DE102012222651B4 - Verankerungsstruktur - Google Patents

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Abstract

Verkrallungsstruktur für ein Bauelement (1600), das ein Zellenfeld (1620) aufweist und auf einem Substrat (1610) ausgebildet ist, wobei die Verkrallungsstruktur Folgendes aufweist:
eine Zwischen-Isolationsschicht (1660), die so strukturiert ist, dass eine Zwischen-Isolationsschicht (1660) durch mindestens ein Kontaktloch (1662a/b) unterbrochen ist;
eine Metallstruktur (1650) auf der Zwischen-Isolationsschicht; und
eine Trägerstruktur (1665a, 1665b), die Polysilizium (1665a, 1665b) aufweist und in einer in dem Substrat (1610) ausgebildeten Ausnehmung (1612a, 1612b) eingebettet ist, die auf das Kontaktloch (1662a/b) ausgerichtet ist, wobei die Trägerstruktur (1665a, 1665b) nicht Teil des Zellenfeldes (1620) ist,
wobei sich die Metallstruktur (1650) durch das Kontaktloch (1662a/b) zu der Trägerstruktur (1665a, 1665b) erstreckt, mit der die Metallstruktur (1650) in einer Ebene einer Oberfläche des Substrats (1610) haftend verbunden ist.

Description

  • STAND DER TECHNIK
  • Die DE 10 2007 020 263 A1 beschreibt eine Verankerungsstruktur, welche insbesondere durch überhängende Seitenwände charakterisiert ist. Die JP 2006 - 100 317 A zeigt ein MOSFET mit unterschiedlich angeordneten Transistorstrukturen. Die DE 10 2010 062 721 A1 zeigt ein Halbleiterbauelement mit einer Source-Zone, einer Drain-Zone und einer Gate-Elektrode. Die CN 101 853 854 A beschreibt die Verwendung eines tiefen Grabens in der Nähe eines Zellenfelds bei einem Halbleiterbauelement.
  • HINTERGRUND
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verankerungsstruktur und eine Verkrallungsstruktur, wie sie beispielsweise im Bereich halbleitender Bauelemente, beispielsweise bei (vertikalen) Transistoren, eingesetzt werden können.
  • Bei der Entwicklung neuer Generationen von Halbleiterbauelementen, beispielsweise vertikalen Leistungstransistoren oder DMOS-Leistungstransistoren (DMOS = double diffused metal oxide semiconductor = doppelt diffundierter Metalloxid-Halbleiter), ist ein wichtiges Ziel, die Bereitstellung von höchster Qualität und Zuverlässigkeit der Bauteile. Neueste Generationen von Transistoren werden daher härtesten Zuverlässigkeitstest (ZUV-Tests) unterzogen, bevor sie ausgeliefert werden. Ein wichtiger Test ist dabei der zyklische Temperatur-Durchlauftest, der auch als Temperature Cycling (TC) bezeichnet wird. Bei ihm wird das Zusammenspiel des Chips bzw. des Dies, welches überwiegend aus Halbleitermaterial, Isolatoren und Metallen hergestellt ist, und dem Gehäuse, das überwiegend aus Kunststoffen hergestellt ist, getestet. Insbesondere wird im Fall dieses Tests das Verhalten des fertigen Bauelements nach dem Vergießen bzw. nach dem Packaging-Prozess im Hinblick auf das Verhalten der häufig verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem halbleitenden Material des Dies und der Pressmasse, die im Rahmen des Packaging-Prozesses eingesetzt wird, untersucht.
  • Durch diese verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten sind häufig Randregionen eines Chips einer besonderen Belastung während des zyklischen Temperaturdurchlaufs unterworfen, der auch als TC-Stress bezeichnet wird. Gerade in diesen von dem TC-Stress belasteten Regionen kann es zu verschiedenen Ausfallbildern kommen, die für die eigentlichen Bauelemente ein erhöhtes Zuverlässigkeits-Risiko darstellen können.
  • Gerade im Chiprandbereich gilt es, solche Risiken möglichst zu vermeiden. Bei sehr vielen Bauelementen sind gerade im Randbereich des Chips metallische Strukturen angeordnet, die beispielsweise zur Kontaktierung von funktionalen Strukturen des Bauelements implementiert sind. Im Falle (vertikaler) Transistoren treten beispielsweise Probleme hinsichtlich der Zuverlässigkeit im Bereich der so genannten Gaterunner-Struktur auf, die häufig im Bereich des Chiprandes verläuft und zur Kontaktierung der Gate-Elektroden der vertikalen Transistoren dient. Im Falle des Beispiels einer Gaterunner-Struktur kann es so beispielsweise dazu kommen, dass sich die Gaterunner-Metallbahn im schlimmsten Falle komplett von der Chipoberfläche löst und abhebt. Dieser Effekt wird auch als „Lifted Metal Lines“ bezeichnet.
  • Darüber hinaus kann es auch dazu kommen, dass die betreffende Metallstruktur, also beispielsweise die Gaterunner-Metallbahn, zwar noch in Haftung mit der Chipoberfläche bleibt, jedoch durch die TC-Belastung so stark hin und her geschoben wurde, dass sie am Ende eines entsprechenden TC-Tests an einigen Stellen merklich von ihrer ursprünglichen Position weg verschoben ist. Dieser Effekt wird auch als „Shifted Metal Line“ bezeichnet.
  • Solche verschobenen Metallstrukturen bzw. Shifted Metal Lines sind häufig auch in der Querschnittsform deutlich verändert. So weisen sie beispielsweise zu Beginn des Tests näherungsweise eine symmetrische Trapezform auf, während häufig am Ende eines solchen Tests ein sehr stark geschertes Trapez beobachtet werden kann.
  • Aufgrund solcher Zuverlässigkeits-Risiken, wie sie beispielsweise je nach Applikation des späteren Bauelements bereits durchaus aufgrund der in dem betreffenden Bauelement erzeugten Wärme auftreten können, kann es so zu einem Totalausfall des Bauelements kommen, da einzelne funktionale Bereiche des Bauelements nicht mehr oder nicht mehr vollständig angeschlossen sind. Kommt es beispielsweise im Fall eines (vertikalen) Transistors zu einem Ablösen bzw. zu einem Verschieben der Gaterunner-Struktur können einige Zellen im Bereich des Zellenfeldes des betreffenden Bauelementes, das die eigentlichen Transistorstrukturen umfasst, nicht mehr angesteuert werden ,so dass sich die elektrischen Kennzahlen des vertikalen Transistors im Laufe des Betriebs ändern.
  • Fallen so aufgrund abgehobener oder verschobener Metallstrukturen Teile des eigentlichen Zellenfeldes des vertikalen Transistors aus, kann es im weiteren Betrieb dazu kommen, dass die verbleibenden Zellen des Zellenfeldes überlastet werden, so dass letztendlich der vertikale Transistor bzw. das betreffende Bauelement während des Betriebs zerstört werden kann.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur für eine Metallstruktur eines Halbleiterbauelements umfasst eine Verankerungsausnehmungsstruktur mit wenigstens einer überhängenden Seitenwand, wobei die Metallstruktur wenigstens teilweise in der Verankerungsausnehmungsstruktur angeordnet ist. Die Verankerungsstruktur ist im Detail in Anspruch 1 definiert.
  • Weitere Ausführungsbeispiele einer Verkrallungsstruktur für ein Bauelement, das ein Zellenfeld umfasst und auf einem Substrat ausgebildet ist, enthalten eine isolierende Zwischenschicht, die so strukturiert ist, dass eine isolierende Zwischenschicht durch mindestens ein Kontaktloch unterbrochen wird. Die Verkrallungsstruktur umfasst weiterhin eine Metallstruktur auf der isolierenden Zwischenschicht zur Verbindung des Zellenfeldes und eine Trägerstruktur, die Polysilizium umfasst und in einer in dem Substrat ausgebildeten Ausnehmung eingebettet ist, die auf das Kontaktloch ausgerichtet ist, wobei die Trägerstruktur nicht Teil des Zellenfeldes bildet, und wobei sich die Metallstruktur durch das Kontaktloch bis zu der Trägerstruktur erstreckt, mit der die Metallstruktur haftend verbunden ist.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Verkrallungsstruktur umfasst ein Substrat mit einer Hauptoberfläche und einem mono-kristallinen Halbleiter, der an der Hauptoberfläche des Substrats anliegt. Die Verkrallungsstruktur umfasst weiterhin eine in dem mono-kristallinen Halbleiter in der Hauptoberfläche des Substrats ausgebildete Ausnehmung, eine auf der Hauptoberfläche des Substrats ausgebildete Isolierschicht und eine Leiterschichtstruktur. Die Leiterschichtstruktur umfasst eine Metallschicht, die auf der Isolierschicht ausgebildet ist und sich durch ein Loch der Isolierschicht in die Ausnehmung erstreckt, und Polysilizium an einem Boden der Ausnehmung, wobei das Polysilizium an der Metallschicht anliegt.
  • Ein anderes Ausführungsbeispiel eines Halbleiterbauelements umfasst ein Substrat, einen darin ausgebildeten aktiven Bereich, eine auf einer Fläche des Substrats ausgebildete Isolierschicht und eine auf der Isolierschicht ausgebildete Metallschicht, die den aktiven Bereich berührt, wobei in dem Substrat eine Ausnehmung ausgebildet ist und mit Polysilizium gefüllt ist, und wobei sich die Metallschicht durch ein Loch in der Isolierschicht erstreckt und an dem Polysilizium haftet.
  • Figurenliste
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen 18 - 28c näher erläutert, die 1 - 17 zeigen bereits aus dem Stand der Technik bekannte Vorentwicklungen davon.
    • 1A und 1B illustrieren den Begriff der Topologiekante und der topologiebildenden Kante;
    • 2 illustriert einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur;
    • 3 illustriert einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur;
    • 4 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur;
    • 5A und 5B zeigen eine Draufsicht und einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels einer Verkrallungsstruktur;
    • 6 illustriert eine Draufsicht auf einen Chip;
    • 7A und 7B zeigen eine Draufsicht und einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Verkrallungsstruktur am Beispiel von Kontaktlöchern;
    • 8A und 8B zeigen eine Draufsicht auf und einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Verkrallungsstruktur;
    • 9 zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Verkrallungsstruktur;
    • 10 zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Verkrallungsstruktur;
    • 11A und 11B zeigen jeweils einen Querschnitt durch das in 10 gezeigte Ausführungsbeispiel einer Verkrallungsstruktur;
    • 12 zeigt einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur;
    • 13 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur;
    • 14 zeigt einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur;
    • 15 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur;
    • 16A und 16B zeigen jeweils einen Querschnitt durch eine Leiterschichtstruktur mit einer Metallschicht;
    • 17 zeigt einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur;
    • 18 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Erzeugung einer Verkrallungsstruktur oder Verankerungsstruktur für eine Leiterschichtstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    • 19A - 19E zeigen Querschnitte durch ein Bauelement mit einer Verankerungsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Phasen der Herstellung;
    • 20A und 20B zeigen Querschnitte durch ein Bauelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in unterschiedlichen Herstellungsphasen;
    • 21A und 21B zeigen Querschnitte durch ein Bauelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    • 22A - 22C zeigen Querschnitte durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Herstellungsphasen;
    • 22D zeigt schematisch eine Draufsicht auf das Layout des in 22a gezeigten Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    • 23A zeigt einen Querschnitt durch ein Bauelement mit einer Verankerungsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    • 23B zeigt eine Draufsicht auf das in 23a gezeigte Bauelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    • 24 zeigt eine Draufsicht auf ein weiteres Bauelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    • 25 zeigt eine Draufsicht auf eine Verankerungsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    • 26A - 26K zeigen Querschnitte durch das in 25 gezeigte Bauelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in mehreren Herstellungsphasen für zwei unterschiedliche Schnitte;
    • 27 zeigt beispielhaft eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 28A zeigt beispielhaft eine Draufsicht eines Halbleiterbauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 28B zeigt beispielhaft eine weitere Draufsicht und eine entsprechende Querschnittsansicht des Halbleiterbauelements gemäß 28A; und
    • 28C zeigt beispielhaft ein aktuelles Halbleiterbauelement.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Die 18 - 28c zeigen Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Verkrallungsstrukturen und erfindungsgemäßer Verankerungsstrukturen sowie Figuren zur Illustration und Erläuterung der betreffenden Ausführungsbeispiele. Bevor jedoch im Zusammenhang mit den 18 - 28c Ausführungsbeispiele von Verankerungsstrukturen und Verkrallungsstrukturen näher betrachtet und erläutert werden sollen, werden im Zusammenhang mit den 1A und B zunächst die Begriffe der „Topologiekante“ und der „topologiebildenden Kante“ sowie die im Rahmen der vorliegenden Anmeldung verwendeten Darstellungen näher erläutert.
  • Die 1 - 17 zeigen bereits aus dem Stand der Technik bekannte Vorentwicklungen.
  • 1A zeigt so einen Querschnitt durch eine Schichtstruktur 100, während 1B die entsprechende Draufsicht auf das Bauelement darstellt. Hierbei zeigt 1A den Querschnitt durch das Bauelement entlang der Linie A-A', wie dies durch den Pfeil 110 in 1A illustriert ist. In 1B, die die Draufsicht auf das betreffende Bauelement bzw. die betreffende Schichtstruktur 100 zeigt, ist ebenfalls der Pfeil 110 dargestellt, der die Richtung des in 1A gezeigten Querschnitts darstellt.
  • Die Schichtstruktur 100, wie sie in 1A dargestellt ist, ist auf einem Substrat 120 aufgebracht und umfasst eine erste Schicht 130, die direkt auf dem Substrat 120 abgeschieden ist bzw. direkt auf diesem angeordnet ist. Auf der ersten Schicht 130 ist eine zweite Schicht 140 angeordnet, die auf der ersten Schicht 130 konform abgeschieden wurde. Wiederum auf der zweiten Schicht 140 ist eine dritte Schicht 150 aufgebracht, die im Unterschied zu den darunterliegenden Schichten 130, 140 eine planarisierte Oberfläche aufweist.
  • Die erste Schicht 130 weist hierbei im Bereich der Mitte des in 1A dargestellten Querschnitts eine Ausnehmung 160 auf, so dass die erste Schicht 130 in diesem Bereich unterbrochen ist. Als Folge bilden sich zwei topologiebildende Kanten 170-1 und 170-2 aus, die ebenfalls in 1B im Bereich der räumlichen Anordnung der Schichtstruktur 100 auf dem Substrat 120 dargestellt sind.
  • Wie zuvor erläutert wurde, wurde bei der in der 1A und 1B gezeigten Struktur die zweite Schicht 140 konform auf der ersten Schicht 130 abgeschieden ist, so dass im Wesentlichen die Dicke der zweiten Schicht 140 bis auf den Bereich im direkten Umfeld der topologiebildenden Kanten 170 bezogen auf die Fläche der Schichtstruktur 100 im Rahmen der technischen Gegebenheiten konstant ist. Dies bedeutet, dass die Ausnehmung 160 in der ersten Schicht 130 ebenfalls zu einer Ausnehmung 180 in der zweiten Schicht 140 führt, wobei die beiden topologiebildenden Kanten 170-1, 170-2 zu zwei Topologiekanten 190-1 und 190-2 in der zweiten Schicht 140 führen.
  • Für die dritte Schicht 150, die nach der zweiten Schicht 140 im Fall der in 1A und 1B gezeigten Schichtstruktur 100 aufgebracht ist, stellen somit die durch die beiden topologiebildenden Kanten 170-1, 170-2 in der ersten Schicht 130 verursachten Topologiekanten 190-1, 190-2 in der zweiten Schicht derartige topologiebildende Schichten dar, wobei die Topologiekanten 190-1, 190-2 zu der bereits geschilderten Ausnehmung 180 führen. In die Ausnehmung 180 dingt dann das Material der dritten Schicht 150 ein. Das Material der dritten Schicht kann beispielsweise mit im Rahmen der üblichen Abscheidungsverfahren und Herstellungsverfahren der Dünnschichttechnologie aufgefüllt werden. Somit stellen für die dritte Schicht 150, bei der es sich beispielsweise um eine Metallschicht handeln kann, die Topologiekanten 190-1, 190-2 tatsächlich die Topologie beeinflussende Kanten dar, die durch die topologiebildenden Kanten 170-1, 170-2 in der darunterliegenden ersten Schicht 130 hervorgerufen werden.
  • Selbstverständlich sollte in diesem Zusammenhang angemerkt werden, dass die beiden topologiebildenden Kanten 170-1, 170-2 der ersten Schicht 130 für die zweite Schicht 140 ebenfalls Topologiekanten darstellen. Die Bezeichnungen der „topologiebildenden Kanten“ und der „Topologiekante“ beziehen sich in der obigen Beschreibung auf die dritte Schicht 150. Allgemein gesprochen sind sie also typischerweise bezogen auf eine bestimmte Schicht zu verstehen. 1B zeigt hierbei die Lage der Topologiekanten 190-1, 190-2 im Verhältnis zu den beiden topologiebildenden Kanten 170-1, 170-2, die die Ausnehmung 160 begrenzen, in einer nicht maßstäblichen Darstellung.
  • Die 1A und 1B illustrieren somit insbesondere, dass beispielsweise im Fall einer konformen Abscheidung topologiebildende Kanten 190 auch in ansonsten in dem betreffenden Bereich nicht-strukturierten Schichten auftreten können, wie dies 1A im Falle der zweiten Schicht 140 zeigt. Die Topologiekanten 190 der zweiten Schicht 140 sind hierbei eine Folge der konformen Abscheidung der zweiten Schicht und der in der darunterliegenden ersten Schicht 130 bereits vorhandenen topologiebildenden Kanten 170.
  • Wird andererseits, wie dies 1A im Falle der dritten Schicht 150 zeigt, die Oberfläche einer entsprechenden Schicht planarisiert, so wirken darunterliegende topologiebildende Kanten für darüberliegende Schichten nicht mehr als topologiebildende Kanten oder als Topologiekanten. In dem Fall der in 1A gezeigten Schichtstruktur 100 bedeutet dies beispielsweise, dass für eine Schicht, die auf die dritte Schicht 150 mit ihrer planarisierten Oberfläche abgeschieden würde, die beiden Topologiekanten 190-1, 190-2 nicht mehr als topologiebildende Kanten wirken würden, da aufgrund der Planarisierung der dritten Schicht 150 ihre gegebenenfalls durch eine konforme Abscheidung oder eine andere topologieerhaltende Abscheidung vorhandene Struktur planarisiert bzw. eingeebnet wurde.
  • Im Rahmen einer Strukturierung, wie sie beispielsweise zur Herstellung der in 1A und 1B gezeigten Schichtstruktur 100 herangezogen werden kann, zählen nicht zuletzt die Standardverfahren der Halbleiter- und Dünnschichttechnologie. So können die Schichten 130, 140, 150 beispielsweise durch ein thermisches Verdampfen, ein Elektronenstrahlverdampfen, einen Sputterprozess oder durch andere physikalische und/oder chemische Abscheidungsverfahren erzeugt werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, gegebenenfalls entsprechende Strukturen auch im Rahmen von Aufschleuderprozessen (Spin-Coating) herzustellen. Je nach verwendetem Material und/oder verwendeter Prozesstechnologie können hierbei die betreffenden Schichten konform bzw. topologieerhaltend oder nicht-konform bzw. nichttopologieerhaltend erfolgen. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch Mischformen möglich, die zu einer teilweisen Einebnung vorhandener Strukturen führen. Dies kann beispielsweise durch die verwendete Menge des abzuscheidenden Materials, also durch die anvisierte Schichtdicke, beeinflusst werden.
  • Zur Strukturierung können die üblichen Dünnschicht- oder Halbleiterverfahren eingesetzt werden, die beispielsweise eine photolithographische Strukturierung und entsprechende nasschemische, physikalische oder reaktive Ätzverfahren umfassen. Beispiele stellen so das Eintauchen einer entsprechend strukturierten und entwickelten Probe in eine Säure, Base oder andere reaktive Chemikalie dar. Ebenso können physikalische Ätzverfahren (z. B. Ionenstrahlätzen (IBE = ion beam etching)) oder chemisch unterstützte physikalische Ätzverfahren (z. B. reaktives Ionenätzen (RIE = reactive ion etching)) verwendet werden. Darüber hinaus können zur Planarisierung von Schichten entsprechende Rückätzschritte oder auch Polierverfahren bzw. Lap-Verfahren realisiert werden. Ein Beispiel stellt so das chemisch-mechanische Polieren (CMP = chemicalmechanical polishing) dar.
  • Wie bereits zuvor angedeutet wurde, kann es sich bei der dritten Schicht 150 beispielsweise um eine Metallschicht handeln. Typischerweise werden für solche Metallschichten Gold, Silber, Aluminium, Kupfer, Wolfram, Chrom, Titan, Platin oder Palladium verwendet. Bei den beiden anderen Schichten 130, 140 kann es sich beispielsweise um isolierende Schichten aus einem Oxid oder Nitrid oder um (dotierte) Halbleiterschichten, etwa eine Schicht aus Polysilizium, handeln.
  • Bevor die ersten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung näher beschrieben und erläutert werden, sollte darauf hingewiesen werden, dass im Rahmen der vorliegenden Anmeldung Objekte, Strukturen und Komponenten mit den gleichen oder ähnlichen funktionalen und/oder strukturellen Merkmalen mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden. Sofern dies nicht explizit anderweitig vermerkt ist, können in diesem Fall Beschreibungspassagen, die sich auf Objekte, Strukturen und Komponenten mit ähnlichen oder gleichen funktionalen Eigenschaften und Merkmalen beziehen, untereinander ausgetauscht werden. Darüber hinaus werden im weiteren Verlauf der vorliegenden Anmeldung zusammenfassende Bezugszeichen für Objekte, Strukturen und Komponenten verwendet, die identisch oder in ähnlicher Art und Weise in einem Ausführungsbeispiel oder in Strukturen in mehr als einer Figur auftreten. So ist bereits in der oben geschilderten Schichtstruktur 100 das zusammenfassende Bezugszeichen 170 für die beiden topologiebildenden Komponenten 170-1 und 170-2 verwendet worden. Ebenso ist für die beiden Topologiekanten 190-1, 190-2 das zusammenfassende Bezugszeichen 190 verwendet worden. Die Verwendung zusammenfassender Bezugszeichen ermöglicht daher eine kompaktere, flüssigere und klarere Beschreibung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
  • 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Verankerungsstruktur 200, die eine Metallstruktur 210 aufweist, die in einer Verankerungsausnehmungsstruktur 220 mit wenigstens einer überhängenden Seitenwand eingreift bzw. eintaucht. Die Verankerungsausnehmungsstruktur 220 kann hierbei beispielsweise in einem Substratmaterial, also beispielsweise Silizium oder einem anderen Halbleitersubstrat, aber auch in einer Schicht oder einer Kombination aus beidem erzeugt werden. Je nach verwendetem Material für die Schicht bzw. die Struktur bzw. das Substrat, in der/dem die Verankerungsausnehmungsstruktur 220 erzeugt werden soll, können unterschiedliche Herstellungsverfahren, die im Weiteren beleuchtet werden sollen, herangezogen werden. So kommen als mögliche Materialien für entsprechende Schichten halbleitende Schichten, also epitaktische Siliziumschichten oder polymorphe Siliziumschichten (Poly-Si oder Polysilizium), Isolatorschichten (Oxidschichten, Nitridschichten) oder andere, beispielsweise organische Schichten (Polyimidschichten, Polyamidschichten, PMMA-Schichten etc.) in Frage.
  • Die in 2 gezeigte Verankerungsstruktur 200 weist neben der überhängenden Seitenwand 230 eine im Wesentlichen senkrecht verlaufende und sich gegenüber der Seitenwand 230 befindliche Seitenwand 240 auf. Selbstverständlich kann optional die Seitenwand 240 ebenso gegen eine überhängende Seitenwand 230' in einem weiteren Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur 200 ausgetauscht werden. Unabhängig davon, ob die Verankerungsausnehmungsstruktur 220 eine oder mehrere überhängende Seitenwände 230 aufweist, verankern diese Seitenwände 230 die in der Verankerungsausnehmungsstruktur 220 angeordneten Metallstrukturen 210 jedoch derart, dass diese sich kaum bzw. überhaupt nicht aufgrund einer Einflussnahme auf das betreffende Bauelement abheben und/oder verschieben können.
  • Anders ausgedrückt, kommt es dadurch, dass die Metallstruktur wenigstens teilweise in der Verankerungsausnehmungsstruktur mit ihrer wenigstens einen überhängenden Seitenwand 230 angeordnet ist, dazu, dass die Metallstruktur 210 als Ganzes im wahrsten Sinne des Wortes mit der umgebenden Struktur, in der die Verankerungsausnehmungsstruktur 220 erzeugt ist, verankert wird. Belastungsinduzierte bzw. stressinduzierte Tendenzen, die zu einer Verschiebung der Metallstruktur 210 führen könnten, werden daher gezielt unterbunden, so dass den die Qualität beeinträchtigenden Tendenzen, die beispielsweise im Rahmen eines TC-Zyklus (TC = temperature cycling = Temperaturdurchlauf) auftreten, gezielt entgegengewirkt wird.
  • Somit kann durch eine Implementierung eines Ausführungsbeispiels einer Verankerungsstruktur 200 die Betriebssicherheit eines Bauelements signifikant gesteigert werden, ohne dass zusätzliche kostenintensive Maßnahmen ergriffen werden müssen. Ausführungsbeispiele einer solchen Verankerungsstruktur 200 ermöglichen daher eine kostengünstige und im Allgemeinen leicht zu implementierende Möglichkeit, die Betriebssicherheit im Hinblick auf die Zuverlässigkeit der Bauelemente zu steigern.
  • Anders ausgedrückt, kann durch Einführung von Ausführungsbeispielen von Verankerungsstrukturen 200 eine signifikante Verbesserung bezüglich des TC-Verhaltens von Metallgebieten 210 bzw. Metallstrukturen 210 in einer weitgehend kostenneutralen Art und Weise realisiert werden. Ausführungsbeispiele von solchen Verankerungsstrukturen 200 können beispielsweise im Rahmen von Technologien, die ohnehin bereits Trenches bzw. Gräben im Rahmen des Prozessflows (Prozessablauf) verwenden, eingesetzt werden. Handelt es sich beispielsweise um vertikale Transistoren, die ein Zellenfeld mit entsprechenden Gräben aufweisen, können im selben Prozessschritt, in dem die Zellenfeldtrenches bzw. Zellenfeldgräben erzeugt werden, beispielsweise ein oder mehrere sehr breite Gräben unterhalb der zu verankernden Metallstrukturen 210 hergestellt werden. Diese Gräben bzw. Ausnehmungen werden daher auch als Verankerungstrenches bzw. Verankerungsausnehmungsstrukturen 220 bezeichnet.
  • Entsprechende Maßnahmen können im Höchstmaße kosteneffizient umgesetzt werden, da dazu im Wesentlichen nur das Layout des fertigen Bauelements unterhalb der Metallstrukturen 210 angepasst werden muss. Genauer gesagt ist es möglich, einen Graben (Trench), der als Verankerungsausnehmungsstruktur 220 dienen soll, in der für die jeweilige Technologie passenden Trenchbreite (Grabenbreite) in das Layout unterhalb der betreffenden Metallstrukturen 210 einzuführen. Handelt es sich beispielsweise um vertikale Hochleistungs-Transistoren, kann je nach angestrebter Spannungsklasse abgesehen von einer Tiefe der Verankerungsausnehmungsstruktur, die in der einfachsten Art und Weise durch die in dem Zellenfeld angestrebte Trenchtiefe bzw. Grabentiefe bestimmt ist, auch die Breite der betreffenden Verankerungstrenches bzw. Verankerungsausnehmungsstrukturen 220 bestimmt werden.
  • Anders ausgedrückt kann abgesehen von der Zieltiefe, die sich beispielsweise im einfachsten Beispiel durch die Trenchtiefe in dem eigentlichen Zellenfeld des vertikalen Transistors bzw. dessen Bauelement ergibt, noch zusätzlich über die im Layout des betreffenden Bauelements festgehaltene Breite der Verankerungsausnehmungsstruktur 220 (Trenchbreite) die genaue Geometrie der Verankerungsausnehmungsstruktur 220 modifiziert werden. Bei hier häufig verwendeten, etwa 5 µm dicken Schichtdicken für eine Power-Metallisierung als Metallstruktur 210 liegt die anvisierte Tiefe der Gräben der Verankerungsstruktur 200 daher etwa im Bereich zwischen 3 µm und 7 µm. Selbstverständlich besteht ebenso die Möglichkeit, dass die Verankerungsausnehmungsstrukturen 220 in getrennten Prozessschritten realisiert bzw. hergestellt werden.
  • Wie diese Erörterung bereits gezeigt hat, hängen die möglichen verfahrenstechnischen Einzelheiten in höchstem Maße davon ab, in welchen Prozess ein Herstellungsverfahren für ein Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur 200 implementiert bzw. integriert werden soll. Bevor daher weitere Möglichkeiten zur Erzeugung einer entsprechenden überhängenden Seitenwand 230 einer Verankerungsausnehmungsstruktur 220 erläutert werden soll, werden zunächst anhand der 3 und 4 zwei weitere Ausführungsbeispiele einer Verankerungsstruktur 200 im Falle eines so genannten Gaterunners als metallische Struktur zur Kontaktierung der Gate-Elektroden von Feldeffekttransistoren erläutert.
  • 3 zeigt so einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur 200 im Falle eines vertikalen Feldeffekttransistors, der eine Mehrzahl von Gräben aufweist, von denen im linken Abschnitt von 3 der erste Graben 250 gezeigt ist. Das Bauelement in Form des vertikalen Feldeffekttransistors ist hierbei auf Basis eines monokristallinen SiliziumSubstrats gefertigt, auf das anschließend ein epitaktisches Siliziumgebiet 260 aufgebracht wurde, in das der Graben 250 strukturiert wurde. Das epitaktische Siliziumgebiet stellt hier für das eigentliche Bauelement und das Ausführungsbeispiel der Verankerungsstruktur 200 eine Trägerschichtstruktur dar. Der Graben 250 ist mit einer Isolationsschicht 270 ausgekleidet, in die eine untere Elektrode 280 aus Polysilizium (Poly-Si) abgeschieden ist. Oberhalb der unteren Elektrode 280 ist eine obere Elektrode 290 innerhalb des Grabens 250 angeordnet, die ebenfalls aus Polysilizium gefertigt sein kann und durch eine dünne Isolationsschicht 300 von der unteren Elektrode 280 elektrisch isoliert ist.
  • Hierbei ist die Isolationsschicht 270 auf Höhe der oberen Elektrode 290 im linken Bereich des ersten Grabens 250 dünner ausgeführt als in dem darunterliegenden Bodenbereich des ersten Grabens 250. Aufgrund dieser Verjüngung der Isolationsschicht 270 können über die obere Elektrode 290, bei der es sich um eine Gate-Elektrode des vertikalen Transistors handelt, durch eine geringere Steuerspannung bzw. Gate-Spannung die charakteristischen Eigenschaften des leitfähigen Kanals, der sich in diesem Bereich zwischen den Gräben ausbildet, beeinflusst werden. Da die obere Elektrode 290 somit auch als Gate-Elektrode fungiert, ist sie in 3 auch mit dem Buchstaben „G“ bezeichnet.
  • Im Unterschied hierzu wird mit dem in 3 gezeigten Design eines vertikalen Transistors die untere Elektrode 280 auf das Source-Potenzial gelegt, weshalb die untere Elektrode 280 in 3 auch mit „S“ bezeichnet ist. Die untere Elektrode 280 wird auch als Feldplatte bezeichnet, da diese das elektrostatische Feld in dem Bereich zwischen den Gräben beeinflusst.
  • Neben dem ersten Graben 250, der den Rand des Zellenfeldes des betreffenden Bauelements darstellt, weist das in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur 200 einen Verankerungsgraben 310 bzw. Graben 310 auf, der ebenfalls in dem epitaktischen Gebiet 260 oberhalb des monokristallinen SiliziumSubstrats angeordnet ist. Ebenso wie der erste Graben 250, ist auch der Verankerungsgraben 310 mit einer Isolierschicht 270 ausgekleidet, die die darüberliegenden Schichten von dem epitaktischen Gebiet 260 elektrisch isoliert. Darüber hinaus sei der Vollständigkeit halber erwähnt, dass die Isolationsschicht 270 sich ebenfalls in dem Bereich zwischen dem Verankerungsgraben 310 und dem ersten Graben 250 sowie auf der dem ersten Graben 250 abgewandten Seite des Verankerungsgrabens 310 erstreckt und ebenso dort eine elektrische Isolation der darüberliegenden Schichten von dem epitaktischen Gebiet 260 sicherstellt.
  • Innerhalb des Verankerungsgrabens 310 ist oberhalb der Isolationsschicht 270 eine Zuleitungsstruktur 320 angeordnet, die sich auf einem Boden des Verankerungsgrabens 310 über dessen Seitenwände bis hin in den Bereich außerhalb des Verankerungsgrabens 310 erstreckt. Die Zuleitungsstruktur 320 ist typischerweise ebenfalls aus Polysilizium ausgeführt und kontaktiert die obere Elektrode 290 in den Gräben (auch in dem ersten Graben 250) über eine außerhalb der in 3 gezeigten Schnittebene verlaufende Struktur. Um dies zu kennzeichnen, ist die Zuleitungsstruktur 320 in 3 auch mit dem Buchstaben „G“ gekennzeichnet und wird häufig auch als „Poly-G“ oder als „Poly-Gate“ bezeichnet. Anders ausgedrückt, kontaktiert das Poly-Gate 320 die obere Elektrode 290 in den Gräben, zu denen auch der erste Graben 250 zählt, über eine meist aus Polysilizium gefertigte Struktur, die sich außerhalb der in 3 gezeigten Schnittebene durch das Bauelement erstreckt.
  • Innerhalb des Verankerungsgrabens 310 sowie an dessen Seitenwänden ist das Poly-G 320 von einem Zwischenoxid 330 bedeckt, das in 3 auch als „ZWOX“ bezeichnet ist. Das Zwischenoxid 330 erstreckt sich darüber hinaus ebenfalls in dem Bereich, in dem sich bezogen auf den in 3 gezeigten Querschnitt das Poly-G 320 nicht erstreckt. So bedeckt das Zwischenoxid 330 unter anderem auch die obere Elektrode 290 in dem ersten Graben 250, die als Gate-Elektrode dient.
  • Das Zwischenoxid 330 weist nun im Bereich des Bodens des Verankerungsgrabens 310 ein Kontaktloch 340 auf, über das das Poly-G 320 mit der Metallstruktur 210 des Ausführungsbeispiels der Verankerungsstruktur 200 in direktem, elektrisch leitfähigem Kontakt steht. Wie bereits zuvor angedeutet wurde, handelt es sich bei der Metallstruktur 210 hier um einen Teil der so genannten Gaterunner-Struktur, die im äußeren Bereich des Chips entlang läuft und zur Kontaktierung der Zuleitungsstrukturen bzw. des Poly-G 320 dient. Die genaue Struktur, wie ein Gaterunner geführt sein kann, wird im Zusammenhang mit 6 näher erläutert.
