DE102014110450B4 - Integrierte Schaltung und Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung - Google Patents

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Abstract

Integrierte Schaltung (200) in einem Halbleitersubstrat (100), wobei die integrierte Schaltung (200) aufweist:einen Trench (270) in einer ersten Hauptoberfläche (110) des Halbleitersubstrats (100), wobei der Trench (270) einen sich in einer ersten Richtung erstreckenden ersten Trenchteil (271) und einen sich in der ersten Richtung erstreckenden zweiten Trenchteil (272) aufweist und der erste Trenchteil (271) über einen weiteren Trenchteil, der sich in einem schrägen Winkel in Bezug auf die erste Richtung erstreckt, mit dem zweiten Trenchteil (272) in einer lateralen Richtung verbunden ist,eine Trenchleiterstruktur (215, 220), die ein leitendes Material (250) umfasst, das in dem ersten Trenchteil (271) angeordnet ist, undeine Trenchkondensatorstruktur (210), die ein Kondensatordielektrikum (240) und eine erste Kondensatorelektrode (235), angeordnet in dem zweiten Trenchteil (272), aufweist, wobei die erste Kondensatorelektrode (235) eine eine Seitenwand des zweiten Trenchteiles (272) auskleidende Schicht umfasst.

Description

  • HINTERGRUND
  • Integrierte Schaltungen einschließlich Leistungstransistoren, wie beispielsweise MOSFETs (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren) umfassen typischerweise ein Zellarray bzw. -feld von MOSFETs. Einige Leistungshalbleitervorrichtungen umfassen auch Kondensatoren mit großen Kapazitäten.
  • Gemäß herkömmlichen Konzepten sind planare Kondensatoren auf einem Halbleiterchip angeordnet. Verbesserte Integrationsschemas von Kondensatoren in einer Leistungshalbleitervorrichtung sind wünschenswert.
  • Die Druckschrift US 2009 / 0 321 804 A1 beschreibt ein Halbleiterbauelement mit einem Trenchtransistor und einer Kondensatorstruktur, die im Bereich der Drift-Steuerungszonen als Grabenkondensator verwirklicht sein kann. Elektroden der Kondensatorstruktur können über eine Verbindungselektrode mit der Gateelektrode verbunden sein. Die Verbindungsstruktur verläuft senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Gateelektrode.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine integrierte Schaltung und ein Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung anzugeben, die jeweils den obigen Forderungen genügen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand und das Verfahren der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst eine integrierte Schaltung in einem Halbleitersubstrat einen Trench bzw. Graben in einer ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates, wobei der Trench einen sich in einer ersten Richtung erstreckenden ersten Trenchteil und einen sich in der ersten Richtung erstreckenden zweiten Trenchteil aufweist und der erste Trenchteil über einen weiteren Trenchteil, der sich in einem schrägen Winkel in Bezug auf die erste Richtung erstreckt, mit dem zweiten Trenchteil in einer lateralen Richtung verbunden ist. Die integrierte Schaltung umfasst weiterhin eine Trenchleiterstruktur, die ein leitendes Material aufweist, das in dem ersten Trenchteil angeordnet ist, und eine Trenchkondensatorstruktur, die ein Kondensatordielektrikum und eine erste Kondensatorelektrode, die in dem zweiten Trenchteil angeordnet ist, aufweist. Die erste Kondensatorelektrode umfasst eine Schicht, die eine Seitenwand des zweiten Trenchteiles auskleidet.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung in einem Halbleitersubstrat ein Bilden eines Trenches in einer ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates, wobei der Trench einen sich in einer ersten Richtung erstreckenden ersten Trenchteil und einen sich in der ersten Richtung erstreckenden zweiten Trenchteil aufweist und der erste Trenchteil über einen weiteren Trenchteil, der sich in einem schrägen Winkel in Bezug auf die erste Richtung erstreckt, mit dem zweiten Trenchteil in einer lateralen Richtung verbunden ist. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Bilden einer Trenchleiterstruktur, die ein leitendes Material in dem ersten Trenchteil aufweist, und ein Bilden einer Trenchkondensatorstruktur, die ein Kondensatordielektrikum und eine erste Kondensatorelektrode in dem zweiten Trenchteil umfasst. Die erste Kondensatorelektrode umfasst eine Schicht, die eine Seitenwand des zweiten Trenchteiles auskleidet.
  • Figurenliste
  • Die Zeichnungen veranschaulichen die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zum Erläutern von den Prinzipien. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu relativ zueinander.
    • 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer integrierten Schaltung in einer Ebene parallel zu einer Substratoberfläche gemäß einem Ausführungsbeispiel.
    • 2A zeigt eine Schnittdarstellung, die senkrecht bezüglich der Substratoberfläche eines in 1 dargestellten Transistors geführt ist.
    • 2B veranschaulicht ein Beispiel einer Schnittdarstellung eines Kondensatorbereiches der integrierten Schaltung von 1.
    • 2C zeigt ein weiteres Beispiel einer Schnittdarstellung des Kondensatorbereiches der in 1 gezeigten integrierten Schaltung.
    • 2D veranschaulicht eine Schnittdarstellung eines Verbindungsteiles der in 1 dargestellten integrierten Schaltung.
    • 2E veranschaulicht eine Schnittdarstellung in einer bezüglich der Richtungen der in den 2A bis 2D dargestellten Schnittdarstellungen geneigten Richtung.
