DE102020000633A1

DE102020000633A1 - Elektronische vorrichtung mit einem halbleiterkörper oder einer isolationsstruktur in einem graben

Info

Publication number: DE102020000633A1
Application number: DE102020000633.7A
Authority: DE
Inventors: Moshe Agam; Jaroslav Pjencak; Johan Camiel Julia Janssens
Original assignee: Semiconductor Components Industries LLC
Current assignee: Semiconductor Components Industries LLC
Priority date: 2019-03-13
Filing date: 2020-01-30
Publication date: 2020-09-17
Also published as: US11251263B2; US20200295126A1

Abstract

Eine elektronische Vorrichtung kann ein Substrat enthalten, das einen Graben definiert. In einer Ausführungsform kann sich ein Halbleiterkörper innerhalb des Grabens befinden, wobei der Halbleiterkörper einen spezifischen Widerstand von mindestens 0,05 Ohm-cm aufweist und von dem Substrat elektrisch isoliert ist. In einer Ausführungsform kann sich eine elektronische Komponente innerhalb des Halbleiterkörpers befinden. Die elektronische Komponente kann ein Widerstand oder eine Diode sein. In einer bestimmten Ausführungsform weist der Halbleiterkörper eine Oberseite auf, wobei sich die elektronische Komponente innerhalb und entlang einer Oberseite befindet und von einem Boden des Halbleiterkörpers beabstandet ist. In einer weiteren Ausführungsform kann die elektronische Vorrichtung ferner eine erste elektronische Komponente innerhalb einer aktiven Region des Substrats, eine Isolationsstruktur innerhalb des Grabens und eine zweite elektronische Komponente innerhalb der Isolationsstruktur einschließen.

Description

GEBIET DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf elektronische Vorrichtungen und Prozesse zum Bilden elektronischer Vorrichtungen und insbesondere auf elektronische Vorrichtungen, die Halbleiterkörper oder Isolationsstrukturen innerhalb von Gräben enthalten, und auf Prozesse zum Bilden desselben.
STAND DER TECHNIK
Ein Halbleiterchip kann verschiedene Komponenten enthalten, wobei eine Komponente den Betrieb einer anderen stören kann. Beispielsweise kann ein Leistungstransistor von einem Logiktransistor isoliert werden, sodass die elektrischen Felder des Leistungstransistors den Betrieb des Logiktransistors nicht beeinträchtigen. Tiefe Grabenisolation kann verwendet werden, um den Leistungstransistor von dem Logiktransistor elektrisch zu isolieren; die tiefe Grabenisolation belegt jedoch die Fläche des Chips, die nur für die elektrische Isolation verwendet wird. Verbesserungen des Halbleiterchips und eine effizientere Nutzung der Fläche des Chips sind erwünscht.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele sind beispielhaft dargestellt und nicht auf die beigefügten Figuren beschränkt.

1 und 2 enthalten Darstellungen von oberen und Querschnittsansichten eines Abschnitts eines Werkstücks, das ein Substrat und einen Graben umfasst, der sich in das Substrat erstreckt.
3 und 4 enthalten Darstellungen von oberen und Querschnittsansichten des Werkstücks von den 1 und 2, einschließlich einer Isolierschicht und eines Halbleiterkörpers innerhalb des Grabens.
5 und 6 enthalten Darstellungen von Querschnitts- und Draufsichten eines Teils des Werkstücks von 3 und 4 nach dem Bilden eines Widerstands gemäß einer Ausführungsform.
7 und 8 enthalten Darstellungen von Querschnitts- und Draufsichten eines Teils des Werkstücks der 3 und 4 nach dem Bilden eines Widerstands gemäß einer anderen Ausführungsform.
9 und 10 enthalten Darstellungen von Querschnitts- und Draufsichten eines Teils des Werkstücks der 3 und 4 nach Bilden eines Widerstandes gemäß einer weiteren Ausführungsform.
11 enthält eine Darstellung einer Draufsicht auf einen Abschnitt des Werkstücks von 3 und 4 nach dem Ausbilden der Dioden gemäß einer anderen Ausführungsform.
12 enthält eine Darstellung einer Querschnittsansicht eines Teils des Werkstücks von 11, das eine Diode gemäß einer Ausführungsform einschließt.
13 enthält eine Darstellung einer Querschnittsansicht eines Abschnitts des Werkstücks von 11, das einen Satz von Dioden gemäß einer Ausführungsform einschließt.
14 enthält eine Darstellung eines Schaltungsschemas eines Widerstands einschließlich eines monokristallinen Halbleitermaterials und eines weiteren Widerstands, der ein polykristallines Halbleitermaterial enthält.
15 enthält eine Darstellung eines physikalischen Entwurfs für das Schaltungsschema von 14 gemäß einer Ausführungsform.
16 enthält eine Darstellung eines Schaltungsschemas von Widerständen, die in einer Temperaturerfassungsschaltung verwendet werden können.
17 enthält eine Darstellung eines physikalischen Entwurfs für das Schaltungsschema von 16 gemäß einer Ausführungsform.
18 enthält eine Darstellung eines Schaltungsschemas eines Wandlers, der einen Transistor und einen Widerstand innerhalb eines Halbleiterkörpers enthält.
19 enthält eine Darstellung eines physikalischen Entwurfs für das Schaltungsschema von 18 gemäß einer Ausführungsform.
20 enthält eine Darstellung eines Schaltungsschemas eines Bipolartransistors, dessen Basis mit einem Spannungsteiler verbunden ist.
21 enthält eine Darstellung eines Schaltungsschemas eines Sperrschicht-Feldeffekttransistors, dessen Gate mit einem Spannungsteiler verbunden ist.
22 enthält eine Darstellung eines Schaltungsschemas eines Metall-Isolator-Halbleiter-Feldeffekttransistors und elektronischer Komponenten, die dazu beitragen, das Gate des Transistors zu schützen.
23 enthält eine Darstellung eines physikalischen Entwurfs für das Schaltungsschema von 22 gemäß einer Ausführungsform.
24 enthält eine Darstellung eines physikalischen Entwurfs für das Schaltungsschema von 22 gemäß einer anderen Ausführungsform.
25 enthält eine Darstellung eines physikalischen Entwurfs für das Schaltungsschema von 22 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
26 enthält eine Darstellung eines Schaltungsschemas einer Umschaltung.
27 enthält eine Darstellung eines physikalischen Entwurfs für das Schaltungsschema von 26 gemäß einer Ausführungsform.

