DE102015106683B4 - Halbleitervorrichtung mit einem feldeffekttransistor und verfahren zum herstellen der halbleitervorrichtung - Google Patents
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- H01L21/2255—Diffusion into or out of group IV semiconductors from or through or into an applied layer, e.g. photoresist, nitrides the applied layer comprising oxides only, e.g. P2O5, PSG, H3BO3, doped oxides
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- H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
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- H01L29/1075—Substrate region of field-effect devices of field-effect transistors
- H01L29/1079—Substrate region of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate
- H01L29/1083—Substrate region of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate with an inactive supplementary region, e.g. for preventing punch-through, improving capacity effect or leakage current
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Abstract
Halbleitervorrichtung, umfassend ein Array von Feldeffekttransistoren (200) in einem Halbleitersubstrat (100), das eine erste Hauptoberfläche (110) hat, wobei das Array von Feldeffekttransistoren (200) aufweist:einen Sourcekontakttrench (321) und einen Drainkontakttrench (322), deren jeder in einer zweiten Richtung parallel zu der ersten Oberfläche verläuft, wobei ein leitendes Material in dem Sourcekontakttrench (321) einen Sourcekontakt (202) bildet, und ein leitendes Material in dem Drainkontakttrench (322) einen Drainkontakt (206) bildet, und der Sourcekontakttrench (321) und der Drainkontakttrench (322) in der ersten Hauptoberfläche (110) gebildet sind,Gateelektrodenstrukturen (210) und Bodybereiche (220), die sich zwischen dem Sourcekontakttrench (321) und dem Drainkontakttrench (322) erstrecken, wobei die Gateelektrodenstrukturen (210) und die Bodybereiche (220) in einer abwechselnden Weise längs der zweiten Richtung angeordnet sind,einen Sourcebereich (201), der elektrisch mit dem leitenden Material in dem Sourcekontakttrench (321) verbunden und benachbart zu den Bodybereichen (220) ist, und einen Drainbereich (205), der direkt an den Drainkontakt (206) angrenzt und elektrisch mit dem leitenden Material in dem Drainkontakttrench (322) verbunden ist und direkt an die Bodybereiche (220) angrenzt, undeinen Bodykontakt (225) benachbart zu dem Sourcekontakttrench (321) und elektrisch verbunden mit dem leitenden Material in dem Sourcekontakttrench (321).
Description
- HINTERGRUND
- Leistungstransistoren, die gewöhnlich in Automobil- und Industrie-Elektroniken verwendet sind, erfordern einen niedrigen Einschaltwiderstand (Ron A), während eine hohe Spannungssperrfähigkeit gesichert ist. Beispielsweise sollte ein MOS-(„Metall-Oxid-Halbleiter“-)Leistungstransistor in der Lage sein, abhängig von Anwendungserfordernissen Drain-Source-Spannungen Vds von einigen zehn bis einigen hundert oder tausenden von Volt zu sperren. MOS-Leistungstransistoren leiten typischerweise sehr große Ströme, die bis zu einigen hundert Amperes bei typischen Gate-Source-Spannungen von etwa 2 bis 20 V betragen können. Niederspannungs-Leistungstransistoren werden in einer Drain-Source-Spannungsspanne Vds unterhalb 10 Volt angewandt.
- Laterale Leistungsvorrichtungen, in denen ein Stromfluss hauptsächlich parallel zu einer ersten Hauptoberfläche eines Halbleitersubstrates stattfindet, sind nützlich für integrierte Schaltungen, in welche weitere Komponenten, wie Schalter, Brücken und Steuerschaltungen, integriert sind. Im Allgemeinen wird nach Transistoren gesucht, die als ein niederresistiver Niederspannungs-Leistungsschalter verwendet und die mit einer Treiber- bzw. Ansteuerschaltung integriert werden können.
- Laterale Hochvolt-Leistungstransistoren sind beispielsweise aus den Druckschriften
DE 10 2013 113 284 A1 undUS 2003 / 0 141 514 A1 - Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Halbleitervorrichtung vorzusehen, die den oben angegebenen Forderungen genügt. Weiterhin ist es eine Aufgabe, ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Halbleitervorrichtung vorzusehen.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die obige Aufgabe durch den Anmeldungsgegensand gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
- ZUSAMMENFASSUNG
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst eine Halbleitervorrichtung ein Array bzw. eine Anordnung von Feldeffekttransistoren in einem Halbleitersubstrat, das eine erste Hauptoberfläche hat. Das Array von Feldeffekttransistoren umfasst einen Sourcekontakttrench bzw. -graben und einen Drainkontakttrench bzw. -graben, die jeweils in einer zweiten Richtung parallel zu der ersten Hauptoberfläche verlaufen, ein leitendes Material in dem Sourcekontakttrench, das einen Sourcekontakt bildet, und ein leitendes Material in dem Drainkontakttrench, das einen Drainkontakt bildet, wobei der Sourcekontakttrench und der Drainkontakttrench in der ersten Hauptoberfläche gebildet sind. Das Array von Feldeffekttransistoren umfasst weiterhin Gateelektrodenstrukturen und Bodybereiche, die sich zwischen dem Sourcekontakttrench und dem Drainkontakttrench erstrecken. Die Gateelektrodenstrukturen und die Bodybereiche sind in einer abwechselnden Weise längs der zweiten Richtung angeordnet. Das Array von Feldeffekttransistoren umfasst weiterhin einen Sourcebereich, der elektrisch mit dem leitenden Material in dem Sourcekontakttrench verbunden und benachbart zu den Bodybereichen ist, und einem Drainbereich, ist, der direkt an den Drainkontakt angrenzt und elektrisch mit dem leitenden Material in dem Drainkontakttrench verbunden ist und direkt an die Bodybereiche angrenzt. Das Array eines Feldeffekttransistors umfasst weiterhin einen Bodykontakt benachbart zu dem Sourcekontakttrench und elektrisch verbunden mit dem leitenden Material in dem Sourcekontakttrench.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung in einem Halbleitersubstrat, das eine erste Hauptoberfläche hat, ein Bilden eines Sourcebereiches, ein Bilden eines Drainbereiches, ein Bilden eines Bodybereiches und ein Bilden einer Gateelektrode bei dem Bodybereich. Die Gateelektrode ist gestaltet, um eine Leitfähigkeit eines in dem Bodybereich gebildeten Kanals zu steuern, und die Gateelektrode ist in Gatetrenches bzw. -gräben gebildet. Der Bodybereich ist gebildet, um längs einer ersten Richtung zwischen dem Sourcebereich und dem Drainbereich angeordnet zu sein, wobei die erste Richtung parallel zu der ersten Hauptoberfläche ist. Der Bodybereich hat eine Gestalt eines ersten Grates bzw. Firsts, der sich längs der ersten Richtung erstreckt, wobei der Bodybereich direkt an den Sourcebereich und direkt an den Drainbereich angrenzt. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Bilden eines Sourcekontaktes, eines Drainkontaktes und eines Bodykontaktes, wobei der Sourcekontakt elektrisch mit einem Sourceanschluss verbunden ist. Der Bodykontakt ist gebildet, um elektrisch mit dem Sourcekontakt und dem Bodybereich verbunden zu sein, wobei der Drainbereich direkt angrenzend an den Drainkontakt ausgebildet wird.
- Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst eine Halbleitervorrichtung einen Feldeffekttransistor in einem Halbleitersubstrat, das eine erste Hauptoberfläche hat. Der Feldeffekttransistor umfasst einen Sourcebereich, einen Drainbereich, einen Bodybereich und eine Gateelektrode an dem Bodybereich. Die Gateelektrode ist gestaltet, um eine Leitfähigkeit eines in dem Bodybereich gebildeten Kanals zu steuern. Die Gateelektrode ist in Gatetrenches vorgesehen. Der Bodybereich ist längs einer ersten Richtung zwischen dem Sourcebereich und dem Drainbereich angeordnet, wobei die erste Richtung parallel zu der ersten Hauptoberfläche ist. Der Bodybereich hat eine Gestalt eines Grates, der sich in der ersten Richtung erstreckt, wobei der Bodybereich direkt an den Sourcebereich und direkt an den Drainbereich angrenzt. Die Halbleitervorrichtung umfasst weiterhin einen Sourcekontakt, einen Drainkontakt und einen Bodykontakt. Der Sourcekontakt ist elektrisch mit dem Sourceanschluss verbunden, und der Bodykontakt ist in Kontakt mit dem Sourcekontakt und ist elektrisch mit dem Bodybereich verbunden. Der Drainbereich grenzt direkt an den Drainkontakt an.
- Der Fachmann wird zusätzliche Merkmale und Vorteile nach Lesen der folgenden Detailbeschreibung und Betrachten der begleitenden Zeichnungen erkennen.
- Figurenliste
- Die begleitenden Zeichnungen sind beigeschlossen, um ein weiteres Verständnis der Erfindung zu liefern, und sie sind in die Offenbarung einbezogen und bilden einen Teil von dieser. Die Zeichnungen veranschaulichen die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zum Erläutern der Prinzipien. Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung und zahlreiche der beabsichtigten Vorteile werden sofort gewürdigt, da sie unter Hinweis auf die folgende Detailbeschreibung besser verstanden werden. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu relativ zueinander. Gleiche Bezugszeichen geben entsprechend ähnliche Teile an.
-
1A zeigt eine vertikale Schnittdarstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. -
1B zeigt eine horizontale Schnittdarstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel. -
1C zeigt eine weitere vertikale Schnittdarstellung des Ausführungsbeispiels. -
2A bis2C zeigen Schnittdarstellungen einer Halbleitervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. -
3A bis8B veranschaulichen Schnittdarstellungen eines Halbleitersubstrats, wenn eine Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel hergestellt wird. -
9A bis11B veranschaulichen Schnittdarstellungen eines Halbleitersubstrats, wenn eine Modifikation bzw. Abwandlung des Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung durchgeführt wird. -
12 fasst Verfahren gemäß Ausführungsbeispielen zusammen. -
13 zeigt ein Ersatzschaltungsdiagramm einer integrierten Schaltung einschließlich der Halbleitervorrichtung. - 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 ausgebildet werden kann. In diesem Zusammenhang wird eine Richtungsterminologie wie „Oberseite“, „Boden“, „Vorderseite“, „Rückseite“, „Vorne“, „Hinten“ usw. unter Bezugnahme auf die Orientierung bzw. Ausrichtung der gerade beschriebenen Figuren verwendet. Da Komponenten von Ausführungsbeispielen der Erfindung in einer Anzahl von verschiedenen Orientierungen positioniert werden können, wird die Richtungsterminologie für Zwecke der Veranschaulichung verwendet und ist in keiner Weise begrenzend. Es ist zu verstehen, dass andere Ausführungsbeispiele verwendet und strukturelle oder logische Änderungen gemacht werden können, ohne von dem durch die Patentansprüche definierten Bereich abzuweichen.
- Die Beschreibung der Ausführungsbeispiele ist nicht begrenzend. Insbesondere können Elemente der Ausführungsbeispiele, die im Folgenden beschrieben sind, mit Elementen von verschiedenen Ausführungsbeispielen kombiniert werden.
- Die Begriffe „Wafer“, „Substrat“ oder „Halbleitersubstrat“, die in der folgenden Beschreibung verwendet sind, können irgendeine auf Halbleiter beruhende Struktur umfassen, die eine Halbleiteroberfläche hat. Wafer und Substrat sind so zu verstehen, dass sie Silizium, Silizium-auf-Isolator (SOI), Silizium-auf-Saphir (SOS), dotierte und undotierte Halbleiter, epitaktische Schichten von Silizium, getragen durch eine Basishalbleiterunterlage, und andere Halbleiterstrukturen umfassen. Der Halbleiter braucht nicht auf Silizium zu beruhen. Der Halbleiter könnte ebenso Silizium-Germanium, Germanium oder Galliumarsenid sein. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen kann Siliziumcarbid (SiC) oder Galliumnitrid (GaN) das Halbleitersubstratmaterial bilden.
- Die Begriffe „lateral“ und „horizontal“, wie diese in der vorliegenden Beschreibung verwendet sind, sollen eine Orientierung parallel zu einer ersten Oberfläche eines Halbleitersubstrats oder Halbleiterkörpers beschreiben. Dies kann beispielsweise die Oberfläche eines Wafers oder einer Die bzw. eines Chips sein.
- Der Begriff „vertikal“, wie dieser in der vorliegenden Beschreibung verwendet ist, soll eine Orientierung beschreiben, die senkrecht zu der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats oder Halbleiterkörpers angeordnet ist.
- Die hier verwendeten Begriffe „haben“, „enthalten“, „umfassen“, „aufweisen“ und ähnliche Begriffe sind offene Begriffe, die das Vorhandensein von festgestellten Elementen oder Merkmalen anzeigen, jedoch nicht zusätzliche Elemente oder Merkmale ausschließen. Die unbestimmten und bestimmten Artikel sollen sowohl den Plural als auch den Singular einschließen, falls sich aus dem Zusammenhang nicht klar etwas anderes ergibt.
- 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 als die Dotierungskonzentration eines „n“-Dotierungsbereiches ist, 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 gleichen oder verschiedene absolute Dotierungskonzentrationen haben. In den Figuren und der Beschreibung sind oft die dotierten Teile als „p“- oder „n“-dotiert angegeben. Wie klar zu verstehen ist, soll diese Bezeichnung keinesfalls begrenzend gemeint sein. Der Dotierungstyp kann beliebig sein, solange die beschrieben Funktionalität erzielt wird. Weiterhin können in allen Ausführungsbeispielen die Dotierungstypen umgekehrt sein.
- Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf einen „ersten“ und einen „zweiten“ Leitfähigkeitstyp von Dotierstoffen, mit denen Halbleiterteile dotiert sind. Der erste Leitfähigkeitstyp kann ein p-Typ sein, und der zweite Leitfähigkeitstyp kann ein n-Typ sein oder umgekehrt. Wie allgemein bekannt ist, können abhängig von dem Dotierungstyp oder der Polarität der Source- und Drainbereiche Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gate (IGFETs), wie beispielsweise Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) n-Kanal- oder p-Kanal-MOSFETs sein. Beispielsweise sind in einem n-Kanal-MOSFET der Source- und der Drainbereich mit n-Typ-Dotierstoffen dotiert. In einem p-Kanal-MOSFET sind der Source- und der Drainbereich mit p-Typ-Dotierstoffen dotiert. Wie klar zu verstehen ist, können im Zusammenhang der vorliegenden Beschreibung die Dotierungstypen umgekehrt sein. Wenn ein spezifischer Strompfad unter Verwendung einer Richtungssprache beschrieben ist, soll diese Beschreibung lediglich so verstanden werden, dass sie den Pfad und nicht die Polarität des Stromflusses anzeigt, d.h., ob der Strom von Source nach Drain oder umgekehrt fließt. Die Figuren können polaritätsempfindliche Komponenten, beispielsweise Dioden, umfassen. Wie klar zu verstehen ist, ist die spezifische Anordnung dieser polaritätsempfindlichen Komponenten lediglich als ein Beispiel gegeben und kann umgekehrt werden, um die beschriebene Funktionalität zu erzielen, abhängig davon, ob der erste Leitfähigkeitstyp einen n-Typ oder einen p-Typ bedeutet.