    • 3A veranschaulicht ein Beispiel einer Maske zum Definieren verschiedener Trenchteile.
    • 3B und 3C veranschaulichen Schnittdarstellungen eines Halbleitersubstrates, wenn das Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel durchgeführt wird.
    • 4A und 4B veranschaulichen Schnittdarstellungen eines Halbleitersubstrates nach Bilden einer ersten Polysiliziumschicht.
    • 5A und 5B veranschaulichen Schnittdarstellungen eines Halbleitersubstrates nach Bilden einer zweiten dielektrischen Schicht.
    • 6A und 6B veranschaulichen Schnittdarstellungen des Halbleitersubstrates nach Bilden der zweiten Polysiliziumschicht.
    • 7A und 7B veranschaulichen Schnittdarstellungen des Halbleitersubstrates nach Rückätzen der zweiten Halbleiterschicht.
    • 8 zeigt schematisch ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel.
    • 9 veranschaulicht schematisch ein Verfahren gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
  • DETAILBESCHREIBUNG
  • In der folgenden Detailbeschreibung wird Bezug genommen auf die begleitenden Zeichnungen, die einen Teil der Offenbarung bilden und in denen für Veranschaulichungszwecke spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann. In diesem Zusammenhang wird eine Richtungsterminologie, wie „Oberseite“, „Boden“, „Vorderseite“, „Rückseite“, „vorne“, „hinten“ usw. im Hinblick auf die Orientierung der gerade beschriebenen Figuren verwendet. Da Komponenten von Ausführungsbeispielen der Erfindung in einer Anzahl von verschiedenen Orientierungen positioniert werden können, wird die Richtungsterminologie für Veranschaulichungszwecke verwendet und ist in keiner Weise begrenzend.
    Die Beschreibung der Ausführungsbeispiel ist nicht begrenzend. Insbesondere können Elemente der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele mit Elementen von verschiedenen Ausführungsbeispielen kombiniert werden.
  • Die Begriffe „Wafer“, „Substrat“ oder „Halbleitersubstrat“, die in der folgenden Beschreibung verwendet sind, können jegliche auf einem Halbleiter beruhende Struktur umfassen, die eine Halbleiteroberfläche hat. Wafer und Struktur sind so zu verstehen, dass sie Silizium, Silizium-Auf-Isolator (SOI), Silizium-Auf-Saphir (SOS), dotierte und undotierte Halbleiter, epitaktische Schichten aus Silizium, die durch eine Basishalbleiterunterlage getragen sind, und andere Halbleitersubstrate umfassen. Der Halbleiter braucht nicht auf Silizium zu beruhen. Der Halbleiter kann ebenso Silizium-Germanium, Germanium oder Galliumarsenid sein. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen können Siliziumcarbid (SiC) oder Galliumnitrid (GaN) das Halbleitersubstratmaterial bilden.
  • Die Figuren und die Beschreibung veranschaulichen relative Dotierungskonzentrationen durch Angabe von „-“ oder „+“ nächst zu dem Dotierungstyp „n“ oder „p“. Beispielsweise bedeutet „n-“ eine Dotierungskonzentration, die niedriger ist als die Dotierungskonzentration eines „n“-Dotierungsbereiches, während ein „n+“-Dotierungsbereich eine höhere Dotierungskonzentration hat als ein „n“-Dotierungsbereich. Dotierungsbereiche der gleichen relativen Dotierungskonzentration haben nicht notwendigerweise die gleiche absolute Dotierungskonzentration. Beispielsweise können zwei verschiedene „n“-Dotierungsbereiche die gleiche oder verschiedene absolute Dotierungskonzentrationen haben.
    Die Begriffe „lateral“ und „horizontal“, wie diese in der vorliegenden Beschreibung verwendet sind, sollen eine Orientierung parallel zu einer ersten Oberfläche eines Halbleitersubstrates oder eines Halbleiterkörpers beschreiben. Dies kann beispielsweise die Oberfläche eines Wafers oder eines Chips bzw. einer Die sein.
  • Der Begriff „vertikal“, wie dieser in der vorliegenden Beschreibung verwendet ist, soll eine Orientierung beschreiben, die senkrecht zu der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrates oder des Halbleiterkörpers angeordnet ist.
  • Die in dieser Beschreibung verwendet Begriffe „gekoppelt“ und/oder „elektrisch gekoppelt“ sollen nicht bedeuten, dass die Elemente direkt miteinander gekoppelt sein müssen, vielmehr können dazwischen liegende Elemente zwischen den „gekoppelten“ oder „elektrisch gekoppelten“ Elementen vorhanden sein. Der Begriff „elektrisch verbunden“ soll eine niederohmige elektrische Verbindung zwischen den elektrisch miteinander verbundenen Elementen beschreiben.