Einem Fachmann ist klar, dass Elemente in den Figuren für Einfachheit und Klarheit veranschaulicht und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet wurden. Beispielsweise können die Abmessungen einiger der Elemente in den Figuren relativ zu anderen Elementen übertrieben sein, um dazu beizutragen, das Verständnis von Ausführungsformen der Erfindung zu verbessern.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung in Kombination mit den Figuren wird bereitgestellt, um das Verständnis der hierin offenbarten Lehren zu unterstützen. Die folgende Erörterung konzentriert sich auf spezifische Implementierungen und Ausführungsformen der Lehren. Dieser Fokus wird bereitgestellt, um die Beschreibung der Lehren zu unterstützen, und sollte nicht als eine Beschränkung des Umfangs oder der Anwendbarkeit der Lehren interpretiert werden. Jedoch können andere Ausführungsformen auf der Grundlage der in dieser Anmeldung offenbarten Lehren verwendet werden.
Der Ausdruck „tiefe Grabenisolation“ soll eine Isolationsstruktur mit einer Tiefe von mindestens 5 Mikrometern bedeuten. Eine flache Grabenisolation ist flacher als eine tiefe Grabenisolation und weist normalerweise eine Tiefe von weniger als 1 Mikrometer auf.
Der Begriff „logischer Transistor“ soll einen Transistor bezeichnen, der im eingeschalteten Zustand höchstens 0,1 Ampere Strom zwischen Drain und Source (I_DS) oder Kollektor und Emitter (I_CE) des Transistors fließen lassen kann und kann im ausgeschalteten Zustand einer Spannung von höchstens 10 Volt zwischen Drain und Source des Transistors (V_DS) oder zwischen Kollektor und Emitter (V_CE) standhalten.
Der Begriff „Leistungstransistor“ soll einen Transistor bezeichnen, der im eingeschalteten Zustand mehr als 1 Ampere Strom zwischen Drain und Source (I_DS) oder Kollektor und Emitter (I_CE) des Transistors fließen lassen kann und kann im ausgeschalteten Zustand einer Spannung von mindestens 30 Volt zwischen Drain und Source des Transistors (V_DS) oder zwischen Kollektor und Emitter (V_CE) standhalten.
Die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „beinhaltet“, „einschließlich“, „weist auf“, „aufweisend“ oder irgendeine andere Variation davon, sollen einen nicht ausschließlichen Einschluss abdecken. So ist beispielsweise ein Verfahren, ein Artikel oder eine Vorrichtung, die eine Liste von Merkmalen umfasst, nicht unbedingt nur auf diese Merkmale beschränkt, sondern kann auch andere Merkmale beinhalten, die nicht ausdrücklich aufgeführt sind oder einem solchen Verfahren, Artikel oder einer Vorrichtung inhärent sind. Ferner, sofern nicht ausdrücklich gegenteilig angegeben, bezieht sich „oder“ auf ein einschließendes oder, nicht auf ein ausschließendes oder. Zum Beispiel ist eine Bedingung A oder B durch jede der folgenden erfüllt: A ist wahr (oder vorhanden) und B ist falsch (oder nicht vorhanden), A ist falsch (oder nicht vorhanden) und B ist wahr (oder vorhanden), und sowohl A als auch B sind wahr (oder vorhanden).
Ebenso wird die Verwendung von „ein“ oder „eine“ verwendet, um hier beschriebene Elemente und Komponenten zu beschreiben. Dies geschieht lediglich aus Gründen der Zweckmäßigkeit und um einen allgemeinen Eindruck vom Umfang der Erfindung zu vermitteln. Diese Beschreibung sollte so gelesen werden, dass sie eines, mindestens eines oder den Singular sowie den Plural beinhaltet oder umgekehrt, es sei denn, es ist klar, dass dies anders gemeint ist. Wenn zum Beispiel ein einzelnes Element hierin beschrieben wird, kann mehr als ein Element anstelle eines einzelnen Elements verwendet werden. In ähnlicher Weise kann, wenn mehr als ein Element hierin beschrieben wird, ein einzelnes Element für dieses mehr als eine Element ersetzt werden.