- Die in dieser Beschreibung verwendeten Begriffe „gekoppelt“ und/oder „elektrisch gekoppelt“ sollen nicht bedeuten, dass die Elemente direkt miteinander gekoppelt sein müssen - dazwischenliegende Elemente können zwischen den „gekoppelten“ oder „elektrisch gekoppelten“ Elementen vorhanden sein. Der Begriff „elektrisch verbunden“ soll eine niederohmige elektrische Verbindung zwischen den Elementen beschreiben, die elektrisch miteinander verbunden sind.
-
1A zeigt eine vertikale Schnittdarstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Halbleitervorrichtung1 umfasst einen Feldeffekttransistor200 , der in einem Halbleitersubstrat100 gebildet ist, das eine erste Hauptoberfläche110 hat. Der Feldeffekttransistor umfasst einen Sourcebereich201 , einen Drainbereich205 , einen Bodybereich220 und eine Gateelektrode210 bei dem Bodybereich220 . Die Gateelektrode210 ist gestaltet, um eine Leitfähigkeit eines in dem Bodybereich220 gebildeten Kanals zu steuern. Die Gateelektrode210 ist in Gatetrenches212 angeordnet. Die Position der Gatetrenches212 ist durch Strichlinien in der Schnittdarstellung von1A angezeigt. Die Trenches212 sind vor und hinter der Zeichenebene angeordnet. Der Bodybereich220 ist längs einer ersten Richtung, beispielsweise der x-Richtung, zwischen dem Sourcebereich201 und dem Drainbereich205 vorgesehen. Die erste Richtung ist parallel zu der ersten Hauptoberfläche110 . - Wie in mehr Einzelheiten anhand von
1C erläutert werden wird, hat der Bodybereich220 eine Gestalt eines Grates, der sich längs der ersten Richtung erstreckt. Der Bodybereich220 grenzt direkt an den Sourcebereich201 und an den Drainbereich205 an. Der Bodybereich220 kontaktiert den Sourcebereich201 und kontaktiert den Drainbereich205 . Beispielsweise kann eine Driftzone von der Halbleitervorrichtung abwesend sein bzw. fehlen. Insbesondere braucht eine Driftzone nicht zwischen dem Bodybereich und dem Drainbereich205 vorgesehen zu sein. Die Halbleitervorrichtung1 umfasst weiterhin einen Sourcekontakt202 und einen Bodykontakt225 . Der Sourcekontakt202 ist elektrisch mit dem Sourcebereich201 verbunden. Der Bodykontakt225 kann in dem Halbleitersubstrat100 direkt angrenzend an den Sourcekontakt202 angeordnet sein. Der Bodykontakt225 ist elektrisch mit dem Sourcekontakt202 und dem Bodybereich220 verbunden. - Der Bodybereich
220 kann von dem ersten Leitfähigkeitstyp, beispielsweise einem p-Typ, sein. Der Sourcebereich201 und der Drainbereich205 können von dem zweiten Leitfähigkeitstyp, beispielsweise einem n-Typ, sein. - Das Halbleitersubstrat
100 kann eine erste (Boden-)Schicht130 des ersten Leitfähigkeitstyps und eine epitaktisch gewachsene zweite Schicht140 des zweiten Leitfähigkeitstyps, die über der ersten Schicht130 gebildet ist, aufweisen. Eine weitere vergrabene Schicht135 des zweiten Leitfähigkeitstyps kann zwischen der ersten Schicht130 des ersten Leitfähigkeitstyps und der zweiten Schicht140 des zweiten Leitfähigkeitstyps angeordnet sein. Die vergrabene Schicht135 kann mit einer höheren Dotierungskonzentration als die zweite Schicht140 des zweiten Leitfähigkeitstyps dotiert sein. - Die Komponenten des Feldeffekttransistors
200 können in einer Wanne des ersten Leitfähigkeitstyps, beispielsweise eines p-Typs, gebildet sein. Der erste Wannenbereich150 kann in der zweiten Halbleiterschicht140 des zweiten Leitfähigkeitstyps gebildet sein. - Die zweite Schicht
140 des zweiten Leitfähigkeitstyps kann über einen Substratkontakt292 kontaktiert sein. Ein dotierter Teil291 des zweiten Leitfähigkeitstyps kann zwischen dem Substratkontakt292 und der zweiten Schicht140 des zweiten Leitfähigkeitstyps angeordnet sein. Der Substratkontakt292 kann elektrisch mit einem Kontaktanschluss293 gekoppelt sein. - Wie in
1A veranschaulicht ist, kann ein pn-Übergang zwischen der zweiten Schicht140 und dem Wannenbereich150 benachbart zu der ersten Hauptoberfläche110 des Halbleitersubstrats100 angeordnet sein. Dieser Teil kann durch einen isolierenden Schichtteil281 bedeckt sein. Eine Feldplatte280 kann benachbart zu der isolierenden Schicht281 angeordnet sein. Dadurch können elektrische Felder in der Nähe des pn-Überganges in geeigneter Weise geformt werden. Insbesondere können Komponenten über der Substratoberfläche gegenüber elektrischen Feldern geschützt werden, die durch den pn-Übergang verursacht sind. Darüber hinaus wird der pn-Übergang gegenüber elektrischen Feldern geschützt, die durch Komponenten verursacht sind, die über der Substratoberfläche angeordnet sind, wie beispielsweise Metallisierungsschichten. Insbesondere kann eine Durchbruchspannung aufgrund des Vorhandenseins der Feldplatte280 verschoben werden. -
1B zeigt eine horizontale Schnittdarstellung der in1A veranschaulichten Halbleitervorrichtung1 . Die horizontale Schnittdarstellung ist so geführt, dass sie die Gatetrenches212 , den Sourcekontakt202 , den Drainkontakt206 und den Kontaktstöpsel292 schneidet. Wie gezeigt ist, können der Sourcekontakt202 , der Drainkontakt206 und der Substratkontakt292 in jeweiligen Trenches bzw. Gräben gebildet sein, die sich längs der zweiten Richtung (beispielsweise der y-Richtung) erstrecken können, die senkrecht zu der ersten Richtung ist. Der Sourcebereich201 ist angrenzend an eine Seitenwand eines Kontakttrenches321 gebildet, in welchem der Sourcekontakt202 angeordnet ist. Weiterhin kann der Drainbereich205 angrenzend an die Seitenwand und an eine Bodenseite des Kontakttrenches322 vorgesehen sein, in welchem der Drainkontakt206 angeordnet ist. Der Substratkontakt292 ist weiterhin in einem Kontakttrench bzw. -graben 323 gebildet. - Seitenwände und die Bodenseite des Kontakttrenches
323 können dotiert sein, um den dotierten Teil291 zu bilden. -