  • 1 zeigt eine Schnittdarstellung, die parallel zu einer ersten Hauptoberfläche eines Halbleitersubstrates 100 bei einer integrierten Schaltung 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel geführt ist. Die integrierte Schaltung 200 umfasst einen Trench 270, der in einer ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates 100 gebildet ist. Der Trench 270 umfasst einen ersten Trenchteil 271 und einen zweiten Trenchteil 272. Der erste Trenchteil 271 ist mit dem zweiten Trenchteil 272 in einer lateralen Richtung verbunden. Beispielsweise sind die Öffnungen der ersten und zweiten Trenchteile 271, 272 benachbart zu der ersten Hauptoberfläche. Wie im Folgenden erläutert wird, umfasst die integrierte Schaltung 200 außerdem eine Trenchleiterstruktur 215, 220, die ein leitendes Material 250 umfasst, das in dem ersten Trenchteil 271, 273 angeordnet ist. Die integrierte Schaltung 200 umfasst weiterhin eine Trenchkondensatorstruktur 210, die ein Kondensatordielektrikum 240 und eine erste Kondensatorelektrode 235 aufweist, wobei das Kondensatordielektrikum 240 und die erste Kondensatorelektrode 235 in dem zweiten Trenchteil 272 angeordnet sind. Die erste Kondensatorelektrode 235 umfasst eine Schicht, die eine Seitenwand des zweiten Trenchteiles 272 auskleidet oder mit dieser konform ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Trenchleiterstruktur einen Verbindungsteil 215 ausbilden, von dem ein Beispiel auch in 2D veranschaulicht ist. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Trenchleiterstruktur einen Transistorteil 220 ausbilden, von dem ein Beispiel in 2A veranschaulicht ist.
  • Die Schnittdarstellung von 1 zeigt einen Transistorteil 220, einen Kondensatorteil 210 und einen Verbindungsteil 215. Die integrierte Schaltung 200 umfasst den Transistorteil 220, der in dem ersten Trenchteil 271 angeordnet ist. Der Transistorteil 220 umfasst eine Trenchtransistorstruktur, die beispielsweise in 2A gezeigt ist. Die integrierte Schaltung 200 umfasst außerdem den Kondensatorteil 210, der in dem zweiten Trenchteil 272 angeordnet ist. Der Kondensatorteil 210 umfasst eine Trenchkondensatorstruktur, die beispielsweise in den 2B oder 2C veranschaulicht ist. Darüber hinaus kann die integrierte Schaltung 200 den Verbindungsteil 215 umfassen, der in dem dritten Trenchteil 273 angeordnet ist. Der Verbindungsteil 215 umfasst eine Trenchverbindungsstruktur, die beispielsweise in 2D gezeigt ist.
  • Wie in 1 dargestellt ist, können die ersten, zweiten und dritten Trenchteile 271, 272, 273 miteinander verbunden sein. Sie erstrecken sich längs jeweiligen Erstreckungs- bzw. Ausdehnungsrichtungen, beispielsweise längs einer ersten Richtung (x-Richtung). Der erste Trenchteil 271 hat eine kleinere Breite als der zweite Trenchteil 272. Weiterhin hat der dritte Trenchteil 273 eine kleinere Breite als der zweite Trenchteil 272. Beispielsweise kann die Breite des dritten Trenchteiles 273 gleich zu der Breite des ersten Trenchteiles 271 sein. Die Breite der Trenchteile wird längs einer Richtung gemessen, die senkrecht bezüglich der Trencherstreckungsrichtung ist. Beispielsweise kann die Breite der Trenchteile 271, 272, 273 entlang einer zweiten Richtung (y-Richtung) gemessen werden. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann irgendeiner bzw. ein beliebiger der ersten, zweiten und dritten Trenchteile 271, 272, 273 getrennt von anderen Trenchteilen sein.
  • Ein Schichtstapel, der leitende und isolierende Materialien umfasst, ist innerhalb jedem der ersten bis dritten Trenchteile 271, 272, 273 vorgesehen. Beispielsweise kann eine erste isolierende Schicht 230, wie beispielsweise Siliziumoxid oder irgendein anderes geeignetes Material, auf den Seitenwänden des Trenches 270 angeordnet sein, wobei die erste isolierende Schicht 230 benachbart zu dem Substratmaterial 100 ist. In dem Kondensatorteil 210 kann eine erste isolierende Schicht 230, gefolgt durch eine erste leitende Schicht 235, wie beispielsweise Polysilizium, an den Seitenwänden des zweiten Trenchteiles 272 angeordnet sein. Beispielsweise kann innerhalb des Verbindungsteiles 215 die erste leitende Schicht 235 eine Füllung sein. Weiterhin kann eine zweite isolierende Schicht 240 auf Seitenwänden in dem zweiten Trenchteil 272 benachbart zu der ersten leitenden Schicht 235 angeordnet sein. Darüber hinaus kann eine leitende Schicht oder eine leitende Füllung, die die zweite leitende Schicht 250 umfasst, innerhalb des zweiten Trenchteiles 272 angeordnet sein. Weiterhin kann die zweite leitende Schicht 250 eine leitende Füllung in dem ersten Trenchteil 271 sein. Das leitende Material 250 in dem ersten Trenchteil 271 kann mit dem leitenden Material 250 in dem zweiten Trenchteil 272 verbunden sein. Alternativ kann das leitende Material 250 in dem ersten Trenchteil 271 von dem leitenden Material 250 in dem zweiten Trenchteil 272 isoliert sein. Das leitende Material 235 in dem dritten Trenchteil 273 kann mit dem leitenden Material 235 in dem zweiten Trenchteil 272 verbunden sein. Alternativ kann das leitende Material 235 in dem dritten Trenchteil 273 von dem leitenden Material 235 in dem zweiten Trenchteil 272 isoliert sein.
