DE102019119121B3 - Graben-kontaktstruktur enthaltende halbleitervorrichtung und herstellungsverfahren - Google Patents

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Abstract

Vorgeschlagen wird eine Halbleitervorrichtung. Eine Graben-Gatestruktur (102) erstreckt sich von einer ersten Oberfläche (104) entlang einer vertikalen Richtung (y) in einen Siliziumcarbid-Halbleiterkörper (106). Eine Graben-Kontaktstruktur (108) erstreckt von der ersten Oberfläche (104) entlang der vertikalen Richtung (y) in den Siliziumcarbid-Halbleiterkörper (106). Ein Sourcegebiet (130) eines ersten Leitfähigkeitstyps und ein Bodygebiet (110) eines zweiten Leitfähigkeitstyps grenzen an eine erste Seitenwand (112) der Graben-Gatestruktur (102). Ein Diodengebiet (114) des zweiten Leitfähigkeitstyps grenzt an eine zweite Seitenwand (116) der Graben-Gatestruktur (102), die der ersten Seitenwand (112) gegenüberliegt. Ein Abschirmgebiet (118) des zweiten Leitfähigkeitstyps grenzt an einen Boden (120) der Graben-Kontaktstruktur (108), wobei das Abschirmgebiet (118) in einem lateralen Abstand (ld) zur Graben-Gatestruktur (102) angeordnet ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Halbleitervorrichtungen, insbesondere auf Halbleitervorrichtungen, die eine Graben-Kontaktstruktur in einem Siliziumcarbid-Halbleiterkörper enthalten.
  • HINTERGRUND
  • Auf Siliziumcarbid (SiC) basierende Halbleitervorrichtungen profitieren von einer hohen Bandlücke und Durchbruchfestigkeit von Siliziumcarbid. An Grenzflächen zwischen einem SiC-Halbleiterkörper und einer dielektrischen Schicht, zum Beispiel dem Gatedielektrikum einer Transistorzelle eines SiC-MOSFET (SiC-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors), wird jedoch eine hohe Anzahl an Grenzflächenzuständen gebildet, die je nach dem Betriebszustand des SiC-MOSFET von mehr oder weniger Ladungsträgern besetzt werden können. Ladungsträger, die die Grenzflächenzustände besetzen, beeinflussen die Beweglichkeit und Konzentration freier Ladungsträger, die einen feldgesteuerten Transistorkanal bilden, wenn die Transistorzellen eingeschaltet werden. Außerdem wird gewöhnlich die hohe Durchbruchfestigkeit von SiC nicht vollständig ausgenutzt, da die im Gatedielektrikum auftretende elektrische Feldstärke und die Zuverlässigkeit des Gatedielektrikums oft die Durchschlagsfestigkeit des SiC-MOSFET begrenzen. Beispielhafte SiC-MOSFETs sind etwa in den Druckschriften DE 10 2018 104 581 A1 und US 2010 / 0 155 836 A1 beschrieben.
  • Die vorliegende Anmeldung zielt auf eine kompakte SiC-Halbleitervorrichtung, die die intrinsische elektrische Durchbruchfeldstärke von Siliziumcarbid in einem hohen Maße ausnutzen kann.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die Erfindung ist in den unabhängigen Patentansprüchen definiert. Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Ein Beispiel der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung. Die Halbleitervorrichtung umfasst eine Graben-Gatestruktur, die sich von einer ersten Oberfläche entlang einer vertikalen Richtung in einen Siliziumcarbid-Halbleiterkörper erstreckt. Ferner umfasst die Halbleitervorrichtung eine Graben-Kontaktstruktur, die sich von der ersten Oberfläche entlang der vertikalen Richtung in den Siliziumcarbid-Halbleiterkörper erstreckt. Die Halbleitervorrichtung umfasst zudem ein Sourcegebiet eines ersten Leitfähigkeitstyps und ein Bodygebiet eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die an eine erste Seitenwand der Graben-Gatestruktur grenzen. Die Halbleitervorrichtung umfasst ferner ein Diodengebiet des zweiten Leitfähigkeitstyps, das an eine zweite Seitenwand der Graben-Gatestruktur grenzt, die der ersten Seitenwand gegenüberliegt. Die Halbleitervorrichtung umfasst zudem ein Abschirmgebiet des zweiten Leitfähigkeitstyps, das an einen Boden der Graben-Kontaktstruktur grenzt. Das Abschirmgebiet ist in einem lateralen Abstand zur Graben-Gatestruktur angeordnet.
  • Ein anderes Beispiel der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung. Das Verfahren umfasst ein Ausbilden einer Graben-Gatestruktur, die sich von einer ersten Oberfläche entlang einer vertikalen Richtung in einen Siliziumcarbid-Halbleiterkörper erstreckt. Ferner umfasst das Verfahren ein Ausbilden einer Graben-Kontaktstruktur, die sich von der ersten Oberfläche in den Siliziumcarbid-Halbleiterkörper erstreckt. Weiter umfasst das Verfahren ein Ausbilden eines Sourcegebiets eines ersten Leitfähigkeitstyps und eines Bodygebiets eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die beide an eine erste Seitenwand der Graben-Gatestruktur grenzen. Das Verfahren umfasst ferner ein Ausbilden eines Diodengebiets des zweiten Leitfähigkeitstyps, das an eine zweite Seitenwand der Graben-Kontaktstruktur grenzt, die dem Bodygebiet gegenüberliegt. Das Verfahren umfasst weiter ein Ausbilden eines Abschirmgebiets des zweiten Leitfähigkeitstyps, das an einen Boden der Graben-Kontaktstruktur grenzt, wobei das Abschirmgebiet in einem lateralen Abstand zur Graben-Gatestruktur angeordnet ist.
  • Figurenliste
  • Die Zeichnungen veranschaulichen Beispiele von SiC-Halbleitervorrichtungen und Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Vorrichtung. Diese Beispiele werden in der folgenden detaillierten Beschreibung und den Ansprüchen beschrieben.
    • 1 ist eine schematische Querschnittsansicht, um eine SiC-Halbleitervorrichtung zu veranschaulichen, die eine Kontakt-Grabenstruktur enthält.
    • 2 bis 4 sind schematische Querschnittsansichten, um Beispiele von SiC-Halbleitervorrichtungen zu veranschaulichen, die auf dem Beispiel von 1 basieren.
    • 5A bis 5K sind schematische Querschnittsansichten, um ein Verfahren zum Herstellen einer eine Kontakt-Grabenstruktur enthaltenden SiC-Halbleitervorrichtung zu veranschaulichen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • In der folgenden detaillierten Beschreibung wird Bezug genommen auf die begleitenden Zeichnungen, in denen für Veranschaulichungszwecke spezifische Beispiele gezeigt sind, in denen SiC-Halbleitervorrichtungen und Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Vorrichtung ausgestaltet werden können. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu und dienen lediglich für Veranschaulichungszwecke. Entsprechende Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen in den verschiedenen Zeichnungen bezeichnet, falls nicht etwas anderes festgestellt wird.
  • Die Begriffe „haben“, „enthalten“, „umfassen“, „aufweisen“ und dergleichen sind offene Begriffe, und die Begriffe geben das Vorhandensein der festgestellten Strukturen, Elemente oder Merkmale an, schließen jedoch das Vorhandensein von zusätzlichen Elementen oder Merkmalen nicht aus.