Die Gruppennummern, die den Spalten des Periodensystems der Elemente entsprechen, basieren auf dem Periodensystem der Elemente der IUPAC, Version vom 28. November 2016.
Sofern nicht anders definiert, haben alle technischen und wissenschaftlichen Begriffe die gleiche Bedeutung, wie sie allgemein von einem Fachmann auf dem Gebiet verstanden werden, zu dem diese Erfindung gehört. Die Materialien, Verfahren und Beispiele sind nur veranschaulichend zu verstehen und nicht dazu gedacht, einschränkend zu sein. Soweit hierin nicht beschrieben, sind viele Details zu bestimmten Materialien und Verarbeitungshandlungen konventionell und finden sich in Lehrbüchern und anderen Quellen des Halbleiter- und Elektronikfachbereichs.
Ein Widerstand oder eine Diode kann innerhalb eines Abschnitts einer elektronischen Vorrichtung ausgebildet sein, der ansonsten ungenutzt sein kann. In einer Ausführungsform kann die elektronische Vorrichtung eine Grabenisolationsstruktur einschließen, die einen Halbleiterkörper innerhalb des Grabens einschließen kann. In einer besonderen Ausführungsform kann die Grabenisolationsstruktur eine tiefe Grabenisolationsstruktur sein. Der Widerstand oder die Diode kann sich innerhalb des Halbleiterkörpers befinden und kann sich in einer Ausführungsform entlang einer oberen Oberfläche des Halbleiterkörpers befinden, die entlang einer Ebene liegt, die im Wesentlichen parallel zu einer Hauptfläche des Substrats liegt. Aktive Regionen des Substrats können entlang entgegengesetzter Seiten der Grabenisolationsstruktur liegen. Ein oder mehrere Widerstände, Dioden oder eine Widerstands-Dioden-Kombination können sich innerhalb des Halbleiterkörpers befinden und mit einer oder mehreren elektronischen Komponenten in einer oder beider der aktiven Regionen gekoppelt sein.
Gemäß einem Gesichtspunkt kann eine elektronische Vorrichtung ein Substrat einschließen, das einen Graben mit einer Tiefe von mindestens 5 Mikrometer definiert; einen Halbleiterkörper innerhalb des Grabens, wobei der Halbleiterkörper eine obere Oberfläche und einen spezifischen Widerstand von mindestens 0,05 Ohm-cm aufweist und von dem Substrat elektrisch isoliert ist; sowie eine elektronische Komponente innerhalb und entlang einer oberen Oberfläche und beabstandet von einem Boden des Halbleiterkörpers.
In einem anderen Gesichtspunkt kann eine elektronische Vorrichtung ein Substrat einschließen, das einen Graben definiert; einen Halbleiterkörper innerhalb des Grabens, wobei der Halbleiterkörper einen spezifischen Widerstand von mindestens 0,05 Ohm-cm aufweist und von dem Substrat elektrisch isoliert ist; und eine Diode innerhalb des Halbleiterkörpers.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt kann eine elektronische Vorrichtung ein Substrat aufweisen, das einen Graben definiert; eine erste elektronische Komponente in einer aktiven Region des Substrats; eine Isolationsstruktur innerhalb des Grabens, die die erste elektronische Komponente umgibt; und eine zweite elektronische Komponente innerhalb der Isolationsstruktur. Die Konzepte werden nach dem Lesen des Rests der Patentschrift in Verbindung mit den Figuren besser verstanden.
1 und 2 enthalten eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht eines Substrats 100 nach dem Strukturieren des Substrats 100, um einen Graben 120 zu definieren. 2 liegt entlang einer Schnittlinie 2-2 in 1. Das Substrat 100 weist eine Primäroberfläche 110 auf und kann ein monokristallines Halbleitermaterial einschließen, das ein Element der Gruppe 14, wie Si oder Ge, oder ein Verbindungshalbleitermaterial, wie SiC, SiGe, einen III-V-Halbleiter wie GaAs, GaN, AlGaN, InP oder dergleichen, oder einen II-VI-Halbleiter wie CdSe, PbTe oder dergleichen einschließen kann. Das Substrat 100 weist einen relativ einfachen Aufbau auf, beispielsweise einen Si-Wafer mit einer im Wesentlichen gleichmäßigen Dotierstoffkonzentration, oder kann eine kompliziertere Struktur aufweisen, die eine verborgene dotierte Schicht, eine undotierte oder schwach dotierte Epitaxieschicht über einem stark dotierten Wafer, eine verborgene Oxidschicht, eine andere geeignete Konstruktion oder eine Kombination davon einschließen kann.