1C zeigt eine Schnittdarstellung der Halbleitervorrichtung1 zwischen II und II', wie dies auch in1B veranschaulicht ist. Die Schnittdarstellung von1C ist so geführt, dass sie eine Vielzahl von Gatetrenches212 schneidet. Wie veranschaulicht ist, ist das Halbleitermaterial des ersten Leitfähigkeitstyps durch benachbarte Trenches212 strukturiert bzw. gemustert. Aufgrund des Strukturierens können getrennte Lamellen des Halbleitermaterials, die die einzelnen Grate bilden, gebildet werden. Die Grate umfassen eine obere Oberseite220a und Seitenwände220b . Eine Gatedielektrikumschicht211 ist angrenzend an die Seitenwände220b und die obere Oberseite220a von jedem der Grate vorgesehen. Weiterhin ist ein leitendes Material in die Trenches zwischen benachbarten Graten gefüllt, um die Gateelektrode210 zu bilden. Wie erläutert wurde, hat der Bodybereich220 die Gestalt eines Grates, der sich in der ersten Richtung erstreckt, oder einer Finne bzw. einer Rippe. Das heißt, der Bodybereich220 ist durch benachbarte Trenches, die sich in der ersten Richtung erstrecken, in einen Grat strukturiert. Die Seitenwände220b können sich senkrecht oder unter einem Winkel von mehr als 75° bezüglich der ersten Hauptoberfläche110 erstrecken. Die Gateelektrode210 kann benachbart zu zwei Seitenwänden des Grates angeordnet sein. Darüber hinaus brauchen die obere Oberseite220a und die Seitenwände220b des Grates nicht als vollständig gerade Linien ausgeführt zu sein. Beispielsweise können die Schnittpunkte bzw. Schnittstellen zwischen der oberen Oberseite220a und den Seitenwänden220b als gerundete Ecken ausgestaltet sein. In ähnlicher Weise können die Bodenteile der Gatetrenches212 gerundete Ecken zu den Seitenwänden220b der Grate bilden. - Gemäß einem Ausführungsbeispiel beträgt die Breite d1 des Grates d1 > 2 x ld, wobei ld eine Länge einer Verarmungszone bezeichnet, die an der Zwischenfläche zwischen der Gatedielektrikumschicht
211 und dem Kanalbereich220 gebildet ist. Im Allgemeinen wird angenommen, dass in einem Transistor die Länge der Verarmungszone bei einer Gatespannung entsprechend der Schwellenspannung der maximalen Breite der Verarmungszone entspricht. Beispielsweise kann die Breite der Verarmungszone bestimmt werden zu: - Insbesondere können die Kanalbereiche
215 , die an entgegengesetzten Seitenwänden220b eines Grates gebildet sind, nicht miteinander verschmelzen bzw. sich vermengen, so dass der Bodybereich220 mit dem Bodykontaktbereich225 längs der gesamten Länge des Bodybereiches220 verbunden werden kann. Beispielsweise kann die Breite der Trenches ungefähr 20 bis 1000 nm, beispielsweise mehr als 200 nm, längs der ersten Hauptoberfläche110 des Halbleitersubstrats100 betragen. Weiterhin kann der Abstand zwischen benachbarten Trenches, der der Breite d1 der Grate entspricht, größer als 100 nm sein, beispielsweise mehr als 130 nm, beispielsweise sogar mehr als 200, 300, 400 oder 500 nm, betragen. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Breite d1 des Grates gegeben durch d1 < 2 x ld, wobei ld die Länge einer Verarmungszone bezeichnet, die an der Zwischenfläche zwischen der Gatedielektrikumschicht211 und dem Kanalbereich220 gebildet ist. In diesem Fall können die Kanalbereiche, die in den Graten an entgegengesetzten Seitenwänden220b des Grates gebildet sind, physikalisch einander berühren, wenn beispielsweise eine Spannung entsprechend der Schwellenspannung an den Gateanschluss gelegt ist. Gemäß dem Ausführungsbeispiel kann der Bodybereich220 vollständig verarmen, wenn die Gateelektrode auf ein geeignetes Potential gesetzt ist. Ein derartiger Transistor wird auch als ein „vollständig verarmter“ Transistor bezeichnet. In einem derartigen Transistor kann eine optimale Unterschwellenspannung erzielt werden, und Kurzkanaleffekte können wirksam unterdrückt werden, was in verbesserten Vorrichtungseigenschaften resultiert. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann die Breite der Grate ungefähr bzw. angenähert 20 bis 130 nm, beispielsweise 40 bis 120 nm, längs der zweiten Richtung und parallel zu der ersten Hauptoberfläche110 des Halbleitersubstrats100 betragen. - Wenn der Transistor eingeschaltet wird, beispielsweise durch Anlegen einer geeigneten Spannung an die Gateelektrode
210 , wird eine leitende Inversionsschicht215 (leitender Kanal) an der Grenze zwischen dem Bodybereich220 und dem Gatedielektrikum211 gebildet. Demgemäß ist der Transistor in einem leitenden Zustand von dem Sourcebereich201 zu dem Drainbereich205 . Im Falle eines Ausschaltens wird keine leitende Inversionsschicht gebildet, und der Transistor ist in einem nichtleitenden Zustand. - Der Transistor kann beispielsweise eine Sperrspannung in einer Spanne von 0,3 bis 10 V, beispielsweise 1,4 V bis angenähert 4 V in einem Aus-Zustand zwischen Sourcebereich
201 und Drainbereich205 aushalten. Ströme, die in einem Ein-Zustand fließen, können bis zu ungefähr 1,5 Amperes oder mehr sein. Aufgrund der speziellen Konfiguration des Bodybereiches, der die Gestalt eines Grates hat, kann eine höhere effektive Kanalbreite bei einem reduzierten Vorrichtungsgebiet bzw. einer reduzierten Vorrichtungsfläche erzielt werden. Weiterhin können Leckströme reduziert werden, da Kurzkanaleffekte besser unterdrückt werden können. Als ein Ergebnis kann die effektive Breite bzw. Weite des Transistors stark gesteigert werden, ohne die laterale Ausdehnung des Transistors zu erhöhen. - Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann sich der Sourcebereich
201 bis wenigstens 0,5 x die Tiefe der Gatetrenches212 erstrecken. Als ein Ergebnis kann der Bodybereich220 mit dem Sourcebereich201 über eine große Ausdehnungs- bzw. Erstreckungstiefe verbunden sein. Dadurch kann die effektive Kanalbreite bzw. -weite weiter gesteigert werden. Aufgrund des Vorhandenseins der Bodykontaktteile225 kann ein niederohmiger Kontakt des Bodybereiches220 mit dem Sourceanschluss271 über die Sourcekontakte202 hergestellt werden, und ein parasitärer Bipolartransistor kann zerstört oder unterdrückt werden. - Aufgrund der spezifischen Konfiguration, gemäß welcher die Halbleitervorrichtung in einem Wannenbereich
150 des ersten Leitfähigkeitstyps, beispielsweise einer p-Typ-Wanne, die in der zweiten Schicht140 des zweiten Leitfähigkeitstyps gebildet ist, ausgestaltet ist, kann ein Fließen von Leckströmen zu dem Substrat verhindert werden. Aufgrund des Vorhandenseins der vergrabenen Schicht135 kann eine höhere Robustheit bezüglich der ersten (p-dotierten) Schicht130 erzielt werden. Wenn beispielsweise Löcher von dem Substrat injiziert werden, schützt die vergrabene Schicht135 die Halbleitervorrichtung gegenüber der Injektion von Löchern. - Gemäß einer verschiedenen Interpretation kann die in