  • Für physikalische Abmessungen angegebene Bereiche schließen die Randwerte ein. Beispielsweise liest sich ein Bereich für einen Parameter y von a bis b als a ≤ y ≤ b. Das Gleiche gilt für Bereiche mit einem Randwert wie „höchstens“ und „zumindest“.
  • Hauptbestandteile einer Schicht oder einer Struktur aus einer chemischen Verbindung oder Legierung sind solche Elemente, deren Atome die chemische Verbindung oder Legierung bilden. Beispielsweise sind Silizium (Si) und Kohlenstoff (C) die Hauptbestandteile einer Siliziumcarbid- (SiC-)Schicht.
  • Der Begriff „auf“ ist nicht dahingehend aufzufassen, dass er nur „direkt auf“ bedeutet. Vielmehr kann, falls ein Element „auf“ einem anderen Element positioniert ist (z.B. eine Schicht „auf“ einer anderen Schicht oder „auf“ einem Substrat ist), eine weitere Komponente (z.B. eine weitere Schicht) zwischen den zwei Elementen positioniert sein (z.B. kann eine weitere Schicht zwischen einer Schicht und einem Substrat, falls die Schicht „auf“ dem Substrat ist, positioniert sein).
  • Ein Beispiel einer Halbleitervorrichtung kann eine Graben-Gatestruktur enthalten, die sich von einer ersten Oberfläche entlang einer vertikalen Richtung in einen Siliziumcarbid-Halbleiterkörper erstreckt. Die Halbleitervorrichtung kann ferner eine Graben-Kontaktstruktur enthalten, die sich von der ersten Oberfläche entlang der vertikalen Richtung in den Siliziumcarbid-Halbleiterkörper erstreckt. Weiter kann die Halbleitervorrichtung ein Sourcegebiet eines ersten Leitfähigkeitstyps und ein Bodygebiet eines zweiten Leitfähigkeitstyps enthalten, die an eine erste Seitenwand der Graben-Gatestruktur grenzen. Die Halbleitervorrichtung kann zudem ein Diodengebiet des zweiten Leitfähigkeitstyps enthalten, das an eine zweite Seitenwand der Graben-Gatestruktur grenzt, die der ersten Seitenwand gegenüberliegt. Die Halbleitervorrichtung kann weiter ein Abschirmgebiet des zweiten Leitfähigkeitstyps enthalten, das an einen Boden der Graben-Kontaktstruktur grenzt. Das Abschirmgebiet kann in einem lateralen Abstand zur Graben-Gatestruktur angeordnet sein.
  • Der Siliziumcarbid-Halbleiterkörper kann ein kristallines Halbleitersubstrat sein. Beispielsweise kann der Siliziumcarbid-Kristall einen hexagonalen Polytyp, z.B. 4H oder 6H, aufweisen. Der Siliziumcarbid-Halbleiterkörper kann homogen dotiert sein oder kann verschieden dotierte SiC-Schichtbereiche enthalten. Der Siliziumcarbid-Halbleiterkörper kann eine oder mehr Schichten aus einem anderen Material mit einem Schmelzpunkt nahe kristallinem Siliziumcarbid oder höher enthalten. Beispielsweise können die Schichten aus einem anderen Material im kristallinen Siliziumcarbid-Substrat eingebettet sein.
  • Der Siliziumcarbid-Halbleiterkörper kann zwei im Wesentlichen parallele Hauptoberflächen der gleichen Form und Größe und eine Fläche einer lateralen Oberfläche, die die Ränder der beiden Hauptoberflächen verbindet, aufweisen. Beispielsweise kann der Siliziumcarbid-Halbleiterkörper ein rechtwinkliges Prisma mit oder ohne abgerundete Ränder oder ein rechter Zylinder oder leicht schräger Zylinder (z.B. wo sich die Seiten unter einem Winkel von höchstens 8° oder höchstens 5° oder höchstens 3° neigen) mit oder ohne einem oder mehr Flats oder Notches entlang dem äußeren Umfang sein.
  • Der Siliziumcarbid-Halbleiterkörper kann sich in einer Ebene, die durch Richtungen (auch sogenannte „horizontale Richtungen“) aufgespannt wird, lateral erstrecken.
  • Senkrecht zu den lateralen Richtungen kann in einer vertikalen Richtung der Siliziumcarbid-Halbleiterkörper eine Dicke aufweisen, die verglichen mit der jeweiligen Ausdehnung des Siliziumcarbid-Halbleiterkörpers in den lateralen Richtungen gering ist. Die lateralen Richtungen können parallel zu den Hauptoberflächen verlaufen oder können einen Winkel von höchstens 10° oder höchstens 8° oder höchstens 5° mit zumindest einer der Hauptoberflächen einschließen.
  • Die Graben-Gatestruktur kann ein Gatedielektrikum und eine Gateelektrode enthalten. Das Gatedielektrikum kann die Gateelektrode entlang zumindest einer Seite der Graben-Gatestruktur vom Siliziumcarbid-Halbleiterkörper trennen. Das Gatedielektrikum kann thermisch gewachsenes oder abgeschiedenes Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrid, ein anderes abgeschiedenes dielektrisches Material oder eine beliebige Kombination davon enthalten oder daraus bestehen. Eine Dicke des Gatedielektrikums kann eingestellt werden, um eine Schwellenspannung beispielsweise in einem Bereich von 1,0 V bis 8 V einzurichten. In einigen Ausführungsformen kann die Graben-Gatestruktur ausschließlich die Gateelektrode und das Gatedielektrikum enthalten. Die Gateelektrode kann beispielsweise ein Elektrodenmaterial oder eine Kombination von Elektrodenmaterialien, zum Beispiel ein dotiertes Halbleitermaterial (z.B. ein entartetes dotiertes Halbleitermaterial) wie etwa dotiertes polykristallines Silizium, Metall oder eine Metallverbindung, enthalten oder daraus bestehen. Die Gateelektrode kann auch eine Kombination dieser Materialien, z.B. ein Auskleidungsmaterial und eine Metallfüllung wie etwa Titannitrid (TiN) und Wolfram (W), enthalten.
  • Die Graben-Kontaktstruktur kann eine Kontaktelektrode enthalten. Die Kontaktelektrode kann entlang zumindest einer Seite der Graben-Kontaktstruktur direkt an den Siliziumcarbid-Halbleiterkörper grenzen. Die Graben-Kontaktstruktur kann beispielsweise ein leitfähiges Material oder eine Kombination leitfähiger Materialien, zum Beispiel ein dotiertes Halbleitermaterial (z.B. ein entartetes dotiertes Halbleitermaterial) wie etwa dotiertes polykristallines Silizium, Metall oder eine Metallverbindung enthalten oder daraus bestehen. Die Kontaktstruktur kann auch eine Kombination dieser Materialien, z.B. ein Auskleidungsmaterial und eine Metallfüllung wie etwa Titannitrid (TiN) und Wolfram (W), enthalten. Beispielhafte Materialien von Elektroden, Kontakten oder Verdrahtungsschichten umfassen beispielsweise eines oder mehrere von Aluminium (Al), Kupfer (Cu), Legierungen von Aluminium oder Kupfer, zum Beispiel AlSi, AlCu oder AlSiCu, Nickel (Ni), Titan (Ti), Wolfram (W), Tantal (Ta), Silber (Ag), Gold (Au), Platin (Pt), Palladium (Pd).