  • Die Metallstruktur 210 des Ausführungsbeispiels der Verankerungsstruktur 200 ist hierbei im Inneren des Verankerungsgrabens 310 angeordnet. Die Verankerungsausnehmungsstruktur 220 wird in diesem Fall durch eine Ausnehmung in der Zwischenoxidschicht 330 gebildet. So weisen bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel die Seitenwände 230 der durch das Zwischenoxid 330 gebildeten Verankerungsausnehmungsstruktur 220 ein überhängendes Profil aus, wie dies durch die in 3 gestrichelt gezeigten Linien 350 auch verdeutlicht wird. Darüber hinaus kommt es aufgrund der in 3 gezeigten Topologie zu einer leicht durchhängenden Oberfläche der Metallstruktur 210, die die verankernde Wirkung des Ausführungsbeispiels der Verankerungsstruktur 200 darüber hinaus unterstützt.
  • So wird bei der in 3 gezeigten Ausführungsform einer Verankerungsstruktur 200 die Metallbahn 210 mit einem wesentlichen Volumenanteil unterhalb der Silizium-Oberfläche (Si-Oberfläche) gebildet, die durch einen Pfeil 360 markiert ist und den Beginn des epitaktischen Gebiets 260 markiert. Mit anderen Worten wird als eine mögliche Ausführung einer Form eines zu verankernden Querschnitts bei der in 3 gezeigten Ausführungsform ein wesentlicher Anteil des Metallvolumens der Leiterbahn 210 in die Trenchstruktur bzw. den Verankerungsgraben 310 hineinversenkt und führt dort zu der beabsichtigten Verankerung. Die Metallbahn 210 ist somit nicht abhebbar bzw. abzuheben (lifted metal lines) und durch die sich ergebenden durchhängenden Formen der Metallstruktur 210 an ihrer Oberkante im Bereich oberhalb des Trenches 310 wirken die seitlich angreifenden, verschiebenden Kräfte nur teils verschiebend. Sie bewirken teilweise sogar, dass die Metallbahn 210 eher noch tiefer in den Trench 310 hineingedrückt wird. Hierbei ist für die Ausbildung der Ankerform der Metallstruktur 210 charakteristisch, dass das Zwischenoxid 330 an der Verankerungstrenchseitenwand bildet, so dass sich die überhängenden Seitenwände 230 der Verankerungsausnehmungsstruktur ergeben.
  • Im Gegensatz zu Metallbahnen bzw. Metallstrukturen, die sich oberhalb der Silizium-Oberfläche bzw. oberhalb der auch als Erstoxid bezeichneten Isolationsschicht 270 befinden, wodurch diese eine große seitliche Angriffsfläche für die Belastungen (Stress) aus der TC-Belastung aufweisen, so dass in diesem Fall die Gefahr von versetzten oder abgehobenen Metallstrukturen (shifted/lifted metal lines) sehr hoch ist, kann diese Gefahr durch eine Verwendung eines Ausführungsbeispiels einer Verankerungsstruktur 200 signifikant verringert werden. Ausführungsbeispiele einer entsprechenden Verankerungsstruktur 200 weisen somit eine erheblich bessere Widerstandsfähigkeit gegenüber TC-Belastungen auf, als solche Metallbahnen, die im Wesentlichen oberhalb der Silizium-Oberfläche liegen.
  • Bevor im Zusammenhang mit 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur 200 erläutert wird, bietet es sich an anzumerken, dass die durch den Pfeil 360 markierte Oberfläche bzw. Siliziumoberfläche häufig auch als Grenzfläche zwischen Silizium und Erstoxid 270 bezeichnet wird. Darüber hinaus wird die Isolationsschicht 270 abhängig davon, welcher Bereich des Bauelements betrachtet wird, auch als Erstoxid und/oder als Gateoxid bezeichnet. Die untere Elektrode 280 in dem ersten Graben 250 und den weiteren, nicht in 3 gezeigten Gräben wird auch als Polysilizium bzw. Poly-S im Trench oder auch als Source-Feldplatte bezeichnet. Das Polysilizium 290 im Trench 250, das näher an der Oberfläche des Bauelements liegt, bildet, wie zuvor erläutert, die Gate-Elektrode.
  • Eine Verankerungsstruktur 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung für eine Metallstruktur 210 eines Halbleiterbauelements umfasst so eine Verankerungsausnehmungsstruktur 220 mit wenigstens einer überhängenden Seitenwand 230, wobei die Metallstruktur 210 wenigstens teilweise in der Verankerungsausnehmungsstruktur 220 angeordnet ist. Bei einer solchen Verankerungsstruktur 200 kann die Metallstruktur 210 wenigstens teilweise derart in der Verankerungsausnehmungsstruktur 220 angeordnet sein, dass ein wesentlicher Volumenanteil der Metallstruktur 210 in die Verankerungsausnehmungsstruktur 220 hineinversenkt ist und die Metallstruktur 210 die Verankerungsausnehmungsstruktur 220 bis zu einer Substrat-Oberfläche ausfüllt.
  • Bei weiteren Verankerungsstrukturen 200 kann die Verankerungsausnehmungsstruktur 220 als Teil einer Isolationsschicht 330 auf einer Trägerschichtstruktur 320 angeordnet sein und sich die Metallstruktur 210 wenigstens teilweise in einem Bereich auf der Trägerschichtstruktur 320 unterhalb der überhängenden Seitenwand der Verankerungsausnehmungsstruktur 220 erstrecken. Bei einer solche Verankerungsstruktur 200 kann ein Volumenanteil der Metallstruktur 210 von wenigstens 20 % innerhalb der Verankerungsausnehmungsstruktur 220 angeordnet sein.
  • Bei Ausführungsbeispielen von Verankerungsstrukturen 200 kann die Metallstruktur 210 eine Hauptoberfläche aufweisen, die wenigstens teilweise frei liegt. Die Verankerungsausnehmungsstruktur 220 kann hierbei eine Verankerungsgrabenstruktur sein. Bei einer Verankerungsausnehmungsstruktur 220 kann die Verankerungsgrabenstruktur einen Graben bezüglich einer Hauptoberfläche einer Trägerschichtstruktur 260 aufweisen, in der der Graben angeordnet ist, wobei der Graben zumindest in einem Teil der der Hauptoberfläche 360 zugewandten Seitenwand mit einer Oxidschicht 330 derart bedeckt ist, so dass eine Dicke der Oxidschicht 330 mit zunehmender Tiefe in dem Graben abnimmt, so dass die an der Seitenwand des Grabens angeordnete Oxidschicht 330 die überhängende Seitenwand 230 der Verankerungsgrabenstruktur 220 ausbildet. Bei einer Verankerungsstruktur 200 kann ferner in dem Graben eine elektrisch leitfähige Kontaktstrukturschicht 320 zwischen der Oxidschicht 330 und dem Graben angeordnet sein, wobei die Oxidschicht 330 eine Ausnehmung 340 an einer einem Bodenbereich des Grabens zugewandten Seite umfasst, so dass die Metallstruktur 210 mit der Kontaktstruktur 320 direkt in Kontakt steht. Das Bauelement kann einen weiteren Graben 250 in der Trägerschichtstruktur 260 mit einer Breite aufweisen, wobei eine maximale Breite der Verankerungsgrabenstruktur 220 wenigstens die dreifache Breite des weiteren Grabens 250 beträgt.
  • 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur 200, die sich sowohl bezüglich der eigentlichen Verankerungsstruktur als auch hinsichtlich der Transistorstruktur von der in 3 gezeigten Gesamtstruktur nur geringfügig unterscheidet. Aus diesem Grund wird für die Beschreibung der einzelnen Strukturen, Komponenten und Objekte auf die Beschreibung im Hinblick auf die 3 verwiesen. Das in 4 gezeigte Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur 200 unterscheidet sich genauer gesagt von dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen nur hinsichtlich der Breite des Verankerungsgrabens 310 und der Schichtdicke der Metallstruktur 210. So ragt die Metallstruktur 210 bzw. die Metallbahn 210 der Gaterunner-Struktur nur geringfügig über die durch die Pfeile 360 markierte Silizium-Oberfläche des Bauelements hinaus. Als Folge ergibt sich bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur 200, dass die Metallbahn 210 mit dem größten Volumenanteil unterhalb der Silizium-Oberfläche liegt. Dadurch, dass in dieser Ausführungsform die Metallbahn 210 fast vollständig unter die Silizium-Oberfläche gelegt wurde, unterscheidet sich die Metallstruktur 210 von der in 3 gezeigten Metallstruktur 210 ferner darin, dass diese nicht die ausgeprägte Ankerform mit der durchhängenden Oberfläche aufweist, wie dies 3 im Falle der Metallstruktur 210 zeigt.
  • Zusammen mit den überhängenden Seitenwänden 230, die auch bei diesem Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur 200 durch das Zwischenoxid 230 gebildet sind, können die auftretenden Kräfte im Rahmen einer TC-Belastung oder einer anderen betriebsbedingten oder testbedingten Belastung seitlich nicht mehr an die Metallbahn 210 angreifen. Darüber hinaus können auch aufgrund der im Vergleich zu dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel tiefer gelegten Metallbahn 210 in Kombination mit den seitlich überhängenden Seitenwänden 230 Kräfte, die die Metallbahn 210 tendenziell abheben könnten, diese nicht mehr aus ihrer Grundposition bewegen. Die in der Querschnittsskizze aus 4 gezeigte Querschnittsform stellt somit die Form der überhängenden Seitenwand der Verankerungsausnehmungsstruktur 220, die zu dem ankerförmigen Querschnitt der Metallstruktur 210 führt, und die nahezu vollständige Anordnung der Metallstruktur 210 unter der Oberfläche bzw. Silizium-Oberfläche, die durch die Pfeile 360 angezeigt wird, als Kombination dar.
  • Wie bereits zuvor im Rahmen einer möglichen Prozessintegration zur Herstellung von Ausführungsbeispielen einer entsprechenden Verankerungsstruktur erläutert wurde, kann beispielsweise bei den in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispielen einer Verankerungsstruktur 200 der Verankerungsgraben 310 in dem gleichen Prozessschritt erzeugt werden wie die eigentlichen Gräben des Zellenfeldes, zu denen unter anderem der erste Graben 250 zählt. In diesem Fall entspricht die Zieltiefe des Verankerungsgrabens 310 etwa der der weiteren Gräben (u. a. Graben 250). Wie zuvor erwähnt wurde, und wie auch die beiden in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiele deutlich illustrieren, ergibt sich aber die Möglichkeit, die Verankerungsgräben 310 mit unterschiedlichen Breiten sowohl bezüglich der eigentlichen Zellengräben als auch bezüglich verschiedener Ausformungen der Verankerungsgräben 310 zu gestalten. So zeigt das in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel einen Verankerungsgraben 310, der zwar signifikant breiter als die Zellenfeldgräben (z. B. Graben 250) ist, jedoch deutlich schmaler ausfällt im Vergleich zu dem Verankerungsgraben 310 aus 4.
  • Nachdem also im Rahmen der Prozessintegration die Gräben des Zellenfeldes zusammen mit dem Verankerungsgraben 310 präpariert worden sind, wobei deren Tiefe je nach verwendeter Spannungsklasse typischerweise im Bereich zwischen 3 und 7 µm liegen, können im weiteren Prozessflow die Zellenfeldgräben bzw. Zellenfeldtrenches mit Oxiden und Polysiliziumelektroden gefüllt werden, die beispielsweise zu der unteren Elektrode 280 und der oberen Elektrode 290 führen.
  • Ob, als eine Abweichung von den in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen einer Verankerungsstruktur, die Verankerungstrenches bzw. Verankerungsgräben 310 ebenso mit allen Feldplatten 280, 290 gefüllt werden sollen oder ob nur das jeweilige relevante Polysilizium in Form der Zuleitungsstruktur 320 eingebracht wird, kann individuell über das Layout der betreffenden Polystrukturen kostenneutral eingestellt werden. Bei den in den 3 und 4 betrachteten Ausführungsbeispielen, bei denen es sich wie zuvor erläutert um eine Gaterunner-Struktur handelt, kann es ratsam sein, ein dickeres Erstoxid im Bereich des Verankerungsgrabens 310 zu implementieren, um die über die Isolationsschicht 270 bzw. das erste Oxid 270 abfallende Gate-Drain-Spannung über eine größere Distanz abfallen zu lassen, um so letztendlich zu einer verbesserten Gate/Drain-Spannungsfestigkeit zu gelangen. Hierbei wird, wie bei der Mehrzahl der vertikalen Transistoren, das Drain-Potenzial an die Rückseite des Bauelements angelegt, das sich im Falle von Hochvolt-Bauelement signifikant von der Gate-Spannung und der Source-Spannung unterscheiden kann. Je nach gewählter Spannungsklasse können so zwischen Gate-Spannung und Source-Spannung Spannungen im Bereich von 10 V und darunter herrschen, während zwischen dem Drain-Anschluss auf der Rückseite des Bauelements und den Anschlüssen für das Gate-Potenzial und das Sourcepotenzial Spannungen von mehreren 10 V - 100 V herrschen können.
  • Darüber hinaus kann es im Fall der in den 3 und 4 betrachteten Gaterunner-Struktur ferner ebenfalls ratsam sein, nicht nur ein dickeres Erstoxid im Verankerungstrench 310 zu verwenden, sondern weiterhin das Gate-Polysilizium bzw. das Poly-Gate 320 ebenfalls in dem Verankerungstrench 310 zu implementieren, um einerseits die Gate-Drain-Spannungsfestigkeit sicherzustellen und andererseits die Kontaktierung zwischen dem Gate-Polysilizium 290 in den Gräben des Zellenfeldes (Zellenfeldtrenches) und dem metallischen Gaterunner 210 herzustellen.
  • Bei den in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispielen wird im Rahmen des Prozessschrittes der Zwischenoxid-Ausbildung, der also zu dem Zwischenoxid 330 führt, dann die charakteristische Verankerungsstruktur bzw. Verankerungsausnehmungsstruktur 220 mit ihrer wenigstens einen überhängenden Seitenwand 230 hergestellt. Im Rahmen des Herstellungsprozesses wird also das Zwischenoxid 330 mit einem leichten bis mittelstarken Überhang der Seitenwände 230 an der Verankerungstrenchseitenwand erzeugt. Dies kann z. B. im Rahmen der TEOS-Abscheidung (Tetra-Ethyl-Ortho-Silikate zur Abscheidung von Siliziumdioxid SiO2) erreicht werden. Alternativ oder ergänzend kann dies auch im Rahmen eines Prozessschrittes des Verfließens von BPSG (Bor-Phosphor-Silikat-Glas) bei einem Erhitzen über eine bestimmte, materialabhängige Schwellentemperatur (typischerweise im Bereich zwischen 700°C bis 1200°C) geschehen. Grundsätzlich ist es auch möglich, die entsprechende Zwischenoxid-Ausbildung im Rahmen einer Verwendung eines Stacks bzw. eines Stapels aus beiden Materialien im Rahmen einer Kombination zu verwenden.
  • Der Überhang kann alternativ oder ergänzend auch durch eine verkippte (tilted) Störstellenimplantation (damage implantation) in das Zwischenoxid 330 erreicht werden, was dazu führt, dass eine Ätzrate eines nachfolgenden Ätzschrittes erhöht oder erniedrigt werden kann, je nach verwendetem Ätzmittel wie etwa Flusssäure (HF = Flusssäure (hydrofluoric acid); HF-Etches) und gegebenenfalls weiteren prozessrelevanten Parametern. Alternativ oder ergänzend kann ein solcher Überhang auch durch eine (Störstellen-) Implantation in eine Seitenwand einer geätzten Silizium-Struktur und einem anschließenden (thermischen) Oxidationsschritt erfolgen. Je nach konkreter Ausgestaltung des Prozesses kann durch eine entsprechende (Störstellen-) Implantation beispielsweise eine Oxidationsgeschwindigkeit der thermischen Oxidation in Abhängigkeit von der (Störstellen-) Implantationsdosis verändert werden, was wiederum zu entsprechenden überhängenden Seitenwänden bzw. Flanken führen kann.
  • Anschließend kann durch eine Standard-Kontaktloch-Herstellung das Zwischenoxid 330 in einem Teilbereich des Verankerungstrenchbondes als Kontaktloch 340 geöffnet werden, um das Gate-Polysilizium 320 zu kontaktieren. Eine nun nachfolgende Metallisierung oder nun nachfolgende Metallisierungen sind anschließend in der Lage, den Verankerungstrench 310 vollständig zu verschließen, so dass ein Metallanker als Metallstruktur 210 erzeugt wird, der im Trenchbodenbereich breiter als im oberen Trenchbereich ist. Hierbei kann es im Rahmen des Verschließens über nachfolgende Metallisierungsschritte grundsätzlich auch zur Bildung möglicher Lunker, also Hohlräumen bzw. Hohlstellen, kommen, die jedoch häufig bei einem vollständigen Verschluss an der Oberseite der Metallisierung keine weitere Rolle spielen und daher vernachlässigt werden können.
  • Selbstverständlich kann dieses Verfahren nicht nur zur Kontaktierung einer Zuleitungsstruktur 320 für eine Gate-Elektrode 290 über das Gate-Poly 320 erfolgen, sondern kann selbstverständlich grundsätzlich auch zur Kontaktierung anderer Zuleitungsstrukturen, also etwa einem Source-Poly verwendet werden.
  • Je nach konkreter Ausgestaltung des Gesamtprozesses kann die nachfolgende Metallstrukturierung so ausgelegt sein, dass die in der 3 gezeigte Situation eintritt, bei der die Metallflanken der Metallstruktur 210 oberhalb und außerhalb des Verankerungstrenches 310 liegen. Alternativ kann, wie das in 4 gezeigte Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur 200 zeigt, die Metallisierung bzw. die Strukturierung der Metallisierung derart ausgeführt werden, dass die Metallflanken im Bereich der Verankerungstrenchseitenwand innerhalb des Verankerungstrenches 310 liegen. In dem Fall, der in 4 gezeigt ist, ergibt sich so die Situation, dass die Metallbahn 210 vollständig im Verankerungstrench „versunken“ ist und somit dem seitlichen TC-Stress nicht mehr ausgesetzt wird.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ermöglichen so signifikante Verbesserungen im Bereich des zyklischen Temperatur-Durchlauf-Verhaltens von Metallgebieten durch eine Einführung so genannter Verankerungsstrukturen, die weitgehend kostenneutral realisierbar sind. Ausführungsbeispiele von Verankerungsstrukturen für Metallgebiete können dabei grundsätzlich für alle Bauelement gleichmäßig angewendet werden. Besonders kostenneutral lässt sich dies selbstverständlich dann realisieren, wenn bereits entsprechende Gräben oder Grabenstrukturen bzw. andere Ausnehmungen im Rahmen des Prozesses zur Herstellung dieser Bauelemente integriert sind. Somit können Ausführungsbeispiele entsprechender Verankerungsstrukturen insbesondere im Falle von Trench-Transistoren sehr vorteilhaft implementiert werden.
  • Im Allgemeinen kann das Layout des Verankerungsgrabens 310 bzw. - je nach konkreter Implementierung - die Form der Verankerungsausnehmungsstruktur 220, also des breiten, die Metallbahn 210 wenigstens teilweise aufnehmenden Trenches, jede beliebige Form annehmen. So kann sie beispielsweise auch nur teilweise unter der Metallbahn 210 ausgebildet sein oder vollständig entlang der gesamten Metallbahn vorliegen. Darüber hinaus kann sie auch am Rand Verkrallungs-/Verzahnungsstrukturen aufweisen, um gegen Längskräfte zusätzlich widerstandsfähig zu sein, wie im weiteren Verlauf der vorliegenden Anmeldung noch näher ausgeführt wird.
  • Die Breite der Verankerungsausnehmungsstruktur 220 bzw. der Verankerungsgräben 310 (Trench-Strukturen), in denen die Metallbahnen 210 verankert bzw. hineinversenkt werden können, kann beliebig gewählt werden und ist der jeweiligen Technologie bzw. dem jeweils nachfolgenden Prozessflows optimal anpassbar. In der Regel entstehen hierbei keine (signifikanten) Zusatzkosten, da die Struktur durch die bei den betreffenden Bauelementen ohnehin schon vorhandene Prozesstechnik implementierbar ist. So kann beispielsweise im Fall von Trench-Transistoren die entsprechende Struktur im Rahmen der ohnehin schon vorhandenen Trench-Phototechnik und -Ätztechnik hergestellt werden. Die Verankerung der Metallstruktur 210 ergibt sich in diesem Fall durch den restlichen Prozessflow der jeweiligen Technologie.
  • Darüber hinaus können die entsprechenden Metallstrukturen 210 nicht nur unter Metallbahnen, wie etwa einer Gaterunner-Struktur, ausgebildet sein, sondern grundsätzlich ist es ebenfalls möglich, jegliche Art und Weise einer Metallisierung, also etwa Metallpads zum Bonden (Bondpads) oder zu anderen Zwecken, mit Hilfe von Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Verankerungsstrukturen 200 zu verankern. Somit ist es prinzipiell möglich unter jeder Metallisierung, wie z. B. Metallpads oder Bondpads, als entsprechende Metallstruktur 210 eine entsprechende Verankerungsausnehmungsstruktur 220 vorzusehen, so dass die Metallstruktur 210 eine signifikant verbesserte Resistenz gegenüber beispielsweise TC-induzierten Belastungen aufweist.
  • Ausführungsbeispiele entsprechender Verankerungsstrukturen umfassen so entsprechende Verankerungsstrukturen, bei denen beispielsweise mehr als 20 % des Metallvolumens der zu verankernden Metallstruktur 210 unterhalb der Silizium-Oberfläche bzw. unterhalb des Erstoxids 270 versenkt ist. So kann darüber hinaus beispielsweise das Zwischenoxid 320 im Verankerungstrench 310 einen Überhang bilden. Je nach konkreter Ausgestaltung kann der Verankerungstrench 310 bzw. die Verankerungsausnehmungsstruktur 220 mindestens dreimal breiter sein als ein entsprechender Zellenfeldtrench, der beispielsweise als erster Graben 250 in den 3 und 4 gezeigt ist. Wie zuvor erläutert wurde, kann hierbei der Verankerungstrench 310 vorteilhaft bei vielen Herstellungsprozessen im gleichen Prozessschritt wie die entsprechenden Zellenfeldtrenches hergestellt werden.
  • Querschnitte, wie sie schematisch in den 3 und 4 dargestellt sind, können so beispielsweise nach einem Öffnen des Gehäuses und gegebenenfalls einem entsprechenden Lift-Off des Metalls durch eine Mikroskopansicht bzw. gegebenenfalls durch einen REM-Schliff (REM = Rasterelektronenmikroskop; SEM = scanning electron microscope) erhalten werden.
  • Die Metallschicht 210 kann sich hierbei, wie zum Teil in den 2 - 4 gezeigt ist, sowohl über die durch die Pfeile 360 gekennzeichnete Hauptoberfläche erstrecken als auch unter dieser zurück bleiben. Je nach konkreter Implementierung kann hierbei zumindest in dem Teil unterhalb der durch die Pfeile 360 gekennzeichneten Oberfläche der Metallschicht 210 die Ausnehmung 220 hinsichtlich ihrer Breite vollständig oder nur teilweise ausgefüllt, wobei seitlich bezogen sein auf eine Richtung senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung der Ausnehmung 220 und parallel zu der zuvor benannten Oberfläche verstanden wird. Hierbei ist es nicht notwendig, dass die Metallschicht 210 bezogen auf die gesamte Höhe oder Tiefe der Ausnehmung 220 diese ausfüllt. Es ist vielmehr ausreichend, wenn ein bestimmter Anteil der Höhe der betreffenden Ausnehmung 220 durch die Metallschicht 210 ausgefüllt wird, also etwa mehr als 20 %, mehr als 30 %, mehr als 50 % oder mehr als 75 %.
  • Je nach konkreter Implementierung kann so ebenfalls die betreffende Metallschicht 210 eine Querschnittsfläche der Ausnehmung 220 zu einem bestimmten Mindestmaß ausfüllen. So kann beispielsweise die Metallschicht 210 die Querschnittsfläche der Ausnehmung 220 senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der Ausnehmung 220 20 % oder mehr, 30 % oder mehr, 50 % oder mehr oder 75 % oder mehr ausfüllen. Nicht zuletzt besteht jedoch die Möglichkeit, dass die betreffenden Metallschichten den betreffenden Graben oder die betreffende Ausnehmung vollständig oder zu einem der genannten Anteile auskleiden.
  • Wie nicht zuletzt auch die 3 und 4 gezeigt haben, können Ausnehmungen 220 beispielsweise auf Basis eines Grabens 310 bzw. eines Verankerungsgrabens 310 implementiert werden. Häufig sind in entsprechenden Bauelementen neben der Ausnehmung 220 bzw. dem zugehörigen Verankerungsgraben 310 weitere Grabenstrukturen umfasst. Ein Beispiel hierfür ist der erste Graben 250, der in den 3 und 4 gezeigt ist. In Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung weisen häufig die Ausnehmungen 220 eine Breite senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung der betreffenden Ausnehmung 220 auf, die wenigstens die doppelte, dreifache, fünffache oder ein größeres Vielfaches der Breite einer anderen Grabenstruktur aufweist. Bei dieser anderen Grabenstruktur kann es sich beispielsweise um einen Zellenfeldgraben, wie den ersten Graben 250, handeln.
  • An dieser Stelle soll darauf hingewiesen werden, dass die zuvor gemachten Ausführungen nicht nur auf die zuvor beschriebene Ausnehmung 220 und die darin versenkte Metallstruktur 210 Anwendung finden, sondern auch auf eine Vielzahl weiterer Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, wie sie im weiteren Verlauf der Beschreibung erörtert werden. Darüber hinaus bietet es sich an dieser Stelle an, darauf hinzuweisen, dass eine Verankerungsausnehmung, Verankerungsausnehmungsstruktur oder eine anderweitige Ausnehmung häufig auf einer Grabenstruktur oder einer Ausnehmungsstruktur in einem Substrat, Substratmaterial, Schicht oder sonstiger Bauelementstruktur basiert. Sie können sich jedoch von den zugrunde liegenden Grabenstrukturen darin unterscheiden, dass die Ausnehmung gegebenenfalls eine durch zusätzliche Schichten (z.B. Isolationsschichten, halbleitende Schichten, Metallstrukturen und Kontaktlöcher) beeinflusste Geometrie berücksichtigt. Eine Ausnehmung kann somit im Unterschied zu dem zugrunde liegenden Graben in vielen Fällen im Rahmen der vorliegenden Erfindung als freier Bereich anzusehen sein, innerhalb dessen die entsprechende Schicht anzuordnen ist. Während also in vielen Fällen der Begriff des Grabens eine durch ein Ätzverfahren oder eine andere Strukturierungsmaßnahme geschaffene Struktur in einem Film oder Substrat bezeichnet, bezeichnet der Begriff der Ausnehmung in vielen Fällen im Rahmen der vorliegenden Beschreibung einen durch Kanten und Strukturen definierten Bereich.
  • 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Verkrallungsstruktur für ein Bauelement auf einem Substrat. Hierbei zeigt 5A eine Draufsicht auf ein entsprechendes Ausführungsbeispiel einer Verkrallungsstruktur 400, während 5B einen schematischen Querschnitt durch das in 5A gezeigte Ausführungsbeispiel darstellt. Auf einem Substrat 410, das in dem Querschnitt in 5B dargestellt ist, ist eine strukturierte Bauelementschicht 420 aufgebracht, bei der es sich beispielsweise um eine Isolatorschicht, eine Halbleiterschicht oder eine andere Schicht handeln kann. Bei dem in 5A und 5B gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der strukturierten Bauelementschicht 420 um eine L-förmige Struktur, die über eine Hauptoberfläche des Substrats 410 hervorsteht und so für eine Schicht, die die strukturierte Bauelementschicht 420 wenigstens teilweise überdeckt, eine Topologiekante 430 bildet. Bei dem in den 5A und 5B gezeigten Ausführungsbeispiel wird die strukturierte Bauelementschicht 420 genauer gesagt von einer Metallstruktur 440 bedeckt, so dass die Metallstruktur 440 auf der strukturierten Bauelementschicht 430 sich wenigstens über einen Teil der Topologiekante 430 der strukturierten Bauelementschicht 420 erstreckt.
  • Wie bereits im Zusammenhang mit 1 erläutert wurde, zeigt hierbei 5B einen Querschnitt durch das Bauelement entlang einer Richtung, die durch einen Pfeil 450 in den 5A und 5B gezeigt ist. So zeigt 5B also einen Schnitt entlang der in 5A schematisch dargestellten Richtung A-A'.
  • Aufgrund der Struktur des in 5A und B gezeigten Ausführungsbeispiels stellt die Topologiekante 430 der strukturierten Bauelementschicht 420 hinsichtlich der Metallstruktur 440, die auch als Metallschicht 440 bezeichnet wird, eine Topologiekante im Sinne der Erläuterungen im Zusammenhang mit 1 dar. Wird diese Topologiekante 430, über die sich die Metallstruktur 440 erstreckt, in eine Ebene projiziert, die beispielsweise parallel zu der Hauptoberfläche des Substrats liegen kann, so bildet die Topologiekante 430 in dieser Ebene wenigstens eine zusammenhängende Linie, die aufgrund der Natur der Darstellung in 5A der Linie 430 entspricht. In diesem Zusammenhang bietet es sich an, darauf hinzuweisen, dass im Rahmen der vorliegenden Anmeldung eine Linie nicht auf eine Gerade beschränkt ist. Die Linie kann vielmehr Ecken, Kanten, Rundungen oder andere von einer Geraden abweichende Formen aufweisen.
  • 5A zeigt somit gerade eine entsprechende Projektion in eine Ebene parallel zu der Hauptoberfläche des Substrats, die als zusammenhängende Linie 430 die Topologiekante 430 der strukturierten Bauelementschicht 420 zeigt. Hierbei ist die Linie 430 derart zusammenhängend, so dass diese ein Gebiet 460 begrenzt, das nicht konvex bzw. - positiv formuliert - nicht-konvex oder konkav ist. In diesem Zusammenhang wird, wie auch in der Mathematik, unter einem konvexen Gebiet oder Bereich eine solche Menge von Punkten verstanden, so dass für zwei beliebige Punkte des Bereichs oder des Gebiets gilt, dass auch jeder Punkt der direkten Verbindungsgeraden dieser beiden Punkte zu dem Gebiet oder dem Bereich gehören muss. Anders ausgedrückt, stellt das Gebiet 460 ein nicht-konvexes Gebiet bzw. einen nicht-konvexen Bereich dar, aufgrund der L-förmigen Struktur beispielsweise bezüglich der beiden durch ein „X“ in 5A markierten Punkte 470-1, 470-2, erstreckt sich die definierte Verbindungsgerade 480 im Bereich des „Knicks“ der L-förmigen Struktur außerhalb des Gebietes 460. Hierbei werden Bereiche, Gebiete und Mengen, die nicht konvex sind, folglich auch als nicht-konvexe Gebiete, Bereiche und Mengen bezeichnet. Eine weitere Bezeichnung für nicht-konvexe Gebiete, Mengen und Bereiche ist auch die der konkaven Gebiete, Mengen und Bereiche.
  • Darüber hinaus kann das Gebiet 460 bzw. in dem in 5A gezeigten Ausführungsbeispiel die vollständige strukturierte Bauelementschicht 420 in einem kleinsten Kreis 490 vollständig umfasst sein, der einen Durchmesser aufweist, der kleiner als oder gleich 50 µm, 20 µm oder 10 µm ist. Somit hat die strukturierte Bauelementschicht 420 einen maximalen Durchmesser von 50 µm, 20 µm oder 10 µm.
  • Bei dem in den 5A und 5B gezeigten Ausführungsbeispiel einer Verkrallungsstruktur weist das durch die zusammenhängende Linie 430 begrenzte Gebiet 460 eine typische Strukturbreite im Bereich von etwa 200 nm (0,2 µm) bis etwa 2000 nm (2 µm) auf. Hierbei bezieht sich der Begriff der Strukturbreite im Allgemeinen auf eine Richtung in der Ebene des Substrats 410, die senkrecht zu der Richtung verläuft, in die sich die Struktur in dem betreffenden Punkt erstreckt. Im mathematischen Sinne bezeichnet so etwa die Strukturbreite die Breite der Struktur in einem Punkt des Randes der Struktur bezüglich einer Richtung senkrecht zum Rand. Häufig sind Strukturbreiten besonders leicht anhand von Querschnitten bestimmbar, wie ein solcher in 5B gezeigt ist.
  • Das in den 5A und 5B gezeigte Ausführungsbeispiel einer Verkrallungsstruktur 400 für ein Bauelement auf einem Substrat ermöglicht es nun gerade der Metallstruktur 440, dass diese sich an der Topologiekante 430 der strukturierten Bauelementschicht derart verkrallt, dass lateral auf die Metallstruktur einwirkende Kräfte, wie sie beispielsweise im Rahmen der TC-Belastung auftreten, diese nicht bzw. nicht so leicht lateral auf der Hauptoberfläche des Substrats bewegen können. Mit anderen Worten bietet die Topologiekante bzw. die Topologiekanten 430 der strukturierten Bauelementschicht 420 der Metallstruktur 440 bzw. der Metallbahn 440 der Metallgebiete 440 die Möglichkeit, lateral auf die betreffende Metallstruktur 440 einwirkende Kräfte über die strukturierte Bauelementschicht 420 und deren Topologiekante 430 an das Substrat 410 zu übertragen. Somit ermöglicht ein Ausführungsbeispiel einer Verkrallungsstruktur, wie es beispielsweise in den 5A und 5B gezeigt ist, eine Verbesserung der Widerstandsfähigkeit einer Metallstruktur 440 im Rahmen größerer Temperaturunterschiede, wie sie beispielsweise im Bereich eines zyklischen Temperatur-Durchlauf-Tests auf die betreffenden Metallbahnen ausgeübt werden.
  • Wie die folgenden Erörterungen weiterer Ausführungsbeispiele näher illustrieren werden, kann dies durch einfache Layoutmaßnahmen, wie beispielsweise das Einführen einer entsprechend strukturierten Bauelementschicht 420, erreicht werden. Hierbei ist es jedoch nicht notwendig, gezielt eine eigenständige strukturierte Bauelementschicht 420 einzuführen, sondern es kann vielmehr eine bereits existierende Bauelementschicht durch entsprechende Designmaßnahmen zu der strukturierten Bauelementschicht 420 weiterentwickelt bzw. weiter verarbeitet werden.
  • Während bei dem in den 5A und 5B gezeigten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verkrallungsstruktur die Topologiekanten 430 durch eine über die Hauptoberfläche des Substrats 410 herausstehende strukturierte Bauelementschicht 420 erzeugt wurden, werden im Zusammenhang mit den 6 und 7A und 7B Ausführungsbeispiele einer Verkrallungsstruktur 400 beschrieben und erläutert, bei denen die topologiebildenden Kanten 430 durch Ausnehmungen in der Bauelementschicht gebildet werden, so dass diese Bauelementschicht die strukturierte Bauelementschicht 420 darstellt.
  • 6 zeigt schematisch eine Layoutansicht eines aktuellen Chips 500 bzw. eines entsprechenden Chiplayouts. Bei dem Chip 500 handelt es sich genauer gesagt um einen Chip, der in einem in 6 nicht eingezeichneten Zellenfeld eine Vielzahl von vertikalen Hochleistungstransistorstrukturen umfasst, die aufgrund des Designs des Chips 500 parallel geschaltet sind und somit als ein vertikaler Hochleistungstransistor wirken. 6 zeigt hierbei genauer gesagt eine Draufsicht auf den betreffenden Chip 500, so dass eine auf der Rückseite des Chips 500 befindliche Elektrode bzw. ein auf der Rückseite des Chips 500 befindlicher Anschluss in 6 nicht gezeigt ist. Bei diesem Anschluss handelt es sich üblicherweise um den Drain-Anschluss des effektiv gebildeten vertikalen Hochleistungstransistors.