1A bis1C veranschaulichte Halbleitervorrichtung als eine Halbleitervorrichtung verstanden werden, die einen Feldeffekttransistor200 umfasst, der in einem Halbleitersubstrat100 ausgebildet ist, das eine erste Hauptoberfläche110 hat. Der Feldeffekttransistor200 umfasst einen Sourcekontakttrench321 und einen Drainkontakttrench322 , deren jeder in einer zweiten Richtung parallel zu der ersten Hauptoberfläche verläuft. Ein leitendes Material ist in dem Sourcekontakttrench321 und in dem Drainkontakttrench322 gebildet, deren jeder in der ersten Hauptoberfläche ausgestaltet ist. Der Feldeffekttransistor200 umfasst weiterhin Gateelektrodenstrukturen210 und Bodybereiche220 , die sich zwischen dem Sourcekontakttrench321 und dem Drainkontakttrench322 erstrecken. Die Gateelektrodenstrukturen210 und die Bodybereiche220 sind in einer abwechselnden Weise längs der zweiten Richtung, beispielsweise der y-Richtung, angeordnet. Der Feldeffekttransistor200 umfasst weiterhin einen Sourcebereich201 , der elektrisch mit dem Sourcekontakt202 in dem Sourcekontakttrench321 verbunden ist und direkt an den Bodybereich220 angrenzt. Der Feldeffekttransistor200 umfasst weiterhin Drainbereiche205 , die elektrisch mit dem Drainkontakt206 in dem Drainkontakttrench322 verbunden sind und direkt an die Bodybereiche220 angrenzen. Der Feldeffekttransistor umfasst weiterhin einen Bodykontakt225 benachbart zu dem Sourcekontaktgraben und elektrisch verbunden mit dem Sourcekontakt202 in dem Sourcekontakttrench321 . - Die
2A und2B zeigen Schnittdarstellungen einer Halbleitervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Zusätzlich zu den Komponenten des in1A bis1C veranschaulichten Feldeffekttransistors umfasst der Feldeffekttransistor200 der in2A gezeigten Halbleitervorrichtung1 weiterhin einen Sourceverbindungsteil201b , der in Kontakt mit dem Bodybereich220 angeordnet ist und weiterhin in Kontakt mit dem Sourcebereich201 ist. Darüber hinaus kann der Feldeffekttransistor einen Drainverbindungsteil in Kontakt mit dem Bodybereich220 aufweisen. Der Drainverbindungsteil ist weiterhin in Kontakt mit dem Drainbereich205 . Wie weiter in2A veranschaulicht ist, kann der Drainkontakt206 direkt den Wannenbereich150 kontaktieren, während der Drainbereich205 von einer Bodenseite des Drainkontakts206 abwesend sein bzw. fehlen kann. -
2B zeigt eine horizontale Schnittdarstellung der Halbleitervorrichtung. Wie veranschaulicht ist, sind die Sourceverbindungsteile201b angrenzend an die Gatetrenches212 angeordnet, und Sourceverbindungsteile201b , die benachbarten Trenches zugeordnet sind, sind isoliert voneinander. In ähnlicher Weise sind die Drainverbindungsteile angrenzend an eine Seitenwand der Gatetrenches212 angeordnet. Weiterhin sind Drainverbindungsteile205b , die verschiedenen Trenches zugeordnet sind, getrennt voneinander. -
2C zeigt eine Schnittdarstellung, die zwischen IV und IV' geführt ist, wie dies auch in2B veranschaulicht ist. Das heißt, die Schnittdarstellung von2C ist so geführt, dass sie die Gatetrenches212 schneidet. Wie dargestellt ist, ist der Sourceverbindungsteil201b zwischen dem Gatetrench212 und dem Sourcebereich201 angeordnet, und der Drainverbindungsteil205b ist zwischen dem Gatetrench212 und dem Drainbereich205 vorgesehen. - Im Folgenden wird ein Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen der Halbleitervorrichtung des Ausführungsbeispiels der
2A bis2C veranschaulicht. Insbesondere wird ein Verfahren veranschaulicht, gemäß welchem der Sourceverbindungsteil201b und der Drainverbindungsteil205b in einer selbstausgerichteten bzw. selbstjustierten Weise bezüglich des Gatetrenches212 gebildet werden. Aufgrund der Selbstausrichtung bzw. Selbstjustierung können Überlagerungsvariationen des Source- oder Drainkontakttrenches321 ,322 mit dem Gatetrench212 kompensiert werden. Insbesondere kann auf der einen Seite ein Kurzschluss zwischen dem Sourcebereich201 und der Gateelektrode210 oder dem Drainbereich205 und der Gateelektrode210 vermieden werden. Gleichzeitig ist ein Dotierungsprofil an dem Source/Body-Übergang oder dem Body/Drain-Übergang verbessert. Als ein Ergebnis kann ein Kontaktwiderstand zwischen dem Metall des Sourcekontaktes202 oder des Drainkontaktes206 und dem Bodybereich220 vermindert werden. - Ausgangspunkt zum Bilden einer Halbleitervorrichtung kann ein Halbleitersubstrat
100 sein, das eine erste Schicht130 des ersten Leitfähigkeitstyps, eine zweite Schicht140 des zweiten Leitfähigkeitstyps und eine vergrabene Schicht135 des zweiten Leitfähigkeitstyps, die mit einer höheren Dotierungskonzentration als die zweite Schicht140 dotiert und zwischen der ersten Schicht130 und der zweiten Schicht140 angeordnet ist, aufweist. Beispielsweise kann die vergrabene dotierte Schicht135 durch einen Implantationsschritt und Eintreiben der Dotierstoffe gebildet sein. Die zweite Schicht140 des zweiten Leitfähigkeitstyps kann durch epitaktisches Aufwachsen von Halbleitermaterial über der vergrabenen Schicht135 gebildet sein. Ein Wannenbereich150 , der mit dem ersten Leitfähigkeitstyp dotiert ist, ist in der zweiten Schicht des zweiten Leitfähigkeitstyps definiert. Der Wannenbereich150 kann durch einen maskierten Implantationsprozess gebildet sein. Wie sofort zu verstehen ist, kann irgendein beliebiger Teil dieser Teile durch verschiedene Prozesse gebildet werden. Ein freiliegender horizontaler Oberflächenteil der zweiten Schicht140 und ein Oberflächenteil des Wannenbereiches150 definieren eine erste Hauptoberfläche110 . - Ein Hartmaskenschichtstapel
310 , der beispielsweise eine Siliziumoxidschicht281 und eine Siliziumnitridschicht311 aufweist, kann über der ersten Hauptoberfläche110 gebildet werden. Danach können Gatetrenches212 photolithographisch in der ersten Hauptoberfläche110 definiert werden. Beispielsweise können die Gatetrenches bis zu einer Tiefe von ungefähr bzw. angenähert 1 bis 2 µm geätzt werden. Weiterhin kann ein Abstand d1 zwischen benachbarten Gatetrenches212 50 bis500 nm sein.3A zeigt eine vertikale Schnittdarstellung eines Beispiels einer sich ergebenden Struktur. Weiterhin zeigt3B eine horizontale Schnittdarstellung eines Beispiels einer sich ergebenden Struktur. Wie gezeigt ist, sind die Gatetrenches212 unter einem Abstand d1 vorgesehen. Eine Vielzahl von Gatetrenches212 ist längs der zweiten Richtung, beispielsweise der y-Richtung angeordnet. Weiterhin erstrecken sich die Gatetrenches212 in der ersten Richtung, beispielsweise der x-Richtung. - In dem nächsten Schritt kann eine dotierte Silikatglasschicht in den Gatetrenches
212 gebildet werden. Beispielsweise kann die dotierte Glasschicht312 eine Arsen-Silikatglasschicht oder ein Phosphorsilikatglas umfassen. - Die