  • Ein Gategraben der Graben-Gatestruktur und ein Kontaktgraben der Graben-Kontaktstruktur können beispielsweise gleichzeitig ausgebildet werden. Eine laterale Erstreckung, z.B. eine Breite, des Gategrabens und eine laterale Erstreckung, z.B. eine Breite, des Kontaktgrabens können gleich sein. Desgleichen können eine vertikale Erstreckung, z.B. eine Tiefe, des Gategrabens und eine vertikale Erstreckung, z.B. eine Tiefe, des Kontaktgrabens gleich sein. In einigen Ausführungsformen kann sich die vertikale Erstreckung des Gategrabens von der vertikalen Erstreckung des Kontaktgrabens unterscheiden (kann z.B. kleiner als diese sein). Ein Material oder eine Kombination von Materialien, z.B. ein Stapel von Materialien, der Gateelektrode kann einem Material oder einer Kombination von Materialien, z.B. einem Stapel von Materialien, der Kontaktelektrode entsprechen. Beispielsweise kann sich die Graben-Gatestruktur von der Graben-Kontaktstruktur durch das Gatedielektrikum, das in der Graben-Kontaktstruktur fehlt, unterscheiden. Außerdem kann in einem Transistorzellengebiet ein dielektrisches Material, z.B. ein Zwischenschicht-Dielektrikum wie etwa ein Oxid- und/oder Stickstoff-Plug, die Gateelektrode an der ersten Oberfläche bedecken, während die Kontaktelektrode beispielsweise mit einer Sourceelektrode elektrisch verbunden sein kann.
  • Das Sourcegebiet und das Bodygebiet können mit der Sourceelektrode an der ersten Oberfläche elektrisch verbunden sein. Die Sourceelektrode kann ein über dem Siliziumcarbid-Halbleiterkörper ausgebildetes Verdrahtungsgebiet bilden oder ein Teil davon sein. Das Verdrahtungsgebiet kann eine, zwei, drei oder noch mehr Verdrahtungsebenen enthalten, die strukturierte oder nicht-strukturierte Metallschichten und Zwischenschicht-Dielektrika enthalten können, die zwischen den strukturierten oder nicht-strukturierten Metallschichten angeordnet sind. Kontaktlöcher können beispielsweise die verschiedenen Verdrahtungsebenen elektrisch miteinander verbinden. Das Sourcegebiet und das Bodygebiet können mit der Sourceelektrode an der ersten Oberfläche elektrisch verbunden sein. Beispielsweise kann ein hochdotiertes Body-Kontaktgebiet zwischen dem Bodygebiet und der Sourceelektrode angeordnet sein, um einen ohmschen Kontakt zwischen dem Bodygebiet und der Sourceelektrode zu verbessern. Beispielsweise können das Sourcegebiet und das Bodygebiet mit der Sourceelektrode an Source-Kontaktflächen bzw. Body-Kontaktflächen an der ersten Oberfläche elektrisch verbunden sein. Diese Kontaktflächen können sich entlang einer longitudinalen Richtung der Graben-Gatestruktur an der ersten Oberfläche abwechseln. Alternativ dazu oder zusätzlich kann ein sich in den Siliziumcarbid-Halbleiterkörper erstreckender Vertiefungskontakt mit dem Bodygebiet und/oder mit dem Body-Kontaktgebiet an einer Bodenseite und optional an den Seitenwänden des Vertiefungskontakts elektrisch verbunden sein. Der Vertiefungskontakt kann an den Seitenwänden des Vertiefungskontakts auch mit dem Sourcegebiet elektrisch verbunden sein. Das Bodygebiet kann beispielsweise nur an der ersten Seitenwand, nicht aber an der zweiten Seitenwand direkt an die Graben-Gatestruktur grenzen. Das Sourcegebiet kann zum Beispiel nur an der ersten Seitenwand, nicht aber an der zweiten Seitenwand direkt an die Graben-Gatestruktur grenzen.
  • Das Diodengebiet kann beispielsweise eine größere vertikale Erstreckung, z.B. Tiefe, als das Bodygebiet aufweisen. Eine maximale Dotierungskonzentration des Diodengebiets kann beispielsweise auch größer als eine maximale Dotierungskonzentration des Bodygebiets sein. Eine Ausbildung eines leitfähigen Kanals an der zweiten Seitenwand der Graben-Gatestruktur kann beispielsweise unterdrückt werden, indem dementsprechend eine Schwellenspannung z.B. mittels einer Dotierungskonzentration des Diodengebiets eingestellt wird und/oder indem eine elektrische Verbindung des Kanals an der ersten Oberfläche weggelassen wird, z.B. indem ein an die zweite Seitenwand der Graben-Gatestruktur grenzendes Sourcegebiet weggelassen wird. Das Diodengebiet kann sich zum Beispiel von der zweiten Seitenwand der Graben-Gatestruktur zu einer ersten Seitenwand der Graben-Kontaktstruktur erstrecken. Die zweite Seitenwand der Graben-Gatestruktur kann beispielsweise der ersten Seitenwand der Graben-Kontaktstruktur gegenüberliegen. In den hierin beschriebenen und veranschaulichten Beispielen können eine Vielzahl von Graben-Gatestrukturen und Graben-Kontaktstrukturen ein regelmäßiges Streifenmuster ausbilden. Eine Länge der Graben-Gatestrukturen und der Graben-Kontaktstrukturen entlang einer jeweiligen longitudinalen Richtung der Graben-Gatestrukturen und der Graben-Kontaktstrukturen kann beispielsweise bis zu mehrere Millimeter betragen. Eine vertikale Ausdehnung der Graben-Gatestrukturen und der Graben-Kontaktstrukturen kann in einem Bereich von 0,3 µm bis 5 µm, z.B. in einem Bereich von 0,5 µm bis 2 µm, liegen. Am Boden können die Graben-Gatestrukturen und die Graben-Kontaktstrukturen beispielsweise abgerundet sein. In anderen Beispielen können einige der oder alle Graben-Gatestrukturen und der Graben-Kontaktstrukturen von einer kreisförmigen, einer hexagonalen oder einer quadratischen Form sein. Ein Kanalgebiet und/oder das Bodygebiet können/kann dann an mehr als eine Seitenwand oder sogar mehr als zwei Seitenwände der Graben-Gatestruktur grenzen.
  • Das Abschirmgebiet kann zur Graben-Kontaktstruktur beispielsweise selbstausgerichtet sein. Eine Selbstausrichtung des Abschirmgebiets zur Graben-Kontaktstruktur kann erzielt werden, indem Dotierstoffe des Abschirmgebiets durch einen Boden eines Kontaktgrabens z.B. vor Ausbilden eines Kontakt-Füllmaterials im Kontaktgraben implantiert werden. Das Abschirmgebiet kann beispielsweise an einen überwiegenden Teil, d.h. mehr als 50 %, einer oder die ganze Bodenseite der Graben-Kontaktstruktur grenzen. Das Abschirmgebiet kann das Gatedielektrikum der Graben-Gatestruktur vor hohen elektrischen Feldstärken schützen, die beispielsweise während eines Sperrspannungsmodus der Halbleitervorrichtung auftreten. Eine maximale Dotierstoffkonzentration im Abschirmgebiet kann beispielsweise höher als eine maximale Dotierstoffkonzentration im Bodygebiet sein. Ein vertikales Dotierstoffkonzentrationsprofil im Abschirmgebiet kann eine Dotierungsspitze bei einer Position unter einem Boden der Graben-Gatestruktur aufweisen. Zusätzlich zur Schutzfunktion des Abschirmgebiets kann beispielsweise das Abschirmgebiet auch die Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung mit einer integrierten Freilauf- bzw. Schutzdioden-Funktionalität versehen.