  • 6 zeigt so insbesondere zwei Metallgebiete 510, 520, bei denen es sich um ein Source-Metallisierungsfeld 510 und ein Gate-Metallisierungsfeld 520 handelt. Die beiden Metallisierungsfelder 510 und 520 stellen somit für die vertikalen Hochleistungstransistorstrukturen des Chips 500 die betreffenden Anschlüsse dar. Die beiden Metallisierungsgebiete 510, 520 sind hierbei räumlich durch Abstände zwischen den betreffenden Metallen getrennt.
  • Während das Source-Metallisierungsgebiet 510 schon aufgrund seiner Größe und der darunterliegenden Topologie als Bondpad bzw. Kontaktierfläche herangezogen werden kann, weist das Gate-Metallisierungsgebiet 520 zusätzlich als Bondpad bzw. Kontaktierfeld ein so genanntes Gate-Pad 530 auf, über das mit Hilfe entsprechender Bonddrähte die Gateelektroden der vertikalen Hochleistungstransistorstrukturen kontaktiert werden können. Das Gate-Metallisierungsgebiet 520 wird aufgrund seiner U-förmigen Ausgestaltung auch als Gaterunner-Struktur bzw. Gaterunner bezeichnet. Typischerweise weist ein solcher Gaterunner 520 eine Strukturbreite auf, die im Bereich zwischen 10 µm und etwa 500 µm liegt, wobei der obere Wert beispielsweise im Bereich des Gatepads 530 erreicht werden kann.
  • Im Bereich des Gaterunners werden durch entsprechende Kontaktlöcher im Rahmen eines entsprechenden Kontaktloch-Layouts die unterhalb der Oberfläche des Chips 500 liegenden Zuleitungsstrukturen aus Polysilizium elektrisch leitfähig mit dem Gate-Pad 530 kontaktiert. Somit stellt der Gaterunner 520 über ein entsprechendes Kontaktloch-Layout den Gatekontakt zu einer externen Schaltung, an die der Chip 500 angeschlossen werden soll, dar.
  • Darüber hinaus zeigt 6 eine Markierung 540 in einem Bereich der Chipecke, wo typischerweise die größten Belastungen während eines zyklischen Temperatur-Durchlauf-Tests (TC = temperature cycling) herrschen. In den folgenden und sind entsprechende Vergrößerungen (Zoom-in) des durch die Markierung 540 gekennzeichneten Bereichs zur Erläuterung von Details dargestellt.
  • 7A zeigt eine Draufsicht auf den Chip 500 im Bereich der Markierung 540, in der, wie zuvor erläutert wurde, typischerweise die größte Belastung im Rahmen eines TC-Tests auftritt. Entsprechend zeigt 7A einen Ausschnitt des Source-Metallisierungsgebietes 510 sowie einen Ausschnitt des Gate-Metallisierungsgebietes 520 (Gaterunner). Beide Metallgebiete sind wiederum durch einen räumlichen Abstand zwischen den Metallen voneinander getrennt, um einen elektrischen Kurzschluss zwischen den betreffenden Strukturen zu verhindern.
  • Darüber hinaus zeigt 7A verschiedene erfindungsgemäße Ausführungsformen strukturierter Bauelementschichten 420 bzw. die daraus resultierenden Topologiekanten 430 für verschiedene Ausführungsbeispiele von Verkrallungsstrukturen 400. Genauer gesagt zeigt 7A acht verschiedene Topologiekanten 430-1, ..., 430-8 von verschiedenen Ausführungsbeispielen von Verkrallungsstrukturen, die hier in der Kontaktlochebene der vertikalen Transistorstruktur im Bereich des Gaterunners 520 verwirklicht sind. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen von Verkrallungsstrukturen ist es wichtig zu erkennen, dass dabei die Verkrallungsstrukturen auf Verschiebungen in allen Richtungen den darüberliegenden Metallstrukturen Widerstand leisten können, bei denen es sich in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel grundsätzlich um Teile des Gate-Metallisierungsgebietes 520 handelt.
  • Bevor im Zusammenhang mit 7B der in 7A gezeigte Schnitt entlang der Richtung 550 (Schnitt A-A') erörtert wird, wird darauf hingewiesen, dass als entsprechende Topologiekanten 430 prinzipiell beliebige Formen möglich sind. Hierzu zählen unter anderem die eckigen bzw. vieleckigen oder polygonalen Strukturen 430-1, 430-3, 430-6, 430-7 und 430-8. Ebenso können kreuzförmige Topologiekanten zum Einsatz kommen, wie dies die ebenfalls polygonale Topologiekante 430-5 zeigt. Darüber hinaus sind auch runde, mäanderförmige, spiralförmige oder wellenförmige Formen möglich, wie dies beispielsweise die Topologiekante 430-2 illustriert. Selbstverständlich können auch Mischformen der oben genannten Formen realisiert werden, wie dies beispielsweise die Topologiekante 430-4 zeigt, bei der es sich um eine „Überlagerung“ zweier polygonaler Strukturen mit einer halbkreisförmigen Struktur handelt.
  • Wie zuvor erläutert wurde, handelt es sich hierbei also um Ausführungsbeispiele von Verkrallungsstrukturen 400, die im Rahmen des Kontaktloch-Layouts für Gatekontakte auf dem Gaterunner 520 realisiert sind. Um dies näher zu illustrieren und zu erläutern ist in 7B ein Schnitt durch den Chip 500 schematisch gezeigt, der entlang der Richtung A-A' verläuft und in 7A durch die Richtung 550 markiert ist. Hierbei ist bei der Darstellung in 7B die Strukturenvielfalt unterhalb der Oberfläche des Substrats 410 und gegebenenfalls einer Erstoxidschicht (vgl. z.B. Isolationsschicht 270 aus 3 und 4) zur Vereinfachung der Darstellung nicht wiedergegeben. Selbstverständlich können entsprechende Strukturen, die für die Funktionsweise des Bauelements notwendig sein können, in einer realen Implementierung vorhanden sein. 7B stellt somit lediglich eine vereinfachte Darstellung eines Querschnitts entlang der Richtung A-A' für eine reale Implementierung eines Chips 500 dar.
  • Der genaue Aufbau des in 7B gezeigten Querschnitts durch den Chip 500 ist den Querschnitten, die in den 3 und 4 gezeigt sind, nicht unähnlich, da es sich in all diesen Fällen jeweils um sehr verwandte Bauelemente handelt. Abgesehen von den bereits zuvor erörterten zur Vereinfachung der Darstellung von 7B nicht gezeigten weiteren Schichten und Strukturen im Bereich des Substrats 410, weist der Chip 500 wiederum eine Zuleitungsstruktur 320 auf, die beispielsweise aus Polysilizium gefertigt sein kann und zur Kontaktierung der eigentlichen Gate-Elektroden der vertikalen Transistorstrukturen in dem Zellenfeld des Chips 500 verwendet werden kann. Auf der Zuleitungsstruktur 320 ist wiederum ein Zwischenoxid 330 abgeschieden, in das die auch in 7A gezeigten Kontaktlöcher 340 eingebracht sind. Somit stellt das Zwischenoxid 330, das beispielsweise typische Schichtdicken zwischen 100 nm und 1000 nm aufweisen kann, die bereits in 7A gezeigten Topologiekanten 430-7 dar und wirkt so bei dem in den 7A und 7B gezeigten Ausführungsbeispiel als strukturierte Bauelementschicht 420. Auf das Zwischenoxid 330 ist dann das Gate-Metallisierungsgebiet 520 bzw. der Gaterunner 520 abgeschieden, der die Metallstruktur 440 darstellt.
  • Somit bilden die in 7A auch gezeigten Kontaktlöcher 340-1 bis 340-8 über ihre Seitenwände die Topologiekanten 430 für die darüberliegende Metallstruktur 440 bzw. für den Gaterunner 520 bei dem in 7A und 7B gezeigten Ausführungsbeispiel. Durch die Topologiekanten 430 (bzw. die Topologiekante 430-7 in 7B) bietet somit die strukturierte Bauelementschicht 420 der darüberliegenden Metallstruktur 440 die Möglichkeit, lateral auftretende Kräfte, die dazu geeignet sind, die Metallstruktur 440 auf der Oberfläche des Substrats 410 zu verschieben, über die strukturierte Bauelementschicht 420 in das Substrat 410 abzuleiten. Somit ermöglichen insbesondere die Topologiekanten 430 der strukturierten Bauelementschicht 420 der darüberliegenden Metallstruktur 440 sich hinsichtlich lateraler Kräfte fest zu verkrallen, so dass die die Zuverlässigkeit des Chips 500 signifikant gefährdenden lateralen Kräfte abgebaut werden können, ohne zu einer Verschiebung der Metallstruktur 440 bzw. des Gaterunners 420 in dem in 7B gezeigten Ausführungsbeispiel zu führen.
  • Hierbei ermöglicht die Verwendung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verkrallungsstruktur 400 insbesondere eine signifikante Verbesserung der Zuverlässigkeit im Rahmen des Temperature Cycling-Verhaltens von Metallbahnen und/oder Metallgebieten, die völlig kostenneutral durch einfachste Layoutmaßnahmen erzielt werden können. Der Grund hierfür ist, dass im Prinzip für die Funktionsfähigkeit des fertigen Bauelements notwendige Strukturen durch eine definierte Geometrie ersetzt werden können, die diese Verkrallung der Metallstrukturen 440 an dem Substrat 410 über die strukturierte Bauelementschicht 420 ermöglicht.
  • Hierbei werden nicht zuletzt zwei Arten von Verkrallungen bzw. Ausführungsbeispielen von Verkrallungsstrukturen dargestellt und erläutert, die einerseits in den 5 - 7 und andererseits im Rahmen der 8 - 11 dargestellt und erläutert sind. Die erste Art besteht grundsätzlich darin, eine strukturierte Bauelementschicht 420 vorzusehen, die es einer darüber angebrachten Metallstruktur 440 ermöglicht, Tendenzen einer Metallverschiebung in alle Richtungen in der Ebene des Substrats Widerstand zu leisten. Hierbei zeigen die in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiele der ersten Art eine Möglichkeit, mit Hilfe der Kontaktlochebene (Zwischenoxid 330) Strukturen zu erzeugen, die in jeder Richtung parallel zur Oberfläche des Substrats 410 einer möglichen Metallverschiebung Widerstand leisten. Die Ausbildung einer Verkrallung in der Kontaktlochebene ist bei den in den 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispielen im Prinzip „nach innen gerichtet“. Das heißt, dass das Innere des Gaterunners 520 bzw. der Metallleitbahn, Metallfläche oder des Metallgebiets oder der Metallstruktur verkrallt wird.
  • Eine Verkrallungsstruktur 400 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung für ein Bauelement auf einem Substrat 410 umfasst somit eine strukturierte Bauelementschicht 420 auf dem Substrat 410 mit wenigstens einer Topologiekante 430 und eine Metallstruktur 440 auf der strukturierten Bauelementschicht 420, die sich wenigstens über einen Teil der Topologiekante 430 der strukturierten Bauelementschicht 420 erstreckt, wobei Topologiekanten 430, über die sich die Metallstruktur 440 erstreckt, bei einer Projektion einer Ebene wenigstens eine zusammenhängende Linie 430 bilden. Die Linie 430 begrenzt hierbei wenigstens einen Bereich 460 in der Ebene der Projektion, wobei der Bereich 460 nicht-konvex ist und wobei ein Durchmesser eines kleinsten Kreises 490, der den Bereich 460 vollständig umfasst, kleiner als oder gleich 50 µm ist.
  • Bei Verkrallungsstrukturen 400 kann zwischen der strukturierten Bauelementschicht 420 und dem Substrat 410 eine elektrisch leitfähige Kontaktstruktur 320 angeordnet sein, wobei die strukturierte Bauelementschicht eine isolierende Schicht 330 umfasst, und wobei die strukturierte Bauelementschicht 420 wenigstens ein Kontaktloch 340 in der isolierenden Schicht 330 umfasst, so dass die Metallstruktur 440 in direktem Kontakt zu der Kontaktstruktur 320 steht und die Ausnehmung 340 in der Bauelementschicht 420 die Topologiekante 430 bildet. Bei einer solchen Verkrallungsstruktur 400 kann der Bereich 460 oder ein Teilbereich des Bereichs rund, gebogen, kreuzförmig, polygonal, mäanderförmig oder wellenförmig sein. Ebenso kann bei einer Verkrallungsstruktur 400 die Metallstruktur 440 eine wenigstens teilweise freiliegende Hauptoberfläche aufweisen.
  • Bei einer Verkrallungsstruktur 400 kann die den Bereich 460 begrenzende Linie 430 einen ersten geraden Abschnitt und einen zweiten geraden Abschnitt umfassen, wobei eine Richtung des ersten geraden Abschnitts und eine Richtung des zweiten geraden Abschnitts einen Winkel zwischen 70° und 110° miteinander einschließen. Ebenso kann bei Verkrallungsstrukturen 400 nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der Bereich 460 eine typische Strukturbreite zwischen 200 nm und 2000 nm aufweisen. Bei einer solchen Verkrallungsstruktur 400 kann das Bauelement einen weiteren Schichtstapel 320', 680 zwischen dem Substrat 410 und der strukturierten Bauelementschicht 420 aufweisen, wobei der weitere Schichtstapel eine topologiebildende Kante 430 umfasst, so dass die Metallstruktur 440 sich wenigstens teilweise über eine auf der topologiebildenden Kante des weiteren Schichtstapels beruhende Topologiekante 430 erstreckt.
  • Bei einer Verkrallungsstruktur 400 kann der weitere Schichtstapel so eine weitere Kontaktstruktur 320' und eine Isolationsschichtstruktur 680 auf der weiteren Kontaktstruktur 320' umfassen, wobei auf dem weiteren Schichtstapel die Kontaktstruktur 320 wenigstens teilweise angeordnet ist. Die strukturierte Bauelementschicht 420 kann eine Isolationsschicht 330 umfassen, wobei die strukturierte Bauelementschicht 420 auf der Kontaktstruktur 320 angeordnet ist.
  • Die 8A und 8B zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Verkrallungsstruktur 600 für ein Bauelement auf einem Substrat 410. Hierbei zeigt 8A eine Draufsicht auf ein entsprechendes Bauelement, während die 8B einen schematischen Querschnitt A-A' entlang einer Richtung 610 zeigt, die in 8A ebenfalls eingezeichnet ist.
  • 8A zeigt hierbei wiederum eine strukturierte Bauelementschicht 420, die auf dem Substrat 410 angeordnet ist und wenigstens eine Topologiekante 630 aufweist. Die Topologiekante 630 ist bei dem in 8A gezeigten Ausführungsbeispiel sägezahnförmig ausgeführt. Eine Metallstruktur 640 ist auf der strukturierten Bauelementschicht 620 aufgebracht, die sich wenigstens über einen Teil der Topologiekante 630 erstreckt. Hierbei erstreckt sich bei den in den 8A und 8B gezeigten Ausführungsbeispielen einer Verkrallungsstruktur 600 die Metallstruktur 640 über den gesamten in 8A gezeigten Bereich, weshalb dieser zur Vereinfachung der 8A dort nicht eingezeichnet ist.
  • Wie dies bereits im Zusammenhang mit den in den 5A und B dargestellten Ausführungsbeispielen einer Verkrallungsstruktur 400 erläutert wurde, stellt die in 8A wiedergegebene Darstellung gleichzeitig eine Projektion der Topologiekante 630 in eine Ebene dar, die parallel zu der Hauptoberfläche des Substrats 410 verläuft. Hierbei setzt sich, wie dies durch die eine Fortsetzung anzeigenden Punkte in 8A angedeutet ist, die Topologiekante 630 über den in 8A dargestellten Abschnitt deutlich hinaus. Die Topologiekante 630 bildet hierbei in der Ebene bzw. Projektionsebene aus 8A eine zusammenhängende Linie, wobei in diesem Zusammenhang erneut auf die Erläuterungen im Hinblick auf den Unterschied zwischen einer Geraden und einer Linie weiter oben verwiesen wird.
  • Wie 8A dies am Beispiel einer Geraden 650 illustriert, ist es nun möglich, eine Gerade mit einer Länge zwischen 19 µm und 42 µm entlang der zusammenhängenden Linie zu definieren, so dass sich die Linie bezogen auf einen ersten Punkt 660-1 auf der Geraden 650 und einen dritten Punkt 660-3 auf der Geraden 650 auf einer ersten Seite der Geraden 650 und bezogen auf einen zweiten Punkt 660-2 und einen vierten Punkt 660-4 auf der Geraden (650) auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden Seite befindet. Hierbei ist der zweite Punkt 660-2 zwischen dem ersten Punkt 660-1 und dem dritten Punkt 660-3 und der dritte Punkt 660-3 zwischen dem zweiten Punkt 660-2 und dem vierten Punkt 660-4 angeordnet. In weiteren Ausführungsbeispielen kann es darüber hinaus möglich und/oder ratsam sein, abhängig von den jeweiligen Gegebenheiten einer konkreten Implementierung eine Gerade mit einer Länge zwischen 19 µm und 21 µm (Länge 20 µm +/- 5 %), einer Länge zwischen 23 µm und 27 µm (Länge 25 µm +/- 8 %), einer Länge zwischen 28 µm und 32 µm, einer Länge zwischen 33 µm und 37 µm, einer Länge zwischen 38 µm und 42 µm (Länge 40 µm +/- 5 %) oder einer Länge zwischen 20 µm und 40µm (Länge 30 µm +/- 33 %) entlang der zusammenhängenden Linie zu definieren, so dass die entsprechenden Punkte definiert werden können, wie dies oben beschrieben ist.
  • Mit anderen Worten ist also eine Gerade 650 definierbar, die die zusammenhängende Linie 630, die in der in 8A gewählten Darstellung mit der Topologiekante 630 zusammenfällt, derart schneidet, dass bei einem ersten und dritten Punkt 660-1, 660-3 die zusammenhängende Linie auf der einen Seite der Geraden 650 verläuft, während die zusammenhängende Linie 630 im Bereich des zweiten und des vierten Punktes 660-2 und 660-4 auf der anderen Seite der Geraden 650 verläuft. Hierbei sind die vier Punkte 660-1 bis 660-4 entlang der Geraden 650 in aufsteigender Reihenfolge verteilt. Genauer gesagt schneidet eine zu der Geraden 650 senkrechte Gerade die Gerade 650 in den vier Punkten 660-1, ..., 660-4 jeweils auf der einen oder der anderen Seite der Geraden 650.
  • In diesem Zusammenhang sollte darauf hingewiesen werden, dass eine entsprechende Gerade 650 definierbar ist, nicht jedoch eindeutig definierbar, wie dies beispielsweise die ebenfalls in 8A eingezeichneten Geraden 650-1 und 650-2 illustrieren, für die entsprechend Punkte 660-1 bis 660-4 wählbar sind, so dass auch für diese Punkte die zuvor gemachten Aussagen gelten. Die Geraden 650-1 und 650-2 unterscheiden sich hierbei von der Geraden 650 dadurch, dass im Hinblick auf die Gerade 650-1 diese durch eine parallele Verschiebung aus der Geraden 650 hervorgegangen ist. Die Gerade 650-2 ist hingegen durch eine leichte Verkippung bzw. Verdrehung aus der Geraden 650 hervorgegangen. Unabhängig hiervon können jedoch die zuvor gemachten Bemerkungen hinsichtlich des Verlaufs der zusammenhängenden Linie 630 im Hinblick auf die vier Punkte 660 von der Geraden 650 auf die beiden anderen beispielhaft in 8A eingezeichneten Geraden 650-1, 650-2 übertragen werden. Lediglich der Übersicht wegen sind in 8A die zu den beiden anderen Geraden 650-1, 650-2 gehörenden Punkte nicht eingetragen.
  • Aufgrund der Tatsache, dass einerseits die Linie 630 zusammenhängend ist, also im mathematischen Sinne stetig ist, und andererseits einen Verlauf aufweist, der die im Hinblick auf die Gerade 650 beschriebenen Merkmale aufweist, führt dies zwangsweise dazu, dass die der zusammenhängenden Linie 630 zugrunde liegende Topologiekante 630 bezogen auf die strukturierte Bauelementschicht 620 solche Topologiekanten 630 aufweist, dass die über die strukturierte Bauelementschicht 620 verlaufende Metallstruktur 640 wiederum hinsichtlich zweier senkrecht aufeinander stehender Raumrichtungen in der Ebene des Substrats 410 Kräfte auf die strukturierte Bauelementschicht 620 ausüben kann. Somit kann die Metallstruktur 640 wiederum einen Widerstand lateral wirkenden Kräften über die strukturierte Elementschicht 620 entgegensetzten, die einer Verschiebung der Metallstruktur 640 bezogen auf die Oberfläche des Substrats 410 entgegenwirkt. In diesem Zusammenhang ist es wichtig zu beachten, dass die Topologiekanten 630, obwohl sie in der Lage sind, Kraftkomponenten bezogen auf zwei senkrecht aufeinander stehenden Raumrichtungen im Hinblick auf die Oberfläche des Substrats 410 entgegenzuwirken, jedoch nicht notwendigerweise tatsächlich einen Winkel von 90° miteinander einschließen müssen. Vielmehr reicht es bereits aus, dass die Topologiekante 630 Abschnitte aufweist, die in der Ebene des Substrats 410 verlaufen und sich im Wesentlichen nicht parallel erstrecken oder, mathematischer ausgedrückt, nicht kollinear verlaufen. In diesem Fall ergibt sich aufgrund der obigen Erörterung im Hinblick auf die zusammenhängende Linie 630 im Zusammenhang mit den Merkmalen der Geraden 650, dass entsprechende Kräfte, die auf die Metallstruktur 640 einwirken, über die strukturierte Bauelementschicht 620 an das Substrat 410 abgeführt werden können.
  • 9 zeigt eine mit 8A vergleichbare Darstellung einer Topologiekante 630 auf einem Substrat, die durch eine strukturierte Bauelementschicht 620 gebildet ist. Allerdings unterscheidet sich die in 9 gezeigte Topologiekante 630 von der in 8A gezeigten Topologiekante 630 dadurch, dass diese einen wesentlich komplexeren und nicht durch eine Aufeinanderfolge von Abschnitten gegeben ist, die im Wesentlichen senkrecht aufeinander stehen. So zeigt die Topologiekante 630 aus 9 sowohl eckige als auch abgerundete Abschnitte, die in unterschiedlichsten Winkeln aufeinander treffen. Darüber hinaus ist in 9 ein deutlich längeres Teilstück der Topologiekante 630 im Vergleich zu der in 8A gewählten Darstellung gezeigt.
  • Wie zuvor erläutert wurde, entspricht die Topologiekante 630 ebenfalls einer zusammenhängenden Linie 630, die sich auf Basis der Topologiekante ergibt, wenn diese in eine entsprechende Ebene, die beispielsweise parallel zu der Oberfläche des Substrats verläuft, abgebildet bzw. projiziert wird. Die in 9 dargestellte Topologiekante bzw. die zusammenhängende Linie 630 nach der Projektion weist eine Länge auf, die signifikant größer ist als die zuvor im Zusammenhang mit der Geraden 650 erläuterte Länge von 19 µm bis 42 µm bzw. als die im Zusammenhang mit weiteren Ausführungsbeispielen erläuterte Länge der Geraden. Aus diesem Grund ist es möglich, die zusammenhängende Linie 630 durch ein Polygon zu approximieren, das eine Mehrzahl von entsprechenden Geraden 650-1, 650-2, 650-3 umfasst. Jede der Geraden 650 weist hierbei eine Länge auf, die im Bereich zwischen 19 µm und 42 µm oder im Bereich der weiteren erläuterten Längen liegt. Da die Gerade 650 das betreffende Polygon definiert, fallen jeweils ein Endpunkt und ein Anfangspunkt zweier benachbarter Geraden 650 zusammen, wie dies beispielsweise der durch den Pfeil markierte Endpunkt der Geraden 650-1 und der durch den senkrechten Strich markierte Anfangspunkt der Geraden 650-2 in 9 illustrieren. Dies gilt selbstverständlich im Falle eines nicht geschlossenen Polygons nicht für die erste Gerade 650 und die letzte Gerade 650.
  • Am Beispiel der Geraden 650-1 in 9 sind wiederum die vier Punkte 660-1 bis 660-4 eingezeichnet, bezüglich derer die zusammenhängende Linie 630 den bereits oben erläuterten Verlauf aufweist. So verläuft die zusammenhängende Linie 630 bezogen auf den ersten Punkt 660-1 und den dritten Punkt 660-3 auf der einen Seite der Geraden 650-1, während bezogen auf den zweiten Punkt 660-2 und den vierten Punkt 660-4 die zusammenhängende Linie 630 auf der der ersten Seite gegenüberliegenden Seite der Geraden 650 verläuft. Hierbei sind wiederum der zweite Punkt 660-2 zwischen dem ersten Punkt 660-1 und dem dritten Punkt 660-3 und der dritte Punkt 660-3 zwischen dem zweiten Punkt 660-2 und dem vierten Punkt 660-4 auf der Geraden 650-1 angeordnet.
  • Wie zuvor erläutert wurde, weist hierbei jede Gerade 650 eine Länge im Bereich zwischen 19 µm und 42 µm auf. Wie zuvor erläutert wurde, kann alternativ auch jede Gerade 650 eine der anderen Längen aufweisen, also beispielsweise eine Länge zwischen 19 µm und 21 µm, was einer Länge der Geraden 650 von 20 µm +/- 5 % entspricht.
  • Der Verlauf eines solchen Polygons mit den Geraden 650 kann beispielsweise dadurch definiert werden, dass eine entsprechende Minimierung des Quadrates des Abstands der zusammenhängenden Linie 630 von der betreffenden Geraden 650 bezogen auf die Länge der Geraden 650 ermittelt wird. Alternativ oder ergänzend kann der genaue Verlauf einer solchen Geraden 650 auch dadurch bestimmt werden, dass unter Berücksichtigung des Vorzeichens des Abstandes, je nach dem auf welcher der beiden Seiten der Geraden 650 die zusammenhängende Linie 630 verläuft, die Summe der Abstände verschwindet bzw. gleich Null gesetzt wird. Selbstverständlich können auch andere Minimierungsverfahren oder Optimierungsverfahren zur Bestimmung des Verlaufs des Polygons bzw. zur Bestimmung des Verlaufs der Geraden 650 herangezogen werden.
  • Handelt es sich beispielsweise um eine zusammenhängende Linie 630, die ein Gebiet in der Projektionsebene begrenzt, also vollständig umschließt, ist es möglich, als Kriterium für den Verlauf der einzelnen Geraden 650 unter Berücksichtigung der vorgegebenen und oben erwähnten Längen der einzelnen geraden Stücke 650 die Fläche des durch die zusammenhängende Linie 630 abgeschlossenen Gebietes durch das Polygon zu approximieren. Hierbei kann dann beispielsweise als Abbruchskriterium bzw. als Zielkriterium für eine entsprechende Optimierung gewählt werden, dass die Fläche des resultierenden Polygons im Bereich zwischen 90 % und 110 % oder im Bereich zwischen 95 % und 105 % der Fläche des durch die zusammenhängende Linie 630 abgeschlossenen Gebietes liegt.
  • Grundsätzlich können im Rahmen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele auch abweichende Längen der Geraden 650 zugelassen werden. So ist es beispielsweise möglich, zu definieren, dass die einzelnen Geraden 650 eine Länge zwischen 9 µm und 11 µm aufweisen, was also einer Länge der Geraden 650 von 10 µm +/- 10 % entspricht. Darüber hinaus ist es gerade im Zusammenhang mit dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Verkrallungsstruktur 600 wichtig zu erwähnen, dass typischerweise nicht jede Gerade 650 die entsprechenden Merkmale hinsichtlich der Punkte 660-1 bis 660-4 erfüllen muss. Grundsätzlich reicht es, dass eine einzelne Gerade 650 des betreffenden Polygons die oben beschriebenen Merkmale hinsichtlich des Verlaufs der zusammenhängenden Linie 630 erfüllt. Bei dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel erfüllen vielmehr die drei vollständig dargestellten Geraden 650-1, 650-2 und 650-3 bezogen auf jeweils die vier eingezeichneten Punkte 660 die betreffenden Merkmale. Zur Vereinfachung der Darstellung ist jedoch lediglich im Zusammenhang mit der Geraden 650-1 eine Beschriftung der betreffenden Punkte mit den Bezugszeichen 660-1 bis 660-4 erfolgt. Allerdings zeigen die in 9 eingetragenen Punkte („X“) der beiden Geraden 650-2 und 650-3, dass diese ebenfalls die oben gesteckten Bedingungen erfüllen.
  • Die 10 und 11 illustrieren zwei Ausführungsbeispiele für entsprechende Verkrallungsstrukturen 600-1, 600-2, die wiederum im Zusammenhang mit einem Halbleiterbauelement in Form eines vertikalen Hochleistungstransistors erläutert werden. Wie zuvor im Zusammenhang mit 6 und 7A dargestellt wurde, zeigt 10 eine Draufsicht auf einen Chip 500, der wiederum ein Source-Metallisierungsgebiet 510 und ein Gate-Metallisierungsgebiet 520 bzw. einen Gaterunner 520 umfasst. Bei dem in 10 gezeigten Chip 500 ist wiederum der Gaterunner 520 durch zwei verschiedene Ausführungsbeispiele von Verkrallungsstrukturen 600 gegen eine Verschiebung entlang der Oberfläche des Substrats 410, das in 10 nicht eingezeichnet ist, geschützt. Wie bereits zuvor im Zusammenhang mit 6 erläutert wurde, weist auch hier der Gaterunner eine typische Strukturbreite von 10 µm bis 500 µm auf.
  • Das erste Ausführungsbeispiel einer Verkrallungsstruktur 600 ist hierbei im oberen Bereich der 10, genauer gesagt im oberen Bereich des Gaterunners 520 gezeigt. Unterhalb des Gaterunners 520 verläuft eine Zuleitungsstruktur 320, die beispielsweise aus Polysilizium gefertigt sein kann und über Kontaktlöcher 340 in dem in 10 nicht gezeigten Zwischenoxid 330 einen elektrisch leitfähigen Kontakt zwischen dem Gaterunner 520 und der Zuleitungsstruktur 320, die auch als Poly-Gate oder Poly-G bezeichnet wird, ermöglicht. Die Zuleitungsstruktur 320 weist hierbei eine sägezahnförmige Form auf, wie sie beispielsweise im Zusammenhang mit 8A bereits gezeigt wurde. Hierbei ist zu beachten, dass die Zuleitungsstruktur 320 diese zu beiden Seiten der auf einer Geraden angeordneten Kontaktlöcher 340 aufweist.
  • Das Poly-Gate 320 stellt somit für den Gaterunner 520, der bei dem in 10 oben gezeigten Ausführungsbeispiel einer Verkrallungsstruktur 600 die Metallstruktur 640 darstellt, die strukturierte Bauelementschicht 620 dar, so dass die äußere Form der Zuleitungsstruktur 320 die Topologiekante 630 bildet. Um dies genauer zu erläutern, ist in 11A ein Querschnitt A-A' entlang der in 10 eingezeichneten Richtung 610 dargestellt, mit dem wiederum Strukturen und Schichten im Bereich des Substrats 410 und ein gegebenenfalls vorhandenes erstes Oxid zur Vereinfachung der Darstellung in 11 nicht wiedergegeben sind.
  • 11A zeigt so auf dem Substrat 410 die in diesem Fall als strukturierte Bauelementschicht 620 wirkende Zuleitungsstruktur 320 (Poly-Gate), die beispielsweise aus Polysilizium gefertigt sein kann. Wie bereits im Zusammenhang mit 3 und 4 erläutert wurde, ist auf der Zuleitungsstruktur 320 eine Isolationsschicht als Zwischenoxid 330 abgeschieden, auf der wiederum der Gaterunner bzw. das Gate-Metallisierungsgebiet 520 abgeschieden ist. Der Gaterunner 520 stellt hierbei die Metallstruktur 640 des Ausführungsbeispiels der Verkrallungsstruktur 600 dar. Das Zwischenoxid 330 weist als Ausnehmung das Kontaktloch 340 auf, das einen elektrisch leitfähigen Kontakt zwischen dem Gaterunner 520 und dem Poly-Gate 320 ermöglicht.
  • Wie zuvor bereits angedeutet wurde, stellt bei dem in 11A im Querschnitt gezeigten Ausführungsbeispiel einer Verkrallungsstruktur 600-1 das Poly-Gate 320 näherungsweise die strukturierte Bauelementschicht 620 dar, so dass durch die Topologie bzw. durch die Struktur des Poly-Gates die Topologiekanten 630 des Zwischenoxids 330 durch die topologiebildenden Kanten des Poly-Gates 320 definiert werden. Die Metallstruktur 640 (Gaterunner 520) ist nun aufgrund der in 10 im oberen Bereich gezeigten Struktur der Topologiekante 630 in der Lage, Kräfte und Kraftkomponenten, die in der Ebene des Substrats bzw. in einer parallelen Ebene an die Metallstruktur 640 angreifen, über die Topologiekanten 630 in allen Raumrichtungen in der Ebene an das Substrat 410 abzugeben und so eine Verkrallung zu erzielen. Genauer gesagt bildet das Poly-Gate 320 die topologiebildenden Kanten für die Topologiekante 630 des Zwischenoxids 330 (ZWOX).
    Die äußere Form bzw. die Struktur des Poly-Gates 320 stellt, wie auch die in 11A dargestellte Querschnittszeichnung näher illustrieren wird, die topologiebildenden Kanten, die über das Zwischenoxid 330 auf dem Poly-Gate 320 zu den Topologiekanten 630 werden, dar. Im Hinblick auf die typischen lateralen Abmessungen im Vergleich zu den typischen Schichtdicken des Zwischenoxids, können jedoch die topologiebildenden Kanten näherungsweise mit den Topologiekanten 630, die durch das Zwischenoxid gebildet werden, gleich gesetzt werden.
  • Da die Topologiekante 630, wie sie in 10 oben im Zusammenhang mit dem Poly-Gate 320 als strukturierte Bauelemente 620 gezeigt ist, bereits im Zusammenhang mit 8A erläutert wurde, kann im Zusammenhang mit dieser Figur die Erörterung der Geraden 650 und der zusammenhängenden Linie 630, die sich bei einer Projektion in einer Ebene parallel zu der Oberfläche des Substrats 410 ergibt, entfallen. In diesem Zusammenhang wird vielmehr auf die betreffenden Beschreibungspassagen im Zusammenhang mit 8A verwiesen. In einem solchen Fall ergeben sich typischerweise Strukturbreiten eines Bereichs oder Gebiets, das von der zusammenhängenden Linie (wenigstens teilweise) so begrenzt wird, dass eine Strukturbreite definierbar ist, die im Bereich zwischen 10 µm und 500 µm liegt.