  • 2A veranschaulicht eine Schnittdarstellung zwischen I und I' des Transistorteiles 220, der in 1 dargestellt ist. 2A zeigt eine Trenchtransistorstruktur 301 des Transistorteiles 220 in mehr Einzelheiten. Ein erster Trenchteil 271 ist in einer ersten Hauptoberfläche 110 eines Halbleitersubstrates 100 gebildet. Eine Feldplatte 360 ist in einem unteren Teil des ersten Trenches 271 angeordnet. Eine Gateelektrode 350 ist in einem oberen Teil des ersten Trenchteiles 271 vorgesehen. Die Gateelektrode 350 ist von benachbartem Halbleitermaterial mittels eines Gatedielektrikums 255 isoliert, das aus einem geeigneten isolierenden Material, wie beispielsweise Siliziumoxid, hergestellt ist. Die Feldplatte 360 ist von benachbartem Halbleitermaterial mittels einer Felddielektrikumschicht 365, wie beispielsweise Siliziumoxid, isoliert. Ein Sourcebereich 310 ist benachbart zu der ersten Hauptoberfläche 110 des Halbleitersubstrates 100 angeordnet. Weiterhin ist ein Bodybereich 330 benachbart zu der Gateelektrode 350 vorgesehen und von der Gateelektrode 350 mittels der Gatedielektrikumschicht 355 isoliert. Ein Drainbereich 320 ist benachbart zu einer zweiten Hauptoberfläche 120 des Halbleitersubstrates angeordnet. Ein Driftbereich 340 ist zwischen dem Bodybereich 330 und dem Drainbereich 320 vorgesehen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel können der Sourcebereich 310 und der Drainbereich 320 mit einem ersten Leitfähigkeitstyp dotiert sein, und der Bodybereich 330 kann mit einem zweiten Leitfähigkeitstyp dotiert sein. Der Driftbereich 340 kann mit dem ersten Leitfähigkeitstyp bei einer geringeren Dotierungskonzentration als der Drainbereich 320 dotiert sein. Die dargestellte spezifische Anordnung des Sourcebereiches 310 und des Bodybereiches 320 ist lediglich als Beispiel gegeben. Wie klar zu verstehen ist, kann die Anordnung des Sourcebereiches 310, des Drainbereiches 320, des Bodybereiches 330 und des Driftbereiches 340 beliebig und gemäß allgemein üblichen Konzepten gestaltet sein.
  • Wenn der in der Trenchtransistorstruktur 301 gebildete Transistor eingeschaltet wird, wird eine leitende Inversionsschicht an der Grenze zwischen dem Bodybereich 330 und dem Gatedielektrikum 355 gebildet. Demgemäß ist der Transistor in einem leitenden Zustand von dem Sourcebereich 310 zu dem Drainbereich 320 über die Driftzone 340. Im Falle eines Ausschaltens wird kein leitender Kanal gebildet, und die Ladungsträger innerhalb des Driftbereiches 340 werden durch die Feldplatte 360 kompensiert. Als eine Folge kann der Driftbereich 340 verarmen, was in einem Sperren des Stromflusses bei einer hohen Durchbruchspannung resultiert. Dieser Mechanismus ist lediglich beispielsweise beschrieben. Wie allgemein bekannt ist, kann die Trenchtransistorstruktur 301 eine beliebige andere Art eines Transistors einschließlich eines IGBT ausführen bzw. gestalten, bei welchem eine weitere Elektrode des zweiten Leitfähigkeitstyps benachbart zu der zweiten Hauptoberfläche 120 des Halbleitersubstrates 100 vorgesehen ist.
  • 2B zeigt eine Schnittdarstellung des Kondensatorteiles 210 zwischen II und II' von 1. In der Schnittdarstellung von 2B ist die erste isolierende Schicht 230 als eine konforme Schicht in ähnlicher Weise wie die Felddielektrikumschicht 365 in 2A gebildet. Abweichend von der Trenchtransistorstruktur 301 ist die erste leitende Schicht 235 als eine konforme Schicht gebildet, um eine erste Kondensatorelektrode zu bilden. Mit anderen Worten, die erste leitende Schicht 235 kleidet die Seitenwände des zweiten Trenchteiles 272 aus. Darüber hinaus ist die zweite isolierende Schicht 240 über der gesamten Oberfläche der ersten leitenden Schicht 235 angeordnet, um eine Schicht zu bilden, die konform mit dem zweiten Trenchteil 372 ist oder diesen auskleidet. Die zweite leitende Schicht 245 bildet eine leitende Füllung des zweiten Trenchteiles 272 und bildet die zweite Kondensatorelektrode 380.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 2C, das die gleichen Elemente wie 2B zeigt, kann die zweite leitende Schicht 380 auch als eine konforme Schicht gebildet sein, und es kann eine weitere isolierende Füllung 385 gebildet werden, um den zweiten Trenchteil 272 zu füllen. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 2C können weitere leitende und isolierende Schichten innerhalb des zweiten Trenchteiles 272 abhängig von den Abmessungen des zweiten Trenchteiles und der Dicke der jeweiligen Schichten angeordnet sein. Als ein Ergebnis kann eine Kondensatorstruktur 302 einschließlich einer Vielzahl von Elektroden oder mit einem großen effektiven Elektrodengebiet vorgesehen sein.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2B und 2C sind die Kondensatorelektroden 370, 380 durch leitende Schichten 235, 245 ausgeführt. Dennoch kann, wie klar zu verstehen ist, jede beliebige der Kondensatorelektroden durch dotierte Substratteile beispielsweise benachbart zu der ersten isolierenden Schicht 230 ausgeführt sein.