  • Die hierin beschriebenen Beispiele ermöglichen eine kompakte Vorrichtungsstruktur, die ein selbstjustiertes Abschirmgebiet enthält, und eine Vermeidung aufwendiger Implantationen mit hoher Energie, besonders beispielsweise solche mit hohen Implantationsdosen.
  • Ein erster vertikaler Abstand zwischen einem Boden der Graben-Gatestruktur und der ersten Oberfläche kann beispielsweise gleich einem zweiten vertikalen Abstand zwischen dem Boden der Graben-Kontaktstruktur und der ersten Oberfläche sein. Dies kann eine Einstellung eines vertikalen Dotierungskonzentrationsprofils des Abschirmgebiets beginnend zumindest von einem Boden der Graben-Gatestruktur aus ermöglichen, während Seitenwände der Graben-Kontaktstruktur für Zwecke elektrischer Kontakte, z.B. ohmsche oder Schottky-Kontakte, genutzt werden. Indem man die Ionen am Boden des Kontaktgrabens in den SiC-Halbleiterkörper einführt, können beispielsweise Implantationen mit hoher Energie und/oder hoher Dosis vermieden werden, wo die Ionen in den SiC-Halbleiterkörper an der ersten Oberfläche des SiC-Halbleiterkörpers eintreten.
  • Beispielsweise kann eine Kombination der Graben-Kontaktstruktur und des Abschirmgebiets in Bezug auf die vertikale Richtung (d.h. in Bezug auf eine Symmetrieachse, die entlang der vertikalen Richtung verläuft) symmetrisch sein. Dies kann erreicht werden, indem zum Beispiel das zum Kontaktgraben selbstausgerichtete Abschirmgebiet z.B. mittels einer Ionenimplantation von Dotierstoffen durch einen Boden des Kontaktgrabens gebildet wird. Wenn die Dotierstoffe durch einen Boden des Kontaktgrabens implantiert werden, treten die Dotierstoffe am Boden des Kontaktgrabens in den Siliziumcarbid-Halbleiterkörper ein. Im Hinblick auf Beschränkungen in Bezug auf maximale Ionenimplantationsenergien kann dies eine Vergrößerung einer Tiefenreichweite ermöglichen, in der Dotierungskonzentrationsprofile eingestellt werden können. Eine geometrische Form oder ein geometrisches Objekt ist in Bezug auf eine Achse oder eine Richtung symmetrisch, falls eine (Reflexion/Spiegel-)Symmetrieachse der Form oder des Objekts entlang oder parallel zu der Achse oder Richtung verläuft. Beispielsweise ist die Form oder das Objekt symmetrisch, falls sie oder es in zwei oder mehr Stücke geteilt werden kann, die (bis auf eine Reflexion, d.h. eine Drehung um 180°) identisch sind. Eine Querschnittsansicht der Kombination der Graben-Kontaktstruktur und des Abschirmgebiets kann in Bezug auf eine vertikale Linie symmetrisch sein, die sich durch die Mitte der Graben-Kontaktstruktur und das Abschirmgebiet erstreckt, wodurch der Graben geteilt wird.
  • Beispielsweise können das Diodengebiet und das Abschirmgebiet verschmolzen sein. Das Attribut „verschmolzen“ kann bedeuten, dass das Diodengebiet und das Abschirmgebiet zumindest stellenweise direkt aneinander grenzen und/oder überlappen. Wenn das Diodengebiet und das Abschirmgebiet verschmolzen sind, kann das Diodengebiet nicht nur direkt mit der Kontakt-Grabenstruktur verbunden sein, sondern kann auch über das Abschirmgebiet mit der Kontakt-Grabenstruktur elektrisch gekoppelt sein. Desgleichen kann das Abschirmgebiet nicht nur direkt mit der Kontakt-Grabenstruktur verbunden sein, sondern kann auch über das Diodengebiet mit der Kontakt-Grabenstruktur elektrisch gekoppelt sein. Eine Überlappung zwischen dem Diodengebiet und dem Abschirmgebiet kann beispielsweise durch einen Neigungswinkel, wenn Ionen zum Ausbilden des Abschirmgebiets implantiert werden, eingestellt werden.
  • Das Abschirmgebiet kann zum Beispiel in einem vertikalen Abstand zum Diodengebiet angeordnet sein. Ein Halbleitergebiet eines ersten Leitfähigkeitstyps kann zwischen dem Abschirmgebiet und dem Diodengebiet angeordnet sein und kann direkt an die Graben-Kontaktstruktur grenzen. Das Halbleitergebiet des ersten Leitfähigkeitstyps kann beispielsweise ein Teil eines Driftgebiets und/oder ein Teil eines Stromspreizgebiets sein. Das Halbleitergebiet des ersten Leitfähigkeitstyps und die Graben-Kontaktstruktur können beispielsweise einen Schottky-Kontakt bilden. Der Kontaktgraben kann somit nicht nur einen elektrischen Kontakt, z.B. ohmschen Kontakt, zu dem Abschirmgebiet und dem Diodengebiet bereitstellen, sondern kann auch beispielsweise eine kompakte Integration einer Schottky-Diode in eine Transistorzelle ermöglichen.
  • Das Bodygebiet kann beispielsweise nur an die erste Seitenwand der Graben-Gatestruktur unter den ersten und zweiten Seitenwänden der Graben-Gatestruktur grenzen. Die erste Seitenwand kann mit einer Kristallebene des Siliziumcarbid-Halbleiterkörpers mit einer hohen Ladungsträgerbeweglichkeit, z.B. einer {11-20}-Ebene oder einer sogenannten „a-Ebene“, übereinstimmen.
  • Der erste vertikale Abstand zwischen dem Boden der Graben-Gatestruktur und der ersten Oberfläche kann beispielsweise gleich einem dritten vertikalen Abstand zwischen einem Boden des Diodengebiets und der ersten Oberfläche oder größer als ein solcher sein.
  • Das Diodengebiet kann beispielsweise an eine erste Seitenwand der Graben-Kontaktstruktur grenzen. Alternativ dazu oder zusätzlich kann das Diodengebiet an eine zweite Seitenwand der Graben-Kontaktstruktur grenzen. Es kann möglich sein, dass ein Gebiet zwischen der Graben-Kontaktstruktur und der Graben-Gatestruktur z.B. zu zumindest 80 % oder zu zumindest 90 % oder gar ganz mit einem Diodengebiet gefüllt ist.
  • Die Halbleitervorrichtung kann ferner beispielsweise ein Stromspreizgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps enthalten. Weiter kann die Halbleitervorrichtung ein Driftgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps enthalten. Das Driftgebiet kann zwischen dem Stromspreizgebiet und einem Halbleitersubstrat des ersten Leitfähigkeitstyps und/oder zwischen dem Stromspreizgebiet und einem Kontaktgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps angeordnet sein. Eine Dotierungskonzentration des Stromspreizgebiets kann größer als eine Dotierungskonzentration des Driftgebiets sein. Beispielhafte Werte für eine mittlere Netto-Dotierstoffkonzentration im Driftgebiet können im Bereich von 1015 cm-3 bis 5×1016 cm-3 liegen. Eine mittlere Netto-Dotierstoffkonzentration im Stromspreizgebiet kann z.B. um einen Faktorbereich von 3 bis 1000 oder einen Faktorbereich von 5 bis 500 oder einen Faktorbereich von 50 bis 200 beispielsweise größer als die mittlere Netto-Dotierstoffkonzentration im Driftgebiet sein. Eine Anordnung des Stromspreizgebiets kann eine weitere Reduzierung des flächenspezifischen Durchgangs- bzw. Ein-Zustand-Widerstands RDS(on) ermöglichen. Das Stromspreizgebiet kann eine Verbesserung eines Durchgangswiderstands der Vorrichtung ermöglichen, indem beispielsweise ein Kanalstrom zwischen einem Kanalende und dem Driftgebiet gespreizt wird.