  • Darüber hinaus zeigt 10 im linken Teilbereich der Figur ein zweites Ausführungsbeispiel einer Verkrallungsstruktur 600-2, die im Bereich des Gaterunners 520 angeordnet ist. In diesem Bereich weist die weitere erfindungsgemäße Ausführungsform einer Verkrallungsstruktur 600-2 neben dem Gaterunner 520 (Gate-Metallisierungsgebiet 520) die Zuleitungsstruktur 320 (Poly-Gate), die Kontaktlöcher 340 in dem Zwischenoxid (nicht gezeigt in 10) sowie eine weitere Zuleitungsstruktur 320', die ebenfalls häufig aus Polysilizium gefertigt ist und aufgrund ihrer funktionellen Eigenschaft auch als Poly-Source oder Poly-S bezeichnet wird, auf.
  • Bevor jedoch die genaue Funktionsweise des Ausführungsbeispiels der Verkrallungsstruktur 600-2 erörtert wird, wird zunächst anhand eines in 11B dargestellten Querschnitts B-B' die Struktur des Bauelements in diesem Bereich näher erläutert, wobei der in 11B gezeigte Schnitt die in 10 eingezeichnete Richtung 670 ist, die sich über das Metallgebiet des Gaterunners 520 weg in den Abstand zwischen den beiden Metallgebieten 510, 520 erstreckt. 11B zeigt einen Querschnitt B-B' durch ein Substrat 410, bei dem wiederum zur Vereinfachung der Darstellung unterhalb der Substratoberfläche liegende Strukturen, Dotierungsprofile oder ähnliche Objekte und Strukturen ebenso wenig eingezeichnet sind, wie etwa ein Erstoxid (vgl. Isolationsschicht 270 aus 3 und 4). Auf dem Substrat 410 ist zunächst die Zuleitungsstruktur 320' aufgebracht und strukturiert, wobei die Zuleitungsstruktur 320' gerade im Bereich vertikaler Hochleistungstransistoren häufig auch als Poly-Source oder Poly-S bezeichnet wird, da über die Zuleitungsstruktur 320' häufig Elektroden kontaktiert werden, die während des Betriebs des betreffenden Bauelements auf Sourcepotenzial gelegt werden. Beispiele für diese Elektroden stellen die unteren Elektroden 280 aus den 3 und 4 dar.
  • Zur elektrischen Isolation der Zuleitungsstruktur 320' von weiteren elektrisch leitfähigen Strukturen ist diese Zuleitungsstruktur 320' mit einer Isolationsschicht 680 zumindest in dem in 11B gezeigten Querschnitt B-B' bedeckt. Auf der Isolationsschicht 680 ist wiederum die Zuleitungsstruktur 320 (Poly-Gate) aufgebracht, die von dem Zwischenoxid 330 außer in dem Bereich des Kontaktlochs 340 bedeckt wird. Das Kontaktloch 340 ist über bekannte Methoden der Dünnschichttechnik und der Halbleitertechnik in die Zwischenoxidschicht strukturiert. Das Zwischenoxid 330 bedeckt darüber hinaus nicht nur im Bereich des Querschnitts in 11B das Poly-Gate 320, sondern vielmehr auch die Isolationsschicht 680 in dem Bereich, in dem das darunterliegende Poly-Source 320' sich über den Bereich des Poly-Gate 320 erstreckt. Ferner erstreckt sich das Zwischenoxid 330 über den gesamten in 11B gezeigten Querschnitt und stellt so eine (zusätzliche) Isolation der darüberliegenden Strukturen zu dem darunterliegenden Substrat 410 dar. Ferner zeigt 11B, dass der Gaterunner 520, der typischerweise aus Metall gefertigt ist, den vollständigen Bereich der darunterliegenden Poly-Gate-Struktur 320 und der Poly-Source-Struktur 320' abdeckt.
  • Wie bereits zuvor im Zusammenhang mit 11A und dem dort gezeigten Ausführungsbeispiel einer Verkrallungsstruktur 600-1 erörtert wurde, stellt auch bei diesem Ausführungsbeispiel das Zwischenoxid 330 die eigentliche strukturierte Bauelementschicht 620 dar. So bildet das Zwischenoxid 330 bzw. die strukturierte Bauelementschicht 620 für den darüberliegenden Gaterunner 520, der bei dem in 11B gezeigten Ausführungsbeispiel die Metallstruktur 640 darstellt, zwei getrennte Topologiekanten 630, 630'.
  • Hierbei wird die Topologiekante 630 im Wesentlichen durch die Form der Zuleitungsstruktur 320 (Poly-Gate) mit ihren als topologiebildende Kanten wirkenden Randstrukturen gebildet. Im Unterschied hierzu gehen letztendlich die Topologiekanten 630' auf die Form und Struktur der Zuleitungsstruktur 320' (Poly-Source) mit ihren topologiebildenden Kanten zurück. Hierbei ist allerdings zu beachten, dass die topologiebildenden Kanten der Poly-Source-Struktur 320' wiederum durch die topologiebildenden Kanten der diese umgebenden Isolationsschicht 680 an das Zwischenoxid 330 vermittelt bzw. übertragen werden.
  • Somit bilden die Topologiekanten 630, 630' bei dem Ausführungsbeispiel einer Verkrallungsstruktur 600-2, wie es im Querschnitt in 11B gezeigt ist, im Prinzip bei einer Projektion in einer Ebene parallel zu der Oberfläche des Substrats 410 zwei zusammenhängende Linien, für die die bereits im Zusammenhang mit den 8A und 9 erläuterten Merkmale hinsichtlich definierbarer Geraden gelten. Näherungsweise kann wiederum in 10 die äußere Struktur der beiden Zuleitungsstrukturen 320, 320' aufgrund der typischerweise geringen Dicke der Oxidschichten bzw. Isolationsschichten 330, 680 mit den Topologiekanten 630, 630' identifiziert werden, wie dies in 10 auch approximativ dargestellt ist. Beispielhaft sind in 10 basierend auf dieser Näherung jeweils eine Gerade 650 für die (genäherte) Topologiekante 630 und eine Gerade 650' für die genäherte Topologiekante 630' eingezeichnet und entsprechend markiert.
  • Aufgrund der in diesem Bereich jeweils sehr ähnlichen Struktur der Topologiekanten 630, 630' zu denen, die in 8A gezeigt sind, kann unter Verweis auf die entsprechende Beschreibung der 8A eine nähere Erörterung der betreffenden Merkmale und Eigenschaften der beiden Geraden 650, 650' entfallen. Es wird vielmehr auf die betreffenden Beschreibungsabschnitte und die 8A und 9 verwiesen. Auch für die beiden Geraden 650, 650' gelten die oben gemachten Angaben hinsichtlich der Länge.
  • Die beiden in den 10, 11A und 11B dargestellten Ausführungsbeispiele für Verkrallungsstrukturen 600-1, 600-2 basieren also im Unterschied zu den zwei diskutierten Ausführungsbeispielen für Verkrallungsstrukturen nicht auf dem Kontaktloch-Layout (Kontaktlöcher) für die Gatekontakte auf dem Gaterunner 520, sondern vielmehr auf der Ausgestaltung des Gate-Polysilizium-Layouts und des Source-Polysilizium-Layouts 320, 320'. Dargestellt sind hier also weitere Verkrallungsstrukturen 600-1, 600-2, die jedoch auf einem anderen Prinzip beruhen. Es wird die Metallfläche in Form des Gaterunners 520 so breit ausgelegt, dass sie seitlich zumindest über eine Topologiestufe hinaus reicht. Dies ist hier im Falle des ersten Ausführungsbeispiels 600-1 an dem oberen Gaterunner-Bereich gezeigt. Das Gate-Polysilizium 320 erzeugt eine zusätzliche Topologiestufe in Form der Topologiekanten 630, deren seitliche Berandung nun zusätzlich mit Verkrallungsstrukturen versehen wird, wie sie über die Projektion im Zusammenhang mit den Geraden 650 definiert werden kann.
  • Im Bereich des zweiten Ausführungsbeispiels 600-2, also am linken Gaterunner 520, ist hier beispielhaft eine doppelte Topologiestufe dargestellt, wobei die Schichtenfolge hier ausgehend von dem Substrat 410 in dem in 11B gezeigten Querschnitt dargestellt ist. Genauer gesagt ist hier die Schichtenfolge unter Vernachlässigung zusätzlicher Isolationsschichten (Isolationsschicht 680) gegeben durch die Reihenfolge Source-Poly 320 - Gate-Poly 320' - Zwischenoxid 330 (ZWOX) - Metallisierung 520 (Gaterunner). Die Verkrallungsstrukturen in Form der Topologiekanten 630, 630' werden hier durch die kombinierten Kanten des Source-Poly 320' und des Gate-Poly 320 näherungsweise gegeben.
  • Die zweite Art von Ausführungsbeispielen von Verkrallungsstrukturen 600-1, 600-2, die zusammenfassend auch als Verkrallungsstrukturen 600 bezeichnet werden, wird mit Hilfe von vorhandener Topologiestufen erzeugt. Dazu muss zunächst von einem praktischen Standpunkt aus das Metalllayout der betreffenden Metallstrukturen (z. B. Gaterunner 520) so weit über die Topologiestufen, durch die Zuleitungsstrukturen 320, 320' gegeben, hinweg gezogen werden, dass ein Metallvolumen bereit liegt, das in der Lage ist verkrallt zu werden. Anschließend wird die Topologiestufenkante (Topologiekanten 630, 630') nicht geradlinig ausgelegt bzw. gezeichnet, sondern es können wiederum beliebige Verkrallungsformen ausgebildet werden, wie sie in den 8 - 11 beispielhaft unter anderem als eine Art Sägezahn dargestellt sind. Liegen mehrere Topologiestufen in Nachbarschaft der betreffenden Metallbahn, wie dies im Zusammenhang mit dem Querschnitt in 11B und dem Ausführungsbeispiel 600-2 gezeigt wurde, so können auch Kombinationen aus Verkrallungen beider bzw. mehrerer Topologiestufen ausgebildet werden. So ist selbstverständlich gerade das im Zusammenhang mit 10 und 11B gezeigte zweite Ausführungsbeispiel der Verkrallungsstruktur 600-2 nicht auf zwei Topologiestufen bzw. Topologiekanten 630, 630' beschränkt, sondern kann grundsätzlich auf beliebig viele Topologiekanten bzw. Topologiestufen erweitert werden.
  • Prinzipiell können die Verkrallungsstrukturen insbesondere auch mittels (numerischer) Simulationen an den jeweiligen Stress bzw. die jeweils herrschenden Belastungen und die jeweiligen Zugrichtungen der Belastungen optimal angepasst werden. So herrschen in den Chipecken häufig völlig andere Stressstärken bzw. Belastungsstärken und Belastungsrichtungen vor, wie an einer Längsseite des Chips 500. Somit ergibt sich eine optimale Verkrallungsstrukturform für jede Position auf dem Chip 500 in Abhängigkeit von der jeweiligen Position (X-Koordinate, Y-Koordinate), in Abhängigkeit benachbarter Metallflächen, in Abhängigkeit benachbarter Topologiestufen und anderer von dem Design des betreffenden Bauelements und seiner Herstellung abhängender Parameter. Im idealen Zieldesign können sich also so eine Vielfalt von Verkrallungsformen und Kombinationen aus den verschiedenen Ausführungsbeispielen, die beispielsweise in den 7 und 10 gezeigt sind, ergeben, um eine möglichst effiziente Entlastung der betreffenden Metallstrukturen gegenüber lateralen Kräften, die entlang der Oberfläche des Substrats wirken, zu erzielen.
  • Abschließend bietet es sich an, anzumerken, dass auch beliebige bzw. komplette Kombinationen von Verkrallungen gemäß den Ausführungsbeispielen von Verkrallungsstrukturen 400 (vgl. 7) und Ausführungsbeispielen von Verkrallungsstrukturen 600 (vgl. 10) möglich sind. Grundsätzlich besteht darüber hinaus die Möglichkeit, jede topologiebildende Kante bzw. die daraus resultierende Topologiekante, die dann vollständig mit Metall bedeckt werden kann, zur Verkrallung durch Applikation entsprechender Strukturen einzusetzen. Anwendbar sind Ausführungsbeispiele solcher Verkrallungsstrukturen 400, 600 beispielsweise für Gaterunner-Strukturen im Bereich jeglicher Transistoren, also nicht nur vertikaler Hochleistungstransistoren, die lediglich zu beispielhaften Zwecken in den Vordergrund gestellt wurden, um diese Metallstrukturen gegen Verschiebungen (Shifted Metal Lines) zu schützen. Typischerweise können nach einem Öffnen des Gehäuses und einem gegebenenfalls eingesetzten Metall-Lift-Off die Strukturen mit Hilfe einer Mikroskopansicht bestimmt und optimiert werden.
  • Ferner ist darauf hinzuweisen, dass auch beliebige Kombinationen von Ausführungsbeispielen von Verkrallungsstrukturen und Verankerungsstrukturen zusammen implementiert werden können. Um nur ein Beispiel zu nennen, können so die in den 10 und 11 gezeigten Ausführungsbeispiele von Verkrallungsstrukturen so mit den Ausführungsbeispielen von Verankerungsstrukturen kombiniert werden, wie sie beispielsweise in 2 gezeigt sind. Je nach konkreter Implementierung kann so eine zwei- oder mehrseitige Verankerung herangezogen werden.
  • Bei den im Zusammenhang mit den 5 - 11 beschriebenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung handelt es sich also in vielen Fällen um solche, bei denen die betreffenden strukturbildenden Kanten, Kontaktlöcher oder andere Öffnungen elektrisch aktiv, also geeignet sind, um elektrische Signale, Potenziale und Ströme aufgrund ihrer Auskleidung mit einem leitfähigen Material (z.B. Metall oder halbleitendes Material) zu transportieren. So besteht gerade im Falle von Kontaktlöchern (z.B. Kontaktloch 340 in 11B) die Möglichkeit, ein elektrisches Signal (Spannung oder Strom) von einer Metallstruktur in eine halbleitende Struktur oder von einer halbleitenden Struktur in eine andere oder von einer metallischen Struktur in eine andere metallische Struktur zu überführen, wobei die beiden beteiligten elektrisch leitfähigen Strukturen ansonsten von einer isolierenden Schicht oder isolierenden Barriere getrennt sind.
  • Eine Verkrallungsstruktur 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung für ein Bauelement auf einem Substrat 410 umfasst eine strukturierte Bauelementschicht 620 auf dem Substrat 410 mit wenigstens einer Topologiekante 630, wobei die strukturierte Bauelementschicht 620 eine isolierende Schicht und eine Vielzahl von Kontaktlöchern aufweist, und eine Metallstruktur 640 auf der strukturierten Bauelementschicht 620, die sich wenigstens über einen Teil der Topologiekante 630 der strukturierten Bauelementschicht 620 erstreckt. Hierbei bildet der Teil der Topologiekante 630 bei einer Projektion in eine Ebene wenigstens eine zusammenhängende Linie 630, wobei eine Gerade 650 mit einer Länge zwischen 19 µm und 42 µm entlang der zusammenhängenden Linie 630 definierbar ist, so dass sich die Linie 630 bezogen auf einen ersten Punkt 660-1 und einen dritten Punkt 660-3 auf der Geraden 650 auf einer ersten Seite der Geraden 650 und bezogen auf einen zweiten Punkt 660-2 und einen vierten Punkt 660-4 auf der Geraden 650 auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden Seite der Geraden 650 befindet. Der zweite Punkt 660-2 liegt hierbei zwischen dem ersten Punkt 660-1 und dem dritten Punkt 660-3. Der dritte Punkt 660-3 liegt zwischen dem zweiten Punkt 660-2 und dem vierten Punkt 660-4.
  • Bei manchen Verkrallungsstrukturen 600 weist die Gerade 650 eine Länge zwischen 19 µm und 21 µm auf. Bei einer Verkrallungsstruktur 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst die zusammenhängende Linie 630 wenigstens einen ersten geraden Abschnitt und einen zweiten geraden Abschnitt, die aneinander anschließen, wobei eine Richtung des ersten geraden Abschnitts und eine Richtung des zweiten geraden Abschnitts einen Winkel zwischen 70° und 110° miteinander einschließen. Ebenso kann bei einer solchen Verkrallungsstruktur 600 die zusammenhängende Linie 630 rund, gebogen, kreuzförmig, polygonal, mäanderförmig oder wellenförmig sein. Ebenso kann bei der Verkrallungsstruktur 600 die zusammenhängende Linie 630 einen Bereich begrenzen, der eine typische Strukturbreite zwischen 10 µm und 500 µm aufweist. Bei manchen Ausführungsbeispielen von Verkrallungsstrukturen 600 weist eine solche zusammenhängende Linie 630 eine Mehrzahl von Geraden auf, die eine von der zusammenhängenden Linie umschlossene Fläche polygonal approximieren, so dass ein Unterschied der umschlossenen Fläche zu einer Fläche des Polygons höchstens 20% der umschlossenen Fläche beträgt. In anderen Ausführungsbeispielen beträgt der Unterschied höchstens 10%, 5%, 2% oder 1%.
  • Bei Ausführungsbeispielen einer Verkrallungsstruktur 600 kann zwischen der strukturierten Bauelementschicht 620 und dem Substrat 410 eine elektrisch leitfähige Kontaktstruktur 320 angeordnet sein, wobei die strukturierte Bauelementschicht 620 eine isolierende Schicht 330 umfasst, und wobei die strukturierte Bauelementschicht 620 wenigstens eine Ausnehmung 340 in der isolierenden Schicht 330 umfasst, so dass die Metallstruktur 640 in direktem Kontakt zu der Kontaktstruktur 320 steht. Hierbei kann das Bauelement einen weiteren Schichtstapel 680, 320' zwischen dem Substrat 410 und der strukturierten Bauelementschicht 420 aufweisen, wobei der weitere Schichtstapel eine topologiebildende Kante umfasst, so dass die Metallstruktur 640 sich wenigstens teilweise über eine auf der topologiebildenden Kante des weiteren Schichtstapels beruhenden Topologiekante 630' erstreckt.
  • Hierbei kann der weitere Schichtstapel eine weitere Kontaktstruktur 320' und eine Isolationsschichtstruktur 680 auf der weiteren Kontaktstruktur 320' umfassen, wobei auf dem weiteren Schichtstapel die Kontaktstruktur 320 wenigstens teilweise angeordnet ist. Hierbei umfasst dann die strukturierte Bauelementschicht 420 eine Isolationsschicht 330, wobei die strukturierte Bauelementschicht 420 auf der Kontaktstruktur 320 angeordnet ist. Bei einer solchen Verkrallungsstruktur 600 kann die Metallstruktur 640 wenigstens teilweise eine freiliegende Hauptoberfläche aufweisen.
  • 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur 700-1 für ein Bauelement auf einem Substrat 410. Hierbei sind bei der in 12 gezeigten Querschnittsdarstellung durch ein entsprechendes Bauelement wiederum zur Vereinfachung im Bereich des Substrats 410 gegebenenfalls vorhandene strukturelle Details, wie etwa Dotierungsprofil, zusätzliche Isolationsschichten (z. B. erste Isolationsschicht) oder andere Details, nicht eingezeichnet.
  • Das Substrat 410 weist eine Hauptoberfläche 710 auf, auf der eine strukturierte Bauelementschicht 720 mit wenigstens einer Topologiestruktur und einer dem Substrat 410 abgewandten Hauptoberfläche 740 aufgebracht ist. Bei dem in 12 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur 700-1 handelt es sich bei der Topologiestruktur 730 um eine Ausnehmung in der Bauelementschichtstruktur 720, die eine Tiefe aufweist, die geringer als die Dicke der strukturierten Bauelementschicht 720 ist, so dass sich unterhalb der Ausnehmung als Topologiestruktur 730 ein Bereich mit einer endlichen Dicke der strukturierten Bauelementschicht 720 erstreckt.
  • Je nach konkreter Ausgestaltung des betreffenden Ausführungsbeispiels einer Verankerungsstruktur 700-1 kann es sich bei der strukturierten Bauelementschicht 720 um eine solche handeln, die eine oder mehrere elektrisch isolierende Schichten umfasst oder nur eine halbleitende Schicht umfasst mit einer einzigen oder keiner besonderen Dotierung.
  • Darüber hinaus weist das Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur 700-1, wie es in 12 gezeigt ist, eine Metallstruktur 750 auf, die auf der strukturierten Bauelementschicht 720 aufgebracht bzw. angeordnet ist. Genauer gesagt ist die Metallstruktur 750 auf der dem Substrat 410 abgewandten Hauptoberfläche der strukturierten Bauelementschicht 720 angeordnet.
  • Aufgrund der Topologiestruktur 730 in der strukturierten Bauelementschicht 720 ist es nun wiederum für die Metallstruktur 750 möglich, laterale Kräfte entlang der Oberfläche des Substrats 410 über die strukturierte Bauelementschicht 720 an das Substrat 410 abzugeben und so einen entsprechenden beispielsweise thermisch induzierten Stress an das Substrat 410 abzugeben, ohne dass es zu einer Verschiebung der Metallstruktur 750 auf der Oberfläche des Substrats bzw. parallel zu der Oberfläche des Substrats kommt.
  • 13 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur 700-2, das dem Ausführungsbeispiel 700-1 aus 12 sehr ähnlich ist. Auch bei dem in 13 gezeigten Ausführungsbeispiel 700-2 ist auf einem (in 12 vereinfacht gezeigten) Substrat 410 zunächst auf einer Hauptoberfläche 710 des Substrats eine strukturierte Bauelementschicht 720 aufgebracht, die eine Topologiestruktur 730 an einer dem Substrat 410 abgewandten Hauptoberfläche 740 aufweist. Auf der strukturierten Bauelementschicht 720 ist anschließend eine Metallstruktur 750 aufgebracht, die sich wenigstens über einen Teil der Topologiestruktur 730 der strukturierten Bauelementschicht 720 erstreckt.
  • Im Unterschied zu dem in 12 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur 700-1, bei dem die Topologiestruktur 730 sich unterhalb der Hauptoberfläche 740 der strukturierten Bauelementschicht 720 in Form einer Ausnehmung erstreckt hat, ist die Topologiestruktur 730 bei dem in 13 gezeigten Ausführungsbeispiel 700-2 eine über die Hauptoberfläche 740 der strukturierten Bauelementschicht 720 herausragende Struktur. Auch bei dem in 13 gezeigten Ausführungsbeispiel ermöglicht die Topologiestruktur 730 es der Metallstruktur 750 lateral auf diese einwirkende Kräfte über die strukturierte Bauelementschicht 720 an das Substrat 410 abzugeben. Somit ermöglicht es auch die in 13 gezeigte Ausführungsform einer Verankerungsstruktur 700-2, lateral wirkende Kräfte, wie sie beispielsweise im Rahmen des Temperature-Cycling auftreten, an das Substrat 410 abzugeben und so einer Verschiebung der Metallstruktur 750 vorzubeugen bzw. dieser entgegen zu wirken.
  • Die 12 und 13 zeigen Querschnittsdarstellungen von Ausführungsbeispielen von Verankerungsstrukturen 700. In ihrer lateralen Ausdehnung können die Topologiestrukturen 730 grundsätzlich jede beliebige Form annehmen. Beispiele stellen so zylinderförmige Ausnehmungen bzw. über die Hauptoberfläche der strukturierten Bauelementschicht 720 hinausgehende Zylinder dar, ebenso wie entsprechende quaderförmige, würfelförmige, polygonale oder anders geformte Topologiestrukturen 730. Ebenso können entsprechende Topologiestrukturen grundsätzlich auch als längliche Strukturen ausgeführt werden, die beispielsweise entlang einer Geraden verlaufen, eine einem polygonalen Linienzug nachempfundene Ausrichtung aufweisen oder etwa spiralförmig, mäanderförmig, wellenförmig oder eine entsprechend gebogene Form aufweisen. Selbstverständlich sind ebenso L-förmige, U-förmige, V-förmige oder kreuzförmige Strukturen denkbar und möglich.
  • Je nach konkreter Ausgestaltung von Implementierungen entsprechender Ausführungsbeispiele von Verankerungsstrukturen 700 können diese vorteilhaft beispielsweise nicht einzeln, sondern als Mehrzahl von entsprechenden Topologiestrukturen ausgeführt werden. In diesem Fall ermöglichen die Topologiestrukturen 730 in ihrer Gesamtheit eine verbesserte Aufnahmemöglichkeit von lateralen Kräften und ermöglichen so einen verbesserten Schutz gegen Verschiebungen der Metallstruktur 750 im Vergleich zu einer einzelnen Topologiestruktur 730. So können diese beispielsweise in zweidimensionalen, regelmäßigen Anordnungen implementiert werden.
  • Gerade im Bereich zweidimensional regelmäßig angeordneter Topologiestrukturen 730 kann es ratsam sein, vergleichsweise kleine Topologiestrukturen 730 zu implementieren. So kann es in diesem Fall beispielsweise ratsam sein, die Topologiestrukturen 730 so auszuführen, dass diese im Falle einer Projektion in einer Ebene parallel zu der Hauptoberfläche des Substrats 710 einen Bereich begrenzen, wobei ein Durchmesser eines kleinsten Kreises, der den betreffenden Bereich vollständig umfasst, kleiner als oder gleich 100 µm, 50 µm oder 20 µm ist. Eine entsprechende Konstruktion ist bereits im Zusammenhang mit 5A erläutert worden, weshalb an dieser Stelle eine entsprechende Erläuterung zusammen mit einer weiteren Abbildung entfallen kann. Aus diesem Grund wird explizit an dieser Stelle auf die betreffenden Beschreibungspassagen im Zusammenhang mit 5A (und gegebenenfalls 5B) verwiesen.
  • Ebenso kann es in diesem Fall ratsam sein, die Topologiestrukturen 730 derart auszuführen, dass diese nach der Projektion in die betreffende Projektionsebene einen nicht-konvexen Bereich begrenzen. Hierdurch kann, wie im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen von Verkrallungsstrukturen 400 erläutert wurde, eine verbesserte Resistenz gegenüber lateralen Verschiebungen bzw. lateralen Kräften erreicht werden.
  • Im Falle der in 12 gezeigten Ausführungsbeispiele von Verankerungsstrukturen 700-1 kann es sich bei den strukturierten Bauelementschichten 720 beispielsweise um eine einzelne Isolationsschicht oder eine Mehrzahl von Isolationsschichten handeln, die durchaus zu anderen Zwecken in das betreffende Halbleiterbauelement oder Bauelement eingeführt wurden. Beispiele für solche eingebrachten Isolationsschichten stellen Schichten dar, die zur elektrischen Isolierung, zur chemischen Passivierung oder zum mechanischen Schutz implementiert sind. Ebenso können im Prinzip auch funktionale Schichten, etwa Membranschichten, in diesem Zusammenhang verwendet werden, wie sie beispielsweise bei Drucksensoren oder anderen mikromechanischen Bauelementen zum Einsatz kommen. Typische Materialkombinationen oder Materialien, die im Bereich der strukturierten Bauelementschichten 720 zum Einsatz kommen sind Oxidschichten, Nitridschichten oder andere (organische) Isolationsschichten, wie etwa BPSG, PMMA oder andere Polymere.
  • Handelt es sich bei dem in 12 gezeigten Ausführungsbeispiel 700-1 bei der strukturierten Bauelementschicht 720 hingegen um eine halbleitende Schicht mit einer einzelnen oder ohne eine spezielle Dotierung, so kann es sich hierbei beispielsweise um Polysilizium handeln, das gegebenenfalls mit einer einzigen Dotierung versehen werden kann. Beispiele stellen so insbesondere Polysiliziumschichten und Polysiliziumstrukturen dar, wie sie beispielsweise im Rahmen vertikaler Hochleistungs-Transistoren zum Einsatz kommen können. So ist es beispielsweise denkbar, die in den 3, 4, 7, 10 gezeigten Zuleitungsstrukturen 320 mit einer entsprechenden Topologiestruktur 730 zu versehen, um auch im Fall größerer Kontaktlöcher mit Abmessungen von mehreren 10 µm oder mehreren 100 µm einen zusätzlichen Schutz vor lateralen Bewegungen der darauf abgeschiedenen Metallstrukturen zu erzielen. In diesem Fall bietet es sich beispielsweise an, die Topologiestrukturen 730 auf den Bereich der Kontaktlöcher 340 zu beschränken.
  • Auch im Falle der in 13 dargestellten Ausführungsbeispiele von Verankerungsstrukturen 700-2, bei denen die Topologiestruktur 730 über die Hauptoberfläche 740 der strukturierten Bauelementschicht 720 hinausgeht, können im Prinzip die zuvor genannten Materialien und Materialkombinationen eingesetzt werden. Darüber hinaus können jedoch bei diesen Ausführungsbeispielen auch komplexere strukturierte Bauelementschichten 720 zum Einsatz kommen, die beispielsweise mehr als eine Dotierung umfassen oder auch eine Kombination metallischer, isolierender und/oder halbleitender Schichten umfassen. Auch bei diesen Ausführungsbeispielen können mehrere, gegebenenfalls zweidimensionale regelmäßig angeordnete Topologiestrukturen 730 zum Einsatz kommen. Auch in diesem Fall kann es je nach konkreter Implementierung ratsam sein, vergleichsweise kleine Topologiestrukturen 730 einzusetzen, für die die oben gemachten Angaben hinsichtlich des Durchmessers eines kleinsten Kreises bei der Projektion in einer Ebene parallel zu der Hauptoberfläche 710 des Substrats 410 Gültigkeit haben.
  • Unabhängig davon kann es auch bei dieser Ausführungsform von Verankerungsstrukturen 700-2 ratsam sein, diese im Fall einer Implementierung im Inneren eines Kontaktloches 340 auf den Bereich des Kontaktloches 340 zu beschränken, um nicht unnötig starke, gegebenenfalls sogar störende Topologiekanten bzw. topologiebildende Kanten in ein Bauelement einzuführen. Darüber hinaus ist anzumerken, dass alle Ausführungsformen von Verankerungsstrukturen 700, wie sie im Zusammenhang mit den 12 und 13 gezeigt sind, aus dem zuvor genannten Ausführungsbeispielen von Verankerungsstrukturen und Verkrallungsstrukturen kombiniert eingesetzt werden können.
  • Neben der zuvor erläuterten regelmäßigen Anordnung können in Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung auch unregelmäßige Anordnungen von entsprechenden Strukturen zur Verkrallung in Form von Ausnehmungen und Erhebungen eindimensional oder zweidimensional auch unregelmäßig angeordnet sein. So kann je nach konkreter Ausführung eine Gesamtanzahl entsprechender Topologiestrukturen von 10 oder mehr, 20 oder mehr, 50 oder mehr oder 100 oder mehr implementiert werden, um eine entsprechende Verkrallung der darüber angeordneten Metallstruktur zu ermöglichen. Darüber hinaus kann je nach konkreter Implementierung beispielsweise auch bezogen auf eine Fläche der betreffenden zugrunde liegenden strukturierten Bauelementschicht ein Anteil von 20 % bis 40 % oder 20 % bis 30 % einer entsprechenden Topologiestruktur angehören.
  • Eine Verankerungsstruktur 700 für ein Bauelement auf einem Substrat 410 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst eine strukturierte Bauelementschicht 720 auf dem Substrat 410 mit wenigstens einer Topologiestruktur 730 und einer dem Substrat 410 abgewandten Hauptoberfläche 740 und eine Metallstruktur 750 auf der strukturierten Bauelementschicht 720, die sich wenigstens über einen Teil der Topologiestruktur 730 erstreckt, wobei die strukturierte Bauelementschicht 720 nur eine oder mehrere elektrisch isolierende Schichten umfasst und die Topologiestruktur 730 eine Ausnehmung in der strukturierten Bauelementschicht 720 mit einer Tiefe umfasst, die geringer als eine Dicke der strukturierten Bauelementschicht 720 ist. Alternativ kann bei einer Verankerungsstruktur 700 die strukturierte Bauelementschicht 720 nur eine halbleitende Schicht ohne Dotierung oder mit einer einzigen Dotierung umfassen und die Topologiestruktur 730 eine Ausnehmung in der strukturierten Bauelementschicht 720 mit einer Tiefe umfassen, die geringer als die Dicke der strukturierten Bauelementschicht 720 ist. Als weitere Alternative kann die Topologiestruktur 730 auch eine über die Hauptoberfläche 740 der strukturierten Bauelementschicht 720 herausragende Struktur umfassen.
  • Bei einer solchen Verankerungsstruktur 700 kann die strukturierte Bauelementschicht 720 eine Mehrzahl von Topologiestrukturen 730 umfassen. Ebenso kann bei einer solchen Verankerungsstruktur 700 die Mehrzahl von Topologiestrukturen 730 zweidimensional regelmäßig oder unregelmäßig auf dem Substrat 410 angeordnet sein.
  • Bei einer Verankerungsstruktur 700 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann der Teil der Topologiestruktur 730, über den sich die Metallstruktur 750 erstreckt, bei einer Projektion in eine Ebene einen Bereich begrenzen, wobei ein Durchmesser eines kleinsten Kreises, der den Bereich vollständig umfasst, kleiner als oder gleich 50 µm ist. Bei einer solchen Verankerungsstruktur kann der Teil der Topologiestruktur 730, über den sich die Metallstruktur 750 erstreckt, bei einer Projektion in einer Ebene einen nicht-konvexen Bereich begrenzen. Bei einer Verankerungsstruktur 700 kann die strukturierte Bauelementschicht 720 eine Polysiliziumschicht umfassen und die Topologiestruktur 730 eine Ausnehmung in der Polysiliziumschicht mit einer Tiefe, die geringer als die Dicke der Polysiliziumschicht ist, sein. Alternativ oder ergänzend kann die Topologiestruktur 730 eine dem Substrat 410 abgewandte Hauptoberfläche 740 der Polysiliziumschicht umfassen. Bei einer solchen Verankerungsstruktur 700 kann die Metallstruktur 750 wenigstens eine teilweise freiliegende Hauptoberfläche aufweisen.
  • 14 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur 800 für eine Leiterschichtstruktur 810 in einem Bauelement 820 mit einer Hauptoberfläche 830. Bei dem Bauelement 820 kann es sich prinzipiell um ein beliebiges Bauelement, also ein Halbleiterbauelement oder ein anderes Dünnschichtbauelement, handeln. Zur Vereinfachung der Darstellung in 14 sind bei dem dort gezeigten Bauelement 820 keine Details hinsichtlich der funktionalen Ausgestaltung oder der Schichtstruktur oder anderer funktionaler Merkmale gezeigt. Bei dem Bauelement 820 kann es sich folglich beispielsweise um einfachere Halbleiterbauelementstrukturen handeln, also etwa eine Diodenstruktur oder eine Transistorstruktur. Darüber hinaus ist es aber selbstverständlich auch möglich, dass es sich bei dem Bauelement um komplexere integrierte Schaltungen, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs = application specific integrated circuits), Logikschaltkreise, Sensoren, die in Dünnschichttechnologie hergestellt werden, oder kompliziertere integrierte Schaltungen, wie etwa Prozessoren jeglicher Art handelt.
  • Das Bauelement 820 weist darüber hinaus eine Hauptoberfläche auf, die sich beispielsweise im Rahmen der abschließenden Fertigungsprozessschritte ergibt. So kann beispielsweise zumindest in Teilen bzw. in Bereichen des fertigen Bauelements 820 dieses mit Schutzschichten bedeckt sein, wie beispielsweise Oxidschichten oder Nitridschichten.
  • Das Bauelement 820 weist ferner eine Ausnehmung 840 auf, die sich ausgehend von der Hauptoberfläche 830 des Bauelements 820 in dieses hinein erstreckt. Bei dem in 14 gezeigten Bauelement 820 weist die Ausnehmung im Wesentlichen senkrecht verlaufende Seitenwände auf, so dass es abgesehen von Fertigungstoleranzschwankungen, die beispielsweise im Bodenbereich der Ausnehmung 840 in Form von Verrundungen auftreten können, eine im Wesentlichen konstante Breite W gibt, wie sie auch in 14 eingezeichnet ist.
