erfolgen. Dadurch können die Prozesskomplexität und damit die Herstellungskosten reduziert werden.As the first and the second dielectric layer 7 . 8th typically of the same material, e.g. As silicon oxide, may be, the removal of the first dielectric layer 7 and the second dielectric layer 8th from the upper section of the trenches 19a also be done in a common etching process. As a result, the process complexity and thus the manufacturing costs can be reduced.

Um etwaige Plasmaschäden von den Seitenwänden der vertikalen Gräben 19 und/oder der horizontalen Hauptoberfläche 15 wieder zu entfernen, kann eine zweiten Opferschicht an den freigelegten Seitenwänden und/oder der horizontalen Hauptoberfläche 15 erzeugt und wieder entfernt werden. Dies erfolgt typischerweise wieder durch thermische Oxidation und anschließendes nasschemisches Ätzen.For any plasma damage from the sidewalls of the vertical trenches 19 and / or the horizontal main surface 15 may remove a second sacrificial layer on the exposed sidewalls and / or the horizontal major surface 15 be generated and removed again. This is typically done again by thermal oxidation and subsequent wet chemical etching.

Anschließend kann eine dünne Dielektrikumsschicht 9 zumindest auf den Seitenwänden der vertikalen Gräben 19a gebildet werden. Dies erfolgt bei einem Siliziumhalbleiterkörper 40 typischerweise wieder durch thermische Oxidation.Subsequently, a thin dielectric layer 9 at least on the side walls of the vertical trenches 19a be formed. This is done with a silicon semiconductor body 40 typically again by thermal oxidation.

Nun werden typischerweise jeweilige zweite leitfähigen Gebiete 14 in den oberen Abschnitten der vertikalen Gräben 19a gebildet. Dies kann beispielsweise durch eine Polysiliziumabscheidung und anschließendes teilweises Rückätzen und/oder Planarisieren erfolgen. 7 zeigt die daraus resultierende Halbleiterstruktur 100 in einem schematischen vertikalen Querschnitt.Now, typically, respective second conductive regions will become 14 in the upper sections of the vertical trenches 19a educated. This can be done for example by a polysilicon deposition and subsequent partial etching back and / or planarization. 7 shows the resulting semiconductor structure 100 in a schematic vertical cross-section.

Anschließend können durch Ausbilden von weiteren Halbleitergebieten 4, 5 in den an die vertikalen Gräben 19a angrenzenden Teilen der zweiten Halbleitergebiete 2 Transistorstrukturen im Halbleiterkörper 40 gebildet werden. Dazu werden durch entsprechende Dotierprozesse, z. B. durch Implantation und nachfolgende thermische Prozesse, Bodygebiete 4 vom zweiten Leitungstyp und Sourcegebiete 5 vom ersten Leitungstyp in jeweiligen oberen Abschnitten der zweiten Halbleitergebiete 2 erzeugt, so dass die Bodygebiete 4 zwischen den Sourcegebieten und den als Driftgebiet 2 fungierenden verbliebenen Teilen der zweiten Halbleitergebiete 2 angeordnet sind. Dabei werden jeweilige pn-Übergänge zwischen den Sourcegebieten 5 und den Bodygebieten 4 sowie zwischen den Bodygebieten 4 und den Driftgebieten 2 so ausgebildet, dass sie an zumindest einer dünnen Dielektrikumsschicht 9 an einer der Seitenwände der vertikalen Gräben 19a angrenzen, die dort ein Gateoxid zu den als Gateelektrode 14 betreibbaren zweiten leitfähigen Gebieten 14 bilden. Der vertikale Abstand des pn-Übergangs zwischen den Driftgebieten 2 und dem jeweils angrenzenden Bodygebiet 4 von der horizontalen Hauptoberfläche 15 und der vertikale Abstand des pn-Übergangs zwischen aneinandergrenzenden Bodygebieten 4 und Sourcegebieten von der horizontalen Hauptoberfläche 15 kann durch Implantation bzw. Diffusionsprozesse präzise eingestellt werden. 8 zeigt die daraus resultierende Halbleiterstruktur 100 in einem schematischen vertikalen Querschnitt.Subsequently, by forming further semiconductor regions 4 . 5 in the on the vertical trenches 19a adjacent parts of the second semiconductor regions 2 Transistor structures in the semiconductor body 40 be formed. For this purpose, by appropriate doping processes, for. B. by implantation and subsequent thermal processes, body areas 4 of the second conductivity type and source regions 5 of the first conductivity type in respective upper portions of the second semiconductor regions 2 generated, so the body areas 4 between the source areas and the drift area 2 acting remaining parts of the second semiconductor regions 2 are arranged. In this case, respective pn junctions between the source regions 5 and the body areas 4 as well as between the body areas 4 and the drift areas 2 formed so that it on at least one thin dielectric layer 9 on one of the side walls of the vertical trenches 19a adjoin there a gate oxide to the gate electrode 14 operable second conductive areas 14 form. The vertical distance of the pn junction between the drift regions 2 and the adjacent body area 4 from the horizontal main surface 15 and the vertical distance of the pn junction between adjacent body regions 4 and source regions from the horizontal main surface 15 can be precisely adjusted by implantation or diffusion processes. 8th shows the resulting semiconductor structure 100 in a schematic vertical cross-section.