  • Die Halbleitervorrichtung kann beispielsweise zumindest zwei Graben-Kontaktstrukturen enthalten. Die Graben-Gatestruktur kann entlang einer lateralen Richtung zwischen einer ersten der zwei Graben-Kontaktstrukturen und einer zweiten der zwei Graben-Kontaktstrukturen angeordnet sein. Das Sourcegebiet und das Bodygebiet und/oder Diodengebiet können beispielsweise ebenfalls zwischen den zwei Graben-Kontaktstrukturen angeordnet sein.
  • Ein erster lateraler Abstand, z.B. an der ersten Oberfläche, zwischen der Graben-Gatestruktur und der ersten der zwei Graben-Kontaktstrukturen kann beispielsweise kleiner als ein zweiter lateraler Abstand zwischen der Graben-Gatestruktur und der zweiten der beiden Graben-Kontaktstrukturen sein. Das Sourcegebiet und das Bodygebiet können beispielsweise zwischen einer Graben-Gatestruktur und der zweiten der Graben-Kontaktstrukturen angeordnet sein, und das Diodengebiet kann zwischen der Graben-Gatestruktur und der ersten der Graben-Kontaktstrukturen angeordnet sein. Der erste Abstand und der zweite Abstand können je nach Ziel-Vorrichtungsparametern, die mit funktionalen Anforderungen an das Draingebiet bzw. die Source/Bodygebiete verbunden sind, eingestellt werden.
  • Beispielsweise kann das Bodygebiet in einem lateralen Abstand zur zweiten der beiden Graben-Kontaktstrukturen angeordnet sein. Dies kann beispielsweise eine elektrische Verbindung des Diodengebiets bei einem Teil der ersten Oberfläche ermöglichen, der zwischen dem Sourcegebiet und der zweiten der beiden Graben-Kontaktstrukturen angeordnet ist.
  • Das Sourcegebiet kann zum Beispiel direkt an die zweite der beiden Graben-Kontaktstrukturen grenzen. Dies kann beispielsweise ein Minimieren lateraler Transistorzellenabmessungen, z.B. eines Transistorzellen-Pitch, ermöglichen.
  • Es versteht sich, dass die Offenbarung mehrerer Handlungen, Prozesse, Operationen, Schritte oder Funktionen, die in der Patentbeschreibung oder den Ansprüchen offenbart sind, nicht dahingehend ausgelegt werden kann, dass sie innerhalb der spezifischen Reihenfolge stattfinden, es sei denn, es wird ansonsten zum Beispiel aus technischen Gründen explizit oder implizit, z.B. mittels Ausdrücke wie „danach“, angegeben. Daher wird die Offenbarung mehrerer Handlungen oder Funktionen diese nicht auf eine bestimmte Reihenfolge beschränken, es sei denn, solche Handlungen oder Funktionen sind aus technischen Gründen nicht austauschbar. In einigen Beispielen kann überdies eine einzelne Handlung, Funktion, Prozess, Operation oder Schritt jeweils mehrere Teilhandlungen, -funktionen, -prozesse, -operationen oder -schritte umfassen oder in solche unterteilt sein. Derartige Teilhandlungen können eingeschlossen und Teil der Offenbarung dieser einzelnen Handlung sein, sofern es nicht ausdrücklich ausgeschlossen ist.
  • Beispielhafte Details über strukturelle Elemente, z.B. Materialien, Abmessungen, Funktionen oder Beziehungen zu anderen strukturellen Elementen, die in den obigen Beispielen beschrieben wurden, gelten gleichermaßen für die Beispiele von Verfahren und Vorrichtungen, die im Folgenden weiter beschrieben werden, und umgekehrt.
  • Ein Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung kann ein Ausbilden einer Graben-Gatestruktur umfassen, die sich von einer ersten Oberfläche entlang einer vertikalen Richtung in einen Siliziumcarbid-Halbleiterkörper erstreckt. Ferner kann das Verfahren ein Ausbilden einer Graben-Kontaktstruktur umfassen, die sich von der ersten Oberfläche in den Siliziumcarbid-Halbleiterkörper erstreckt. Das Verfahren kann weiter ein Ausbilden eines Sourcegebiets eines ersten Leitfähigkeitstyps und eines Bodygebiets eines zweiten Leitfähigkeitstyps einschließen, die beide an eine erste Seitenwand der Graben-Gatestruktur grenzen. Weiterhin kann das Verfahren ein Ausbilden eines Diodengebiets des zweiten Leitfähigkeitstyps einschließen, das an eine zweite Seitenwand der Graben-Gatestruktur grenzt, die dem Bodygebiet gegenüberliegt. Das Verfahren kann überdies ein Ausbilden eines Abschirmgebiets des zweiten Leitfähigkeitstyps umfassen, das an einen Boden der Graben-Kontaktstruktur grenzt, wobei das Abschirmgebiet in einem lateralen Abstand zur Graben-Gatestruktur angeordnet sein kann.
  • Ein Ausbilden der Graben-Gatestruktur kann beispielsweise ein Ausbilden eines Gategrabens umfassen, der sich von der ersten Oberfläche entlang der vertikalen Richtung in den Siliziumcarbid-Halbleiterkörper erstreckt. Beispielsweise kann ein Ausbilden der Graben-Kontaktstruktur ein Ausbilden eines Kontaktgrabens einschließen, der sich von der ersten Oberfläche entlang der vertikalen Richtung in den Siliziumcarbid-Halbleiterkörper erstreckt. Der Gategraben und der Kontaktgraben können gleichzeitig gebildet werden. Dies kann beispielsweise eine kostengünstige Ausbildung struktureller Elemente mit unterschiedlicher Funktion mittels eines gemeinsamen fotolithografischen Maskenprozesses ermöglichen.
  • Das Abschirmgebiet kann beispielsweise mittels zumindest einer Ionenimplantation von Dotierstoffen durch einen Boden des Kontaktgrabens zur Graben-Kontaktstruktur selbstausgerichtet ausgebildet werden.
  • Beispielsweise kann ein Ausbilden der Graben-Gatestruktur ein Ausbilden eines Gatedielektrikums im Gategraben und ein Ausbilden einer Gateelektrode im Gategraben umfassen. Ein Ausbilden der Graben-Kontaktstruktur kann ein Ausbilden eines leitenden Materials im Kontaktgraben einschließen. Die Gateelektrode im Gategraben und das leitende Material im Kontaktgraben können gleichzeitig gebildet werden.