  • Das in 14 gezeigte Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur 800 umfasst ferner die Leiterschichtstruktur 810, die wenigstens über eine bestimmte bzw. vorbestimmte Länge der Leiterschichtstruktur 810 vollständig in der Ausnehmung 840 unterhalb der Hauptoberfläche 830 des Bauelements 820 verläuft. Hierbei erstreckt sich typischerweise die Ausnehmung 840 entlang einer in Bezug auf die in 14 gezeigte Querschnittsebene senkrechten Richtung über einen bestimmten Längenabschnitt, erstreckt sich also über eine (gewisse) Länge. Daher handelt es sich bei der Ausnehmung 840 typischerweise auch um eine Grabenstruktur, die in einer in 14 nicht gezeigten Draufsicht auf das Bauelement 820 beispielsweise entlang einer Geraden, entlang einer polygonalen zusammenhängenden Linie oder entlang einer gekrümmten Linie, also etwa einer spiralförmigen, kreisförmigen oder mäanderförmigen Linie verläuft. Bezogen auf eine Gesamtlänge der Leiterschichtstruktur 810 verläuft diese typischerweise über eine Länge von 90 % oder mehr der Gesamtlänge der Leiterschichtstruktur 810 vollständig in der Ausnehmung unterhalb der Hauptoberfläche 830 des Bauelements 820. Je nach konkreter Ausgestaltung eines entsprechenden Bauelements 820 kann die Leiterschichtstruktur 810 auch auf einer Länge von mehr als 95 % bezüglich der Gesamtlänge der Leiterschichtstruktur 810 bzw. sogar vollständig in der Ausnehmung 840 unterhalb der Hauptoberfläche 830 des Bauelements 820 verlaufen.
  • Die Leiterschichtstruktur 810 weist typischerweise daher eine Breite auf, die kleiner oder gleich der Breite W der Ausnehmung 840 ist. Die Breiten der Leiterschichtstruktur 810 und der Ausnehmung 840 können hierbei je nach anvisierter Einsatzmöglichkeit des Ausführungsbeispiels einer Verankerungsstruktur 800 Breiten von typischerweise weniger als 5 µm im Falle schmaler Zuleitungen sein. Darüber hinaus können je nach konkreter Implementierung die Breiten der Ausnehmung 840 und der Leiterschichtstruktur 810 jedoch auch Breiten von typischerweise kleiner oder gleich 50 µm, kleiner oder gleich 100 µm oder im Falle von Kontaktstrukturen bzw. Bondpads auch Breiten sein, die sich im Bereich zwischen 100 µm und 500 µm bewegen. Grundsätzlich stellt hier die Möglichkeit, auch Leiterschichtstrukturen 810 zu verwenden, die deutlich schmaler oder weniger breit sind als die Breite der betreffenden Ausnehmung 840, eine durchaus relevante Möglichkeit dar.
  • Wie zuvor bei der Erörterung der Länge der Leiterschichtstruktur 810, die sich vollständig in der Ausnehmung 840 erstreckt, diskutiert wurde, kann die Leiterschichtstruktur 810 vollständig, also bezogen auf ihre Gesamtlänge mit einem Anteil von 100 %, innerhalb der Ausnehmung 840 verlaufen. In diesem Fall sind beispielsweise gegebenenfalls zugehörige Kontaktierflächen bzw. Bondpads, die ebenfalls in der Leiterschichtstruktur 810 umfasst sein können, ebenfalls in der Ausnehmung 840 angeordnet, so dass diese vollständig unterhalb der Hauptoberfläche 830 des Bauelements 820 angeordnet sind. Die Leiterschichtstruktur liegt daher, um eine entsprechende Kontaktierung bzw. ein entsprechendes Bonding beispielsweise einer solchen Kontaktierfläche zu ermöglichen, bezogen auf eine Hauptoberfläche 850 der Leiterschichtstruktur, die einem Boden der Ausnehmung 840 folglich bezogen auf die Leiterschichtstruktur 810 abgewandt ist, frei. Dies bedeutet insbesondere, dass zumindest bezogen auf einen Teil der Länge der Leiterschichtstruktur 810 diese bezogen auf ihre Hauptoberfläche 850 derart leicht zugänglich ist, dass diese beispielsweise durch einen Kontaktdraht bzw. einen Bonddraht erreichbar ist.
  • Selbstverständlich wird in diesem Zusammenhang unter einer freiliegenden Oberfläche nur eine solche Oberfläche verstanden, die beispielsweise vor einem Vergießen im Rahmen eines Package-Prozesses bzw. eines Verpackungsprozesses frei liegt. Mit anderen Worten werden Abdeckungen der Leiterschichtstruktur 810, die beispielsweise durch Vergussmasse und/oder weitere, meist organische Passivierungsschichten oder Schutzschichten realisiert sind, bei der Frage, ob die Leiterschichtstruktur frei liegt oder nicht, nicht mit berücksichtigt. Der Begriff der freiliegenden Leiterschichtstruktur 810 bezieht sich in diesem Zusammenhang darauf, ob für diese elektrische Kontaktierung, also beispielsweise mittels Bonden oder Presskontakten oder federbeaufschlagten Kontakten, direkt bezogen auf die Hauptoberfläche 850 der Leiterschichtstruktur 810 erfolgen kann.
  • Je nach konkreter Implementierung kann jedoch auch die Leiterschichtstruktur 810 aus der Ausnehmung 840 herausgeführt sein, um diese beispielsweise bezogen auf die Hauptoberfläche 830 des Bauelements 820 von dort zu kontaktieren. In diesem Fall beträgt typischerweise der Anteil der Länge der Leiterschichtstruktur 810, der bezogen auf die Länge der Leiterschichtstruktur 810 und die Ausnehmung 840 nicht vollständig innerhalb der Ausnehmung 840, also unterhalb der Hauptoberfläche 830 des Bauelements 820 verläuft, weniger als 10 % bzw. weniger als 5 %. Häufig werden in diesem Zusammenhang auch die Flächen der betreffenden Bereiche miteinander in Beziehung gesetzt, so dass beispielsweise typischerweise maximal 10 % oder maximal 5 % Fläche der Leiterschichtstruktur 810 bezogen auf die Fläche der Ausnehmung nicht vollständig unterhalb der Hauptoberfläche 830 verlaufen.
  • Hierbei wird jedoch ausschließlich der Bereich der Länge oder der Fläche der Leiterschichtstruktur 810 berücksichtigt, der in dem Bereich der geometrischen Anordnung der Ausnehmung 840 verläuft. Es ist daher durchaus möglich, dass beispielsweise durch einen Knick der Leiterschichtstruktur 810 diese aus der Ausnehmung 840 herausgeführt wird und gegebenenfalls verbreitert auf der Hauptoberfläche 830 des Bauelements 820 weiter fortgeführt wird. In diesem Fall bleibt der Anteil der Länge der Leiterschichtstruktur 810, der sich nicht in dem geometrischen Bereich der Ausnehmung 840 erstreckt, bezogen auf die Gesamtlänge der Leiterschichtstruktur 810 (stets) unberücksichtigt.
  • Darüber hinaus sollte der Vollständigkeit halber erwähnt werden, dass durchaus mehr als eine Ausnehmung auf dem Bauelement 820 integriert sein können, die sich beispielsweise auch begegnen bzw. kreuzen oder ineinander einmünden. Je nach konkreter Ausgestaltung können entsprechend auch mehr als eine Leiterschichtstruktur 810 auf dem Bauelement 820 implementiert sein, die durchaus miteinander in elektrischem Kontakt stehen können.
  • Die Leiterschichtstruktur 810 ist darüber hinaus typischerweise eine Leiterschichtstruktur zum Transport von elektrischen Signalen bzw. zum Zuführen, Abführen oder Kontaktieren von elektrischen (Versorgungs-) Spannungen und/oder elektrischen (Versorgungs-) Strömen. Insbesondere stellen die Leiterschichtstrukturen 810 also keine Wellenleiter für optische bzw. elektromagnetische Wellen oder akustische Wellen dar. Folglich umfasst die Leiterschichtstruktur 810 wenigstens eine Teilschicht, beispielsweise Kupfer, Gold, Silber, Wolfram, Platin oder Palladium oder Aluminium. In vielen Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Verankerungsstruktur 800 umfasst die Leiterschichtstruktur 810 darüber hinaus genau eine Metallschicht, ist also mit dieser zumindest in diesen Ausführungsbeispielen identisch.
  • Wie jedoch im Zusammenhang mit den Leiterschichtstrukturen, die in 16 dargestellt sind, noch erläutert werden wird, kann eine Leiterschichtstruktur 810, wie sie im Rahmen von Ausführungsbeispielen einer Verankerungsstruktur 800 verwendet werden, durchaus weitere Schichten bzw. eine weitere Schicht umfassen. So kann es, je nach konkreter Implementierung, vorteilhaft sein, neben einer Metallschicht auch eine optional dotierte bzw. optional hochdotierte Halbleiterschicht zu integrieren. Eine solche Halbleiterschicht kann beispielsweise aus Polysilizium gefertigt sein.
  • 15 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verankerungsstruktur 800, die sich hinsichtlich des in 14 gezeigten Ausführungsbeispiels einer Verankerungsstruktur 800 lediglich hinsichtlich zweier Details unterscheidet. Aus diesem Grund wird hinsichtlich der Beschreibung des in 15 gezeigten Ausführungsbeispiels einer Verankerungsstruktur 800 auf die Beschreibungspassage im Zusammenhang mit 14 und dem dort gezeigten Ausführungsbeispiel explizit verwiesen.
  • Das in 15 gezeigte Ausführungsbeispiel 800 unterscheidet sich einerseits hinsichtlich der Form der Ausnehmung 840 und andererseits hinsichtlich der Auskleidung der Ausnehmung 840 von dem in 14 gezeigten Ausführungsbeispiel. So weist die Ausnehmung 840 im Unterschied zu der Ausnehmung 840 aus 14 eine optionale Isolationsschicht 860 auf, mit der die betreffende Ausnehmung im Bereich ihrer Seitenwände und im Bereich ihres Bodens ausgekleidet ist. Die Dicke dieser Isolationsschicht 860 ist typischerweise signifikant dünner als die Dicke der Leiterschichtstruktur 810 und liegt typischerweise im Bereich von deutlich unter 200 nm bzw. sogar unter 100 nm.
  • Die in 15 explizit gezeigte Isolationsschicht 860 dient im Wesentlichen lediglich der Illustration, dass auch die Ausnehmung zusätzliche strukturelle Merkmale umfassen kann, so dass die Ausnehmung 840 nicht notwendigerweise in dem Substrat bzw. Substratmaterial, welches dem Bauelement 820 zugrunde liegt (meist Silizium), ausgeführt sein muss, sondern dass vielmehr die Ausnehmung selber optionale Merkmale bzw. funktionale Schichten aufweisen kann. Diese können jedoch bei dem in 14 gezeigten Ausführungsbeispiel auch im Bauelement 820 zugeschlagen werden. So kann beispielsweise die in 15 explizit gezeigte Isolationsschicht 860 als funktionale Struktur in dem Bauelement 820 zugerechnet werden, um Strukturen innerhalb der Ausnehmung 840 von den weiteren Strukturen des Bauelements 820 elektrisch zu isolieren. Mit anderen Worten ist bei dem in 15 gezeigten Ausführungsbeispiel definiert, dass die Isolationsschicht 860 bzw. ihre der Ausnehmung 840 zugewandten Seitenflächen die Topologie bzw. Geometrie der Ausnehmung 840 bestimmt.
  • Der zweite Unterschied des Ausführungsbeispiels einer Verankerungsstruktur 800 in 15 im Vergleich zu der in 14 ist der, dass die Seitenwände der Ausnehmung 840 nicht mehr im Wesentlichen senkrecht verlaufen, sondern mit der Normalen der Hauptoberfläche 830 des Bauelements 820 einen deutlich von 0° verschiedenen Winkel einschließen. Typische Winkel, die die Seitenwände der Ausnehmung mit der Normalen der Hauptoberfläche 830 des Bauelements 820 einschließen liegen im Bereich zwischen einschließlich 5° und 75°. Da im Rahmen der vorliegenden Anmeldung unter im Wesentlichen senkrecht verlaufenden Seitenwänden, Flanken und anderen Kanten solche verstanden werden, die bezüglich einer Normalen einen Winkel von typischerweise 5° oder weniger einschließen, weisen so typischerweise die Seitenwände der Ausnehmung 840 bei Ausführungsbeispielen einer Verankerungsstruktur 800 Winkel mit der Normalen der Hauptoberfläche 830 des Bauelements 820 Winkel zwischen +75° und -75° auf.
  • Da gerade bei besonders flach verlaufenden Seitenwänden der Ausnehmung 840 ein „Verlust der Chipfläche“ für weitere strukturelle Merkmale in Kauf genommen werden muss, der über die üblichen trigonometrischen Beziehungen mit der Tiefe der Ausnehmung 840 sich als Projektionsfläche der Grabenseitenwand sofort ergibt, wird bei vielen Ausführungsbeispielen einer Verankerungsstruktur 800 tendenziell eher ein kleinerer (absoluter) Winkel, typischerweise von 30° und weniger, angestrebt und implementiert.
  • Aufgrund der schräg verlaufenden Seitenwände der Ausnehmung 840 ergeben sich so unterschiedliche Breiten bezogen auf die in 15 dargestellten Querschnitte der Ausnehmung. Während aufgrund der Neigung der Seitenwände bei der Ausnehmung 840 im unteren Bereich der Ausnehmung 840 die kleinste Breite W der Ausnehmung vorliegt, vergrößert sich die Breite mit geringer werdendem Abstand zur Hauptoberfläche 830 des Bauelements zunehmend, bis diese an der Oberfläche bzw. im Bereich der Oberfläche ihre maximale Breite W1 erreicht. Aus diesem Grund gilt also typischerweise, dass die minimale Breite W kleiner oder gleich der maximalen Breite W1 ist, die häufig im Bereich der Hauptoberfläche 830 des Bauelements 820 auftritt. Dagegen tritt die minimale Breite W der Ausnehmung 840 typischerweise im Bereich des Bodens der Ausnehmung 840 auf.
  • Die Breite der Leiterschichtstruktur 810 orientiert sich daher typischerweise an der minimalen Breite W der Ausnehmung 840. Genauer gesagt ist typischerweise die Breite der Leiterschichtstruktur 810 kleiner als oder gleich der minimalen Breite W der Ausnehmung 840.
  • Aufgrund der Verankerung bzw. Versenkung der Leiterschichtstruktur 810 in die unter der Hauptoberfläche 830 des Bauelements 820 liegende Ausnehmung 840 ist die Leiterschichtstruktur 840 wiederum durch die Seitenwände der Ausnehmung 840 als Topologiekanten gegen lateral angreifende Kräfte hervorragend geschützt. Solche Kräfte, die typischerweise im Rahmen eines zyklischen Temperatur-Durchlauf-Tests auftreten, aber auch während des normalen Betriebs eines Bauelements je nach Typ des Bauelements unvermeidbar sind, können so über die Seitenwände der Ausnehmung 840 an das Bauelement 820 bzw. dessen Substrat abgegeben werden. Hierdurch ermöglicht ein Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur 800 ebenso wie die anderen bereits geschilderten Ausführungsbeispiele von Verankerungsstrukturen und Verkrallungsstrukturen eine sehr viel bessere Resistenz gegenüber entsprechenden Belastungen im Vergleich zu Bauelementen, die über keine Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Verankerungsstrukturen und/oder Verkrallungsstrukturen verfügen.
  • Die 16A und die 16B illustrieren neben den bereits geschilderten Leiterschichtstrukturen 810, die ausschließlich eine einzige Metallschicht umfassen, solche Leiterschichtstrukturen 810, die wenigstens eine weitere Schicht umfassen. So zeigt die 16A eine Leiterschichtstruktur 810, bei der unterhalb einer Metallschicht 870 eine weitere Schicht 880 angeordnet ist. Während, wie zuvor erläutert wurde, es sich bei den Metallschichten 870 beispielsweise um Metallschichten aus Gold, Kupfer, Silber, Platin, Palladium oder Aluminium handeln kann, kann die weitere Schicht 880 beispielsweise ebenfalls aus einem Metall oder einer Legierung gefertigt sein oder aber beispielsweise aus einem optional dotierten bzw. optional hochdotierten Halbleitermaterial, wie etwa Polysilizium. Darüber hinaus sollte erwähnt werden, dass die in 16A gezeigte Schichtabfolge der Metallschicht 870 und der weiteren Schicht 880 nicht zwingend ist. So kann beispielsweise auch die Metallschicht 870 unterhalb der weiteren Schicht 880 angeordnet sein. Je nach konkreter Implementierung kann es so beispielsweise vorteilhaft sein, als weitere Schicht 880 unterhalb der Metallschicht 870 eine hochdotierte Polysiliziumschicht anzusetzen, die beispielsweise zur Kontaktierung von Elektroden in Gräben von Transistor-Strukturen oder anderen Graben-Strukturen entsprechender Bauelemente verwendet werden kann. Hierdurch ergibt sich beispielsweise die Möglichkeit, dass aufgrund der vergleichsweise langen Berührfläche zwischen der Metallschicht 870 und der weiteren Schicht 880, die sich als Folge der parallelen Führung der beiden Schichten im Rahmen der Leiterschichtstruktur ergibt, ein gerade für Hochleistungs-Anwendungen bzw. Hochstrom-Anwendungen kritischer Parameter reduziert werden kann. So kann durch eine Implementierung einer Leiterschichtstruktur 810 beispielsweise der elektrische Widerstandswert innerhalb des Bauelements 820 reduziert werden, was die Lebenserwartung und die Einsatzmöglichkeiten des Bauelements 820 positiv beeinflussen kann.
  • Darüber hinaus ist es möglich, mehr als eine Abfolge einer Metallschicht 870 und einer weiteren Schicht 880 zu verwenden. Neben einer abwechselnden Reihenfolge jeweils einer Metallschicht 870 und einer jeweils darunter angeordneten weiteren Schichten 880, wie dies in 16B im Falle jeweils dreier Metallschichten 870-1, 870-2, 870-3 und dreier weiterer Schichten 880-1, 880-2, 880-3 zeigt, kann jede beliebige weitere Kombination oder Permutation einer oder mehrerer Metallschichten 870 mit einer oder mehreren weiteren Schichten 880 erfolgen. So kann beispielsweise durchaus eine Leiterschichtstruktur 810, die auch als Stack 810 bezeichnet wird, mit mehreren unterschiedlichen metallischen Schichten 870 und/oder mehreren unterschiedlichen weiteren Schichten, die sich beispielsweise hinsichtlich ihrer Dotierung unterscheiden können, im Rahmen einer solchen Leiterschichtstruktur 810 implementiert werden.
  • Auch die Zahl und die Verteilung der unterschiedlichen Schichten zueinander kann beliebig variiert werden. So sind die in den 16A und 16B gezeigten Ausführungsformen einer Leiterschichtstruktur 810 lediglich als beispielhaft zu verstehen. So können durchaus mehr als zwei bzw. mehr als sechs individuelle Schichten 870, 880 zum Einsatz kommen. Genauso gut können jedoch auch weniger als die betreffende Zahl von Schichten implementiert werden.
  • Auch hinsichtlich der Anordnung der verschiedenen Schichten zueinander sind in 16A und 16B zwei nicht als einschränkend zu verstehende Beispiele dargestellt. Wesentlich ist in diesem Zusammenhang lediglich, dass die Leiterschichtstruktur 810 bzw. der Stack 810 eine Metallschicht umfasst, die beispielsweise aus einem einzigen Metall oder einer Legierung gefertigt sein kann.
  • Auch hinsichtlich der relativen Dicken können die verschiedenen Schichten des Stacks 810 unterschiedlich ausgelegt sein. So können beispielsweise die Dicken der Metallschichten und der Polysiliziumschichten im Verhältnis von etwa 1:2 stehen (Metallschicht : Polysilizium = 1/3 : 2/3).
  • In weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können darüber hinaus die betreffenden Leiterschichtstrukturen 810 bezüglich einer Länge auch nur teilweise in der betreffenden Ausnehmung 840 angeordnet sein. So ist es beispielsweise möglich, dass sich die betreffende Leiterschichtstruktur 810 über die Hauptoberfläche 830 des betreffenden Bauelements 820 hinaus erstreckt und daher gerade nicht vollständig in dieser angeordnet ist. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass grundsätzlich auch eine Erstreckung der Leiterschichtstruktur in einer Richtung senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung der Ausnehmung und senkrecht zu einer Hauptoberfläche des betreffenden Bauelements vorliegen kann. Eine solche Erstreckung der Leiterschichtstruktur 810 ist jedoch im Hinblick auf die zuvor definierte Länge höchstens auf 50 % der Querschnittsfläche der Leiterschichtstruktur beschränkt. In diesem Zusammenhang sollte darauf hingewiesen werden, dass die zuvor definierte Länge nicht notwendigerweise eine Gesamtlänge der betreffenden Leiterschichtstruktur oder eine Gesamtlänge der betreffenden Ausnehmung darstellt, sondern vielmehr lediglich einen Bruchteil der betreffenden Gesamtlänge darstellt.
  • 17 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur 900 mit einem Substrat 910 mit einer Hauptoberfläche 920, die in 17 auch durch den Pfeil 930 markiert ist. Neben der Hauptoberfläche 920 ist in 17 auch eine der Hauptoberfläche 920 abgewandte Rückseite 940 des Substrats 910 gezeigt. Bei dem Substrat 910 handelt es sich im Wesentlichen um ein monokristallines Substrat, das beispielsweise Silizium umfasst. In diesem Fall kann es sich beispielsweise um ein gegebenenfalls aus einem Siliziumwafer gewonnenes Substrat 910 handeln, bei dem ein monokristalliner Bereich oder ein epitaktischer Bereich 950 sich bis zu der Hauptoberfläche 920 des Substrats 910 erstreckt. Handelt es sich bei dem Bereich 950 um einen epitaktischen Bereich, der typischerweise auf einen monokristallinen Bereich abgeschieden wird, existiert zwischen dem monokristallinen Bereich des Substrats 910 und dem epitaktischen Bereich 950 eine Grenzfläche 960, auf die im Rahmen der Herstellung des Substrats 910 der betreffende epitaktische Bereich 950 abgeschieden wurde.
  • Handelt es sich, wie zuvor erläutert wurde, um ein Silizium-Substrat 910 und bei dem Bereich 950 um einen epitaktischen Bereich 950, ist dieser im Falle von Silizium häufig mittels einer CVD-Abscheidung (CVD = chemical vapor deposition = chemische Dampfphasenabscheidung) erzeugt worden. Der dem Substrat 910 zugrundeliegende Wafer ist dabei meistens aus einem SiliziumEinkristall gewonnen worden, der häufig gemäß der Czochralski-Methode gewonnen wurde.
  • Unabhängig davon, ob es sich bei dem Bereich 950 nun um einen monokristallinen Bereich, beispielsweise eines Wafers auf Basis eines Einkristalls, oder um einen epitaktischen Bereich handelt, erstreckt sich dieser jedoch bis zur Hauptoberfläche 920 des Substrats 910. Das Ausführungsbeispiel einer Verkrallungsstruktur 900 umfasst darüber hinaus eine Ausnehmung 970 in dem monokristallinen oder epitaktischen Bereich 950 an der Hauptoberfläche 920 des Substrats 910. Darüber hinaus umfasst das Ausführungsbeispiel aus 17 einer Verankerungsstruktur eine Leiterschichtstruktur 810 auf der Hauptoberfläche 920 des Substrats, die sich in die Ausnehmung 970 bis zu einem Boden 980 der Ausnehmung erstreckt.
  • Bei der Leiterschichtstruktur 810 handelt es sich wiederum um eine laterale Schichtstruktur, wie sie im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen einer Verankerungsstruktur 800 in den 14 und 15 und im Zusammenhang mit 16 beschrieben und erläutert wurde. Mit anderen Worten umfasst die Leiterschichtstruktur 810 typischerweise wenigstens eine Metallschicht, bei der es sich beispielsweise um eine Metallschicht aus Gold, Silber, Kupfer, Platin, Palladium oder Aluminium handelt. Ferner kann die Leiterschichtstruktur 810 jedoch weitere Schichten umfassen, die beispielsweise ebenfalls aus Metall gefertigt sein können oder gegebenenfalls ein optional dotiertes bzw. optional hochdotiertes Halbleitermaterial, etwa Polysilizium umfassen können.
  • Die Leiterschichtstruktur 810 mit wenigstens einer Metallschicht auf der Hauptoberfläche 920 des Substrats erstreckt sich, wie dies 17 auch zeigt, hierbei wenigstens bis zu dem Boden 980 der Ausnehmung 970. Außerhalb der Ausnehmung 970 kann sie, wie dies im linken Teil von 17 angedeutet ist, über einen weiteren Bereich sich erstrecken oder, wie dies im rechten Bereich von 17 dargestellt ist, nur einen geringfügigen Überlapp mit der Hauptoberfläche 920 des Substrats bzw. des an sie angrenzenden Bereichs 950 aufweisen. Je nach konkreter Implementierung eines Ausführungsbeispiels einer Verankerungsstruktur 900 steht die Leiterschichtstruktur 810 wenigstens im Bereich des Bodens 980 der Ausnehmung 970 mit dem monokristallinen oder epitaktischen Bereich 950 in einem elektrisch leitfähigen Kontakt, so dass der Bereich 950 über die am Boden 980 der Ausnehmung 970 verlaufende Leiterschichtstruktur 810 elektrisch kontaktiert werden kann.
  • Die Ausnehmung 970 ist in vielen Fällen von weiteren Strukturen und strukturellen Elementen isoliert angeordnet. In manchen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist sie so durch einen Graben gegeben, der sich in einem Außenbereich eines Chips befindet und der außer durch die Leiterschichtstruktur 810 nicht durch weitere leitfähige oder auch durch isolierende Schichten oder Schichtstrukturen bedeckt ist. Anders ausgedrückt handelt es sich bei der Ausnehmung 970 in vielen Fällen um eine Ausnehmung, die gerade nicht durch ein Oxid oder eine andere isolierende Schicht von einem leitfähigen Substrat getrennt ist. Die Ausnehmung 970 kann hierbei durch die Leiterschichtstruktur, wie in 17 dargestellt, lediglich teilweise ausgefüllt sein oder aber auch von dieser vollständig ausgekleidet sein.
  • Ausführungsbeispiele einer Verankerungsstruktur 900 ermöglichen es so wiederum aufgrund der Ausnehmung 970 in dem monokristallinen oder epitaktischen Bereich 950 des Substrats 910, eine gesteigerte und signifikant verbesserte Resistenz gegenüber Belastungen der Leiterschichtstrukturen 810 zu realisieren, die dazu geeignet sind, die Leiterschichtstrukturen 810 typischerweise von der Hauptoberfläche des Substrats 920 abzuheben bzw. entlang der Hauptoberfläche 920 des Substrats 910 zu verschieben. Somit schaffen auch Ausführungsbeispiele von Verankerungsstrukturen 900 eine signifikante Verbesserung der Resistenz gegenüber Belastungen, die beispielsweise während des Temperature Cycling oder auch während des normalen Betriebs der späteren Bauelemente auftreten können.
  • Eine Verankerungsstruktur 900 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst ein Substrat 910 mit einer Hauptoberfläche 920, wobei sich ein monokristalliner Bereich 950 oder ein epitaktischer Bereich 950 bis zu der Hauptoberfläche 920 des Substrats erstreckt. Sie umfasst ferner eine Ausnehmung 970 in dem monokristallinen oder epitaktischen Bereich 950 an der Hauptoberfläche 920 des Substrats 910 und eine Leiterschichtstruktur 810 mit einer Metallschicht auf der Hauptoberfläche 920 des Substrats, wobei sich die Leiterschichtstruktur 810 in die Ausnehmung 970 bis zu einem Boden 980 der Ausnehmung erstreckt.
  • Hierbei kann die Leiterschichtstruktur 810 wenigstens an dem Boden 980 der Ausnehmung 970 mit dem monokristallinen oder epitaktischen Bereich 950 in direktem Kontakt stehen, so dass ein elektrisch leitfähiger Kontakt zwischen dem monokristallinen oder epitaktischen Bereich 950 und der Leiterschichtstruktur 810 besteht. Ferner kann bei einer Verankerungsstruktur 900 die Leiterschichtstruktur 810 eine weitere Metallschicht oder eine Halbleiterschicht umfassen. Ebenso kann hierbei die Leiterschichtstruktur 810 Polysilizium oder dotiertes Polysilizium oder hochdotiertes Polysilizium umfassen. Ferner kann bei einer Verankerungsstruktur 900 die Leiterschichtstruktur 810 eine wenigstens teilweise offen liegende Hauptoberfläche aufweisen.
  • Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung umfassen so Maßnahmen zur Vermeidung oder Minimierung von TC-Risiken. Die oben erläuterten Ausführungsbeispiele von Verkrallungsstrukturen und Verankerungsstrukturen können beispielsweise in Polyschichten (z.B. Polysilizium-Schichten) und/oder in Kontaktlochstrukturen ausgeführt werden. Weiterhin umfassen die oben gezeigten Ausführungsbeispiele solche, bei denen beispielsweise ganze Metallleitungen oder Metallgebieten in sehr breiten und tiefen Gräben angeordnet werden können, was eine sehr attraktive Methode darstellt, die TC-Belastungen zu minimieren, da damit die gesamte Metallbahn oder das gesamte Metallgebiet tiefer gelegt ist und so Zug- und Druckspannungen auf Höhe der Substratoberfläche (z.B. Siliziumoberfläche) oder darüber wirken. Diese Zug- und Druckspannungen wirken also insbesondere nicht mehr auf der Ebene der Metallbahn selbst.
  • Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung sind Leiterschichtstrukturen, Metallstrukturen und Metallbahnen, wie etwa ein Gaterunner, zur Verkrallung vollständig, weitgehend oder wenigstens teilweise in Halbleitermaterial (z.B. Silizium (Si)) versenkt worden. Gerade diese Versenkung wird durch Ausbildung sehr breiter und tiefer Ausnehmungen und Gräben realisiert, in die dann die Metallbahn, Leiterschichtstrukturen oder Metallschichtstrukturen hineinversenkt bzw. verankert werden. Es werden also bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen zum Teil Metallbahnen in Gräben bereitgestellt.
  • Je nach verwendeter Technologie bei der Bereitstellung der betreffenden breiten Grabenstrukturen kann es jedoch dazu kommen, dass diese bei der Grabenätzung dem nicht zu verachtenden Risiko des so genannten schwarzen Siliziums (black silicon) unterliegen. Unter schwarzem Silizium werden stehenbleibende Siliziumnadeln in dem Bereich der eigentlichen Gräben oder Ausnehmungen verstanden. Dies kann beispielsweise eine Folge einer auftretenden Mikromaskierung im Bereich der später stehenbleibenden Siliziumnadeln hervorgerufen werden.
  • Sind solche Siliziumnadeln erst einmal entstanden, sind sie im Allgemeinen lediglich mit hohem technischen Aufwand wieder zu beseitigen, wenn dies überhaupt gelingt. Sie können dazu führen, dass über sie Leckströme fließen bzw. Kurzschlüsse von der versenkten Metallbahn, Metallstruktur oder Leiterschichtstruktur zu der diese umgebenden Halbleiterumgebung auftreten.
  • Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen von Verkrallungsstrukturen und Verankerungsstrukturen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung sind bei den oben bezeichneten breiten Gräben keine Verkrallungen im Grabenbodenbereich und an den Grabenseitenwänden gegenüber lateralen Verschiebungen bezogen auf die Hauptoberfläche der betreffenden Substrate vorgesehen. Die im Folgenden im Zusammenhang mit den 18 - 22 beschriebenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung basieren darauf, dass ein Verankern oder Versenken von Metallstrukturen, Leiterschichtstrukturen oder Metallbahnen - also beispielsweise im Falle eines vertikalen Grabentransistors der Gaterunner - in sehr breiten Grabenstrukturen mittels vieler kleiner schmaler Gräben zu bewerkstelligen, die am Ende des Herstellungsprozesses oder am Ende des Prozessflows zu einer zusammenhängenden breiten Grabenstruktur verschmolzen werden. Durch ein Vermeiden eines einzelnen sehr breiten Grabens und eine Ersetzung dieses einzelnen breiten Grabens durch viele schmälere und folglich kleinere Gräben ist es so gegebenenfalls möglich, das Risiko der Bildung des oben erwähnten schwarzen Siliziums stark zu reduzieren. Hierdurch ist es möglich, die Zuverlässigkeit des Herstellungsverfahrens und somit die Ausbeute und die Prozesssicherheit zu steigern.
  • Gleichzeitig bildet sich an einem Boden bzw. Grabenboden oder entsprechenden Bereichen eine weitere Verkrallungsfläche, wie im Weiteren ausgeführt und beschrieben wird. Darüber hinaus ist es möglich, durch ein gezieltes Unterbrechen eines Grabens an einem Rand (Randgraben) bzw. durch eine Variation einer Breite eines Randgrabens im Rahmen des Designprozesses eine zusätzliche Variation der Breite des entstehenden gemeinsamen Grabens zu erzielen. Auch dies kann zu einer weiteren Verkrallung oder Verankerung führen. Ebenso ist es möglich, im Rahmen des Designs eine Tiefe eines Grabens oder einer Ausnehmung eines einzelnen oder mehrerer kleiner Gräben gegenüber einem oder mehreren anderen Gräben zu variieren, um eine zusätzliche Verkrallung an einer Seitenfläche der verschmolzenen oder entstehenden breiten Grabenstruktur zu ermöglichen.
  • 18 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Erzeugung einer Verkrallungsstruktur für eine Leiterschichtstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Hierbei umfasst die Leiterschichtstruktur wenigstens eine Metallschicht oder Metalllegierungsschicht, wie dies auch im Rahmen anderer beschriebener Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung implementiert sein kann. Darüber hinaus kann eine Leiterschichtstruktur eine oder mehrere weitere leitfähige Schichten, also etwa Metallschichten, Legierungsschichten, optional dotierte oder hoch dotierte Halbleiterschichten, aufweisen.
  • Nach einem Start des Verfahrens in Schritt S100 wird zunächst im Rahmen eines Schritts S110 eine Mehrzahl (kleiner) Ausnehmungen oder Gräben mit einem ersten Graben und einem zweiten Graben an einer Oberfläche eines Substratmaterials erzeugt. Hierbei sind der erste Graben und der zweite Graben parallel und beabstandet zueinander angeordnet, so dass zwischen den beiden Gräben ein Mesabereich des Substratmaterials verbleibt. Die Gräben können hierbei mittels konventioneller Techniken, also beispielsweise mittels Ionenstrahlätzen (IBE = ion beam etching), reaktivem Ionenstrahlätzen (RIE = reactive ion beam etching) oder mittels chemischer Ätzverfahren, etwa auf Basis einer anisotropen chemischen Ätzung von Silizium, erzeugt werden. Die unterschiedlichen Ätzverfahren weisen hierbei eine unterschiedliche Isotropie bzw. Anisotropie auf. So ist beispielsweise häufig das IBE-Verfahren stark anisotrop, während das chemische Nassätzen tendenziell zu einem isotroperen Materialabtrag führt.