Anschließend können ein isolierendes Zwischenoxid, eine Gatemetallisierung G und eine davon isolierte Sourcemetallisierung S sowie entsprechend Kontaktstrukturen auf der horizontalen Hauptoberfläche 15 erzeugt werden. Dabei werden die Sourcegebiete 5, die Bodygebiete 4, die Feldplatten 13a und die optionale Randabschlusselektrode typischerweise mit der Sourcemetallisierung S und die Gateelektroden 14 mit der Gatemetallisierung G verbunden. Auf der Rückseite 16 wird zudem eine Drainmetallisierung D, z. B. ganzflächig, erzeugt.Subsequently, an insulating intermediate oxide, a gate metallization G and a source metallization S isolated therefrom, as well as corresponding contact structures on the horizontal main surface 15 be generated. This will be the source areas 5 , the body areas 4 , the field plates 13a and the optional edge termination electrode typically having the source metallization S and the gate electrodes 14 connected to the gate metallization G. On the back side 16 In addition, a drain metallization D, z. B. over the entire surface generated.

Das Schaltverhalten der MOSFET-Struktur 100 bzw. einer analog herstellbaren IGBT-Struktur, bei der das erste Halbleitergebiet p+-dotiert ist, wird wesentlich durch die Gate-Drain-Kapazität CGD zwischen der Gatemetallisierung G und der Drainmetallisierung D und die Gate-Source-Kapazität CGS zwischen der Gatemetallisierung G und der Sourcemetallisierung S bestimmt. Dabei wird die Gate-Drain-Kapazität CGD wesentlich durch die Kapazität zwischen den Gateelektroden 14 und dem Driftgebiet 2 bestimmt. Die Gate-Source-Kapazität CGS wird wesentlich durch die beiden Kapazitäten Cgs zwischen den Gateelektroden 14 und angrenzenden Body- und Sourcegebieten 5, 4 sowie Cgf zwischen den Gateelektroden 14 und der jeweils darunter angeordneten Feldplatte 13a bestimmt.The switching behavior of the MOSFET structure 100 or an analogously manufacturable IGBT structure in which the first semiconductor region is p + -doped, is substantially replaced by the gate-drain capacitance C GD between the gate metallization G and the drain metallization D and the gate-source capacitance C GS between the Gatemetallisierung G and Sourcemetallisierung S determined. At this time, the gate-drain capacitance C GD becomes essential by the capacitance between the gate electrodes 14 and the drift area 2 certainly. The gate-source capacitance C GS is essentially due to the two capacitances C gs between the gate electrodes 14 and adjacent body and source regions 5 . 4 and C gf between the gate electrodes 14 and the respective underlying field plate 13a certainly.