  • Die oben beschriebenen Beispiele können Beispiele einer Leistungs-Halbleitervorrichtung oder Beispiele zum Herstellen einer Leistungs-Halbleitervorrichtung, z.B. einer Leistungs-Halbleitervorrichtung aus Siliziumcarbid, sein. Die Leistungs-Halbleitervorrichtung oder eine elektrische Struktur (z.B. ein Transistor der Siliziumcarbid-Vorrichtung) der Leistungs-Halbleitervorrichtung kann beispielsweise eine Durchbruchspannung oder Sperrspannung von mehr als 100 V (z.B. eine Durchbruchspannung von 200 V, 300 V, 400 V oder 500 V) oder mehr als 500 V (z.B. eine Durchbruchspannung von 600 V, 700 V, 800V oder 1000 V) oder mehr als 1000 V (z.B. eine Durchbruchspannung von 1200 V, 1500 V, 1700 V, 2000 V, 3300 V oder 6500 V) aufweisen.
  • Die oben und im Folgenden beschriebenen Beispiele und Merkmale können kombiniert werden.
  • In Verbindung mit den oben oder im Folgenden beschriebenen Beispielen werden weitere Details und Aspekte angeführt. Eine Bearbeitung des Wafers aus einem Halbleiter mit breiter Bandlücke kann ein oder mehr optionale zusätzliche Merkmale entsprechend einem oder mehr Aspekten aufweisen, die in Verbindung mit den vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehr, oben oder im Folgenden beschriebenen Beispielen angeführt werden.
  • Die Aspekte und Merkmale, die erwähnt und zusammen mit einem oder mehreren der vorher beschriebenen Beispiele und Figuren beschrieben werden, können auch mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert werden, um ein gleiches Merkmal des anderen Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal in dem anderen Beispiel zusätzlich einzuführen.
  • Die Verfahren können zum Herstellen der Halbleitervorrichtung verwendet werden, wie in Bezug auf irgendeines der obigen Beispiele oder irgendeines der im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Beispiele beschrieben wird. In zumindest einigen Beispielen des Verfahrens finden (gegebenenfalls) folgende Merkmale allein oder in Kombination Anwendung:
    • (i) ein Ausbilden zumindest eines des Sourcegebiets, des Bodygebiets, des Stromspreizgebiets, des Diodengebiets und des Abschirmgebiets kann zumindest einen maskierten oder nicht-maskierten Ionenimplantationsprozess einschließen;
    • (ii) ein Ausbilden des Diodengebiets kann zwei oder mehr Ionenimplantationsprozesse mit unterschiedlichen Ionenimplantationsenergien/Ionenimplantationsdosen einschließen;
    • (iii) ein Ausbilden des Abschirmgebiets kann zumindest einen geneigten Ionenimplantationsprozess, um eine Überlappung zum Diodengebiet einzustellen, einschließen.
  • Man erkennt, dass, während das Verfahren oben und im Folgenden als eine Reihe von Schritten oder Ereignissen beschrieben wird, die beschriebene Reihenfolge derartiger Schritte oder Ereignisse nicht in einem beschränkenden Sinn zu interpretieren ist. Vielmehr können einige Schritte in unterschiedlichen Reihenfolgen und/oder gleichzeitig mit anderen Schritten oder Ereignissen abgesehen von jenen, die oben und im Folgenden beschrieben werden, auftreten.
  • Funktionale und strukturelle Details, die in Bezug auf die Beispiele oben beschrieben wurden, sollen gleichermaßen für die exemplarischen Beispiele gelten, die in den Figuren veranschaulicht sind und im Folgenden weiter beschrieben werden.
  • Bezug nehmend auf die schematische Querschnittsansicht von 1 wird ein Beispiel einer Halbleitervorrichtung 100 veranschaulicht.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 umfasst eine Graben-Gatestruktur 102, die sich von einer ersten Oberfläche 104 entlang einer vertikalen Richtung y in einen Siliziumcarbid-Halbleiterkörper 106 erstreckt. Die Graben-Gatestruktur 102 umfasst ein Gatedielektrikum 1021 und eine Gateelektrode 1022.
  • Eine Graben-Kontaktstruktur 108 erstreckt sich von der ersten Oberfläche 104 entlang der vertikalen Richtung y in den Siliziumcarbid-Halbleiterkörper 106.
  • Ein n+-dotiertes Sourcegebiet 130 und ein p-dotiertes Bodygebiet 110 grenzen an eine erste Seitenwand 112 der Graben-Gatestruktur 102. Das n+-dotierte Sourcegebiet 130 und das p-dotierte Bodygebiet 110 sind mit einer ersten Lastelektrode L1, z.B. einer Sourceelektrode, elektrisch verbunden. Die erste Lastelektrode L1 kann zum Beispiel in einem Verdrahtungsgebiet über der ersten Oberfläche (in 1 nicht veranschaulicht) ausgebildet sein. Eine Leitfähigkeit eines Kanals nahe einer Grenzfläche zwischen dem Bodygebiet 110 und dem Gatedielektrikum 1021 kann beispielsweise durch eine an die Gateelektrode 1022 angelegte Spannung gesteuert werden.
  • Ein p-dotiertes Diodengebiet 114 grenzt an eine zweite Seitenwand 116 der Graben-Gatestruktur 102, die der ersten Seitenwand 112 gegenüberliegt. Das p-dotierte Diodengebiet 114 kann an der ersten Oberfläche 104, z.B. mit der Sourceelektrode, und an der Kontakt-Grabenstruktur 108 elektrisch verbunden sein.
  • Ein p-dotiertes Abschirmgebiet 118 grenzt an einen Boden 120 der Graben-Kontaktstruktur 108. Das p-dotierte Abschirmgebiet 118 kann zur Graben-Kontaktstruktur 108 selbstausgerichtet sein. Das Abschirmgebiet 118 ist in einem lateralen Abstand ld zur Graben-Gatestruktur 102 angeordnet.
  • In dem in 1 veranschaulichten Beispiel ist ein erster vertikaler Abstand vd1 zwischen einem Boden 122 der Graben-Gatestruktur 102 und der ersten Oberfläche 104 gleich einem zweiten vertikalen Abstand vd2 zwischen einem Boden 120 der Graben-Kontaktstruktur 108 und der ersten Oberfläche 104. Eine n-dotierte Driftstruktur 132 grenzt an eine Bodenseite des Bodygebiets 110 und ist mit einer zweiten Lastelektrode L2, z.B. einer Drainelektrode, an einer der ersten Oberfläche 104 entgegengesetzten zweiten Oberfläche elektrisch verbunden.
  • Bezug nehmend auf die schematische Querschnittsansicht von 2 wird ein anderes Beispiel einer Halbleitervorrichtung 100 veranschaulicht. Das Beispiel basiert auf dem Beispiel von 1, ist aber detaillierter veranschaulicht.
  • Die Halbleitervorrichtung enthält eine Vielzahl von Transistorzellen TC, die elektrisch parallel verbunden sind.