  • Um dies näher zu illustrieren, ist in den 19A - 19E schematisch ein Querschnitt durch ein Bauelement 820 mit einer Verankerungsstruktur 800 in verschiedenen Herstellungsphasen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. 19A zeigt hierbei das Bauelement 820 mit einer Hauptoberfläche oder Oberfläche 830 mit einem ersten Graben 1000-1 und einem zweiten Graben 1000-2, die in ein Substratmaterial 1010 so eingebracht wurden, dass zwischen den beiden Gräben 1000-1, 1000-2 ein Mesabereich 1020 verbleibt.
  • Im Rahmen eines Schritts S120 des Flussdiagramms in 18 wird nun eine chemische und/oder physikalische Stoffumwandlung des Substratmaterials 1010 an einer Oberfläche 1030 des Mesabereichs 1020 durchgeführt. Diese chemische Umwandlung des Substratmaterials 1010 kann beispielsweise im Rahmen einer Oxidation herbeigeführt werden. Hierdurch ergibt sich im Bereich der Oberfläche 1030 des Mesabereichs eine Oxidschicht 1040. 19B zeigt die nach der Durchführung der Stoffumwandlung im Rahmen des Schritts S120 sich ergebende Situation für das Bauelement 820, wie es bereits in 19A gezeigt wurde. Durch die Oxidation im Rahmen der Durchführung der Stoffumwandlung (Schritt S120) hat sich so die Oxidschicht 1040 im Bereich der Mesa 1020 an der Oberfläche 1030 des Mesabereichs gebildet. Darüber hinaus hat sich die Oxidschicht jedoch auch bei der in 19B gezeigten Situation im Bereich außerhalb der beiden Gräben 1000-1, 1000-2 und im Bereich der Seitenwände und im Bereich des Bodenbereichs der Gräben gebildet.
  • Selbstverständlich können neben einer Oxidierung im Rahmen der Durchführung der Stoffumwandlung (Schritt S120) auch andere chemische oder physikalische Prozesse zur Erzielung einer entsprechenden Stoffumwandlung des Substratmaterials 1010 herangezogen werden. So ist beispielsweise eine entsprechende Nitrierung zur Bildung einer entsprechenden Nitridschicht oder auch eine komplexere chemische Umwandlung implementierbar.
  • Im Anschluss an die Durchführung der Stoffumwandlung in Schritt S120 wird in einem Schritt S130 (siehe 18) das umgewandelte Substratmaterial 1010 an der Oberfläche 1030 in dem Mesabereich 1020 entfernt, so dass der erste Graben 1000-1 und der zweite Graben 1000-2 zu einem gemeinsamen Graben 1050 verschmelzen. Die Situation, die sich nach der Durchführung des stoffselektiven Entfernens ergibt, ist schematisch in 19C gezeigt.
  • So bildet sich in dem ursprünglichen Mesabereich 1020 ein Vorsprung 1060 als Folge des Abstands der sich parallel erstreckenden beiden Gräben 1000-1, 1000-2 und einer Schichtdicke der sich im Rahmen der Durchführung der Stoffumwandlung S120 bildenden Oxidschicht 1040 bzw. der entsprechenden Schicht an der Oberfläche 1030 des Mesabereichs 1020 im Falle einer anderen Stoffumwandlung als einer Oxidation. Der Vorsprung 1060 weist somit gegenüber einem Boden 1070 des gemeinsamen Grabens 1050 mit einem bezogen auf die Hauptoberfläche 830 tiefsten Punkt des Bodens 1070 eine Höhendifferenz 1080 auf, die wenigstens 200 nm oder wenigstens 5 % einer Tiefe 1090 des gemeinsamen Grabens 1050 bezogen auf die Hauptoberfläche 830 beträgt. In abweichenden Ausführungsbeispielen können beispielsweise die Höhendifferenz 1080 und die Tiefe 1090 auch bezogen auf entsprechende Oberflächen einer anders ausgeformten Ausnehmung implementiert sein. Insbesondere stellt der gemeinsame Graben 1050, wie er beispielsweise in 19C gezeigt ist, lediglich eine mögliche Ausformung einer Ausnehmung 840 einer Verankerungsstruktur 800 dar.
  • Die Höhendifferenz 1080 ist somit unter Berücksichtigung prozesstypischer Parameter bei der Durchführung der Stoffumwandlung im Rahmen des Schritts S120 und dem stoffselektiven Entfernen des umgewandelten Substratmaterials im Rahmen des Schritt S130 in einem sehr weiten Bereich einstellbar. So können beispielsweise durch die speziellen Bedingungen bei der Durchführung der Stoffumwandlung und einer gewählten Breite des Mesabereichs 1020, also des Abstands der beiden Gräben 1000-1 und 1000-2, die Ausformung sowie die Höhendifferenz 1080 des Vorsprungs 1060 gegenüber dem Boden 1070 des gemeinsamen Grabens 1050 gezielt im Rahmen der üblichen Prozessstreuung gesteuert werden. Darüber hinaus können sowohl die Ausformung als auch die Höhendifferenz 1080 des Vorsprungs 1060 durch Beeinflussung weiterer Parameter eingestellt werden, wie diese im weiteren Verlauf der Beschreibung wenigstens teilweise noch erläutert werden.
  • Da im Rahmen des stoffselektiven Entfernens (Schritt S130) im Falle einer Oxidation als Schritt S120 (Durchführen der Stoffumwandlung des Substratmaterials 1010) die entstandene Oxidschicht 1040 wieder entfernt wird, wird eine solche Oxidation auch als Opferoxidation (sacrificial oxidation) bezeichnet. Handelt es sich bei dem Substratmaterial 1010 um Silizium, bei dem Substrat also beispielsweise um einen Silizium-Wafer, kann das stoffspezifische Entfernen des entstandenen Siliziumdioxids (SiO2) beispielsweise nasschemisch mittels gepufferter Flusssäure (buffered HF) mit NH4F als Puffer durchgeführt werden. Mit Hilfe eines solchen Ätzschritts können ggf. auch Nitridschichten (Si3N4) stoffselektiv entfernt werden.
  • In einem optionalen Schritt S140 (siehe 18) des Abscheidens einer isolierenden Schicht 1100 an den Seitenwänden des gemeinsamen Grabens 1050 und/oder des Bodens 1070 und/oder im Bereich des Vorsprungs 1060 kann ferner eine elektrische Isolierung einer im weiteren Verlauf der Herstellung aufgebrachten Leiterschichtstruktur von dem darunterliegenden Substratmaterial 1010 erzielt werden.
  • Eine solche Abscheidung kann beispielsweise im Falle einer angestrebten Oxidschicht 1100 als isolierende Schicht durch eine thermische Oxidation, eine chemisch induzierte Oxidation (z.B. TEOS = Tetra-Ethyl-Ortho-Silikat) oder durch Abscheiden des betreffenden oxidischen Materials direkt bewirkt werden. Entsprechend können auch im Falle von Nitridschichten diese gegebenenfalls durch eine Nitrierung oder durch ein entsprechendes Abscheiden des betreffenden Materials erzielt werden.
  • Im Rahmen eines Schritts S150 (siehe 18) des Abscheidens einer Leiterschichtstruktur 810 wird schließlich eine in 19E gezeigte Situation erzielt. Hierbei handelt es sich bei dem in 19E gezeigten Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur für ein Bauelement 820 bei der Leiterschichtstruktur 810 um eine einzelne Metallschicht oder Metalllegierungsschicht. Die Metallschicht 810 ist in den gemeinsamen Gräben 1050 auf die isolierende Schicht 1100 abgeschieden worden, so dass sich der Vorsprung 1060 des gemeinsamen Grabens 1050 als strukturgebendes Objekt in die isolierende Schicht 1100 überträgt. Die isolierende Schicht 1100 im Bodenbereich 1070 des gemeinsamen Grabens 1050 stellt somit eine strukturbildende Kante dar, so dass schließlich eine Einbuchtung 1110 der Leiterschichtstruktur oder der Metallschicht 810 gegenüber liegt. Es bildet sich also aufgrund einer typischen konformen Abscheidung der isolierenden Schicht 1100 eine solche Struktur im Bodenbereich des Grabens aus, dass die Leiterschichtstruktur 810 gerade die Einbuchtung 1110 aufgrund des Vorhandenseins des Vorsprungs 1060 in dem gemeinsamen Graben 1050 ausbilden kann.
  • Im Rahmen der Abscheidung der Leiterschichtstruktur 810, wie sie im Zusammenhang mit 19E auch illustriert ist, ist hierbei die Leiterschichtstruktur 810 vollständig innerhalb der durch den Graben entstandenen Ausnehmung 840 bzw. vollständig in dem gemeinsamen Graben 1050 angeordnet. Darüber hinaus füllt die Leiterschichtstruktur den gemeinsamen Graben 1050 wenigstens bezüglich eines Abstandes von dem Boden 1070 an gerechnet von wenigstens 20 % der Tiefe 1090 des Grabens 1050. Im vorliegenden Fall füllt die Leiterschichtstruktur 810 bzw. im vorliegenden Fall die Metallschicht 810 sogar 50 % oder mehr und sogar 75 % oder mehr als die Tiefe 1090 des gemeinsamen Grabens 1050 aus.
  • Darüber hinaus kann jedoch die Leiterschichtstruktur 810 durchaus auch den Graben so vollständig ausfüllen, dass die Leiterschichtstruktur 810 sich oberhalb der Hauptoberfläche 830 des Bauelements 820 erstreckt. Ein solches Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise in den 20A und 20B näher illustriert.
  • 20A zeigt einen weiteren Querschnitt durch ein Bauelement 820 mit einer Verankerungsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 20A zeigt hierbei genauer gesagt wiederum ein Bauelement 820 mit einem ersten Graben 1000-1 und einem zweiten Graben 1000-2, die parallel beabstandet zueinander verlaufen und einen Mesabereich 1020 zwischen einander ausbilden. Die Darstellung von 20A entspricht somit etwa der Darstellung der 19A.
  • Im Unterschied zu dem Bauelement 820 aus 19A weist der erste Graben 1000-1 eine geringere Tiefe 1090-1 im Vergleich zu dem zweiten Graben 1000-2 mit einer Tiefe 1090-2 auf. Hierdurch kommt es im Rahmen der weiteren Verfahrensschritte, wie sie in 18 illustriert sind, zu einer zusätzlichen, seitlichen Verankerung bzw. Verkrallung der im weiteren Verlauf abgeschiedenen Leiterschichtstruktur 810.
  • Wird nun im Rahmen des Verfahrensschritts S120 des Durchführens einer Stoffumwandlung das Substratmaterial 1010 an der Oberfläche 1030 des Mesabereichs 1020 chemisch oder auf andere Art und Weise umgesetzt, bildet sich die in 20A angedeutete (Oxid-) Schicht 1040 aus, die im Rahmen des stoffselektiven Entfernens des umgewandelten Substratmaterials entfernt wird, wodurch sich der gemeinsame Graben 1050 bildet. Aufgrund der unterschiedlichen Tiefen 1090-1, 1090-2 der beiden Gräben 1000-1 und 1000-2 ergibt sich so eine im Vergleich zu dem in 19 gezeigten Ausführungsbeispiel größere Höhendifferenz 1080, die gegebenenfalls eine zusätzliche Verankerung oder Verkrallung der abzuscheidenden Leiterschichtstruktur 810 ermöglicht.
  • 20B zeigt so ein Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur 800 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie es etwa der Darstellung in 19E entspricht. Auch hier ist die Leiterschichtstruktur 810, beispielsweise in Form einer einzelnen Metallschicht oder Metallstruktur, auf eine Isolationsschicht 1100 abgeschieden worden, die wiederum den Boden, die Seitenwände und den durch die stoffselektive Entfernung des umgewandelten Substratmaterials 1010 entstandenen Vorsprung 1060 auskleidet.
  • Über die konform abgeschiedene optionale isolierende Schicht 1100 ist der entsprechende Vorsprung 1060 als strukturbildende Kante ebenfalls in der isolierenden Schicht 1100 vorhanden, so dass eine Einbuchtung 1110 der Leiterschichtstruktur 810 wiederum dem Vorsprung 1060 gegenüber liegt.
  • Aufgrund dieser Bodenverankerungs- oder Bodenverkrallungsstruktur mit der erneut in 20B wiedergegebenen Höhendifferenz 1080 wird somit wiederum eine Verankerung bzw. Verkrallung der Leiterschichtstruktur 810 gegenüber lateralen Krafteinwirkungen auf die Leiterschichtstruktur 810 erzielt. Darüber hinaus ragt, wie bereits zuvor angedeutet wurde, die Leiterschichtstruktur 810 in diesem Ausführungsbeispiel über die Hauptoberfläche 830 des Bauelements 820 hinaus, so dass die Leiterschichtstruktur 810 den gemeinsamen Graben 1050 vollständig ausfüllt, also bezogen auf eine Querschnittsfläche des gemeinsamen Grabens 1050 seine gesamte Breite ausfüllt. Die Leiterschichtstruktur erstreckt sich so innerhalb des gemeinsamen Grabens 1050 nicht nur im Bereich eines einzigen, vormals vorhandenen Grabens 1000. Sie erstreckt sich wenigstens über einen entstandenen Vorsprung 1060.
  • 21A zeigt einen weiteren Querschnitt durch ein Bauelement 820 mit einer Verankerungsstruktur 800 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 21A ähnelt der Darstellung der 20A und 19A, so dass auf eine Beschreibung im Hinblick auf gemeinsame Merkmale auf diese beiden Ausführungsformen verwiesen wird. Im Unterschied zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen weisen die beiden Gräben 1000-1 und 1000-2 jedoch Seitenwände 1120 auf, die einen von 90° deutlich abweichenden Winkel zu der Hauptoberfläche 830 des Bauelements 820 aufweisen. Genauer gesagt schließt eine Verlängerung 1130 der Seitenwand 1120 des ersten Grabens 1000-1 mit der Hauptoberfläche 830 einen Winkel 1140 ein, der in einem Bereich zwischen 20° und 75° liegt. In manchen Ausführungsbeispielen liegt der Winkel 1140 in einem Winkelbereich, der typischerweise zwischen 20° und 30° beginnt und zwischen 45° und 60° endet.
  • Mit anderen Worten ausgedrückt weist der erste Graben 1000-1 eine schräg verlaufende Seitenwand 1120 auf. Da nicht nur die Seitenwand 1120 einen entsprechenden Winkel mit der Hauptoberfläche 830 einschließt, sondern auch die Oberfläche 1030 des Mesabereichs 1020 einen vergleichbaren Winkel mit ihr einschließt, handelt es sich somit bei dem ersten Graben 1000-1 um einen im Wesentlichen V-förmigen Graben, wie er beispielsweise durch anisotropes Ätzen von Silizium durch TMAH (TetraMethyl-Ammonium-Hydroxid) erzielbar ist. Aber auch andere Herstellungsverfahren können zur Herstellung entsprechender V-förmiger Gräben 1000 herangezogen werden. Hierzu zählen unter anderem die bereits erwähnten Verfahren IBE und RIE, wobei zwischen den einfallenden Ionenstrahlen und der Hauptoberfläche 830 des Bauelements 820 während des Ätzvorgangs ein entsprechender, nicht unbedingt mit dem Winkel 1140 übereinstimmender Winkel einzuhalten ist.
  • Da in vielen Fällen die beiden Gräben 1000-1 und 1000-2 in einem gleichen Herstellungsschritt präpariert werden, weist nicht nur der erste Graben 1000-1 sondern auch der zweite Graben 1000-2 eine entsprechende schräg verlaufende Seitenwand 1120 auf. Selbstverständlich können grundsätzlich die beiden Gräben 1000-1 und 1000-2 auch in unterschiedlichen Herstellungsschritten oder durch andere Maßnahmen so präpariert werden, dass die beiden Gräben 1000-1, 1000-2 gegebenenfalls unterschiedliche Winkel 1140 mit der Hauptoberfläche 830 des Bauelements 820 einschließen können.
  • Die Oberfläche 1030 der Mesa 1020 weist ebenso wie die Seitenwand 1120 der betreffenden Gräben 1000 einen deutlich von 90° abweichenden Winkel bezüglich der Hauptoberfläche 830 auf. Als Folge wird der Mesabereich mit zunehmender Tiefe in das Substratmaterial 1010 hinein, also mit zunehmendem Abstand von der Hauptoberfläche 830, breiter. Somit ergibt sich aufgrund dieses mit zunehmender Tiefe von der Hauptoberfläche 830 breiter werdenden Mesabereichs 1020 ein Profil der im Rahmen des Schritts S120 sich bildenden Schicht 1040, wie es in 21A angedeutet ist. Hierbei spielt die Tatsache eine nicht unerhebliche Rolle, dass im Rahmen der Durchführung der Stoffumwandlung des Substratmaterials 1010 diese von der Oberfläche 1030 her bis zu einer für den betreffenden Prozess typischen Distanz in das Material hinein durchgeführt wird.
  • Nach dem stoffselektiven Entfernen des umgewandelten Substratmaterials 1040 an der Oberfläche 1030 des Mesabereichs 1020, nach dem optionalen Abscheiden der isolierenden Schicht 1100 und dem Abscheiden der Leiterschichtstruktur 810 ergibt sich der in 21B dargestellte Querschnitt durch das Bauelement 820. Aufgrund der schräg verlaufenden Oberfläche 1030 des Mesabereichs 1020 besteht also die Möglichkeit, den Vorsprung 1060 durch Variation des betreffenden Winkels bei ansonsten konstant gehaltenen Prozessparametern während der Durchführung der Stoffumwandlung (Schritt S120) und des stoffselektiven Entfernens (Schritt S130), genauer gesagt die Höhendifferenz 1080 des Vorsprungs 1060 und gegebenenfalls die Breite und Form des Vorsprungs 1060, zu variieren.
  • Es besteht somit die Möglichkeit, an dem Boden 1070 des gemeinsamen Grabens 1050 den Vorsprung oder die Vorsprünge hinsichtlich ihrer geometrischen Ausgestaltung durch Variation des Abstandes zwischen den zugrunde liegenden Gräben 1000-1, 1000-2, durch Anpassung der Winkel der Oberfläche 1030 und der Seitenwände 1120 sowie gegebenenfalls durch Variation der Tiefen 1090 der betreffenden Gräben 1000 festzulegen. Zu der Geometrie zählen so unter anderem die bereits definierte Höhendifferenz 1080 sowie die Breite des Vorsprungs 1060 an dem Boden 1070 des gemeinsamen Grabens 1050.
  • Der Vollständigkeit halber soll an dieser Stelle erwähnt werden, dass die Leiterschichtstruktur 810, wie sie in 21B dargestellt ist, ebenso den gemeinsamen Graben 1050 vollständig ausfüllt und sich über die Oberfläche bzw. Hauptoberfläche 830 des Bauelements 820 hinaus erstreckt.
  • Auch wenn im Rahmen der zuvor erläuterten Ausführungsbeispiele grundsätzlich eine isolierende Schicht 1100 zwischen die Leiterschichtstruktur 810 und das Substratmaterial 1010 eingefügt wurde, handelt es sich hierbei jedoch um eine optionale Schicht, die im Rahmen des optionalen Verfahrensschritts S140 des Abscheidens der isolierenden Schicht 1100 erzeugt wird. Ist beispielsweise ein direkter elektrischer Kontakt zwischen der elektrischen Schichtstruktur 810 und dem darunterliegenden Substratmaterial 1010 beabsichtigt, können dieser Schritt S140 und die zugehörige isolierende Schicht 1100 auch entfallen. Darüber hinaus kann die isolierende Schicht 1100 selbstverständlich auch andere Formen als die in den 19 bis 21 gezeigte Form annehmen. Auch kann zwischen der Leiterschichtstruktur 810 und dem Substratmaterial 1010 eine oder mehrere zusätzliche isolierende, halbleitende, halbmetallische oder leitende Schichten und Leiterschichtstrukturen angeordnet werden. Ein Beispiel hierfür wird im Rahmen der weiteren Beschreibung noch gegeben.
  • Den in den 19 bis 21 gezeigten Ausführungsbeispielen von Verankerungsstrukturen 800 liegt somit gemeinsam zugrunde, dass die Leiterschichtstruktur 810 in eine sehr breite Grabenstruktur des gemeinsamen Grabens 1050 mittels mehrerer oder vieler kleiner schmaler Gräben 1000 versenkt ist, um so die Leiterschichtstruktur 810 zu verankern. Hierbei kann die Leiterschichtstruktur 810 auch beispielsweise lediglich eine einzelne Metallbahn, z.B. einen Gaterunner, umfassen. Am Ende des Herstellungsprozesses, der auch als Prozessflow bezeichnet wird, werden die vielen kleinen schmalen Gräben 1000 zu einer zusammenhängenden breiten Grabenstruktur in Form des gemeinsamen Grabens 1050 verschmolzen.
  • 22A bis 22C zeigen Querschnitte durch Bauelemente mit weiteren Verankerungsstrukturen 800 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, während 22D eine zu 22A zugehörige Draufsicht auf ein Layout zeigt. Das in 22A bis 22D gezeigte Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur 800 in seinen verschiedenen Herstellungsphasen ist hierbei ein solches, das dem Gebiet der Grabentransistoren entnommen ist.
  • 22A zeigt ein Bauelement 820 mit einer Hauptoberfläche 830, in die eine Mehrzahl von schmaleren Gräben 1000 von der Hauptoberfläche 830 ausgehend in das Substratmaterial 1010 hineingetrieben sind. Diese Mehrzahl von Gräben 1000 dient zur Ausbildung der breiten Grabenstruktur in Form des gemeinsamen Grabens 1050 mit den Bodenverkrallungsstrukturen in Form einer Mehrzahl von Vorsprüngen für Leiterschichtstrukturen, also etwa Metallbahnen. Neben den Gräben 1000 ist in 22A darüber hinaus ein weiterer Graben 1150 gezeigt, der beispielsweise zu einem Zellenfeld des Grabentransistors 820 gehören kann. Der weitere Graben 1150 kann hierbei im weiteren Verlauf des Herstellungsprozesses eine oder mehrere Elektroden aufnehmen, von denen beispielsweise eine mit einem Gatepotenzial oder Sourcepotenzial verbindbar ist.
  • Die in 22A gezeigten Gräben 1000 können also im Falle eines solchen Bauelements 820 durch Ausnutzen des ohnehin vorhandenen Grabenherstellungsprozesses bei Grabentransistoren gefertigt werden. Hierbei können im Layout die Mehrzahl schmaler Gräben 1000, von denen in 22 fünf gezeigt sind, dicht beieinander angeordnet werden, so dass sich zwischen den einzelnen Gräben 1000 entsprechende Mesabereiche 1020 bilden. Im Falle von Grabentransistoren oder anderen Bauelementen 820 mit einer entsprechenden Grabenstruktur kann so der bestehende Prozessfluss zur Schaffung einer breiten Grabenstruktur aus mehreren oder vielen schmalen Gräben 1000 herangezogen werden.
  • Der Abstand der einzelnen Gräben 1000 zueinander ist hierbei in Abhängigkeit der verwendeten Prozessparameter für die einzelnen Prozessschritte des Herstellungsverfahrens so gewählt, dass die nachfolgende Opferoxidation die dünnen Mesagebiete 1020 zwischen den Gräben 1000 wenigstens teilweise entfernt. Je nach verwendeter Herstellungstechnik zur Präparation der Gräben 1000 und des weiteren Grabens 1150 können auch Grabenätzverfahren herangezogen werden, die zu abweichenden Winkeln zwischen den Seitenwänden 1120 der Gräben 1000 und der Hauptoberfläche 830 des Bauelements 820 führen. Wie dies bereits im Zusammenhang mit dem in 21A und 21B gezeigten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, können so die Gräben 1000 auch mit größeren Grabenverjüngungen (trench tapers) präpariert werden, so dass eine nach unten breiter werdende Mesastruktur 1020 entsteht.
  • 22B zeigt den gleichen Querschnitt durch das Bauelement 820 nach Abschluss der Oxidation der Mesabereiche 1020 (Schritt S120 aus 18) und dem stoffselektiven Entfernen (Schritt S130 aus 18) in Form des Ätzens der entstehenden Oxidschicht. Zwischen der Darstellung des Bauelements 820 aus 22A und der aus 22B ist so zumindest ein beispielsweise thermisch durchgeführter Oxidationsprozess durchgeführt worden, der die Mesagebiete 1020 zwischen den Gräben 1000 wenigstens teilweise aufoxidiert. Im Anschluss daran ist eine Oxidätzung durchgeführt worden, so dass die Oxidgebiete mit dem umgewandelten Substratmaterial, also letztendlich die aufoxidierten Mesagebiete, entfernt werden. Hierdurch sind die schmalen Gräben 1000 zu dem gemeinsamen Graben 1050 verschmolzen, an dessen Bodenbereich sich nunmehr jeweils in einem zuvor vorhandenen Mesagebiet 1020 ein Vorsprung 1060 gebildet hat. Mit anderen Worten bildet sich bei dem in 22A und 22B gezeigten Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur 800 jeweils im Mesabereich 1020 zweier Gräben 1000 ein Vorsprung 1060.
  • Der in 22C gezeigte Querschnitt des Bauelements 820 unterscheidet sich von dem in 22B gezeigten Querschnitt dadurch, dass zunächst im Rahmen des Schritts S140 (siehe 18) eine Abscheidung eines Oxids oder eine weitere Oxidation zur Bereitstellung mindestens einer elektrischen Isolationsschicht 1100 durchgeführt wurde. Die isolierende Schicht 1100 dient hierbei der elektrischen Isolation zwischen der im Anschluss eingebrachten Metallbahn als Beispiel für eine Leiterschichtstruktur 810 und der häufig auf Silizium basierenden Halbleiterumgebung 110.
  • Im Anschluss hieran kann dann das Bauelement 820 beispielsweise auf Basis eines Standardherstellungsprozesses vollendet werden. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die Metallbahn 810 abgeschieden und in die breite Grabenstruktur des gemeinsamen Grabens 1050 hinein strukturiert wird. Je nach konkreter Implementierung des Bauelements 820 wird hierbei die Metallbahn 810 im gleichen Prozessschritt abgeschieden und strukturiert, wie auch die leistungszuführenden Metallbahnen des Bauelements 820. Handelt es sich also beispielsweise bei dem Bauelement 820 um einen Power-MOSFET (MOSFET = metal oxide field effect transistor), kann es sich bei der Metallbahn 810 um eine Metallstruktur handeln, die auch im Rahmen der so genannten Powermetallabscheidung und -strukturierung hergestellt wird. Diese Schritte werden auch zusammenfassend als Metallisierung bezeichnet. Im Falle eines solchen Power-MOSFET als Bauelement 820 wird die Isolationsschicht 1100 auch als Feldoxid (FOX) bezeichnet, die im Rahmen einer Rundoxidation präpariert werden kann.
  • 22D zeigt schließlich eine Draufsicht auf das Layout des in 22A gezeigten Bauelements 820, bei der neben dem weiteren Graben 1050 ebenfalls die fünf sich parallel erstreckenden Gräben 1000, die zur Bildung des gemeinsamen Grabens 1050 im Rahmen des oben erläuterten Herstellungsverfahrens herangezogen werden, gezeigt sind. Jeweils zwischen zwei benachbarten Gräben 1000 ist, wie oben ersichtlich, ein Mesabereich 1020 angeordnet.
  • Die Mehrzahl von Gräben 1000 weist hierbei in der Draufsicht der 22D jedoch eine Besonderheit im Hinblick auf die beiden Randgräben 1000-1 und 1000-N der Mehrzahl von Gräben 1000 auf. Der erste Graben 1000-1 weist so als ein Beispiel eine Variation der Grabenbreite auf. Genauer gesagt weist der erste Graben 1000-1 einen Abschnitt 1160 mit einer von einem weiteren Abschnitt 1170 abweichenden Breite auf. Durch die Stoffumwandlung und das stoffselektive Entfernen des umgewandelten Substratmaterials (Schritte S120 und S130) überträgt sich so diese Variation der Breite des Randgrabens 1000-1 auch auf die entsprechende Seitenwand des gemeinsamen Grabens 1050. Hierdurch erhält also der gemeinsame Graben 1050 seinerseits eine Abweichung der Grabenbreite im Bereich des Grabenabschnitts 1160, was im Falle einer regelmäßigen oder unregelmäßigen Wiederholung einer solchen Einschnürung zu einem wellenförmigen Rand des gemeinsamen Grabens 1050 führt. Hierdurch kann die Leiterschichtstruktur 810, also beispielsweise die Metallstruktur, wie sie in 22C gezeigt ist, auch im Hinblick auf Kräfte entlang der Erstreckungsrichtung des gemeinsamen Grabens 1050 verkrallt werden.
  • Darüber hinaus zeigt 22D eine weitere Möglichkeit, eine entsprechende Verkrallung der Leiterschichtstruktur 810 im Rahmen eines solchen breiten gemeinsamen Grabens 1050 zu realisieren. So weist der andere Randgraben 1000-N eine Unterbrechung 1180 auf, die ebenfalls zu einer Variation der Breite des gemeinsamen Grabens 1050 nach Durchführung der Stoffumwandlung und des stoffselektiven Entfernens (Schritte S120 und S130) führt. Anders ausgedrückt umfasst der Graben 1000-N, bei dem es sich um den anderen Randgraben der Mehrzahl von Gräben 1000 handelt, wenigstens einen ersten Abschnitt 1190 und einen zweiten Abschnitt 1200, die durch die Unterbrechung 1180 voneinander beabstandet sind. Der erste Abschnitt 1190 und der zweite Abschnitt 1200 des Randgrabens 1000-N erstrecken sich hierbei in einem Bereich um die Unterbrechung 1180 herum auf einer gemeinsamen Geraden.
  • Die breite Grabenstruktur als gemeinsamer Graben 1050 kann somit auf mehreren kleinen schmalen Gräben 1000 beruhen, die regelmäßige Grabenbreiten und Grabenabstände aufweisen können. Die Grabenabstände entsprechen hierbei etwa der Breite der betreffenden Mesabereiche 1020. Es sind jedoch auch völlig unregelmäßige Grabenbreiten und Grabenabstände möglich. Ebenso sind, wie bereits im Zusammenhang mit 21 gezeigt wurde, verschiedene Grabenseitenwinkel und, wie im Zusammenhang mit 20 gezeigt wurde, verschiedene Grabentiefen möglich. Allen gemeinsam sollte sein, dass die betreffenden Mesabereiche 1020 in der breiten Grabenstruktur des späteren gemeinsamen Grabens 1050, in die später die Leiterschichtstruktur eingebettet wird, wenigstens teilweise im Rahmen einer Stoffumwandlung umgewandelt wird. Dies kann beispielsweise durch eine teilweise Aufoxidierung des Substratmaterials, also beispielsweise von Silizium zu Siliziumoxid oder Siliziumdioxid, geschehen. Dies sollte insbesondere im Bereich zu der Hauptoberfläche 830 bzw. der Siliziumoberfläche hin geschehen. In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen werden also insbesondere die Mesabereiche 1020 zwischen den einzelnen Gräben so stofflich umgewandelt, dass bei der stoffselektiven Entfernung das umgewandelte Substratmaterial so weit entfernt wird, dass der Vorsprung 1060 eine Höhendifferenz 1080 aufweist, die kleiner als eine Tiefe 1090 des gemeinsamen Grabens 1050 ist. Mit anderen Worten, der gemeinsame Graben wird gerade nicht mehr durch bis zur Hauptoberfläche reichende Mesas unterbrochen.
  • Durch Verwendung eines Verfahrens zur Erzeugung einer Verankerungsstruktur 800 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können so Bodenverkrallungsstrukturen in Form des Vorsprungs 1060 entstehen. Je nach konkreter Prozessführung kann beispielsweise im Falle einer konformen Abscheidung der Leiterschichtstrukturen ebenfalls eine entsprechende Ausbildung einer Bodenverkrallungsstruktur an der Oberseite der abgeschiedenen Leiterschichtstruktur 810 ausgebildet werden, da die Vorsprünge 1060 des gemeinsamen Grabens 1050 sich gegebenenfalls auch an der Oberfläche der Leiterschichtstruktur sich in Form einer rauen (Metall-) Oberfläche widerspiegeln können. Eine solche Applikation kann beispielsweise im Bereich von Bondpads oder anderer größerer Padflächen zur Erzielung einer gegebenenfalls zusätzlichen Verankerung oder Verkrallung nützlich sein.
  • So kann beispielsweise durch ein Zusammenoxidieren von Gräben zur Kontaktierung oder Verschmelzung entsprechender Gräben 1000 eine Verankerungsstruktur für Metallgebiete oder andere Leiterschichtstrukturen gerade mittels kleiner Gräben realisiert werden. In einem solchen breiten Graben kann dann die betreffende Leiterschichtstruktur, das betreffende Metallgebiet oder die betreffende Metallbahn versenkt werden.
  • Der entstehende gemeinsame Graben 1050 basiert, wie die vorangegangenen Ausführungsbeispiele auch illustriert haben, wenigstens auf zwei Gräben 1000 mit einem dazwischen liegenden Mesabereich 1020. Bei vielen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung basiert der breite Graben 1050 hingegen auf mehr als zwei Gräben 1000. Daher weist der breite Graben 1050 typischerweise wenigstens eine Breite auf, die größer ist als das Zweifache einer Grabenbreite eines weiteren Grabens 1150, wie er beispielsweise in einem Zellenfeld eines Grabentransistors auftritt. Bei weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, bei denen die gemeinsamen Gräben 1050 auf mehr als zwei Gräben 1000 basieren, weist der gemeinsame Graben 1050 häufig eine Breite auf, die wenigsten dem Dreifachen, dem Fünffachen oder einem größeren Vielfachen der Breite eines weiteren Grabens 1150 entspricht.
  • Gerade im Bereich von Transistoren treten neben den oben beschriebenen Zuverlässigkeitsrisiken weitere Ziele im Hinblick auf eine Optimierung des Designs zutage, die im Zusammenhang mit der Leistungsfähigkeit der entsprechenden Bauelemente stehen. Entsprechende Ziele umfassen so eine Realisierung möglichst niedriger Verluste bei durchgeschalteten Transistoren, also im leitenden Fall, und bei entsprechenden Schaltvorgängen. Zu diesem Zweck sollten der Einschaltwiderstand Ron • A, wobei Ron ein spezifischer Einschaltwiderstand und A eine Fläche des betreffenden Transistors ist, als auch die Kennziffer (figure of merit; FOM) Ron • Qgate möglichst minimiert werden, wobei Qgate die Gateladung eines entsprechenden Feldeffekttransistors darstellt. Die Gateladung Qgate wird nicht zuletzt durch einen Anteil eines Kapazitätswertes des Gateanschlusses des betreffenden Transistors zu dem Drain-Anschluss beeinflusst.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, wie sie im Zusammenhang mit den 23 bis 26 beschrieben werden, ermöglichen so eine Vermeidung oder Minimierung der Risiken im Hinblick auf TC-Belastungen, wie sie beispielsweise in einem Chiprandbereich auftreten, wo häufig der Gaterunner zur elektrischen Kontaktierung der Gateelektroden der eigentlichen Transistorzellen untergebracht ist. Gleichzeitig können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eine Optimierung oder Verbesserung der oben genannten Kennziffer ermöglichen, indem eine entsprechende Abschirmstruktur vorgesehen wird. Im Zusammenhang mit den 25 und 26 wird ebenfalls ein mögliches Verfahren zur Herstellung einer solchen Struktur beschrieben.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung basieren hierbei darauf, dass Verbesserungen im TC-Verhalten von Metallgebieten durch Tieferlegen der betreffenden Leiterschichtstrukturen, Metallstrukturen oder Metallbahnen mit mindestens einer Abschirmstruktur zur Verbesserung des Verhaltens implementiert werden. Hierdurch besteht, beispielsweise in Ergänzung zu den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, die Möglichkeit, einen Anteil des Kapazitätswertes eines Transistors, nämlich die Gate-Drain-Kapazität des betreffenden Transistors, zu reduzieren oder zu minimieren.