  • 2D zeigt eine Schnittdarstellung des Verbindungsteiles 215 zwischen III und III' von 1. 2D veranschaulicht die Trenchverbindungsstruktur 303 in mehr Einzelheiten. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 2D ist ein dritter Trenchteil 273 in der ersten Hauptoberfläche 110 des Halbleitersubstrates 100 gebildet. Eine erste isolierende Schicht 230 ist konform gebildet und benachbart zu den Seitenwänden des dritten Trenchteiles 273 angeordnet. Darüber hinaus bildet die zweite leitende Schicht 250 eine leitende Füllung und führt die Verbindungsleitung 390 aus.
  • 2E zeigt eine Schnittdarstellung zwischen IV und IV' von 1, wobei die Schnittdarstellung den Kondensatorteil und den Transistorteil 220 schneidet. Wie dargestellt ist, ist die Bodenseite des Trenches in einer größeren Tiefe, gemessen von der ersten Hauptoberfläche 110 des Halbleitersubstrates 100, als der Trenchteil in dem Transistorteil 220 angeordnet. Mit zunehmender Breite des zweiten Trenchteiles 272 ist die leitende Schicht 235 eher als eine die Seitenwände des zweiten Trenchteiles 272 auskleidende Schicht als eine Füllung aufgetragen bzw. abgeschieden.
  • Die 3A bis 7B veranschaulichen Elemente eines Verfahrens zum Herstellen einer integrierten Schaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung umfasst ein Ätzen eines Trenches 470 in einer ersten Hauptoberfläche 410 eines Halbleitersubstrates 400, wobei das Ätzen des Trenches unter Verwendung einer Ätzmaske 480 vorgenommen wird, die beispielsweise in 3A dargestellt ist. Die Ätzmaske 480 umfasst Abdeckteile 485 und Öffnungsteile, die Teile der ersten Hauptoberfläche 410 des Halbleitersubstrates 400 unbedeckt belassen. Wie in 3A gezeigt ist, umfassen die Öffnungsteile einen ersten Öffnungsteil 491, der eine Breite w1 hat, und einen zweiten Öffnungsteil 492, der eine Breite w2 hat. Wie sofort durch den Fachmann zu verstehen ist, müssen die ersten und zweiten Öffnungsteile 491, 492 nicht miteinander verbunden sein. Unter Verwendung der Maske 480, wie diese in 3A gezeigt ist, als eine Ätzmaske kann ein photolithographischer Prozess zum Mustern eines Photoresistmaterials verwendet werden, um eine entsprechende Photoresistmaske zu bilden. Optional kann eine Hartmaske entsprechend gemustert werden, wie dies üblich ist. Ein anisotroper Ätzschritt kann durchgeführt werden, um das Halbleitermaterial zu ätzen. Aufgrund der vergrößerten Breite w2 der zweiten Öffnungsteile 492 ist die Ätztiefe in diesem Teil gemäß den Teilen vergrößert, die dem ersten Öffnungsteil 491 entsprechen, der die kleinere Breite w1 hat. Beispielsweise kann ein Plasmaätzen, das z.B. CF4 oder HBr2 als ein Ätzgas verwendet, vorgenommen werden.
  • 3B zeigt ein Beispiel einer sich ergebenden Schnittdarstellung zwischen II und II' von 3A entsprechend dem zweiten Öffnungsteil 492. Wie gezeigt ist, hat der zweite Trenchteil 472, der während dieses Ätzprozesses gebildet ist, eine Breite w2 und eine Tiefe d2 . 3C zeigt eine Schnittdarstellung zwischen I und I' von 3A des ersten Trenchteiles 471 entsprechend dem ersten Öffnungsteil 491. Der erste Trenchteil 471 hat eine Breite w1 und eine Tiefe d1 , wobei die Breite w1 kleiner als die Breite w2 und die Tiefe d1 kleiner als die Tiefe d2 ist.
  • Danach wird eine erste isolierende Schicht 430, wie beispielsweise Siliziumoxid, gebildet, um Wände der ersten und zweiten Trenches 471, 472 zu bedecken, gefolgt durch ein Rückätzen, sodass die erste isolierende Schicht 430 lediglich innerhalb der ersten und zweiten Trenchteile 471, 472 vorhanden ist. Das Verfahren zum Bilden der ersten isolierenden Schicht 430 wird durch allgemein übliche Methoden vorgenommen, und eine Beschreibung in Einzelheiten hiervon wird weggelassen. Danach wird die erste leitende Schicht 435 gebildet. Beispielsweise kann die erste leitende Schicht 435 dotiertes Polysilizium sein, wie dies allgemein verwendet wird. Beispielsweise kann dotiertes Polysilizium durch ein CVD-(„chemisches Dampfabscheidungs-“)Verfahren aufgetragen bzw. abgeschieden werden, das eine in-situ-Dotierung verwendet. Die Dicke der ersten leitenden Schicht 435 kann in Abhängigkeit von den ersten und zweiten Breiten w1 , w2 gewählt werden, sodass die erste leitende Schicht 435 eine konforme Schicht in dem zweiten Trenchteil 472 bildet und eine Füllung in dem ersten Trenchteil 471 ausführt. Beispielsweise kann eine Dicke der ersten leitenden Schicht 435 100 bis 500 nm betragen. Während dieses Auftragungs- bzw. Abscheidungsprozesses kann eine konforme Schicht in dem zweiten Trench 472 gebildet werden. Aufgrund der verringerten Breite der Trenches 471 bildet die erste leitende Schicht eine Füllung des ersten Trenches 471.