  • Die Graben-Gatestruktur 102 jeder Transistorzelle TC enthält ein Gatedielektrikum 1021 und die Gateelektrode 1022. Die Gateelektrode 1022 umfasst eine Gateelektroden-Auskleidung 1023 und ein Gateelektroden-Füllmaterial 1024. Die Graben-Kontaktstruktur 108 jeder Transistorzelle TC umfasst eine Kontakt-Auskleidung 1081 und ein Kontakt-Füllmaterial 1082. Die Kontakt-Auskleidung 1081 und die Gateelektrode-Auskleidung 1023 können beispielsweise gleichzeitig gebildet werden. Das Kontakt-Füllmaterial 1082 und das Gateelektroden-Füllmaterial 1024 können beispielsweise gleichzeitig gebildet werden. Ein dielektrischer Stöpsel bzw. Plug (engl.: plug) 134 ist auf der Graben-Gatestruktur 102 angeordnet und isoliert die Gateelektrode 1022 elektrisch von einer Sourceelektrode 136 über der ersten Oberfläche 104. Die Sourceelektrode 136 ist mit der Graben-Kontaktstruktur 108, mit dem Diodengebiet 114, mit dem Sourcegebiet 130 und mit dem Bodygebiet 110 an der ersten Oberfläche 104 elektrisch verbunden. Eine n-dotierte Driftstruktur 132 umfasst ein n-dotiertes Driftgebiet 1321, ein n-dotiertes Puffergebiet 1322 und ein n+-dotiertes Substratgebiet 1323. In einigen anderen Beispielen kann die Driftstruktur ferner ein zwischen dem Driftgebiet 1321 und dem Bodygebiet 110 angeordnetes Stromspreizgebiet enthalten. Das Substratgebiet 1323 kann aus der Driftstruktur 132 auch weggelassen sein.
  • In dem in 2 veranschaulichten Beispiel sind das Abschirmgebiet 118 und das Diodengebiet 114 verschmolzen. Das Bodygebiet 110 ist in einem lateralen Abstand zu einer Graben-Kontaktstruktur 108 eines benachbarten Transistors TC angeordnet. Das Sourcegebiet 130 ist auch in einem lateralen Abstand zur Graben-Kontaktstruktur 108 eines benachbarten Transistors TC angeordnet. Das Bodygebiet 110 kann beispielsweise über das Diodengebiet 114 einer benachbarten Transistorzelle TC mit der Sourceelektrode 136 elektrisch verbunden sein.
  • Bezug nehmend auf die schematische Querschnittsansicht von 3 wird ein anderes Beispiel einer Halbleitervorrichtung 100 veranschaulicht. Das Beispiel basiert auf dem Beispiel von 1, ist aber detaillierter veranschaulicht. Das in 3 veranschaulichte Beispiel unterscheidet sich von dem in 2 veranschaulichten Beispiel insofern, als das Sourcegebiet 130 an die zweite Seitenwand 128 der Kontakt-Grabenstruktur 108 einer benachbarten Transistorzelle TC grenzt. Das Bodygebiet 110 kann beispielsweise über die erste Oberfläche 104 (in 3 nicht veranschaulicht) und/oder über das Diodengebiet 114 und die Kontakt-Grabenstruktur 108 der benachbarten Transistorzelle TC mit der Sourceelektrode 136 elektrisch verbunden sein.
  • Bezug nehmend auf die schematische Querschnittsansicht von 4 wird ein weiteres Beispiel einer Halbleitervorrichtung 100 veranschaulicht. Das Beispiel basiert auf dem Beispiel von 1, ist aber detaillierter veranschaulicht. Das in 4 veranschaulichte Beispiel unterscheidet sich von dem in 3 veranschaulichten Beispiel insofern, als das Abschirmgebiet 118 in einem vertikalen Abstand zum Diodengebiet 114 angeordnet ist. Ein Teil des Driftgebiets 1321 ist zwischen dem Abschirmgebiet 118 und dem Diodengebiet 114 angeordnet und grenzt direkt an die Graben-Kontaktstruktur 108, um beispielsweise eine kompakte Integration einer Schottky-Diode SD in die Transistorzellen TC zu schaffen.
  • Ein Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, z.B. der in 1 veranschaulichten Halbleitervorrichtung, wird unter Bezugnahme auf die schematischen Querschnittsansichten der 5A bis 5K veranschaulicht und beschrieben.
  • Bezug nehmend auf 5A werden das Puffergebiet 1322 und das Driftgebiet 1321 z.B. mittels zumindest eines Schichtabscheidungsprozesses auf dem Substratgebiet 1323 ausgebildet. Beispielsweise kann eine chemische Gasphasenabscheidung (CVD) für ein epitaktisches Wachstum des Puffergebiets 1322 und des Driftgebiets 1321 auf dem Substratgebiet 1323 genutzt werden.
  • Bezug nehmend auf 5B kann das Bodygebiet 110 im Driftgebiet 1321 z.B. mittels zumindest eines maskierten und/oder nicht-maskierten Ionenimplantationsprozesses gebildet werden. Wahlweise können beispielsweise weitere Gebiete, z.B. das Stromspreizgebiet, mittels zumindest eines weiteren Ionenimplantationsprozesses ausgebildet werden.
  • Bezug nehmend auf 5C wird das Sourcegebiet 130 durch zumindest einen Ionenimplantationsprozess unter Verwendung einer ersten Maske 138 gebildet.
  • Bezug nehmend auf 5D wird das Diodengebiet 108 durch zumindest einen Ionenimplantationsprozess unter Verwendung einer zweiten Maske 140 ausgebildet.
  • Bezug nehmend auf 5E werden Gategräben 142 und Kontaktgräben 144 an der ersten Oberfläche 104 z.B. durch zumindest einen Ätzprozess unter Verwendung einer dritten Maske 146, z.B. einer Hartmaske, gebildet.
  • Bezug nehmend auf 5F wird das Abschirmgebiet 118 mittels zumindest eines Ionenimplantationsprozesses durch einen Boden der Kontaktgräben 144 unter Verwendung einer vierten Maske 148, die die Gategräben 142 füllt und bedeckt, ausgebildet. Eine geneigte Ionenimplantation kann beispielsweise ein Einrichten einer Überlappung zwischen dem Abschirmgebiet 118 und dem Diodengebiet 114 ermöglichen.
  • Bezug nehmend auf 5G wird die vierte Maske 148 entfernt, und das Gatedielektrikum 1021 wird in den Gategräben 142 und den Kontaktgräben 144 ausgebildet.
  • Bezug nehmend auf 5H wird das Gatedielektrikum 1021 unter Verwendung einer fünften Maske 150, die das Gatedielektrikum 1021 in den Gategräben 142 bedeckt, aus den Kontaktgräben 144 entfernt.
  • Bezug nehmend auf 51 wird die fünfte Maske 150 entfernt. Die Gateelektroden-Auskleidung 1023 und die Kontakt-Auskleidung 1081 werden in den Gategräben 142 bzw. in den Kontaktgräben 144 gleichzeitig ausgebildet. Das Gateelektroden-Füllmaterial 1024 und das Kontakt-Füllmaterial 1082 werden in den Gategräben 142 bzw. in den Kontaktgräben 144 gleichzeitig gebildet.
  • Bezug nehmend auf 5J wird ein Zwischenschicht-Dielektrikum 152 über den Gategräben 142 und den Kontaktgräben 144 ausgebildet. Eine sechste Maske 154 zum Strukturieren des Zwischenschicht-Dielektrikums 152 wird auf dem Zwischenschicht-Dielektrikum 152 ausgebildet.
  • Bezug nehmend auf 5K wird das Zwischenschicht-Dielektrikum 152 über die sechste Maske 154 strukturiert. Dies ergibt die dielektrischen Plugs 134. Die Sourceelektrode 136 wird über der ersten Oberfläche 104 des Halbleiterkörpers 106 ausgebildet.