  • Darüber hinaus wird im Zusammenhang mit den 25 und 26 das bereits oben erwähnte Verfahren näher erläutert, das die Ausbildung tiefer und breiter Gräben unabhängig von einer Zellenfeld-Grabenätzung ermöglicht. Im Falle von Feldeffekttransistoren mag dieses beispielsweise für niedrige Spannungsklassen im Bereich von 20 bis 60 V interessant sein, da in einem solchen Fall die Zellenfeldgräben und die Verankerungsgräben unabhängig voneinander optimiert werden können. So kann es je nach Applikation wünschenswert sein, die Zellenfeldgräben gezielt auf niedrige Kapazitätsanteile auszulegen und diese daher geometrisch klein und flach auszuführen. Im Gegensatz hierzu mag es je nach Applikation erstrebenswert sein, die entsprechenden Verankerungsgräben besonders breit und tief auszulegen, um beispielsweise die Gaterunner-Metallstrukturen aufnehmen zu können. Werden darüber hinaus auch noch die oben genannten Abschirmstrukturen, bei denen es sich beispielsweise um Polysiliziumstrukturen handeln kann, zusammen mit gegebenenfalls notwendigen Oxiden oder anderen Isolationsschichten in die betreffenden tiefen Gräben versenkt, sind in manchen Applikationen hierfür Grabentiefen von wenigstens 5 µm bis 10 µm erstrebenswert. Im Unterschied hierzu können beispielsweise für die Zellenfeldgräben Grabentiefen von nur 1 µm bis 2 µm implementiert werden, wenn es sich beispielsweise um Feldeffekttransistoren für die so genannte 25 V Spannungsklasse handelt. Das betreffende Verfahren wird im Zusammenhang mit den 25 und 26 näher erläutert.
  • Ein Verfahren zur Erzeugung einer Verkrallungsstruktur 800 für eine Leiterschichtstruktur 810 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst so Erzeugen eines ersten Grabens 1000-1 und eines zweiten Grabens 1000-2 an einer Oberfläche 830 eines Substratmaterials 1010, wobei der erste Graben und der zweite Graben parallel und beabstandet zueinander angeordnet sind, so dass zwischen denselben ein Mesabereich 1020 des Substratmaterials 1010 verbleibt. Es umfasst ferner ein Durchführen einer Stoffumwandlung des Substratmaterials an der Oberfläche des Mesabereichs 1020, ein stoffselektives Entfernen des umgewandelten Substratmaterials an der Oberfläche 1030 an dem Mesabereich 1020, so dass der erste Graben 1000-1 und der zweite Graben 1000-2 zu einem gemeinsamen Graben 1050 mit einem Vorsprung 1060 an einem Grabenboden 1070 desselben in dem Mesabereich 1020 verschmelzen, und ein Abscheiden der Leiterschichtstruktur 810, so dass die Leiterschichtstruktur 810 sich wenigstens teilweise in dem gemeinsamen Graben 1050 erstreckt und an einem dem Vorsprung 1060 zugewandten Bereich eine Einbuchtung 1110 ausbildet.
  • In anderen Ausführungsbeispielen kann das oben beschriebene Verfahren das Erzeugen einer Vielzahl von Gräben umfassen, wobei ein äußerer Graben einen ersten Abschnitt aufweist mit einer von einem zweiten Abschnitt des Grabens abweichenden Breite, so dass der gemeinsame Graben in dem ersten Bereich eine von dem zweiten Bereich abweichende Breite aufweist. In weiteren Ausführungsbeispielen können bei dem Verfahren der erste und der zweite Graben mit einer unterschiedlichen Tiefe, nämlich einer ersten und einer zweiten Tiefe bezogen auf die Hauptoberfläche, erzeugt werden. Hierbei kann der gemeinsame Graben so erzeugt werden, dass Höhendifferenz des Vorsprungs 90 % der Tiefe des gemeinsamen Grabens nicht übersteigt, also kleiner ist als 90 % der Tiefe. In anderen Ausführungsbeispielen kann dieses Verhältnis auf weniger als 75 % oder weniger als 50 % beschränkt sein.
  • 23A zeigt einen Querschnitt durch ein Bauelement 820 mit einer Verankerungsstruktur 800 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung entlang einer Schnittrichtung A-B-C, die in 23B, welche wiederum eine Draufsicht des Bauelements 820 zeigt, wiedergegeben ist. Bei dem Bauelement 820 handelt es sich um einen vertikalen Graben-Feldeffekttransistor mit einem Zellenfeld 1300 mit einer Mehrzahl von Gräben 1150-1, 1150-2, ..., die jeweils eine untere Elektrode 1310 und eine obere Elektrode 1320 umfassen.
  • Wie die Namen bereits andeuten, sind die beiden Elektroden innerhalb der betreffenden Gräben vertikal versetzt zueinander angeordnet und elektrisch durch eine Isolationsschicht 1330 voneinander getrennt. Die Gräben 1150 sind ferner mit einer isolierenden Schicht 1100 ausgekleidet, um nicht zuletzt einen unbeabsichtigten elektrischen Kontakt der beiden Elektroden 1310, 1320 mit dem unterhalb der betreffenden Gräben 1150 liegenden Substratmaterial 1010 zu unterbinden. Innerhalb der Gräben 1150 kann die isolierende Schicht, die häufig auch als Feldoxid (FOX) bezeichnet wird, eine variierende Dicke aufweisen, wie dies auch in 23A angedeutet ist.
  • Die obere Elektrode 1320 ist ihrerseits wiederum durch eine Isolationsschicht 1340 von den darüberliegenden Schichten und Strukturen elektrisch isoliert. Somit sind also die beiden Elektroden 1310, 1320 innerhalb der weiteren Gräben 1150 in dem Zellenfeld 1300 seitlich durch die isolierende Schicht 1100 und in vertikaler Richtung durch die Isolationsschichten 1330 und 1340 elektrisch von ihrer jeweiligen Umgebung isoliert.
  • Die obere Elektrode 1320 stellt hierbei die eigentliche Gateelektrode des vertikalen Transistors dar und ist als solche auch mit einem Gateanschluss des Bauelements 820 verbunden. Die untere Elektrode 1310 ist zwar ebenfalls in den Gräben 1150 angeordnet, dient jedoch während des Betriebs nicht zur Steuerung des Kanals des Feldeffekttransistors, sondern wird vielmehr zur Feldbeeinflussung verwendet. Die untere Elektrode 1310 ist daher mit dem Anschluss für das Sourcepotenzial des Bauelements 820 gekoppelt. Die jeweiligen Anschlüsse für die oberen und unteren Elektroden 1320, 1310 sind außerhalb der in 23A dargestellten Schnittebene AB-C realisiert.
  • Die untere Elektrode 1310 der Gräben 1150 sowie die zwischen den Gräben 1150 jeweils angeordneten, in 23A jedoch nicht eingezeichneten Sourceanschlüsse sind mittelbar oder unmittelbar mit einer Sourcemetallisierung 1350 verbunden. Die Sourcemetallisierung 1350 dient hierbei ebenso als Bondpad, also als Anschlussfläche des Bauelements 820 an äußere Schaltungen für entsprechende Kontaktdrähte, die beispielsweise mittels Bondverfahren mit der Anschlussfläche 1350 verbunden werden können. Diese ist, wie die Draufsicht in 23B illustriert, großflächig in einer Mitte des Bauelements 820 angeordnet, wobei anzumerken ist, dass 23B einen Ausschnitt einer Ecke eines Chips des Bauelements 820 zeigt.
  • Die weiteren Strukturen des Bauelements 820 werden im Folgenden zusammen mit den 23A und 23B erläutert, um so einerseits den Schichtaufbau des Bauelements 820 im Zusammenhang mit 23A und die laterale Anordnung der betreffenden Strukturen und ihr Zusammenspiel anhand der schematischen Draufsicht der 23B näher erläutern zu können. Wie bereits zuvor kurz erwähnt wurde, zeigt hierbei 23B einen Ausschnitt einer Ecke eines Chips, auf der das Bauelement 820 realisiert ist. 23B ist darüber hinaus eine schematisch vereinfachte Darstellung, bei der einzelne strukturelle Merkmale zur Steigerung der Übersichtlichkeit nicht wiedergegeben sind. Zu diesen gehört beispielsweise die innere Struktur der Gräben 1150. Auch sind nicht alle periodisch oder anderweitig angeordneten mehrfach auftretenden Elemente in 23B wiedergegeben. So zeigt 23B lediglich die ersten drei Gräben 1150-1, 1150-2, 1150-3 des Zellenfeldes 1300. Die weitere Fortsetzung der Gräben 1150 ist durch entsprechende Punkte neben dem dritten Graben 1150-3 angedeutet.
  • Die beiden Elektroden 1310, 1320 sind über entsprechende Anschlussstrukturen mit den betreffenden Anschlüssen des Bauelements 820 mittelbar oder unmittelbar gekoppelt. 23A und 23B zeigen so für die untere Elektrode 1310 der Gräben 1150 eine entsprechende Anschlussstruktur 1360, die bei dem Bauelement 820 aus Polysilizium (Poly-Si) gefertigt ist. Da die Anschlussstruktur 1360 zur Kontaktierung der unteren, während des Betriebs des Bauelements 820 auf Sourcepotenzial gelegten Elektrode 1310 dient, wird diese auch als „Poly-S“ bezeichnet.
  • Die Anschlussstruktur 1360 erstreckt sich hierbei entlang des in 23A gezeigten Querschnitts im Bereich zwischen den Punkten A und B von dem Inneren einer Ausnehmung 840, entlang ihrer Seitenwände und auf der Isolationsschicht 1100 auf einer Hauptoberfläche 830 des Bauelements 820. Auch 23B zeigt, dass die Anschlussstruktur 1360 (Poly-S) sich ausgehend von der Ausnehmung 840 in das Zellenfeld 1300 unter den Bereich der Sourcemetallisierung 1350 erstreckt. Hierbei ist die Anschlussstruktur 1360 von dem darunterliegenden Substratmaterial durch die isolierende Schicht 1100 elektrisch isoliert, wobei diese isolierende Schicht 1100 auch im Falle einer Oxidschicht als Feldoxid (FOX) bezeichnet wird.
  • Von darüberliegenden Strukturen ist die Anschlussstruktur 1360 durch eine weitere Isolationsschicht 1370 elektrisch isoliert, die abgesehen von Öffnungen und anderen Kontaktlöchern die Anschlussstruktur 1360 vollständig bedeckt. Auch diese weitere Isolationsschicht 1370 wird häufig als Oxid ausgeführt und trägt daher in Anlehnung an die Bezeichnung Poly-S der Anschlussstruktur 1360 die Bezeichnung „Polox“ als Abkürzung für Poly-Oxid.
  • Um eine elektrische Kontaktierung der Anschlussstruktur 1360 (Poly-S) mit der zugehörigen Sourcemetallisierung 1350 zu ermöglichen, weist die weitere Isolationsschicht 1370 ein Kontaktloch 1380 auf, das gegebenenfalls optional auch mit einem dotierten, hoch dotierten oder undotierten halbleitenden Material (z.B. Poly-Si) oder einer zusätzlichen Metallstruktur verfüllt sein kann.
  • Das Bauelement 820 weist, wie 23B auch zeigt, in seinem Außenbereich eine Leiterschichtstruktur 810 auf, bei der es sich in dem konkreten Ausführungsbeispiel, welches in den 23A und B gezeigt ist, um eine Metallbahn handelt, die mit einem Anschluss des Bauelements 820 für ein Gatepotenzial verbunden ist. Daher wird die Metallbahn 810 auch als so genannter Gaterunner bezeichnet. Dieser ist zur Sicherstellung der Funktionsfähigkeit des Bauelements 820 häufig im Rahmen der so genannten Powermetallisierung ausgeführt, bei der die entsprechenden Metallstrukturen im Vergleich zu anderen leitfähigen Strukturen deutlich breiter und dicker ausgeführt werden. Der Gaterunner 810 ist somit gerade eine solche Metallstruktur, die den zuvor beschriebenen TC-Belastungen gegebenenfalls unterworfen sein kann. Aus diesem Grund ist der Gaterunner 810 - als ein Ausführungsbeispiel einer Leiterschichtstruktur 810 - wenigstens teilweise in der auf Basis des entsprechenden Grabens gebildeten Ausnehmung 840 angeordnet. Die Ausnehmung 840 ist hierbei auf Basis eines entsprechend breit ausgelegten Grabens ausgeführt, wie dies die Draufsicht in 23B auch zeigt.
  • Der Gaterunner 810 ist von einer unterhalb des Gaterunners 810 angeordneten weiteren Anschlussstruktur 1390, außer im Bereich von Kontaktlöchern und anderen Öffnungen, durch eine Isolationsschicht 1400 getrennt. Die weitere Anschlussstruktur 1390 dient hierbei unter anderem auch zur mittelbaren oder unmittelbaren Kontaktierung der oberen Elektroden 1320 der Gräben 1150 im Zellenfeld 1300. Auch diese ist, wie auch die Anschlussstruktur 1360, häufig aus Polysilizium gefertigt, so dass diese auch als „Poly-G“ bezeichnet wird, da sie das Gatepotenzial führt. Um gerade so einen elektrischen Kontakt zwischen dem Gaterunner 810 und der weiteren Anschlussstruktur 1390 zu ermöglichen, weist die Isolationsschicht 1400, die häufig ebenfalls als Oxid ausgeführt ist, ein Kontaktloch 1410 auf, das im vorliegenden Fall von dem Material des Gaterunners 810 ausgefüllt ist. Somit besteht gerade über das Kontaktloch 1410 eine Verbindung zwischen dem Gaterunner 810 und der weiteren Anschlussstruktur 1390. Die Isolationsschicht 1400 wird im Falle einer Ausgestaltung als Oxidschicht häufig auch als Zwischenoxid (ZWOX) bezeichnet.
  • In diesem Zusammenhang sollte darauf hingewiesen werden, dass in 23B zur Vereinfachung der Darstellung weder die weitere Anschlussstruktur (Poly-G) 1390, die Isolationsschicht 1400 noch das Kontaktloch 1410 gezeigt sind. Da, wie 23A auch zeigt, die Isolationsschicht 1400 sich ebenfalls im Bereich der Überlappfläche zwischen der Sourcemetallisierung 1350 und der Anschlussstruktur 1360 erstreckt, umfasst das Kontaktloch 1380 ebenfalls eine entsprechende Öffnung in der Isolationsschicht 1400, um den elektrischen Kontakt zwischen der Sourcemetallisierung 1350 und der weiteren Anschlussstruktur 1360 zu ermöglichen.
  • Das in den 23A und 23B dargestellte Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur 800 umfasst so innerhalb der Ausnehmung 840 (Verankerungsgraben) nicht nur den Gaterunner als Leiterschichtstruktur 810, sondern auch das Poly-S 1360, das Poly-G 1390 und das dazwischen angeordnete Poly-Oxid 1370. Während über das Kontaktloch 1410 der Gaterunner 810 direkt mit der weiteren Anschlussstruktur 1390 in elektrischem Kontakt steht, ist jedoch das darunterliegende Poly-S 1360 sowohl von dem Gaterunner 810 als auch von dem Poly-G 1390 elektrisch isoliert und mit der Sourcemetallisierung 1350 elektrisch verbunden. Da sich darüber hinaus im Unterschied zu der Poly-G-Struktur 1390 die Poly-S-Struktur 1360 vollständig unterhalb des Gaterunners 810 (Leiterschichtstruktur 810) und optional entlang der Seitenwände der Ausnehmung 840 erstreckt, schirmt diese den Gaterunner 810 und das darunterliegende Poly-G 1390 elektrisch beispielsweise von einem Drain-Anschluss des Bauelements 820 an einer der Hauptoberfläche 830 abgewandten Rückseite des betreffenden Substrats ab.
  • Mit anderen Worten illustriert das in 23A und 23B dargestellte Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur 800 die Möglichkeit, eine tiefer gelegte Metallbahn oder ein tiefer gelegtes Metallgebiet 810 mit einer abschirmenden Schicht zur Verbesserung der Schalteigenschaften des betreffenden Bauelements 820 auszubilden. Ein entsprechendes Verfahren wird im Zusammenhang mit den 25 und 26A bis 26K näher beschrieben.
  • 23A und 23B zeigen so ein Querschnittsbild und eine mögliche Layoutansicht zur Abschirmstruktur im tiefergelegten Gaterunnerbereich, bei dem die Anschlüsse mittels einer planaren Poly-S-Schicht 1360 realisiert sind, die aus dem tiefen Gaterunnergraben 840 herausgezogen ist. Das hier dargestellte Poly-S 1360 dient zur Abschirmung des Poly-G 1390 und des Gaterunner-Metalls 810 gegen den an der Rückseite des Bauelements 820 angeordneten Drain-Anschluss. Das Poly-S 1360 kleidet die Seitenwände des tiefen breiten Grabens 840 sowie den Boden des Grabens 840 komplett aus und ist zur Kontaktierung an einer Seite aus dem Graben herausgezogen.
  • Das Poly-S 1360 kann jedoch auch nur im tiefen Graben 840 zur unmittelbaren Abschirmung verlaufen und angeschlossen werden. In einem solchen Fall besteht beispielsweise die Möglichkeit, dieses direkt über die Gräben 1150 des Zellenfeldes 1300 zu kontaktieren, die ihrerseits in den tiefen Graben 840 einmünden, wie dies schematisch in 24 dargestellt ist.
  • 24 ist eine Draufsicht auf ein solches weiteres Bauelement 820 in der Form eines vertikalen Feldeffekttransistors mit einer Verankerungsstruktur 800 für einen Gaterunner 810 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das in 24 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den 23A und 23B gezeigten Ausführungsbeispiel hinsichtlich der Schichtstruktur nur geringfügig. Auch unterscheidet es sich im Hinblick auf das Layout der 23B ebenfalls nur geringfügig, weshalb im Folgenden die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsformen hervorgehoben werden. Die Anschlussstruktur 1360, die wiederum als Poly-S bezeichnet wird, erstreckt sich hier lediglich in dem Graben 840. Die elektrische Kontaktierung des Poly-S, also seine Anschlüsse, sind mittels in den gemeinsamen Graben 840 einmündender Zellenfeldgräben 1150 realisiert.
  • So erstrecken sich die drei in 24 gezeigten Zellenfeldgräben 1150 bis zu dem Graben 840, so dass die in den Gräben 1150 angeordneten unteren Elektroden 1310 direkt mit dem planar ausgeführten Poly-S 1360 in dem Graben 840 kontaktiert sind. Die elektrische Zuführung des Potenzials von der Sourcemetallisierung 1350 zu dem Poly-S 1360 erfolgt im Unterschied zu dem in 23A und 23B gezeigten Bauelement 820 bei dem in 24 gezeigten Bauelement über entsprechende Kontaktlöcher 1420 unmittelbar im Bereich der eigentlichen Gräben 1150 des Zellenfeldes 1300. Die Anschlüsse des Poly-S 1360 erfolgen also direkt über die Kontaktlöcher 1420 zum Sourcemetall 1350 in dem Zellenfeld 1300 im Rahmen eines fingerartigen Anschlusses über einzelne „Sourcefinger“.
  • Im Zusammenhang mit den 25 und 26A bis 26K wird im Folgenden ein Verfahren zur Herstellung tiefergelegter Gaterunner mit einer Abschirmung und Verankerung beschrieben. Bevor jedoch im Zusammenhang mit den 26A bis 26K der eigentliche Prozessflow anhand verschiedener Zwischenschritte der entstehenden Struktur beschrieben wird, wird zunächst im Zusammenhang mit 25 eine Draufsicht auf eine Verankerungsstruktur 800 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Die in 25 gezeigte Draufsicht ähnelt in gewisser Weise der in 24 gezeigten. So ist auch hier in einem Graben 840 ein Gaterunner oder eine Leiterschichtstruktur 810 angeordnet. Unterhalb des Gaterunners 810 ist wiederum die Poly-S-Struktur 1360 als weitere Leiterschichtstruktur zur Abschirmung des Gaterunners 810 dargestellt. Hierbei zeigt 25 eine Vielzahl von weiteren Strukturen und Schichten nicht, die jedoch im weiteren Verlauf erläutert werden. In den Graben 840 mündet senkrecht ein Zuleitungsgraben 1430 ein, der seinerseits wiederum in einen Graben 1150 des Zellenfeldes 1300 mündet. Im Inneren des Zuleitungsgrabens 1430 ist eine Polysiliziumstruktur 1440 angeordnet, die mit der Poly-S-Struktur 1360 in der Ausnehmung 840 (Verankerungsgraben) elektrisch in Kontakt steht. Das Innere des Verankerungsgrabens 840 bzw. der Ausnehmung 840 wird manchmal auch als Low-Gebiet bezeichnet. Die Polysiliziumstruktur 1440 mündet darüber hinaus in die untere Elektrode 1310 des Grabens 1150 des Zellenfeldes 1300.
  • Im Hinblick auf die im weiteren Verlauf wieder auftretenden Poly-G-Gebiete 1390 sowie die zugehörigen oberen Elektroden 1320 der Gräben 1150 des Zellenfeldes 1300 sollte an dieser Stelle angemerkt werden, dass grundsätzlich qualitativ für diese das gleiche wie für die betreffende Poly-S-Struktur 1360 im Hinblick auf den Anschluss gilt. So ist auch hier ein Anschließen der Zellenfeldgräben 1150 im Rahmen eines planaren Herausziehens der betreffenden Poly-G-Struktur möglich, wie dies in 23A und 23B für das Poly-S 1360 gezeigt ist. Darüber hinaus ist es auch möglich, diese über direkt einmündende Gräben anzuschließen, wie dies in 24 und 25 gezeigt ist.
  • Im Folgenden wird im Zusammenhang mit den 26A bis 26J der Prozessflow des Herstellungsverfahrens entlang einer Schnittebene beschrieben, die in 25 durch einen Pfeil A dargestellt ist. Im Zusammenhang mit 26K wird dann der sich im gleichen Verfahrensablauf ergebende Querschnitt entlang der Querschnittsfläche B aus 25 beschrieben.
  • 26A zeigt einen Querschnitt im Bereich des später entstehenden Gaterunners, wie er nach zwei optionalen Verfahrensschritten vorliegen kann. Zunächst werden in ein Substratmaterial 1450 ein oder mehrere Gräben 1460 bezüglich einer Hauptoberfläche 830 des Substratmaterials 1450 geätzt. Die Gräben 1460 können hierbei beim Grabenätzen im Gebiet des später entstehenden, tiefergelegten Grabens 840 für den Gaterunner 810 geätzt werden. Die Gräben 1460 dienen somit insgesamt zur Schaffung einer Möglichkeit, eine tiefere Struktur zu erzeugen. Sie werden daher auch manchmal als Dummytrenches bezeichnet. Die Gräben 1460 können hierbei beispielsweise im Rahmen des Herstellungsverfahrens für die Gräben 1150 des Zellenfeldes 1300 mit erzeugt werden. Hierbei werden sie häufig im Rahmen eines anisotropen Ätzverfahrens, beispielsweise mittels Ionenstrahlen oder reaktivem Ionenätzen, erzeugt. Im Anschluss hieran oder gegebenenfalls zuvor wird ein Schutzlack 1470 (Resist) aufgebracht, belichtet und entwickelt. Hierdurch entsteht eine Öffnung 1480 im Bereich der Gräben 1460. Selbstverständlich können die so eingebrachten Gräben 1460 als Gräben 1000 für Bodenverkrallungsstrukturen herangezogen werden, wie diese im Zusammenhang mit den 18 - 22 beschrieben wurden.
  • 26B zeigt einen Zustand nach dem Belichten einer Schutzlackebene bzw. des darin angeordneten Schutzlacks 1470, bei dem der betreffende Bereich in dem Schutzlack 1470 geöffnet wird und im Rahmen eines tendenziell eher isotropen Ätzverfahrens das Substratmaterial 1450 im Bereich der Gräben 1460 aus 26A entfernt wird. Es entsteht somit in dem Substratmaterial 1450 eine Ausnehmung 840 auf Basis entsprechender Gräben bzw. der Gräben 840 selbst.
  • 26C zeigt das Substratmaterial 1450 zusammen mit der entstandenen Ausnehmung 840 nach einem Entfernen des Schutzlacks aus der Schutzlackebene. Durch eine Oxidation des Substratmaterials 1450 wird, wie 26D zeigt, die Isolationsschicht 1100 in Form eines Feldoxids auf der Hauptoberfläche 830 und an den Seitenwänden und im Bodenbereich der Ausnehmung 840 erzeugt. 26D zeigt somit das Bauelement nach der Oxidation des Feldoxids 1100.
  • Im Anschluss hieran wird Polysilizium auf die Isolationsschicht 1100 abgeschieden, das im Inneren des Grabens 840 die Anschlussstruktur 1360 bzw. das Poly-S 1360 bildet, wie dies in 26E gezeigt ist. 26F zeigt das Bauelement in einem Zustand, nachdem überschüssiges Material der Polysiliziumschicht, die das Poly-S 1360 im Inneren des Grabens 840 bildet, durch ein chemisch-mechanisches Polieren (CMP = chemicalmechanical polishing) entfernt wurde. Somit verbleibt nach dem CMP-Verfahrensschritt nur im Gebiet des Grabens 840 das Polysilizium 1360. Selbstverständlich können hierbei unterschiedliche Geometrien berücksichtigt und implementiert werden.
  • 26G zeigt das Zwischenprodukt nach einer weiteren Oxidation zur Schaffung der weiteren Isolationsschicht 1370 zwischen dem späteren Poly-S 1360 und dem anschließend abgeschiedenen Poly-G 1390. Da die weitere Isolationsschicht 1370 zwischen diesen beiden Polys 1360, 1390 angeordnet ist und durch eine Oxidation aus dem zuvor abgeschiedenen Polysilizium der Poly-S-Struktur 1360 hervorgegangen ist, wird dieses auch als Poly-Oxid oder „Polox“ bezeichnet. 26H zeigt den Zwischenschritt des Bauelements nach einem weiteren CMP-Verfahrensschritt, im Rahmen dessen überschüssiges Polysiliziummaterial des Poly-G 1390 und gegebenenfalls überschüssiges Oxid von der Hauptoberfläche 830 wenigstens teilweise entfernt wurden.
  • Im Folgenden wird die weitere Isolationsschicht 1400 abgeschieden, die auch im Falle eines Oxids als Zwischenoxid-Schicht (ZWOX) bezeichnet wird. Anschließend wird im Rahmen eines Kontaktlochätzschritts im Inneren des Grabens 840 ein Kontaktloch 1410 zur Kontaktierung des Poly-G 1390 eingebracht. Hieran anschließend wird im Rahmen einer Abscheidung der Powermetallisierung und der Strukturierung des Gaterunners 810 im Inneren des Grabens 840 auf den zuvor strukturierten Schichtstrukturen die Leiterschichtstruktur 810 in Form des Gaterunners erzeugt, wie dies in 26J gezeigt ist.
  • Die Abscheidung der Powermetallisierung, die neben dem Gaterunner 810 als Beispiel für eine Leiterschichtstruktur 810 auch die in 23A, 23B und 24 gezeigte Sourcemetallisierung 1350 umfassen kann, kann beispielsweise mit Hilfe des Sputter-Verfahrens realisiert werden. Hierbei kleidet das betreffende Metall auch das Kontaktloch 1410 aus und stellt so einen elektrischen Kontakt zwischen dem Gaterunner 810 und der darunterliegenden Poly-G-Struktur 1390 dar.
  • Wie bereits im Zusammenhang mit der Übersicht des betreffenden Bauelements im Zusammenhang mit 25 erläutert wurde, beziehen sich hierbei die in 26A bis 26J dargestellten Schritte auf die mit A gekennzeichnete Position. Im Unterschied hierzu zeigt 26K einen Schnitt durch das entsprechend präparierte Bauelement entlang der in 25 als B gekennzeichneten Richtung.
  • 26K zeigt so einen Querschnitt im Bereich des Anschlusstrenches 1430 mit einer Kontaktierung des Source-Polys 1360. Die Darstellung in 26K unterscheidet sich von der in 26J somit im Wesentlichen dadurch, dass in den Graben 840 der Zuleitungsgraben 1430 zusammen mit der entsprechenden PolysiliziumStruktur 1440 mündet. Wie bereits im Zusammenhang mit 25 gezeigt wurde, mündet dieser Zuleitungsgraben 1430 wiederum in den Graben 1150 oder einen weiteren Zuleitungsgraben, der sich senkrecht zu der in 26K gezeigten Querschnittsebene erstreckt. Dieser mündet somit dann in die entsprechende Elektrode 1310 des Grabens 1150. 26K zeigt somit einen Schnitt durch orthogonale Anschlussgräben, die das Poly-S 1360 mit einer entsprechenden, das Sourcepotenzial führenden Struktur verbinden.
  • Nachfolgend werden weitere Ausführungsbeispiele erörtert, die eine starke mechanische Verbindung einer Metallstruktur eines Halbleiterbauelements mit einem Halbleitersubstrat ermöglichen. Wie oben beschrieben, werden solche Verbindungen durch eine Verkrallungsstruktur, die eine strukturierte Bauelementschicht mit mindestens einer Topologiekante aufweist, und durch eine Klebeverbindung zwischen der Metallstruktur und einer Polysiliziumschicht, die zwischen dem Substrat und der strukturierten Bauelementschicht angeordnet ist, realisiert. Aufgrund der Miniaturisierung des Halbleiterbauelements umfassen einige Halbleiterbauelemente keine Polysiliziumschicht. Es besteht somit Bedarf an einem verbesserten Lösungsansatz zur Ermöglichung einer guten mechanischen Verbindung der Metallschicht ohne eine ebene Polysiliziumschicht zwischen dem Substrat und der strukturierten Bauelementschicht. Dieser verbesserte Lösungsansatz wird unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele der 27, 28A, 28B und 28C näher erörtert.
  • 27 zeigt ein Halbleiterbauelement 1600, das ein Halbleitersubstrat 1610 umfasst, das ein monokristallines Material oder ein epitaktisches Material umfasst. Das Halbleiterbauelement 1600 weist ein auch als aktiver Bereich oder Chipbereich bezeichnetes Zellenfeld 1620 und einen an dem Halbleitersubstrat 1610 angeformten Außenbereich 1630, z. B. einen Umfangsbereich, auf.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Zellenfeld 1620 vier aktive Zellen 1620a, 1620b, 1620c und 1620d, zum Beispiel vier Transistoren (zum Beispiel MOSFET-Transistoren). Hier sind Teile der aktiven Zellen 1620a, 1620b, 1620c und 1620d, z. B. Gates oder andere aktive Zellen, in Gräben 1622a, 1622b, 1622c und 1622d eingebettet. Nachfolgend wird die Struktur der aktiven Zellen 1620a repräsentativ für die aktiven Zellen 1620b, 1620c und 1620d beispielhaft erörtert. Zur Bildung der aktiven Zelle 1620a bzw. einer vertikalen Transistorstruktur wird der Graben 1622a mit einem Halbleitermaterial wie Polysilizium 1621a gefüllt, das das Gate der Transistorstruktur bildet. Das auch als Poly-Gate bezeichnete Gate ist durch eine Isolationsschicht 1640 von dem Substrat 1610 isoliert. Der Graben 1622a ist von einem Source-Bereich 1623a des Transistors umgeben, wobei der Source-Bereich 1623a (oder das Source-Gebiet 1623a) neben der Hauptoberfläche angeordnet ist und von einem metallischen Source-Leiter 1631, der auf der Hauptoberfläche des Substrats 1610 bzw. auf der Isolationsschicht 1640 angeordnet ist, elektrisch kontaktiert wird. Der Source-Bereich 1623a und somit der Graben 1622a sind in einem Volumenbereich 1625 eingebettet, der eine Basis einer vertikalen Feldeffektransistorstruktur bildet. Ein Drain-Bereich 1627 der vertikalen Transistorstruktur 1620a ist in dem Substrat 1610 gegenüber der Hauptoberfläche des Substrats 1610 angeordnet, derart, dass zwischen dem Drain-Bereich 1627 und dem durch eine dotierte Wanne gebildeten Volumenbereich 1625 (und somit zwischen dem Drain-Bereich 1627 und dem Source-Bereich 1623a) ein (im Vergleich zu dem Drain-Bereich 1627 oder dem Drain-Gebiet 1627) niedrigdotierter Bereich gebildet wird. Des Weiteren ist jeder mit Polysilizium 1621a gefüllte Graben 1622a, 1622b, 1622c und 1622d von einem Oxid 1629a bedeckt, um dieses gegen den metallischen Source-Leiter 1631 zu isolieren.
  • Im Außenbereich 1630 ist eine Verkrallungsstruktur ausgebildet, um die Zuverlässigkeit des Halbleiterbauelements 1600 bei Temperature Cycling (TC) zu gewährleisten. Temperature Cycling kann, wie oben erläutert, abgehobene Metalllinien oder verschobene Metalllinien einer Metallstruktur verursachen. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Verkrallungsstruktur eine Metallstruktur 1650, eine Zwischen-Isolationsschicht 1660 und zwei Trägerstrukturen 1665a und 1665b, die in zwei Ausnehmungen 1612a und 1612b des Substrats 1610 eingebettet sind.
  • Die Metallstruktur 1650 ist auf der Hauptoberfläche der Zwischen-Isolationsschicht 1660 angeordnet, die ein Oxid umfassen kann, wobei sie so strukturiert ist, dass sie durch Kontaktlöcher 1662a und 1662b unterbrochen ist. Die Zwischen-Isolationsschicht 1660 ist auf dem Halbleitersubstrat 1610 angeordnet, das zwei Ausnehmungen 1612a und 1612b umfasst. Die beiden Ausnehmungen 1612a und 1612b sind auf die Kontaktlöcher 1662a und 1662b ausgerichtet. Die beiden Ausnehmungen 1612a und 1612b sind mit Polysilizium gefüllt, um die beiden Trägerstrukturen 1665a und 1665b der Verkrallungsstruktur zu bilden. Es sei darauf hingewiesen, dass die beiden Ausnehmungen 1612a und 1612b und somit die beiden Trägerstrukturen 1665a und 1665b von dem Zellenfeld 1620 getrennt sind und somit nicht Teil desselben bilden. Mit anderen Worten bildet das Polysilizium des Trägers 1665a oder 1665b keinen aktiven Bereich oder Teil einer Transistorstruktur und keine Transistorstruktur. Deshalb sind solche Trägerstrukturen 1665a und 1665b typischerweise nicht neben einem aktiven Bereich (z. B. einem Source-Bereich oder Gate-Bereich einer Transistorstruktur) angeordnet und sind nicht mit einer Polysiliziumschicht des Layouts des Halbleiterbauelements 1600 verbunden. Das heißt, der Bereich des Substrats 1610, der an der Ausnehmung 1612a und 1612b anliegt, ist nicht verbunden und/oder schwebend, so dass dieses Gebiet nicht irgendein Basis-, Drain- oder Source-Gebiet irgendeines Transistors bildet.