  • 4A zeigt eine Schnittdarstellung eines Beispiels einer sich ergebenden Struktur des zweiten Trenchteiles 472, und 4B zeigt ein Beispiel einer sich ergebenden Struktur des ersten Trenchteiles 471. Danach wird die erste leitende Schicht 435 zurückgeätzt, wie dies üblich ist. Beispielsweise kann in der Trenchkondensatorstruktur ein Teil der ersten leitenden Schicht 435 an einem Seitenteil zurückbleiben, um einen Kontakt zu ermöglichen. Gemäß einer weiteren Ausführung kann ein CMP-(chemisch-mechanisches Polier-)Verfahren durchgeführt werden, um die erste leitende Schicht 435 von der Substratoberfläche 410 in dem zweiten Trenchteil 472 zu entfernen. Danach kann eine weitere isolierende Schicht 440 über der ersten leitenden Schicht 435 gebildet werden. Beispielsweise kann dies durch eine thermische Oxidationsmethode oder eine Auftragungs- bzw. Abscheidungsmethode vorgenommen werden, die TEOS (Tetraethylorthosilikat) als ein Startmaterial verwendet. Gemäß einem spezifischen Ausführungsbeispiel kann eine weitere dielektrische Schicht (in 5B nicht gezeigt) über der ersten leitenden Schicht 435 gebildet werden, bevor die zweite dielektrische Schicht 440 gebildet wird. Beispielsweise kann diese weitere dielektrische Schicht durch ein Verfahren gebildet werden, das die dielektrische Schicht lediglich auf horizontalen Oberflächen bildet, während Seitenwände des ersten Trenches 471 unbedeckt verbleiben.
  • 5A zeigt eine Schnittdarstellung eines Beispieles einer sich ergebenden Struktur zwischen II und II', und 5B zeigt ein Beispiel einer sich ergebenden Struktur zwischen I und I'. Danach kann eine zweite leitende Schicht 450 gebildet werden. Die Dicke der zweiten leitenden Schicht 450 kann so gewählt werden, dass diese Schicht eine konforme Schicht in dem zweiten Trenchteil 472 bildet und eine Füllung in dem ersten Trenchteil 471 herstellt.
  • 6A zeigt ein Beispiel einer sich ergebenden Struktur zwischen II und II' von 3A. Weiterhin zeigt 6B ein Beispiel einer sich ergebenden Struktur zwischen I und I' von 3A. Danach kann die zweite leitende Schicht 450 rückgeätzt werden, wie dies üblich ist. Als Ergebnis wird, wie in 7A gezeigt ist, eine Trenchkondensatorstruktur in dem zweiten Trench 472 gebildet, wobei die Trenchkondensatorstruktur eine erste Kondensatorelektrode, die aus der ersten leitenden Schicht 435 hergestellt ist, eine zweite Kondensatorelektrode, die aus der zweiten leitenden Schicht 450 hergestellt ist, sowie ein Kondensatordielektrikum, das aus der zweiten isolierenden Schicht 440 gebildet ist, umfasst.
  • Wie in 7B gezeigt ist, wird eine Trenchtransistorstruktur in dem ersten Trench 471 gebildet, wobei die Trenchtransistorstruktur eine Feldplatte, die aus der ersten leitenden Schicht 435 hergestellt ist, und eine Gateelektrode, die aus der zweiten leitenden Schicht 450 hergestellt ist, aufweist. Eine Felddielektrikumschicht, die aus der ersten isolierenden Schicht 430 hergestellt ist, ist zwischen der Feldplatte 435 und dem Substratmaterial 400 angeordnet, und eine Gatedielektrikumschicht, die aus der zweiten isolierenden Schicht 440 gebildet ist, ist zwischen der Gateelektrode 450 und dem Substratmaterial 400 vorgesehen.
  • Wie allgemein üblich ist, können weitere Elektroden oder Schichten von isolierendem Material über der zweiten leitenden Schicht 450, wie in 7A gezeigt, aufgetragen bzw. abgeschieden werden. Weiterhin kann die Dicke der zweiten leitenden Schicht 450 so gewählt werden, dass die zweite leitende Schicht 450 vollständig den verbleibenden Teil des zweiten Trenchteiles 472 füllt.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann lediglich eine isolierende Schicht und lediglich eine leitende Schicht in dem zweiten Trench 472 gebildet werden. Ein Prozess zum Dotieren der Seitenwände des Substrates kann vorgenommen werden, um eine Kondensatorelektrode zu bilden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann eine Seitenwand des Substratmaterials benachbart zu dem Trench 472 eine Kondensatorelektrode bilden.