Claims (17)

  1. Halbleitervorrichtung (100), aufweisend: eine Graben-Gatestruktur (102), die sich von einer ersten Oberfläche (104) entlang einer vertikalen Richtung (y) in einen Siliziumcarbid-Halbleiterkörper (106) erstreckt; eine Graben-Kontaktstruktur (108), die sich von der ersten Oberfläche (104) entlang der vertikalen Richtung (y) in den Siliziumcarbid-Halbleiterkörper (106) erstreckt, wobei die Graben-Kontaktstruktur (108) an der ersten Oberfläche (104) in einem lateralen Abstand zur Graben-Gatestruktur (102) angeordnet ist; ein Sourcegebiet (130) eines ersten Leitfähigkeitstyps und ein Bodygebiet (110) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die an eine erste Seitenwand (112) der Graben-Gatestruktur (102) grenzen; ein Diodengebiet (114) des zweiten Leitfähigkeitstyps, das an eine zweite Seitenwand (116) der Graben-Gatestruktur (102) grenzt, die der ersten Seitenwand (112) gegenüberliegt; und ein Abschirmgebiet (118) des zweiten Leitfähigkeitstyps, das an einen Boden (120) der Graben-Kontaktstruktur (108) grenzt, wobei das Abschirmgebiet (118) in einem lateralen Abstand (ld) zur Graben-Gatestruktur (102) angeordnet ist.
  2. Halbleitervorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei ein erster vertikaler Abstand (vd1) zwischen einem Boden (122) der Graben-Gatestruktur (102) und der ersten Oberfläche (104) gleich einem zweiten vertikalen Abstand (vd2) zwischen dem Boden der Graben-Kontaktstruktur (108) und der ersten Oberfläche (104) ist.
  3. Halbleitervorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Kombination der Graben-Kontaktstruktur (108) und des Abschirmgebiets (118) in Bezug auf die vertikale Richtung (y) symmetrisch ist.
  4. Halbleitervorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Diodengebiet (114) und das Abschirmgebiet (108) verschmolzen sind.
  5. Halbleitervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Abschirmgebiet (118) in einem vertikalen Abstand zum Diodengebiet (114) angeordnet ist und ein Halbleitergebiet eines ersten Leitfähigkeitstyps zwischen dem Abschirmgebiet (118) und dem Diodengebiet (114) angeordnet ist und direkt an die Graben-Kontaktstruktur (108) grenzt.
  6. Halbleitervorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bodygebiet (110) nur an die erste Seitenwand (112) der Graben-Gatestruktur (102) unter den ersten und zweiten Seitenwänden (112, 116) der Graben-Gatestruktur (102) grenzt.
  7. Halbleitervorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste vertikale Abstand (vd1) zwischen dem Boden (112) der Graben-Gatestruktur (102) und der ersten Oberfläche (104) gleich einem dritten vertikalen Abstand (vd3) zwischen einem Boden (124) des Diodengebiets (114) und der ersten Oberfläche (104) oder größer ist.
  8. Halbleitervorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Diodengebiet (114) an eine erste Seitenwand (126) der Graben-Kontaktstruktur (108) und eine zweite Seitenwand (128) der Graben-Kontaktstruktur (108) grenzt.
  9. Halbleitervorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend: ein Stromspreizgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps; ein Driftgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps, wobei das Driftgebiet zwischen dem Stromspreizgebiet und einem Halbleitersubstrat des ersten Leitfähigkeitstyps und/oder zwischen dem Stromspreizgebiet und einem Kontaktgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps angeordnet ist, und eine Dotierungskonzentration des Stromspreizgebiets größer als eine Dotierungskonzentration des Driftgebiets ist.
  10. Halbleitervorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halbleitervorrichtung (100) zumindest zwei Graben-Kontaktstrukturen (108) aufweist, wobei die Graben-Gatestruktur (102) zwischen einer ersten der beiden Graben-Kontaktstrukturen (108) und einer zweiten der beiden Graben-Kontaktstrukturen (108) entlang einer lateralen Richtung (x) angeordnet ist.
  11. Halbleitervorrichtung (100) nach Anspruch 10, wobei ein erster lateraler Abstand zwischen der Graben-Gatestruktur (102) und der ersten der beiden Graben-Kontaktstrukturen (108) kleiner ist als ein zweiter lateraler Abstand zwischen der Graben-Gatestruktur (102) und der zweiten der beiden Graben-Kontaktstrukturen (108).
  12. Halbleitervorrichtung (100) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bodygebiet (110) in einem lateralen Abstand zur zweiten der beiden Graben-Kontaktstrukturen (108) angeordnet ist.
  13. Halbleitervorrichtung (100) nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sourcegebiet (130) direkt an die zweite der beiden Graben-Kontaktstrukturen (108) grenzt.
  14. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung (100), wobei das Verfahren aufweist: ein Ausbilden einer Graben-Gatestruktur (102), die sich von einer ersten Oberfläche (104) entlang einer vertikalen Richtung (y) in einen Siliziumcarbid-Halbleiterkörper (106) erstreckt; ein Ausbilden einer Graben-Kontaktstruktur (108), die sich von der ersten Oberfläche (104) in den Siliziumcarbid-Halbleiterkörper (106) erstreckt, wobei die Graben-Kontaktstruktur (108) an der ersten Oberfläche (104) in einem lateralen Abstand zur Graben-Gatestruktur (102) angeordnet ist; ein Ausbilden eines Sourcegebiets (130) eines ersten Leitfähigkeitstyps und eines Bodygebiets (110) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die beide an eine erste Seitenwand (116) der Graben-Gatestruktur (102) grenzen; ein Ausbilden eines Diodengebiets (114) des zweiten Leitfähigkeitstyps, das an eine zweite Seitenwand (116) der Graben-Gatestruktur (102) grenzt, die der ersten Seitenwand (116) gegenüberliegt; und ein Ausbilden eines Abschirmgebiets (118) des zweiten Leitfähigkeitstyps, das an einen Boden der Graben-Kontaktstruktur (108) grenzt, wobei das Abschirmgebiet (118) in einem lateralen Abstand (ld) zur Graben-Gatestruktur (102) angeordnet ist.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei ein Ausbilden der Graben-Gatestruktur (102) ein Ausbilden eines Gategrabens (142) aufweist, der sich von der ersten Oberfläche (104) entlang der vertikalen Richtung (y) in den Siliziumcarbid-Halbleiterkörper (106) erstreckt; ein Ausbilden der Graben-Kontaktstruktur (108) ein Ausbilden eines Kontaktgrabens (144) aufweist, der sich von der ersten Oberfläche (104) entlang der vertikalen Richtung (y) in den Siliziumcarbid-Halbleiterkörper (106) erstreckt; und wobei der Gategraben (142) und der Kontaktgraben (144) gleichzeitig ausgebildet werden.
  16. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Abschirmgebiet (118) durch zumindest eine Ionenimplantation von Dotierstoffen durch einen Boden des Kontaktgrabens (144) zur Graben-Kontaktstruktur (108) selbstausgerichtet ausgebildet wird.
  17. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Ausbilden der Graben-Gatestruktur (102) ein Ausbilden eines Gatedielektrikums (1021) im Gategraben (142) und ein Ausbilden einer Gateelektrode (1022) im Gategraben (142) aufweist; ein Ausbilden der Graben-Kontaktstruktur (108) ein Ausbilden eines leitenden Materials im Kontaktgraben (144) aufweist, und wobei die Gateelektrode (1022) im Gategraben (142) und das leitende Material im Kontaktgraben (144) gleichzeitig gebildet werden.
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