  • Ein Abstand zwischen den Ausnehmungen 1612a und 1612b und den Gräben 1622a, 1622b, 1622c und 1622d des Zellenfeldes 1620 kann größer als 25 µm, 50 µm oder sogar größer als 250 µm sein. Dieser Abstand ermöglicht, dass Scheinwiderstand zwischen den jeweiligen Ausnehmungen 1612a oder 1612b und dem Zellenfeld 1620 im Grunde unendlich ist, so dass eine Spannung der Trägerstrukturen 1665a und 1665b die aktiven Zellen 1620a, 1620b, 1620c und 1620d nicht beeinflusst.
  • Die Metallstruktur 1650, die z. B. ein Titan-Titan-Stickstoff-Wolfram-Aluminium-Kupfer-Material oder ein Titan-Stickstoff-Material umfasst, erstreckt sich durch die Kontaktlöcher 1662a und 1662b bis zu der Trägerstruktur 1665a und 1665b. Mit anderen Worten ist die Metallstruktur 1650 bzw. ein Teil der Metallstruktur 1650 in den Kontaktlöchern 1662a und/oder 1662b eingebettet, und es wird ein Materialübergang zwischen der Metallstruktur 1650 und der Trägerstruktur 1665a und 1665b gebildet. Aufgrund des Materialübergangs zwischen dem Titan-Titan-Stickstoff-Material und dem Polysilizium wird eine haftende Verbindung zwischen der Metallstruktur 1650 und der Trägerstruktur 1665a und 1665b erzeugt. Es sei darauf hingewiesen, dass der Source-Leiter 1631 parallel zu der Metallstruktur 1650, aber durch einen Spalt von ihr isoliert angeordnet ist.
  • Aufgrund der Verkrallungsstruktur, die eine Topologiekante 190 zwischen der Metallstruktur 1650 und den Kontaktlöchern 1662a und 1662b der Zwischen-Isolationsschicht 1660 bildet, und der Materialübergänge zwischen der Metallstruktur 1650 und den Trägerstrukturen 1665a bzw. 1665b wird die mechanische Verbindung verbessert. Folglich wird die Gefahr eines durch Temperature Cycling verursachten Ausfalls des Halbleiterbauelements 1600 reduziert. Solch eine Verkrallungsstruktur kann vorzugsweise auf Metallstrukturen, die in Umfangsbereichen angeordnet sind, wie eine Gaterunner-Struktur oder ein Kontaktgebiet, das das Zellenfeld 1620 umgibt, angewandt werden. Der Hintergrund hierfür ist, dass die Temperature-Cycling-Belastung aufgrund von unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten eines Halbleitermaterials, des Materials der Metallstruktur und/oder des Gehäuses, in Umfangsbereichen auftritt. Deshalb kann gemäß weiteren Ausführungsbeispielen die Metallstruktur in dem Außenbereich 1630 eine Gaterunner-Struktur oder ein Kontaktgebiet des Umfangsgebiets sein.
  • In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Verkrallungsstruktur exemplarisch zwei Trägerstrukturen 1665a und 1665b und zwei Ausnehmungen 1612a und 1612b sowie zwei Kontaktlöcher 1662a und 1662b, es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Verkrallungsstruktur auch nur eine Trägerstruktur 1665a und folglich nur eine Ausnehmung 1612a und ein Kontaktloch 1662a oder mehr als zwei Trägerstrukturen, Ausnehmungen und Kontaktlöcher umfassen kann.
  • Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Trägerstruktur 1665a und 1665b durch die Isolationsschicht 1640 isoliert, die auf dem Substrat 1610 und in der Ausnehmung 1612a und 1612b so angeordnet ist, dass die Trägerstruktur mit dem Zellenfeld 1620 über das oder in dem Halbleitersubstrat 1610 nicht elektrisch verbunden ist
  • 28A zeigt eine Schicht eines Halbleiterbauelements, die das Zellenfeld 1620 und den Außenbereich 1630, in dem die eine oder die mehreren Verkrallungsstrukturen angeordnet sind, umfasst. In dem Außenbereich 1630 ist die Metallstruktur 1650 parallel zu dem Zellenfeld 1620 angeordnet und durch eine Mehrzahl von verschiedenen Verkrallungsstrukturen an dem Substrat 1610 befestigt. Die verschiedenen Verkrallungsstrukturen können eine unterschiedliche Form und/oder eine andere Ausrichtung bezüglich der Metallstruktur 1650 aufweisen. Nachfolgend werden drei Verkrallungsstrukturen 1635a, 1635b und 1635c beispielhaft erörtert.
  • Die Verkrallungsstruktur 1635a umfasst sechs parallele, längliche Kontaktlöcher, die parallel zu der Metallstruktur 1650 angeordnet sind. Hier sind sechs längliche Kontaktlöcher in einer Zwischen-Isolationsschicht vorgesehen, die zwischen der Metallstruktur 1650 und dem Substrat 1610 angeordnet ist. Diese länglichen Kontaktlöcher sind auf sechs längliche Ausnehmungen ausgerichtet, die durch mit Polysilizium gefüllte parallele, längliche Gräben gebildet werden. Diese Gräben unterscheiden sich von den Gräben des Zellenfeldes 1620 hinsichtlich ihrer Längen derart, dass die Längen der Gräben der Verkrallungsstruktur 1635a im Vergleich zu den Gräben des Zellenfeldes 1620 mindestens 20% oder 50% kleiner sein können. Es sei darauf hingewiesen, dass die Gräben eine andere Breite (z. B. 0,01 µm bis 25 µm) und einen anderen Abstand voneinander aufweisen können, so dass die jeweilige Verkrallungsstruktur an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden kann. Gemäß der Ausführungsform von 27 erstreckt sich die Metallstruktur 1650 durch die länglichen Kontaktlöcher bis zu der durch das Polysilizium in den Gräben gebildeten Trägerstruktur, so dass die Topologie der Metallstruktur 1650 Topologiekanten 190 bildet.
  • Die Verkrallungsstruktur 1635b weist eine Kreisform auf, wobei die Verkrallungsstruktur 1635c eine Kreuzform aufweist. Wie oben erörtert umfasst jede dieser Verkrallungsstrukturen 1635b und 1635c mindestens eine durch einen Graben gebildete Ausnehmung 1612, eine Trägerstruktur und eine Metallstruktur 1650, die aufeinander ausgerichtet sind, so dass die jeweiligen Topologiekanten gebildet werden.
  • Das Zellenfeld 1620 und der Außenbereich 1630, zum Beispiel ein Umfangsbereich oder eine Gaterunner-Struktur oder ein Kontaktgebiet, sind durch einen Kanal-Stop 1670 getrennt. Dieser Kanal-Stop 1670 kann durch einen weiteren Graben gebildet werden, der von einer Hauptoberfläche eines Substrats 1610 wenigstens teilweise in das Substrat verläuft, so dass der Außenbereich 1630 von dem Zellenfeld 1620 in dem Substrat 1610 (elektrisch) isoliert ist. Der Kanal-Stop 1670 kann mindestens eine Elektrode umfassen, die in dem Kanal-Stop-Graben angeordnet ist.
  • Nachfolgend wird eine weitere Verkrallungsstruktur 1635d unter Bezugnahme auf 28B näher erörtert, wobei die Schnittebene von 28B durch eine Markierung 1635d-M in 28A dargestellt ist.
  • 28B zeigt in einer ersten Ansicht (1) eine Querschnittsansicht durch die Verkrallungsstruktur 1635d und in einer zweiten Ansicht (2) eine Draufsicht der Verkrallungsstruktur 1635d. Hier umfasst die Verkrallungsstruktur zwölf längliche Gräben 1612, zwölf Kontaktlöcher 1662 und zwölf Trägerstrukturen 1665. Die Metallstruktur 1650 ist auf der Zwischen-Isolationsschicht 1660 und in den Kontaktlöchern 1662 angeordnet. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 27 ist die Metallstruktur 1650 durch die Trägerstrukturen 1665 und die durch die Kontaktlöcher 1662 gebildeten Topologiekanten 190 mit dem Untergrund, nämlich dem Substrat 1610, und den Gräben 1612 des Substrats 1610 in Eingriff gebracht und mit der Trägerstruktur 1665 verklebt.
  • Wie oben beschrieben, ist die Gaterunner-Struktur 1630 durch den Kanal-Stop 1670 von dem Zellenfeld 1620 getrennt. Das Zellenfeld 1620 umfasst mehrere aktive Zellen, die über eine weitere Metallstruktur 1666 kontaktiert werden. Diese Kontaktstruktur 1666 kann über der Oberfläche des Substrats 1610 mit der Metallstruktur 1650 verbunden sein.
  • 28C zeigt ein aktuelles Halbleiterbauelement (vgl. die SFET5 basierende Sense-Variante, Nachfolgerin des SFET5). Das Halbleiterbauelement 1680 umfasst ein Zellenfeld 1682 und einen Umfangsbereich 1684. Das Halbleiterbauelement 1680 umfasst weiterhin einen Kanal-Stop 1683 zwischen dem Zellenfeld 1682 und dem Umfangsbereich 1684. Die oben erörterte Verkrallungsstruktur kann in diesem Umfangsbereich 1684 angewandt werden.
  • Auch wenn im Rahmen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung die weitere Anschlussstruktur als weitere Leiterschichtstruktur 1360 jeweils nur eine, halbleitende Schicht (Polysilizium) umfasst hat, kann diese grundsätzlich durch eine beliebige Leiterschichtstruktur ersetzt werden, die lediglich eine Metallschicht, eine Legierungsschicht, eine halbleitende Schicht oder eine beliebige Kombination der zuvor genannten Schichten umfassen kann. Ebenso kann es unter Umständen ratsam sein, in die betreffende Leiterschichtstruktur 1360 ihrerseits isolierende Materialien einzufügen, solang die grundsätzliche Fähigkeit der betreffenden Leiterschichtstruktur zur Weiterleitung einer elektrischen Spannung oder eines elektrischen Stroms zumindest nicht vollständig unterbunden wird.
  • Auch wenn in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung die Leiterschichtstruktur 810 in Form einer einzelnen Metallbahn, genauer gesagt in Form eines Gaterunners, beschrieben wurde, können auch diesbezüglich grundsätzlich beliebige Leiterschichtstrukturen 810 eingesetzt werden, die wenigstens eine Metallschicht umfassen. In diesem Zusammenhang sollte darauf hingewiesen werden, dass auch Schichten, die eine Legierung umfassen, als eine Metallschicht im Rahmen der vorliegenden Beschreibung aufgefasst werden.
  • Die Leiterschichtstruktur 810, wie sie in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen gezeigt ist, kann hierbei den betreffenden Graben oder die betreffende Ausnehmung 840 wenigstens teilweise derart ausfüllen, dass eine Breite der betreffenden Ausnehmung vollständig von der Leiterschichtstruktur 810 zumindest über einen Teil der Tiefe der Ausnehmung 840 ausgefüllt ist. Ebenso kann die Leiterschichtstruktur über die Hauptoberfläche 830 des Bauelements hinausragen.
  • Allgemein gesprochen können die tiefergelegten Strukturen prinzipiell für sich allein stehend sein. Es kann sich also bei den betreffenden tiefergelegten Strukturen, deren Verankerung beabsichtigt ist, ausschließlich um ein Metall oder ausschließlich um eine Polysiliziumstruktur handeln. Die tiefergelegte Struktur, also die Leiterschichtstruktur 810, kann genauso gut lediglich beispielsweise eine Poly-S- oder eine Poly-G-Struktur sein, die jeweils im tiefen Graben 840 angeordnet ist. Wie bereits zuvor erwähnt, können diese jedoch auch beliebig miteinander kombiniert ausgebildet werden. Das zu ihrer Herstellung jeweils notwendige Verfahren kann grundsätzlich beliebig kombiniert und verwendet werden. Werden beispielsweise relativ flache Gräben zur Versenkung bei eher hohen Spannungsklassen benötigt, kann gegebenenfalls die im Zusammenhang mit 26A beschriebene Zellenfeldgrabenätzung auch für die Verankerungsstrukturen verwendet werden. Werden vergleichsweise tiefe Gräben zur Versenkung von einer oder mehreren Polysiliziumschichten und/oder Metallbahnen bei mittleren bis niedrigen Spannungsklassen benötigt, kann gegebenenfalls das hier beschriebene Verfahren zum Einsatz gebracht werden. In Abwandlungen kann dieses hier beschriebene Verfahren prinzipiell auch so gestaltet sein, dass es ganz ohne eine erste Zellenfeldgrabenätzung auskommt, wenn beispielsweise sehr flache Zellenfeldgräben mit Tiefen von weniger als 1,5 µm oder planare Transistoren hergestellt werden sollen, um nur zwei mögliche Beispiele einer Vielzahl von möglichen weiteren Implementierungen anzuführen. In einem solchen Fall könnten die tiefen Verankerungsgräben allein durch das hier beschriebene Verfahren realisiert werden.
  • Somit ergeben sich zur Herstellung der Gräben und Ausnehmungen im Rahmen von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung die Möglichkeiten, diese beispielsweise durch eine alleinige Zellenfeldgrabenätzung, also eine eher anisotrope Ätzung, oder eine alleinige Schutzlackätzung, also eine beispielsweise nasschemisch durchgeführte isotropere Ätzung, oder auch beliebige Kombinationen aus diesen unterschiedlichen Ätzansätzen herzustellen. So können durch den Einsatz dieser Ätzverfahren Layouts mit nahezu beliebigem Überlapp oder Unterschnitt - manchmal auch Unterlapp genannt - für die jeweilige Ätzung realisiert werden.
  • Je nach konkreter Implementierung kann das oben beschriebene Verfahren nahezu kostenneutral implementiert werden, da in vielen Prozessen zur Herstellung von Bauelementen ein entsprechender Schutzlackprozess bereits Bestandteil des zugehörigen Prozessflows ist. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, im Falle von vertikalen Feldeffekttransistoren durch das Tieferlegen der Gaterunnerstruktur die gesamte Chiprandkonstruktion zu verschlanken, was insbesondere für kleinere Chipflächen einen nicht vernachlässigbaren Kostengewinn ermöglichen kann.
  • Selbstverständlich können die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele und Verfahren zur Herstellung von Verankerungs- und Verkrallungsstrukturen in einem weiten Anwendungsgebiet miteinander kombiniert werden. So kann beispielsweise der Graben 840 in den Ausführungsbeispielen der 23 bis 26 derart hergestellt werden, dass sich in dem betreffenden Bodenbereich des Grabens 840 Vorsprünge ausbilden, wie sie im Zusammenhang mit den 18 bis 22 beschrieben sind. Auch können die betreffenden Kontaktlöcher, etwa Kontaktloch 1410, wie im Zusammenhang mit 5 bis 7 realisiert werden. Ebenso können entsprechende andere Kanten, etwa Kanten von länglichen Kontaktlöchern, wie im Zusammenhang mit den 8 bis 11 ausgeführt werden. Auch können im Rahmen von Isolationsschichten oder leitfähigen Strukturen, etwa Leiterschichtstrukturen, Verankerungs- und Verkrallungsstrukturen zum Einsatz kommen, wie sie in den 12 und 13 beschrieben sind. Je nach konkreter Implementierung können selbstverständlich die betreffenden Gräben auch mit überhängenden Seitenwänden implementiert werden, wie dies im Zusammenhang mit den 2 bis 4 beschrieben ist.
  • Eine Verankerungsstruktur 800 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst ein Bauelement 820 mit einer Hauptoberfläche 830, einer Ausnehmung 840, die sich ausgehend von der Hauptoberfläche 830 des Bauelements 820 in das Bauelement 820 hinein erstreckt, und einer Leiterschichtstruktur 810, die über eine Länge der Leiterschichtstruktur 810 mit einem Anteil von wenigstens 20 % einer Querschnittsfläche der Leiterschichtstruktur 810 in der Ausnehmung 840 unterhalb der Hauptoberfläche 830 des Bauelements 820 verläuft. Hierbei umfasst die Leiterschichtstruktur 810 wenigstens eine Metallschicht 870.
  • Bei einer solchen Verankerungsstruktur 800 kann die Leiterschichtstruktur 810 über die Länge vollständig in der Ausnehmung 840 unterhalb der Hauptoberfläche 830 des Bauelements 820 verlaufen. Ebenso kann die Ausnehmung 840 ein Graben in dem Bauelement 820 sein oder die Leiterschichtstruktur 810 eine von dem Boden der Ausnehmung 840 abgewandte Hauptoberfläche 850 aufweisen, die wenigstens bezogen auf einen Teil der Leiterschichtstruktur 810 offen liegt.
  • Bei weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung in Form einer Verankerungsstruktur 800 kann ein Teil der Leiterschichtstruktur 810 bezogen auf eine Länge der Ausnehmung 840 nicht vollständig in der Ausnehmung 840 verlaufen. Dieser beträgt jedoch höchstens 5 % einer Gesamtlänge der Leiterschichtstruktur 810 bezogen auf die Ausnehmung 840. Bei einer Verankerungsstruktur 800 kann die Ausnehmung 840 einen Boden aufweisen, wobei die Verankerungsstruktur 800 dann ferner eine weitere Leiterschichtstruktur aufweist, die zwischen der Leiterschichtstruktur 810 und dem Boden der Ausnehmung 840 angeordnet ist. In einem solchen Fall ist die weitere Leiterschichtstruktur 1360 mit einer Anschlussstruktur gekoppelt, so dass die weitere Leiterschichtstruktur 1360 mit einem elektrischen Potenzial verbindbar ist.
  • In einem solchen Fall kann bei der Verankerungsstruktur 800 zwischen der Leiterschichtstruktur 810 und der weiteren Leiterschichtstruktur 1360 eine Isolationsschicht 1370 angeordnet sein, so dass die Leiterschichtstruktur 810 von der weiteren Leiterschichtstruktur elektrisch isoliert ist.
  • Bei Verankerungsstrukturen 800 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegende Erfindung kann die Ausnehmung 840 ein Graben 840 mit einem Grabenboden 1070 sein, wobei der Grabenboden 1070 einen Vorsprung 1060 aufweist, und wobei die Leiterschichtstruktur 810 eine Metallstruktur ist, die an einem dem Vorsprung zugewandten Bereich eine Einbuchtung 1110 aufweist. Hierbei kann ein maximaler Höhenunterschied zwischen dem Grabenboden 1070 der Ausnehmung 840 und dem Vorsprung wenigstens 200 nm oder wenigstens 5 % einer Tiefe der Ausnehmung oder des Grabens 840 betragen. In diesen Fällen kann die Ausnehmung 840 auch eine Mehrzahl von Vorsprüngen 1060 aufweisen. Hierbei kann die Leiterschichtstruktur 810 eine Breite der Ausnehmung auf wenigstens 30 % einer Tiefe der Ausnehmung ausfüllen. Auch kann bei einer solchen Verankerungsstruktur 800 die Ausnehmung 840 wenigstens einen Abschnitt mit einer von einem weiteren Abschnitt der Ausnehmung 840 abweichenden Breite aufweisen. Weiterhin kann bei einer Verankerungsstruktur 800 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine kleinste Breite der Ausnehmung 840 größer sein oder gleich einer Breite der Leiterschichtstruktur 810. Ebenso kann bei einer Verankerungsstruktur 800 die Leiterschichtstruktur 810 auf einem Boden der Ausnehmung 840 angeordnet sein.
  • Neben den im Rahmen der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Ausführungsbeispielen der verschiedenen Verankerungsstrukturen und Verkrallungsstrukturen sind diese selbstverständlich vielfältig miteinander kombinierbar. So können beispielsweise die im Rahmen der 5 bis 11 beschriebenen Ausführungsbeispiele von Verkrallungsstrukturen sowohl beliebig miteinander als auch mit Ausführungsbeispielen von Verankerungsstrukturen, wie sie beispielsweise in den 2 bis 4 und 12 bis 17 beschrieben sind, kombiniert zum Einsatz gebracht werden. Ebenso können die verschiedenen Ausführungsbeispiele von Verankerungsstrukturen durchaus miteinander kombiniert werden. Je nach konkretem Einsatzgebiet ist es so beispielsweise möglich, Ausführungsbeispiele von Verankerungsstrukturen, wie sie in den 1 bis 4 erläutert wurden, mit denen, wie sie im Zusammenhang mit 17 erläutert wurden, einzusetzen. Ebenso kann eine Kombination der Ausführungsbeispiele von Verankerungsstrukturen, wie sie im Zusammenhang mit den 14 bis 16 erörtert wurden, kombiniert mit einem Ausführungsbeispiel einer Verankerungsstruktur, wie sie in 17 gezeigt ist, implementiert und realisiert werden. Selbstverständlich können darüber hinaus die Ausnehmungen der betreffenden Ausführungsbeispiele der Verankerungsstrukturen Topologiekanten aufweisen, wie sie zusätzlich auch im Sinne der Ausführungsbeispiele von Verkrallungsstrukturen beschrieben sind. Der Einsatz von Verankerungs- und Verkrallungsstrukturen, wie sie im Rahmen der vorliegenden Beschreibung erläutert sind, können so in beliebigen Kombinationen eingesetzt werden, wie die obige Aufzählung verschiedener Kombinationsmöglichkeiten nur andeuten kann.
  • Durch diese Kombinationen kann eine signifikant verbesserte Belastbarkeit gegenüber Stress und anderen Belastungen, die dazu neigen, Leiterschichtstrukturen, Metallflächen, Metallgebiete, Metallbahnen oder andere Metallflächen durch laterale Kräfte entlang der Oberfläche eines Bauelements oder eines Substrats zu verschieben, erreicht werden. Ebenso kann durch eine entsprechende Kombination oder auch einzelne Implementierungen von verschiedenen Verankerungsstrukturen und/oder Verkrallungsstrukturen eine gesteigerte Resistenz gegenüber vertikalen bzw. normal zu Oberflächen der betreffenden Bauelemente und Substrate wirkenden Kräften geschaffen werden, so dass auch eine signifikant verbesserte Belastbarkeit und Resistenz gegenüber abgehobenen Metalllinien, Metallflächen, Metallgebieten und anderen Leiterschichtstrukturen realisiert werden kann.
  • Darüber hinaus sollte an dieser Stelle angemerkt werden, dass bei allen Ausführungsbeispielen von Verankerungsstrukturen und/oder Verkrallungsstrukturen, sowie deren Kombinationen, also insbesondere bei allen Bauelementen, Chips und Substraten, Metallschichten, Metallgebiete, Metallstrukturen und Leiterschichtstrukturen typischerweise frei liegen, so dass diese mit Hilfe von Bonddrähten bzw. anderen Kontaktdrähten von der dem Substrat bzw. Bauelement abgewandten Seite aus kontaktierbar sind. Neben Bonddrähten, die beispielsweise durch ein thermisches Bonden oder ein ultraschallunterstütztes Bonden aufgebracht werden können, können die betreffenden Metallgebiete oder Leiterschichtstrukturen auch durch Presskontakte oder federbeaufschlagte Kontakte elektrisch kontaktiert werden. Hierbei kann gegebenenfalls optional zumindest ein Teil der betreffenden Metallstrukturen und/oder Leiterschichtstrukturen durch eine (organische) Schutzschicht, wie etwa PMMA, BPSG oder eine andere organische Verbindung, abgedeckt sein. Insbesondere werden jedoch im Allgemeinen die betreffenden Metallgebiete oder Leiterschichtstrukturen kaum bzw. überhaupt nicht durch Oxidschichten und/oder Nitridschichten abgedeckt, wie dies beispielsweise im Rahmen von CMOS-Bauelementen (CMOS = complementary metal oxide semiconductor = komplementärer Metalloxid-Halbleiter) der Fall ist.
  • Wie bereits zuvor erläutert wurde, werden im Folgenden zusammenfassende Bezugszeichen verwendet, um die nachfolgenden Beschreibungen zu vereinfachen.
  • Obgleich die vorliegende Erfindung hinsichtlich mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, gibt es Abwandlungen, Permutationen und Äquivalente, die in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen. Es sei darauf hingewiesen, dass es viele alternative Wege zur Implementierung der Verfahren und Anordnungen der vorliegenden Erfindung gibt. Deshalb sollen die folgenden angehängten Ansprüche als alle solche Abwandlungen, Permutationen und Äquivalente, die in den wahren Gedanken und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen, einschließend interpretiert werden.
  • Auf 27 Bezug nehmend, sei darauf hingewiesen, dass die Trägerstruktur 1665a bzw. 1665b Teil der Metallstruktur 1650 sein kann. Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass die Trägerstruktur 1665a bzw. 1665b eine Mehrzahl von Polysiliziumteilen, zum Beispiel zur Bildung eines so genannten Doppel-Poly-Grabens, umfassen kann. Die Mehrzahl von Polysiliziumteilen, die getrennt vorgesehen werden, kann voneinander isoliert sein, so dass mindestens ein Teil einen schwebenden Teil bildet.
  • Auf 27 Bezug nehmend, sei weiterhin darauf hingewiesen, dass das Zellenfeld 1620 als Alternative laterale Transistorstrukturen aufweisen kann.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Metallstruktur 1650 als ein Schichtstapel, zum Beispiel zwecks Kombinierung verschiedener Materialeigenschaften, gebildet sein. Die Metallstruktur 1650 und der Metallstapel können durch Abscheidung gebildet werden.
  • Auf die Ausführungsform von 27 Bezug nehmend, sei darauf hingewiesen, dass die Metallstruktur 1650 über den metallischen Source-Leiter 1631 mit den Zellen 1620a, 1620b, 1620c und 1620d verbunden werden kann, wobei die Verkrallungsstruktur oder im Einzelnen die Trägerstrukturen 1665a und 1665b von dem Zellenfeld 1620 getrennt sind, so dass die Trägerstruktur 1665a und 1665b kein Teil des Zellenfeldes 1620 bildet und keine Transistorstruktur bildet.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Schichtstruktur
    110
    Pfeil
    120
    Substrat
    130
    erste Schicht
    140
    zweite Schicht
    150
    dritte Schicht
    160
    Ausnehmung
    170
    topologiebildende Kante
    180
    Ausnehmung
    190
    Topologiekante
    200
    Verankerungsstruktur
    210
    Metallstruktur
    220
    Verankerungsausnehmung bzw. Verankerungsausnehmungsstruktur
    230
    überhängende Seitenwand
    240
    Seitenwand
    250
    erster Graben
    260
    epitaktisches Gebiet
    270
    Isolationsschicht
    280
    untere Elektrode
    290
    obere Elektrode
    300
    Isolationsschicht
    310
    Verankerungsgraben
    320
    Zuleitungsstruktur
    330
    Zwischenoxid
    340
    Kontaktloch
    350
    Linie
    360
    Pfeil
    400
    Verkrallungsstruktur
    410
    Substrat
    420
    strukturierte Bauelementschicht
    430
    Topologiekante bzw. Linie
    440
    Metallstruktur
    450
    Pfeil
    460
    Gebiet
    470
    Punkt
    480
    Verbindungsgerade
    490
    Kreis
    500
    Chip
    510
    Source-Metallisierungsgebiet
    520
    Gate-Metallisierungsgebiet
    530
    Gate-Pad
    540
    Markierung
    550
    Richtung
    600
    Verkrallungsstruktur
    610
    Richtung
    620
    strukturierte Bauelementschicht
    630
    Topologiekante bzw. zusammenhängende Linie
    640
    Metallstruktur
    650
    Gerade
    660
    Punkt
    670
    Richtung
    680
    Isolationsschicht
    700
    Verankerungsstruktur
    710
    Hauptoberfläche des Substrats
    720
    strukturierte Bauelementschichtstruktur
    730
    Topologiestruktur
    740
    Hauptoberfläche
    750
    Metallstruktur
    800
    Verankerungsstruktur
    810
    Leiterschichtstruktur
    820
    Bauelement
    830
    Hauptoberfläche des Bauelements
    840
    Ausnehmung
    850
    Hauptoberfläche der Leiterschichtstruktur
    860
    Isolationsschicht
    870
    Metallschicht
    880
    weitere Schicht
    900
    Verankerungsstruktur
    910
    Substrat
    920
    Hauptoberfläche des Substrat
    930
    Pfeil
    940
    Rückseite
    950
    Bereich
    960
    Grenzfläche
    970
    Ausnehmung
    980
    Boden
    1000
    Graben
    1010
    Substratmaterial
    1020
    Mesabereich
    1030
    Oberfläche des Mesabereichs
    1040
    Oxidschicht
    1050
    gemeinsamer Graben
    1060
    Vorsprung
    1070
    Boden
    1080
    Höhendifferenz
    1090
    Tiefe
    1100
    isolierende Schicht
    1110
    Einbuchtung
    1120
    Seitenwand
    1130
    Verlängerung
    1140
    Winkel
    1150
    weiterer Graben/Zellenfeldgraben
    1160
    Abschnitt
    1170
    weiterer Abschnitt
    1180
    Unterbrechung
    1190
    erster Abschnitt
    1200
    zweiter Abschnitt
    1300
    Zellenfeld
    1310
    unter Elektrode
    1320
    Obere Elektrode

Claims (14)

  1. Verkrallungsstruktur für ein Bauelement (1600), das ein Zellenfeld (1620) aufweist und auf einem Substrat (1610) ausgebildet ist, wobei die Verkrallungsstruktur Folgendes aufweist: eine Zwischen-Isolationsschicht (1660), die so strukturiert ist, dass eine Zwischen-Isolationsschicht (1660) durch mindestens ein Kontaktloch (1662a/b) unterbrochen ist; eine Metallstruktur (1650) auf der Zwischen-Isolationsschicht; und eine Trägerstruktur (1665a, 1665b), die Polysilizium (1665a, 1665b) aufweist und in einer in dem Substrat (1610) ausgebildeten Ausnehmung (1612a, 1612b) eingebettet ist, die auf das Kontaktloch (1662a/b) ausgerichtet ist, wobei die Trägerstruktur (1665a, 1665b) nicht Teil des Zellenfeldes (1620) ist, wobei sich die Metallstruktur (1650) durch das Kontaktloch (1662a/b) zu der Trägerstruktur (1665a, 1665b) erstreckt, mit der die Metallstruktur (1650) in einer Ebene einer Oberfläche des Substrats (1610) haftend verbunden ist.
  2. Verkrallungsstruktur nach Anspruch 1, bei der die die Metallstruktur (1650) zur Verbindung des Zellenfeldes dient.
  3. Verkrallungsstruktur nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Zwischen-Isolationsschicht (1660) so strukturiert ist, dass die Zwischen-Isolationsschicht (1660) durch mehrere Kontaktlöcher (1662a/b) unterbrochen wird, und wobei eine Mehrzahl von Trägerstrukturen (1665a, 1665b), die nicht Teil des Zellenfeldes (1620) sind, in einer Mehrzahl von in dem Substrat (1610) ausgebildeten Ausnehmungen (1612a, 1612b) eingebettet ist, die auf ein jeweiliges Kontaktloch (1662a/b) ausgerichtet sind, und wobei sich die Metallstruktur (1650) durch die Mehrzahl von Kontaktlöchern (1662a/b) bis zu der Mehrzahl von Trägerstrukturen (1665a, 1665b) erstreckt, mit denen die Metallstruktur (1650) haftend verbunden ist.
  4. Verkrallungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Ausnehmung (1612a, 1612b) durch einen Graben gebildet ist, in dem die Trägerstruktur (1665a, 1665b) eingebettet ist, wobei der Graben auf das Kontaktloch (1662a/b) ausgerichtet ist.
  5. Verkrallungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Ausnehmung (1612a, 1612b) mit einer Isolationsschicht (1660) beschichtet ist, um die Trägerstruktur (1665a, 1665b) gegen das Substrat (1610)zu isolieren.
  6. Verkrallungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Ausnehmung (1612a, 1612b) in einem Umfangsbereich des Bauelements angeordnet ist, wobei der Umfangsbereich das Zellenfeld (1620) umgibt.
  7. Verkrallungsstruktur nach Anspruch 6, bei der der Umfangsbereich eine Gaterunner-Struktur und/oder ein Kontaktgebiet aufweist.
  8. Verkrallungsstruktur nach Anspruch 6 oder 7, bei der der Umfangsbereich durch einen Kanal-Stop von dem Zellenfeld (1620) getrennt ist.
  9. Verkrallungsstruktur nach Anspruch 8, bei der der Kanal-Stop durch einen Graben gebildet wird, der sich von einer Hauptoberfläche des Substrats (1610) wenigstens teilweise in das Substrat (1610) erstreckt, wobei mindestens eine Elektrode in dem Kanal-Stop-Graben angeordnet ist.
  10. Verkrallungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Metallstruktur (1650) Titan und Stickstoff und/oder Titan-Titan-Stickstoff-Wolfram-Aluminium-Kupfer aufweist.
  11. Verkrallungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der das Zellenfeld (1620) aus wenigstens einer vertikalen Transistorstruktur oder wenigstens einer lateralen Transistorstruktur besteht, und wobei die Trägerstruktur (1665a, 1665b) nur über die Metallstruktur (1650) mit der wenigstens einen vertikalen Transistorstruktur oder dem wenigstens einen lateralen Transistor verbunden ist.
  12. Verkrallungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der die Trägerstruktur (1665a, 1665b) nicht Teil eines Transistors ist.
  13. Verkrallungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der die Zwischen-Isolationsschicht (1660) Oxid aufweist.
  14. Verkrallungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei der die Verkrallungsstruktur (1650) eine Kreisform und/oder Kreuzform aufweist.
DE102012222651.6A 2011-12-09 2012-12-10 Verankerungsstruktur Active DE102012222651B4 (de)

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US13/402,394 2012-02-22

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113687530B (zh) * 2021-08-31 2023-12-08 中国科学院半导体研究所 硅基电光调制器及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006100317A (ja) * 2004-09-28 2006-04-13 Nec Electronics Corp 半導体装置
DE102007020263A1 (de) * 2007-04-30 2008-11-06 Infineon Technologies Ag Verankerungsstruktur und Verkrallungsstruktur
CN101853854A (zh) * 2010-03-12 2010-10-06 无锡新洁能功率半导体有限公司 一种改进型终端结构的沟槽功率mos器件及其制造方法
DE102010062721A1 (de) * 2009-12-09 2011-06-16 Infineon Technologies Austria Ag Halbleiterbauelement mit verbessertem Einschaltwiderstand

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW494548B (en) * 2000-08-25 2002-07-11 I-Ming Chen Semiconductor chip device and its package method
CN201181707Y (zh) * 2008-03-25 2009-01-14 苏州硅能半导体科技股份有限公司 改善沟槽功率mos器件栅电极金属层粘附性的结构
CN101752375B (zh) * 2009-12-29 2011-06-22 无锡新洁能功率半导体有限公司 一种具有改进型终端保护结构的沟槽型功率mos器件
CN101807574B (zh) * 2010-03-30 2012-02-29 无锡新洁能功率半导体有限公司 一种沟槽型功率mos器件及其制造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006100317A (ja) * 2004-09-28 2006-04-13 Nec Electronics Corp 半導体装置
DE102007020263A1 (de) * 2007-04-30 2008-11-06 Infineon Technologies Ag Verankerungsstruktur und Verkrallungsstruktur
DE102010062721A1 (de) * 2009-12-09 2011-06-16 Infineon Technologies Austria Ag Halbleiterbauelement mit verbessertem Einschaltwiderstand
CN101853854A (zh) * 2010-03-12 2010-10-06 无锡新洁能功率半导体有限公司 一种改进型终端结构的沟槽功率mos器件及其制造方法

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