  • Die 3A bis 7B veranschaulichen ein Verfahren zum Herstellen einer Trenchtransistorstruktur und einer Trenchkondensatorstruktur in einem Halbleitersubstrat 400 durch Verwenden von gemeinsamen oder verbundenen Prozessschritten. Jedoch ist klar zu verstehen, dass weitere Elemente gemeinsam bzw. gleichzeitig gebildet werden können. Beispielsweise kann, wie für den Fachmann sofort zu verstehen ist, durch Verwenden von geeigneten Maskierungsschritten der Verbindungsteil 215 gebildet werden, indem einige dieser Prozessschritte benutzt werden. Wenn der Verbindungsteil 215 gebildet wird, kann eine Maske verwendet werden, die Öffnungen einer Breite ähnlich zu der Breite w1 der ersten Öffnungen 491 der Ätzmaske 480 hat.
  • 8 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen einer integrierten Schaltung. Wie gezeigt ist, kann das Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung in einem Halbleitersubstrat umfassen: Bilden eines Trenches in einer ersten Hauptoberfläche eines Halbleitersubstrates (S10), wobei der Trench einen ersten Trenchteil und einen zweiten Trenchteil umfasst, und wobei der erste Trenchteil mit dem zweiten Trenchteil in einer lateralen Richtung verbunden ist, Bilden einer Trenchleiterstruktur (S20), die ein leitendes Material in dem ersten Trenchteil umfasst, und Bilden einer Trenchkondensatorstruktur (S30), das ein Bilden eines Kondensatordielektrikums und ein Bilden einer ersten Kondensatorelektrode in dem zweiten Trenchteil umfasst. Das Bilden der ersten Kondensatorelektrode umfasst ein Bilden einer Schicht konform mit einer Seitenwand des zweiten Trenchteiles.
  • 9 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen einer integrierten Schaltung. Wie dargestellt ist, umfasst das Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung in einem Halbleitersubstrat: Ätzen eines Trenches (S50) in einer ersten Hauptoberfläche eines Halbleitersubstrates mittels einer Maske, die einen ersten Maskenöffnungsteil und einen zweiten Maskenöffnungsteil umfasst, wobei der zweite Maskenöffnungsteil eine größere Breite als der erste Maskenöffnungsteil hat, und wobei die Breite in einer Richtung senkrecht zu einer Ausdehnungs- oder Erstreckungsrichtung des Trenches gemessen ist, Bilden einer Trenchtransistorstruktur (S60), das ein Bilden einer Gateelektrode in einem ersten Trenchteil umfasst, wobei der erste Trenchteil in dem Halbleitersubstrat unter dem ersten Maskenöffnungsteil definiert ist, und Bilden einer Trenchkondensatorstruktur (S70), das ein Bilden eines Kondensatordielektrikums und ein Bilden einer ersten Kondensatorelektrode in einem zweiten Trenchteil umfasst, wobei der zweite Trenchteil in dem Halbleitersubstrat unter dem zweiten Maskenöffnungsteil definiert ist.
  • Wie oben erläutert wurde, kann durch Verwenden einer spezifischen Ätzmaske, die einen ersten Maskenteil und einen zweiten Maskenteil aufweist, wobei der erste Maskenteil eine kleinere Breite als der zweite Maskenteil hat, ein Trench in einem Halbleitersubstrat gebildet werden. Der Trench hat verschiedene Breiten und verschiedene Tiefen gemäß den verschiedenen Dimensionen bzw. Abmessungen der Teile der Ätzmaske. Demgemäß kann eine Vielzahl von Kombinationen von leitenden und isolierenden Schichten in dem zweiten Trenchteil gebildet werden. Als ein Ergebnis ist es möglich, einen Kondensator mit einem gewünschten Aufbau in dem zweiten Trenchteil zu bilden. Dadurch ist es möglich, die Kondensatorstruktur mit einer Halbleitervorrichtung auf einem gemeinsamen Substrat zu integrieren, wobei gemeinsame Prozessschritte verwendet werden. Da der Kondensator in einem Trench gebildet wird, kann Fläche eingespart werden. Weiterhin ist es möglich, die Kondensatorstruktur und die Trenchtransistorstruktur durch gemeinsame Prozessschritte zu bilden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Trenchkondensatorstruktur an einem Randgebiet des Halbleiterchips angeordnet werden.
  • Beispielsweise können weitere Ausführungsbeispiele jegliche Unterkombination von Merkmalen, die in den Patentansprüchen angegeben sind, oder jegliche Unterkombination von Elementen, die in den oben gegebenen Beispielen beschrieben sind, umfassen.

Claims (20)

  1. Integrierte Schaltung (200) in einem Halbleitersubstrat (100), wobei die integrierte Schaltung (200) aufweist: einen Trench (270) in einer ersten Hauptoberfläche (110) des Halbleitersubstrats (100), wobei der Trench (270) einen sich in einer ersten Richtung erstreckenden ersten Trenchteil (271) und einen sich in der ersten Richtung erstreckenden zweiten Trenchteil (272) aufweist und der erste Trenchteil (271) über einen weiteren Trenchteil, der sich in einem schrägen Winkel in Bezug auf die erste Richtung erstreckt, mit dem zweiten Trenchteil (272) in einer lateralen Richtung verbunden ist, eine Trenchleiterstruktur (215, 220), die ein leitendes Material (250) umfasst, das in dem ersten Trenchteil (271) angeordnet ist, und eine Trenchkondensatorstruktur (210), die ein Kondensatordielektrikum (240) und eine erste Kondensatorelektrode (235), angeordnet in dem zweiten Trenchteil (272), aufweist, wobei die erste Kondensatorelektrode (235) eine eine Seitenwand des zweiten Trenchteiles (272) auskleidende Schicht umfasst.