Durch das erläuterte Herstellungsverfahren wird die Bildung des Gateoxids 9 an den Seitenwänden der vertikalen Gräben 19a und des Dielektrikums 8 zwischen den Gateelektroden 14 und den jeweils darunter angeordneten Feldplatten 13a auf einfache Weise entkoppelt. Damit können in einem Bauelement sehr hohe Durchbruchspannungen des Dielektrikums 8 und sehr kleine Gate-Feldplatten-Kapazitäten Cgf realisiert werden. Durch die niedrigen Cgf-Werte kann ein ungewolltes Wiedereinschalten des MOSFETs und die damit verbundenen Leistungsverluste verhindert werden.By the explained manufacturing process, the formation of the gate oxide 9 on the side walls of the vertical trenches 19a and the dielectric 8th between the gate electrodes 14 and the respective underlying field plates 13a decoupled in a simple way. Thus, in a device very high breakdown voltages of the dielectric 8th and very small gate field plate capacitances C gf can be realized. The low C gf values can prevent unintentional reconnection of the MOSFET and the associated power losses.

Damit unterscheidet sich das hier vorgestellte Verfahren von herkömmlichen Herstellungsverfahren, bei denen das Gateoxid und die Isolation zwischen Gateelektrode und Feldplatte gemeinsam erzeugt werden.Thus, the method presented here differs from conventional manufacturing methods in which the gate oxide and the insulation between gate electrode and field plate are generated together.

Durch die bisherige Kopplung des Oxidationsprozesses für das Gateoxid mit dem Oxidationsprozess der Feldplatte konnten die Dicken der Oxide zwischen der Gateelektrode und der Feldplatte einerseits und der Gateelektrode und dem Sourcegebiet und Bodygebiet andererseits nicht unabhängig voneinander eingestellt werden. Mit dem neuen Verfahren ist die Gateoxiddicke unabhängig und flexibel einstellbar, womit das Schaltverhalten des Bauelements genau eingestellt und das Bauelement einfach für verschiedene Einsatzspannungsklassen, die sich üblicherweise in der Gateoxiddicke unterscheiden, angepasst werden kann.Due to the previous coupling of the oxidation process for the gate oxide with the oxidation process of the field plate, the thicknesses of the oxides between the gate electrode and the field plate on the one hand and the gate electrode and the source region and body region could not be set independently. With the new method, the gate oxide thickness can be set independently and flexibly, which precisely adjusts the switching behavior of the component and makes it easy to adapt the component for different threshold voltage classes, which usually differ in gate oxide thickness.

Außerdem resultieren aus dem üblichen Verfahren relative hohe kumulierte Prozessschwankungen für den sogenannten Fußpunkt der Gateelektroden 14, d. h. für den durch die dritte vertikale Tiefe d3 gegebenen maximalen vertikalen Abstand der Gateelektroden 14 von der horizontalen Hauptoberfläche 15. Dies führt zu entsprechenden Streuungen der Werte der Gate-Drain-Kapazität.In addition, the conventional method results in relatively high accumulated process fluctuations for the so-called base point of the gate electrodes 14 ie for the maximum vertical spacing of the gate electrodes given by the third vertical depth d 3 14 from the horizontal main surface 15 , This leads to corresponding variations in the values of the gate-drain capacitance.