4A und4B zeigen Schnittdarstellungen von Beispielen von sich ergebenden Strukturen. Wie in4A gezeigt ist, die eine vertikale Schnittdarstellung zeigt, füllt die dotierte Glasschicht312 die Gatetrenches212 und ist über dem Hauptmaskenschichtstapel311 gebildet. - Danach wird eine weitere Lithographie vorgenommen, um den Kanalbereich zu definieren. Das heißt, Teile der dotierten Glasschicht
312 werden mit einem Fotoresistmaterial bedeckt, wobei die zentralen Teile der Gatetrenches212 unbedeckt belassen werden. Dann wird mittels dieser strukturierten Fotoresistschicht als einer Ätzmaske ein Ätzschritt vorgenommen, um das dotierte Glas von dem zentralen Teil der Gatetrenches212 zu entfernen. Als ein Ergebnis verbleibt das dotierte Silikonglas angrenzend an die rechte Seitenwand des Trenches und die linke Seitenwand des Gatetrenches212 zurück, wenn senkrecht zu der ersten Richtung geblickt wird. Dann wird ein thermischer Prozessschritt vorgenommen. Beispielsweise kann dies bei einer Temperatur von etwa 900 bis 1100°C für ungefähr bzw. angenähert 1 bis 60 Sekunden durchgeführt werden. Als ein Ergebnis diffundieren die in der dotierten Glasschicht312 eingeschlossenen Dotierstoffe in den Wannenbereich150 , um einen Sourceverbindungsteil201b und einen Drainverbindungsteil205b zu bilden. Der Sourceverbindungsteil201b kann angrenzend an eine linke Seitenwand des Gatetrenches212 angeordnet sein. Darüber hinaus kann der Drainverbindungsteil angrenzend an eine rechte Seitenwand des Gatetrenches212 vorgesehen sein. Ein Teil des Sourceverbindungsteiles201b erstreckt sich unter den Gatetrench212 . Darüber hinaus erstreckt sich ein Teil des Drainverbindungsteiles unter den Gatetrench212 . -
5A zeigt ein Beispiel einer sich ergebenden Struktur. Weiterhin zeigt5B eine horizontale Schnittdarstellung eines Beispiels einer sich ergebenden Struktur. Wie dargestellt ist, ist der Sourceverbindungsteil201b so angeordnet, dass er die linkshändige Seite des Gatetrenches212 umgibt. In ähnlicher Weise ist der Drainverbindungsteil angeordnet, um die rechtshändige Seite des Gatetrenches212 zu umgeben. Sourceverbindungsteile201b , die benachbarten Gatetrenches212 zugewiesen sind, kontaktieren einander nicht. Ein Teil des dotierten Wannenbereiches150 ist zwischen benachbarten Verbindungsteilen201b angeordnet. - Danach kann eine dielektrische Schicht auf den Seitenwänden und der Bodenseite der Gatetrenches
212 gebildet werden. Danach kann dotiertes Polysilizium in den Gatetrenches212 gebildet werden. Danach können die Gateelektroden strukturiert bzw. gemustert werden. Beispielsweise kann dies durch Durchführen eines photolithographischen Prozesses, gefolgt durch einen Ätzschritt, vorgenommen werden. Alternativ kann dies durch einen CMP-(„chemisch-mechanischer Polier“-)Schritt vorgenommen werden. - Die
6A und6B zeigen Schnittdarstellungen eines Beispiels einer sich ergebenden Struktur. Wie in6A dargestellt ist, die eine vertikale Schnittdarstellung zeigt, ist die Gateelektrode210 in den Gatetrenches212 angeordnet. Die Gateelektrode210 ist von benachbartem Substratmaterial durch die Gatedielektrikumschicht211 isoliert.6B zeigt eine horizontale Schnittdarstellung, die eine Vielzahl von Gatetrenches212 schneidet. - In den nächsten Schritten werden Kontakttrenches zum Kontaktieren des Transistors und der zweiten Schicht
140 des zweiten Leitfähigkeitstyps definiert. Beispielsweise kann dies durch Bilden einer weiteren Hartmaskenschicht282 über der Struktur, um die Gateelektrode210 zu bedecken, vorgenommen werden. Danach können Kontakttrenches321 ,322 ,323 zum Definieren des Sourcekontaktes, des Drainkontaktes und des Substratkontaktes definiert werden. Beispielsweise kann sich der Sourcekontakttrench321 bis zu einer Tiefe von mehr als 0,5 x die Tiefe der Gatetrenches erstrecken. Die Drainkontakttrenches322 können sich bis zu einer ähnlichen Tiefe wie der Sourcekontakttrench321 erstrecken. -
7A zeigt eine vertikale Schnittdarstellung einer sich ergebenden Struktur. Wie gezeigt ist, sind ein Sourcekontakttrench321 , ein Drainkontakttrench322 in dem Wannenbereich150 gebildet. Weiterhin ist der Substratkontakttrench323 in der zweiten Schicht140 des zweiten Leitfähigkeitstyps angeordnet.7B zeigt eine horizontale Schnittdarstellung. Wie dargestellt ist, erstrecken sich jeder aus dem Sourcekontakttrench321 , dem Drainkontakttrench322 und dem Substratkontakttrench323 längs der zweiten Richtung, z.B. der y-Richtung. - Danach werden Dotierungsschritte vorgenommen, um den Sourcebereich
201 , den Drainbereich205 , die Substratkontakte291 zu vervollständigen und um weiterhin den Bodykontakt225 zu definieren. Beispielsweise kann dies ein Durchführen eines Ionenimplantationsschrittes mit Dotierstoffen des zweiten Leitfähigkeitstyps (z.B. n+) umfassen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann dies ein geneigter bzw. schräger Ionenimplantationsschritt sein, um die Seitenwände des Sourcekontakttrenches321 , des Drainkontakttrenches322 und des Substratkontakttrenches323 zu dotieren. Als ein Ergebnis werden die Seitenwände des Substratmaterials angrenzend an irgendeinen dieser Trenche mit Dotierstoffen des zweiten Leitfähigkeitstyps dotiert. Weiterhin kann ein lithographischer Schritt vorgenommen werden, um den Drainkontakttrench322 und den Substratkontakttrench323 zu bedecken. Danach kann ein vertikaler Implantationsschritt durchgeführt werden, um den Bodykontakt225 an der Bodenseite des Sourcetrenches321 zu definieren. Dann kann eine thermische Behandlung, beispielsweise ein rascher thermischer Ausheilschritt, vorgenommen werden, beispielsweise bei etwa 900 bis 1100°C für angenähert 1 bis 60 Sekunden, um den Dotierungsprozess zu vervollständigen. -
8A zeigt eine vertikale Schnittdarstellung einer sich ergebenden Struktur. Wie dargestellt ist, sind dotierte Teile des zweiten Leitfähigkeitstyps angrenzend an die Seitenwände der Trenches321 ,322 und323 angeordnet. Darüber hinaus ist der Bodykontaktteil225 an einem Bodenteil des Sourcekontakttrenches321 gebildet. Der Bodykontaktteil225 ist in elektrischem und physikalischem Kontakt mit dem Wannenbereich150 des ersten Leitfähigkeitstyps.8B zeigt eine horizontale Schnittdarstellung einer sich ergebenden Struktur. - Danach kann das leitende Material in jeden Trench aus dem Sourcekontakttrench