  2. Integrierte Schaltung (200) nach Anspruch 1, bei der der zweite Trenchteil (272) eine größere Breite als der erste Trenchteil (271) hat, wobei die Breite jeweils in einer Richtung senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung der ersten und zweiten Trenchteile (271, 272) gemessen ist.
  3. Integrierte Schaltung (200) nach Anspruch 1 oder 2, bei der der zweite Trenchteil (272) eine größere Tiefe als der erste Trenchteil (271) hat.
  4. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Trenchleiterstruktur (215, 220) eine Trenchtransistorstruktur (301) ausführt und das leitende Material (250) eine Gateelektrode (350) bildet.
  5. Integrierte Schaltung (200) nach Anspruch 4, bei der die Trenchtransistorstruktur (301) weiterhin eine Feldplatte (360) aufweist, die in einen unteren Teil des ersten Trenchteiles (271) unterhalb der Gateelektrode (350) angeordnet ist.
  6. Integrierte Schaltung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Trenchkondensatorstruktur (210) außerdem eine zweite Kondensatorelektrode (245) aufweist und das Kondensatordielektrikum (240) zwischen den ersten und zweiten Kondensatorelektroden (235, 245) angeordnet ist.
  7. Integrierte Schaltung nach Anspruch 5, bei der die Trenchkondensatorstruktur (210) außerdem eine zweite Kondensatorelektrode (245) aufweist und das Kondensatordielektrikum (240) zwischen den ersten und zweiten Kondensatorelektroden (235, 245) angeordnet ist.
  8. Integrierte Schaltung nach Anspruch 7, bei der die zweite Kondensatorelektrode (245) und die Feldplatte (360) das gleiche Material umfassen.
  9. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die erste Kondensatorelektrode (235) und das leitende Material (250) das gleiche Material umfassen.
  10. Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung (200) in einem Halbleitersubstrat, wobei das Verfahren aufweist: Bilden eines Trenches (270) in einer ersten Hauptoberfläche (110) des Halbleitersubstrates (100), wobei der Trench (100) einen sich in einer ersten Richtung erstreckenden, ersten Trenchteil (271) und einen sich in der ersten Richtung erstreckenden zweiten Trenchteil (272) aufweist und der erste Trenchteil (271) über einen weiteren Trenchteil, der sich in einem schrägen Winkel in Bezug auf die erste Richtung erstreckt, mit dem zweiten Trenchteil (272) in einer lateralen Richtung verbunden ist, Bilden einer Trenchleiterstruktur (215, 220), die ein leitendes Material (250) in dem ersten Trenchteil (271) aufweist, und Bilden einer Trenchkondensatorstruktur (210) einschließlich eines Kondensatordielektrikums (240) und einer ersten Kondensatorelektrode (235) in dem zweiten Trenchteil (272), wobei die erste Kondensatorelektrode (235) eine eine Seitenwand des zweiten Trenchteiles (272) auskleidende Schicht umfasst.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die ersten und zweiten Trenchteile (271, 272) mittels einer Ätzmaske gebildet werden, die einen ersten Maskenöffnungsteil (491) und einen zweiten Maskenöffnungsteil (492) umfasst, wobei der zweite Maskenöffnungsteil (492) eine größere Breite als der erste Maskenöffnungsteil (491) hat.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem der erste Trenchteil (271) gebildet ist, um eine kleinere Breite als der zweite Trenchteil (272) zu haben, wobei die Breite jeweils senkrecht bezüglich einer Erstreckungsrichtung der ersten und zweiten Trenchteile (271, 272) gemessen ist.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem der erste Trenchteil (271) gebildet ist, um eine kleinere Tiefe als der zweite Trenchteil (272) zu haben.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem die ersten und zweiten Trenchteile (271, 272) mittels verbundener Ätzprozesse gebildet werden.
  15. Verfahren nach den Ansprüchen 10 bis 14, bei dem das Bilden des leitenden Materials (250) und das Bilden der ersten Kondensatorelektrode (235) gemeinsame Prozesse des Bildens einer leitenden Schicht umfassen.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem eine Dicke der leitenden Schicht so gewählt ist, dass das leitende Material (250) den ersten Trenchteil (271) füllt.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, bei dem die Trenchleiterstruktur (215, 220) eine Trenchtransistorstruktur (301) ausführt und das leitende Material (250) eine Gateelektrode (350) bildet.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem das Bilden der Trenchtransistorstruktur (215, 220) weiterhin ein Bilden einer Feldplatte (360) umfasst, die in einem unteren Teil des ersten Trenchteiles (271) unterhalb des leitenden Materials (250) angeordnet ist.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem das Bilden der Trenchtransistorstruktur (215, 220) weiterhin ein Bilden einer zweiten Kondensatorelektrode (245) umfasst, sodass das Kondensatordielektrikum (240) zwischen den ersten und zweiten Kondensatorelektroden (235, 245) angeordnet ist.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Bilden der Feldplatte (360) und das Bilden der zweiten Kondensatorelektrode (245) gemeinsame Prozesse zum Bilden einer leitenden Schicht umfassen.
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