Bei dem hier vorgestellten Verfahren ist dies anders. Die Lage des Fußpunkts der Gateelektroden 14 kann durch wenige präzise kontrollierbare Prozesse genau eingestellt werden. Die Schwankung des Gatefußpunkts wird beim vorliegenden Verfahren ausschließlich durch die sehr geringe Schwankung der Plasmarückätzung der ersten und zweiten Dielektrikumsschicht bestimmt. Damit können sowohl der Absolutwert als auch die Schwankung der Gate-Drain-Kapazität reduziert und damit die Schalteigenschaften des Transistors verbessert werden.This is different with the method presented here. The location of the base of the gate electrodes 14 can be accurately set by a few precisely controllable processes. The variation of the gate base point in the present method is determined exclusively by the very small variation of the plasma etching back of the first and second dielectric layer. Thus, both the absolute value and the fluctuation of the gate-drain capacitance can be reduced and thus the switching characteristics of the transistor can be improved.

Zudem lässt sich der minimale Abstand zwischen den Gateelektroden 14 und den jeweils darunter angeordneten Feldplatten 13a durch die Plasmarückätzung der zweiten Dielektrikumsschicht 8 gut einstellen. Dies ermöglicht eine unabhängige Einstellung der Gate-Drain-Kapazität CGD und der Gate-Source-Kapazität CGS bzw. der Kapazitäten Cgs und Cgf, so dass das Halbleiterbauelement 100 gut an gewünschte Einsatzcharakteristika angepasst werden kann.In addition, the minimum distance between the gate electrodes 14 and the respective underlying field plates 13a by the plasma etchback of the second dielectric layer 8th set well. This enables independent adjustment of the gate-drain capacitance C GD and the gate-source capacitance C GS or the capacitances Cgs and Cgf, so that the semiconductor component 100 can be adapted well to desired performance characteristics.

Außerdem kann die Variation der Kapazitäten CGD, Cgs und Cgf verschiedener vertikaler Gräben 19a gegenüber herkömmlichen Herstellungsverfahren reduziert werden.In addition, the variation of the capacities C GD , Cgs and Cgf of different vertical trenches 19a be reduced compared to conventional manufacturing processes.

Das oben mit Bezug zu den 1 bis 8 erläuterte Herstellungsverfahren zur Herstellung einer Halbleitertransistorstruktur kann auch folgendermaßen beschrieben werden. Es wird ein Halbleiterkörpers mit einer horizontalen Hauptoberfläche bereitgestellt. Von der horizontalen Hauptoberfläche wird ein sich in den Halbleiterkörper erstreckender vertikaler Graben gebildet. In einem unteren Abschnitt des vertikalen Grabens werden ein Feldoxid und eine Feldplatte gebildet. Danach wird der vertikale Graben mit einem HDP-Oxid aufgefüllt. Durch Planarisieren und Plasmaätzen wird das HDP-Oxids aus einem oberen Abschnitt des vertikalen Grabens entfernt und es wird eine isolierte Gateelektrode in dem oberen Abschnitt des Grabens gebildet.The above with reference to the 1 to 8th Illustrated manufacturing method for producing a semiconductor transistor structure can also be described as follows. A semiconductor body having a horizontal main surface is provided. From the horizontal main surface, a vertical trench extending into the semiconductor body is formed. In a lower portion of the vertical trench, a field oxide and a field plate are formed. Thereafter, the vertical trench is filled with an HDP oxide. By planarizing and plasma etching, the HDP oxide is removed from an upper portion of the vertical trench and an insulated gate electrode is formed in the upper portion of the trench.

Dazu wird typischerweise das Feldoxid nach dem Auffüllen aus dem oberen Abschnitt des vertikalen Grabens wieder entfernt, um den Halbleiterkörper an einer Seitenwand des vertikalen Grabens in dem oberen Abschnitt freizulegen. Dies erfolgt typischerweise in einem gemeinsamen Plasmaätzprozess, der auch zum Entfernen des HDP-Oxids aus dem oberen Abschnitt verwendet wird. Danach kann das Gateoxid auf der Seitenwand des vertikalen Grabens erzeugt werden. Anschließend kann der obere Abschnitt des vertikalen Grabens mit einem leitfähigen Material, z. B. poly-Si, gefüllt werden, um die Gateelektrode zu erzeugen. Diese Prozessführung gewährleistet wieder eine einfach Entkoppelung der Erzeugung von Gateoxid und HDP-Oxid zwischen der Feldplatte und der Gateelektrode.To do this, typically the field oxide is removed after filling from the upper portion of the vertical trench to expose the semiconductor body to a sidewall of the vertical trench in the upper portion. This is typically done in a common plasma etching process, which is also used to remove the HDP oxide from the upper section. Thereafter, the gate oxide may be formed on the sidewall of the vertical trench. Subsequently, the upper portion of the vertical trench with a conductive material, for. As poly-Si, are filled to produce the gate electrode. This process control again ensures easy decoupling of the generation of gate oxide and HDP oxide between the field plate and the gate electrode.