321 , dem Drainkontakttrench322 und dem Substratkontakttrench323 befüllt werden. Beispielsweise kann eine Barriereschicht aus Ti/TiN in irgendeinem oder in irgendwelchen dieser Trenches gebildet werden, gefolgt durch einen Schritt eines Auftragens bzw. Abscheidens von Wolfram. Wie klar zu verstehen ist, können alternative Materialien verwendet werden, um das leitende Material der Sourceelektrode, der Drainelektrode und des Substratkontaktes zu definieren. Als ein Ergebnis wird die in2A und2B gezeigte Struktur erhalten. - Die
9A bis11B veranschaulichen eine Modifikation dieses Prozesses, ausgehend von der in5A und5B dargestellten Struktur. Nach Durchführen des thermischen Behandlungsschrittes, um die Dotierstoffe in den Wannenbereich150 zu diffundieren, werden die verbleibenden Teile des dotierten Oxides312 vollständig von den Gatetrenches212 entfernt, und ein Reinigungsschritt wird durchgeführt. Danach wird eine Gatedielektrikumschicht211 angrenzend an die Seitenwände und die Bodenseite der Gatetrenches212 gebildet, gefolgt durch einen Schritt eines Füllens von Polysilizium in die Gatetrenches212 . Dann wird das Polysilizium strukturiert, um die Gateelektrode210 zu bilden. Beispielsweise kann dies mittels eines photolithographischen Schrittes, gefolgt von einem Ätzprozess, vorgenommen werden. Alternativ kann ein CMP-Schritt durchgeführt werden. - Die
9A und9B zeigen Schnittdarstellungen eines Beispiels einer sich ergebenden Struktur. Danach können ein oder mehrere Sourcekontakttrenches321 , Drainkontakttrenches322 und Substratkontakttrenches323 in ähnlicher Weise gebildet werden, wie dies anhand von7A und7B erläutert wurde. - Die
10A und10B zeigen Schnittdarstellungen von sich ergebenden Strukturen. Danach können Dotierungsprozesse durchgeführt werden, um den Sourcebereich201 , den Drainbereich205 und den Substratkontakt291 zu vervollständigen. Darüber hinaus wird ein Dotierungsprozess durchgeführt, um den Bodykontakt225 zu definieren. Die Dotierungsprozesse können in ähnlicher Weise durchgeführt werden, wie dies zuvor anhand von8A und8B erläutert wurde. - Als ein Ergebnis kann die in
11A und11B veranschaulichte Struktur erhalten werden. Wie gezeigt ist, ist der Sourcebereich201 angrenzend an die Seitenwand des Sourcetrenches321 angeordnet. Weiterhin ist der Drainbereich205 angrenzend an eine Seitenwand des Drainkontakttrenches322 angeordnet. Der Substratkontakt291 ist an einer Seitenwand des Substratkontakttrenches323 angeordnet. Der Bodykontakt325 ist angrenzend an eine Bodenseite des Sourcekontakttrenches321 angeordnet. Danach kann ein leitendes Material in den Sourcekontakttrench321 , den Drainkontakttrench322 und den Substratkontakttrench323 in einer ähnlichen Weise gefüllt werden, wie dies oben erläutert wurde. Als Ergebnis kann die in2A und2B gezeigte Struktur erhalten werden. -
12 fasst ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zusammen. - Wie dargestellt ist, umfasst ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung in einem Halbleitersubstrat, das eine erste Hauptoberfläche hat, ein Bilden eines Sourcebereiches (
S100 ), ein Bilden eines Drainbereiches (S110 ), ein Bilden eines Bodybereiches (S120 ), und ein Bilden einer Gateelektrode (S130 ) an dem Bodybereich, wobei die Gateelektrode gestaltet ist, um eine Leitfähigkeit eines in dem Bodybereich gebildeten Kanales zu steuern, die Gateelektrode in Gatetrenches gebildet ist, der Bodybereich gebildet ist, um längs einer ersten Richtung zwischen dem Sourcebereich und dem Drainbereich angeordnet zu sein, die erste Richtung parallel zu der ersten Hauptoberfläche ist, der Bodybereich eine Gestalt eines ersten Grates hat, der sich längs der ersten Richtung erstreckt, und der Bodybereich direkt angrenzend an den Sourcebereich und den Drainbereich angeordnet ist. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Bilden eines Sourcekontaktes (S140 ) und ein Bilden eines Bodykontaktes (S150 ), wobei der Sourcekontakt elektrisch mit einem Sourceanschluss verbunden ist, der Bodykontakt gebildet ist, um elektrisch mit dem Sourcekontakt und dem Bodybereich verbunden zu sein. Obwohl12 eine spezifische Folge der verschiedenen einzelnen Prozesse angibt, ist es klar zu verstehen, dass diese Folge modifiziert werden kann, indem die einzelnen Prozesse umgeordnet werden. Weiterhin können verschiedene Prozesse gleichzeitig durch verbundene bzw. gemeinsame Prozessmethoden durchgeführt werden. - Die hier beschriebene Halbleitervorrichtung
1 umfasst eine Vielzahl von einzelnen Feldeffekttransistoren200 , die parallel verbunden sein können. Beispielsweise kann die Vielzahl von parallelen Transistoren200 einen gemeinsamen Sourcekontakt oder eine gemeinsame Elektrode202 , angeordnet in dem Sourcekontakttrench321 , und einen gemeinsamen Drainkontakt oder eine gemeinsame Drainelektrode206 , angeordnet in dem Drainkontakttrench322 , aufweisen. Das Muster bzw. die Struktur der einzelnen Transistoren kann wiederholt und längs der ersten und der zweiten Richtungen gespiegelt werden. - Die Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel kann in geeigneter Weise als ein Niederspannungs-Leistungsschalter oder -transistor, beispielsweise als ein niederohmiger Niederspannungsschalter, verwendet werden. Beispielsweise kann sich der Begriff „Niederspannung“ auf Source-Drain-Spannungen von ungefähr bzw. angenähert 10 bis 15 V beziehen. Gemäß einer spezifischen Anwendung kann eine integrierte Schaltung zum Schalten einzelner Elemente eines Arrays bzw. einer Anordnung Halbleitervorrichtungen gemäß Ausführungsbeispielen umfassen. Beispielsweise können die einzelnen Elemente unabhängig voneinander bei einer vergleichsweise niedrigen Spannung angesteuert werden.
-
13 zeigt ein Ersatzschaltungsdiagramm einer integrierten Schaltung zum Schalten eines Arrays bzw. einer Anordnung von LEDs („Licht emittierende Dioden“ bzw. Leuchtdioden)51 , die in Reihe mit einem Stromregler50 verbunden sind. Beispielsweise kann die Vorwärts- bzw. Durchlassspannung einer derartigen LED51 ungefähr 1,4 V bis ungefähr 6 V betragen, und Ströme können bis zu 1,5 A sein. Die einzelnen LEDs51 können unabhängig voneinander durch Schalter52 angesteuert sein. Die Schalter52 können Halbleitervorrichtungen gemäß Ausführungsbeispielen umfassen. - Weitere Ausführungsbeispiele können irgendeine Unterkombination von Merkmalen, die in den Patentansprüchen angegeben sind, oder irgendeine Unterkombination von Elementen, die in den oben gegebenen Beispielen beschrieben sind, umfassen.
Claims (20)
- Halbleitervorrichtung, umfassend ein Array von Feldeffekttransistoren (200) in einem Halbleitersubstrat (100), das eine erste Hauptoberfläche (110) hat, wobei das Array von Feldeffekttransistoren (200) aufweist: einen Sourcekontakttrench (321) und einen Drainkontakttrench (322), deren jeder in einer zweiten Richtung parallel zu der ersten Oberfläche verläuft, wobei ein leitendes Material in dem Sourcekontakttrench (321) einen Sourcekontakt (202) bildet, und ein leitendes Material in dem Drainkontakttrench (322) einen Drainkontakt (206) bildet, und der Sourcekontakttrench (321) und der Drainkontakttrench (322) in der ersten Hauptoberfläche (110) gebildet sind, Gateelektrodenstrukturen (210) und Bodybereiche (220), die sich zwischen dem Sourcekontakttrench (321) und dem Drainkontakttrench (322) erstrecken, wobei die Gateelektrodenstrukturen (210) und die Bodybereiche (220) in einer abwechselnden Weise längs der zweiten Richtung angeordnet sind, einen Sourcebereich (201), der elektrisch mit dem leitenden Material in dem Sourcekontakttrench (321) verbunden und benachbart zu den Bodybereichen (220) ist, und einen Drainbereich (205), der direkt an den Drainkontakt (206) angrenzt und elektrisch mit dem leitenden Material in dem Drainkontakttrench (322) verbunden ist und direkt an die Bodybereiche (220) angrenzt, und einen Bodykontakt (225) benachbart zu dem Sourcekontakttrench (321) und elektrisch verbunden mit dem leitenden Material in dem Sourcekontakttrench (321).
- Halbleitervorrichtung (1) nach
Anspruch 1 , bei der der Bodykontakt (225) unterhalb des Sourcekontakttrenches (321) angeordnet ist. - Halbleitervorrichtung nach
Anspruch 1 oder2 , bei der der Sourcekontakt (202) sich in einer Tiefenrichtung in das Halbleitersubstrat (100) bis wenigstens 0,5 x die Tiefe der Gatetrenches (212) erstreckt. - Halbleitervorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , bei der das Halbleitersubstrat (100) eine erste Schicht (130) eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine zweite Schicht (140) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, geschichtet über der ersten Schicht (130), und einen Wannenbereich (150) des ersten Leitfähigkeitstyps, gebildet in der zweiten Schicht (140), umfasst. - Halbleitervorrichtung nach
Anspruch 4 , bei der der Feldeffekttransistor (200) in dem Wannenbereich (150) gebildet ist. - Halbleitervorrichtung nach
Anspruch 4 oder5 , weiterhin umfassend eine vergrabene Schicht des zweiten Leitfähigkeitstyps, angeordnet zwischen der ersten Halbleiterschicht (130) und der zweiten Halbleiterschicht (140). - Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der eine Breite des Grates d1 die folgende Beziehung erfüllt: d1 > 2 x ld, wobei ld eine Länge einer Verarmungszone bezeichnet, die an der Zwischenfläche zwischen einer Gatedielektrikumschicht (211) und dem Kanalbereich (220) gebildet ist.
- Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der Sourcebereich (201) Sourceverbindungsteile (201b) in Kontakt mit dem Bodyteil (220) aufweist, wobei die Sourceverbindungsteile (201) benachbart zu den Gatetrenches (212) sind.
- Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die als ein Niederspannungs-Leistungstransistor betreibbar ist.
- Integrierte Schaltung mit einer Halbleitervorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
- Integrierte Schaltung nach
Anspruch 10 , die gestaltet ist, um unabhängig einzelne Elemente eines Arrays von Elementen zu schalten. - Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung in einem Halbleitersubstrat (100), das eine erste Hauptoberfläche (110) hat, umfassend: Bilden eines Sourcebereiches (201), Bilden eines Drainbereiches (205), Bilden eines Bodybereiches (220), und Bilden einer Gateelektrode (210) an dem Bodybereich (220), wobei die Gateelektrode (210) gestaltet ist, um eine Leitfähigkeit eines in dem Bodybereich (220) gebildeten Kanals zu steuern, wobei die Gateelektrode (210) in Gatetrenches (212) gebildet ist, wobei der Bodybereich (220) gebildet ist, um längs einer ersten Richtung zwischen dem Sourcebereich (201) und dem Drainbereich (205) angeordnet zu sein, die erste Richtung parallel zu der ersten Hauptoberfläche ist, der Bodybereich (220) eine Gestalt eines ersten Grates hat, der sich längs der ersten Richtung erstreckt, und der Bodybereich direkt an den Sourcebereich (201) und direkt an den Drainbereich (205) angrenzt, wobei das Verfahren weiterhin ein Bilden eines Sourcekontaktes, eines Drainkontakts (206) und eines Bodykontaktes umfasst, der Sourcekontakt elektrisch mit einem Sourceanschluss verbunden ist und der Bodykontakt gebildet ist, um elektrisch mit dem Sourcekontakt und mit dem Bodybereich verbunden zu sein, wobei der Drainbereich (205) direkt angrenzend an den Drainkontakt ausgebildet wird.
- Verfahren nach
Anspruch 12 , bei dem ein Bilden von wenigstens einem Bereich aus dem Sourcebereich (201) und dem Drainbereich (205) in selbstausgerichteter bzw. selbstjustierter Weise bezüglich den Gatetrenches durchgeführt wird. - Verfahren nach
Anspruch 13 , bei dem ein Bilden des wenigstens einen Bereiches aus dem Sourcebereich (201) und dem Drainbereich (205) ein Bilden eines dotierten Materials in den Gatetrenches, gefolgt durch eine Wärmebehandlung, umfasst. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 12 bis14 , weiterhin umfassend ein Bilden von Kontakttrenches (321, 322, 323) in der ersten Hauptoberfläche, wobei sich die Kontakttrenches (321, 322, 323) in einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung erstrecken. - Verfahren nach
Anspruch 15 , weiterhin umfassend einen Schritt eines Dotierens der Seitenwände des Substratmaterials benachbart zu den Kontakttrenches (321, 322, 323). - Verfahren nach
Anspruch 15 oder16 , weiterhin umfassend einen Schritt eines Dotierens einer Bodenseite des Sourcekontakttrenches (321), um den Bodykontakt zu bilden. - Halbleitervorrichtung (1) mit einem Feldeffekttransistor (200) in einem Halbleitersubstrat (100), das eine erste Hauptoberfläche (110) hat, umfassend: einen Sourcebereich (201), einen Drainbereich (205), einen Bodybereich (220), und eine Gateelektrode (210) an dem Bodybereich (220), wobei die Gateelektrode (210) gestaltet ist, um eine Leitfähigkeit eines in dem Bodybereich (220) gebildeten Kanales zu steuern, wobei die Gateelektrode (210) in Gatetrenches (212) vorgesehen ist, wobei der Bodybereich (220) längs einer ersten Richtung zwischen dem Sourcebereich (201) und dem Drainbereich (205) angeordnet ist, die erste Richtung parallel zu der ersten Hauptoberfläche ist, der Bodybereich (220) eine Gestalt eines Grates hat, der sich längs der ersten Richtung erstreckt, und der Bodybereich direkt an den Sourcebereich (201) und direkt an den Drainbereich (205) angrenzt, wobei die Halbleitervorrichtung (1) weiterhin einen Sourcekontakt (202), einen Drainkontakt (206) und einen Bodykontakt (225) aufweist, der Sourcekontakt (202) elektrisch mit einem Sourceanschluss (271) verbunden ist, der Bodykontakt (225) in Kontakt mit dem Sourcekontakt (202) ist und elektrisch mit dem Bodybereich (220) verbunden ist, und der Drainbereich (205) direkt an den Drainkontakt (206) angrenzt.
- Halbleitervorrichtung nach
Anspruch 18 , bei der der Sourcekontakt (202) in dem Halbleitersubstrat benachbart zu dem Sourcebereich (201) angeordnet ist. - Halbleitervorrichtung (1) nach
Anspruch 18 oder19 , bei der der Bodykontakt (225) unterhalb des Sourcekontaktes (202) angeordnet ist.
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