Zudem wird das HDP-Oxid und das gegebenenfalls auf der horizontalen Hauptoberfläche vorhandene Feldoxid vor dem Plasmaätzen durch Planarisieren, z. B. durch einen Oxid-CMP-Prozess, typischerweise entfernt. Dies ermöglicht zusammen mit dem Plasmaätzen, dass der Fußpunkt der Gateelektrode sogar über einem ganzen Wafer als Halbleiterkörper genau eingestellt werden kann. Damit kann die Zieltiefe des Gate-Fußpunkts reduziert werden, da nun nur noch wesentlich geringere Schwankung vorzuhalten sind. Daher kann auch der Absolutwert der Gate-Drain-Kapazität und somit die Schaltverluste des Bauelements im Betrieb reduziert werden.In addition, the HDP oxide and optionally existing on the horizontal main surface field oxide before plasma etching by planarizing, z. By an oxide CMP process, typically removed. This, together with the plasma etching, makes it possible to precisely set the base point of the gate electrode even over a whole wafer as a semiconductor body. Thus, the target depth of the gate foot point can be reduced, since now only much less fluctuation are to be maintained. Therefore, the absolute value of the gate-drain capacitance and thus the switching losses of the device during operation can also be reduced.

Claims (20)

Verfahren zur Herstellung einer Halbleitertransistorstruktur (100), umfassend: Bereitstellen eines Halbleiterkörpers (40) mit einer horizontalen Hauptoberfläche (15); Ausbilden eines vertikalen Grabens (19a), der sich von der horizontalen Hauptoberfläche (15) in den Halbleiterkörper (40) erstreckt; Ausbilden einer ersten Dielektrikumsschicht (7) in dem vertikalen Graben (19a,); Ausbilden eines ersten leitfähigen Gebiets (13a) derart auf der ersten Dielektrikumsschicht (7) in dem vertikalen Graben (19a), dass das erste leitfähige Gebiet (13a) von der horizontalen Hauptoberfläche (15) zurückgezogen ist; Auffüllen des vertikalen Grabens (19a,) mit einer zweiten Dielektrikumsschicht (8), die das ersten leitfähigen Gebiet (13a) bedeckt; und Entfernen der ersten Dielektrikumsschicht (7) und der zweiten Dielektrikumsschicht (8) aus einem oberen Abschnitt des vertikalen Grabens (19a) um den Halbleiterkörper an einer Seitenwand des vertikalen Grabens (19a) freizulegen, wobei das erste leitfähige Gebiet (13a) von der zweiten Dielektrikumsschicht (8) bedeckt bleibt.Method for producing a semiconductor transistor structure ( 100 ), comprising: providing a semiconductor body ( 40 ) with a horizontal main surface ( 15 ); Forming a vertical trench ( 19a ) extending from the horizontal main surface ( 15 ) in the semiconductor body ( 40 ) extends; Forming a first dielectric layer ( 7 ) in the vertical trench ( 19a ,); Forming a first conductive region ( 13a ) on the first dielectric layer ( 7 ) in the vertical trench ( 19a ) that the first conductive region ( 13a ) from the horizontal main surface ( 15 ) is withdrawn; Filling the vertical trench ( 19a ,) with a second dielectric layer ( 8th ), which is the first conductive area ( 13a covered); and removing the first dielectric layer ( 7 ) and the second dielectric layer ( 8th ) from an upper portion of the vertical trench ( 19a ) around the semiconductor body on a side wall of the vertical trench ( 19a ), the first conductive region ( 13a ) of the second dielectric layer ( 8th ) remains covered. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Auffüllen des vertikalen Grabens (19a) durch eine nichtkonforme Abscheidung erfolgt.The method of claim 1, wherein the filling of the vertical trench ( 19a ) by a non-conforming deposition. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Auffüllen des vertikalen Grabens (19a) einen HDP-Prozess umfasst.Method according to claim 1 or 2, wherein the filling of the vertical trench ( 19a ) comprises an HDP process. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter umfassen Entfernen der ersten Dielektrikumsschicht (7) und der zweiten Dielektrikumsschicht (8) von der horizontalen Oberfläche (15), umfassend Planarisieren.Method according to one of claims 1 to 3, further comprising removing the first dielectric layer ( 7 ) and the second dielectric layer ( 8th ) from the horizontal surface ( 15 ), including planarizing. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Planarisieren einen Oxid-CMP-Prozess umfasst.The method of claim 4, wherein the planarizing comprises an oxide CMP process. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, weiter umfassend Ausbilden einer ersten Opferschicht auf dem Halbleiterkörper (40) durch thermische Oxidation und Entfernen der ersten Opferschicht nach dem Planarisieren.Method according to claim 4 or 5, further comprising forming a first sacrificial layer on the semiconductor body ( 40 ) by thermal oxidation and removal of the first sacrificial layer after planarization. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Entfernen der ersten Dielektrikumsschicht (7) und der zweiten Dielektrikumsschicht (8) einen Plasmaätzprozess umfasst.Method according to one of the preceding claims, wherein the removal of the first dielectric layer ( 7 ) and the second dielectric layer ( 8th ) comprises a plasma etching process. Verfahren nach Anspruch 7, weiter umfassend Ausbilden einer zweiten Opferschicht auf der Seitenwand durch thermische Oxidation und Entfernen der zweiten Opferschicht nach dem Plasmaätzprozess.The method of claim 7, further comprising forming a second sacrificial layer on the sidewall by thermal oxidation and removing the second sacrificial layer after the plasma etch process. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, weiter umfassend selektives Rückätzen der ersten Dielektrikumsschicht (7) vor dem Auffüllen des vertikalen Grabens (19a).Method according to one of the preceding claims, further comprising selectively etching back the first dielectric layer ( 7 ) before filling the vertical trench ( 19a ). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die erste Dielektrikumsschicht (7) und/oder die zweite Dielektrikumsschicht (8) als Siliziumoxid ausgebildet werden.Method according to one of the preceding claims, wherein the first dielectric layer ( 7 ) and / or the second dielectric layer ( 8th ) are formed as silicon oxide. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, weiter umfassend Ausbilden einer Siliziumnitrid-Schicht (6) auf der horizontalen Hauptoberfläche (15).Method according to one of the preceding claims, further comprising forming a silicon nitride layer ( 6 ) on the horizontal main surface ( 15 ). Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Siliziumnitrid-Schicht (6) als Ätzmaske beim Ausbilden des vertikalen Grabens (19a) und/oder als Stoppschicht beim Planarisieren dient.The method of claim 11, wherein the silicon nitride layer ( 6 ) as an etching mask in forming the vertical trench ( 19a ) and / or serves as a stop layer during planarization. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, weiter umfassend Ausbilden einer dünnen Dielektrikumsschicht (9) auf der Seitenwand des Halbleiterkörpers (40) in dem oberen Abschnitt des vertikalen Grabens (19a).Method according to one of the preceding claims, further comprising forming a thin dielectric layer ( 9 ) on the sidewall of the semiconductor body ( 40 ) in the upper portion of the vertical trench ( 19a ). Verfahren nach Anspruch 13, weiter umfassend Ausbilden eines zweiten leitfähigen Gebiets (14) in dem oberen Abschnitt des vertikalen Grabens (19a).The method of claim 13, further comprising forming a second conductive region ( 14 ) in the upper portion of the vertical trench ( 19a ). Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, weiter umfassend Ausbilden einer Transistorstruktur im Halbleiterkörper (40), dessen pn-Übergänge an die dünne Dielektrikumsschicht (9) angrenzen.The method of claim 13 or 14, further comprising forming a transistor structure in the semiconductor body ( 40 ), whose pn junctions to the thin dielectric layer ( 9 ). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Ausbilden des ersten leitfähigen Gebiets (13a) und/oder das Ausbilden des zweiten leitfähigen Gebiets (14) eine jeweilige Abscheidung von Polysilizium umfasst.Method according to one of the preceding claims, wherein the forming of the first conductive area ( 13a ) and / or the formation of the second conductive region ( 14 ) comprises a respective deposition of polysilicon. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Entfernen der ersten Dielektrikumsschicht (7) und der zweiten Dielektrikumsschicht (8) aus dem oberen Abschnitt des vertikalen Grabens (19a) einen gemeinsamen Ätzprozess umfasst.Method according to one of the preceding claims, wherein the removal of the first dielectric layer ( 7 ) and the second dielectric layer ( 8th ) from the upper portion of the vertical trench ( 19a ) comprises a common etching process. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitertransistorstruktur (100), umfassend: Bereitstellen eines Halbleiterkörpers (40) mit einer horizontalen Hauptoberfläche (15); Ausbilden eines vertikalen Grabens (19a), der sich von der horizontalen Hauptoberfläche (15) in den Halbleiterkörper (40) erstreckt; Ausbilden eines Feldoxids (7) und einer Feldplatte (13a) in einem unteren Abschnitt des vertikalen Grabens (19a); Auffüllen des vertikalen Grabens (19a) mit einem HDP-Oxid (8); Plasmaätzen, um das HDP-Oxids (8) aus einem oberen Abschnitt des vertikalen Grabens (19a) zu entfernen; und, Ausbilden einer isolierten Gateelektrode (14, 9) in dem oberen Abschnitt des vertikalen Grabens (19a).Method for producing a semiconductor transistor structure ( 100 ), comprising: providing a semiconductor body ( 40 ) with a horizontal main surface ( 15 ); Forming a vertical trench ( 19a ) extending from the horizontal main surface ( 15 ) in the semiconductor body ( 40 ) extends; Forming a field oxide ( 7 ) and a field plate ( 13a ) in a lower portion of the vertical trench ( 19a ); Filling the vertical trench ( 19a ) with a HDP oxide ( 8th ); Plasma etching to the HDP oxide ( 8th ) from an upper portion of the vertical trench ( 19a ) to remove; and, forming an insulated gate electrode ( 14 . 9 ) in the upper portion of the vertical trench ( 19a ). Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Feldoxid (7) nach dem Auffüllen des vertikalen Grabens (19a) aus dem oberen Abschnitt des vertikalen Grabens (19a) entfernt wird, um den Halbleiterkörper (40) an einer Seitenwand des vertikalen Grabens (19a) in dem oberen Abschnitt freizulegen.The method of claim 18, wherein the field oxide ( 7 ) after filling the vertical trench ( 19a ) from the upper portion of the vertical trench ( 19a ) is removed to the semiconductor body ( 40 ) on a side wall of the vertical trench ( 19a ) in the upper section. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, wobei das Feldoxid (7) und/oder das HDP-Oxid (8) von der horizontalen Hauptoberfläche (15) vor dem Plasmaätzen durch Planarisieren entfernt werden.A method according to claim 18 or 19, wherein the field oxide ( 7 ) and / or the HDP oxide ( 8th ) from the horizontal main surface ( 15 ) are removed by planarization before plasma etching.
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