Der Graben 120 kann für eine tiefe Grabenisolationsstruktur verwendet werden, die eine aktive Region 102 von einer anderen aktiven Region 104 trennt. Für komplexere Substratkonstruktionen kann sich der Graben 120 zu oder durch ein verborgenes Merkmal erstrecken, wie beispielsweise einen verborgenen dotierte Bereich, eine verborgene Oxidschicht oder dergleichen. Die Tiefe des Grabens 120 kann mindestens 5 Mikrometer, mindestens 11 Mikrometer oder mindestens 20 Mikrometer betragen. Der Graben 120 erstreckt sich nicht durch eine gesamte Dicke des Substrats 100. In einer Ausführungsform weist der Graben 120 eine Tiefe von höchstens 95 Mikrometern, höchstens 75 Mikrometern oder höchstens 50 Mikrometern auf. Die Breite des Grabens 120 ist ausreichend, um eine elektrische Isolation zwischen elektronischen Komponenten bereitzustellen, die zumindest teilweise innerhalb des Substrats 100 entlang der Primäroberfläche 110 ausgebildet sein können. Während es keine theoretische Grenze für die Breite des Grabens 120 gibt, geht mit zunehmender Breite mehr aktiver Bereich verloren und begrenzt den Bereich für elektronische Komponenten. In einer Ausführungsform beträgt die Breite des Grabens mindestens 0,2 Mikrometer, mindestens 0,3 Mikrometer oder mindestens 0,5 Mikrometer, und in einer anderen Ausführungsform beträgt die Breite höchstens 9,5 Mikrometer, höchstens 4 Mikrometer oder höchstens 2 Mikrometer.
3 und 4 veranschaulichen eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht des Werkstücks nach dem Ausbilden einer Isolierschicht 220 und dem Füllen eines verbleibenden Abschnitts des Grabens 120 mit einem Halbleiterkörper 240, der eine obere Oberfläche 242 aufweist. 4 liegt entlang einer Schnittlinie 4-4 in 3. Die Isolierschicht 220 kann ein Oxid, ein Nitrid oder ein Oxynitrid einschließen. Die Isolierschicht 220 kann gebildet werden, indem das Substrat 100 thermisch oxidiert wird, um die Isolierschicht 220 zu bilden, oder indem die Isolierschicht 220 abgeschieden wird. Die Isolierschicht 220 wird in einer Dicke abgeschieden, die ausreicht, um entlang der Seitenwände und des Bodens des Grabens 120 kontinuierlich zu sein und nicht so dick, dass sie den Graben 120 vollständig ausfüllt. In Prozent der Breite des Grabens 120 ausgedrückt, kann die Isolierschicht 220 eine Dicke in einem Bereich von 0,2 % bis 20 % der Breite des Grabens 120 aufweisen. In einer Ausführungsform weist die Isolierschicht eine Dicke von mindestens 20 nm, mindestens 50 nm oder mindestens 110 nm auf, und in einer anderen Ausführungsform beträgt die Dicke höchstens 900 nm, höchstens 500 nm oder höchstens 200 nm.
Der Halbleiterkörper 240 kann dazu beitragen, die Spannung zu reduzieren, wenn das Werkstück durch einen oder mehrere Hochtemperaturvorgänge (zum Beispiel größer als 600 °C) bearbeitet wird. In einer Ausführungsform können der Halbleiterkörper 240 und das Substrat 100 das gleiche Material aufweisen, beispielsweise Si, sodass der Halbleiterkörper 240 und das Substrat 100 ungefähr den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Wie ursprünglich gebildet (vor einem selektiven Dotierungsvorgang), weist der Halbleiterkörper 240 in einer Ausführungsform einen hohen spezifischen Widerstand auf, der mindestens 0,05 Ohm-cm, mindestens 2 Ohm-cm oder mindestens 20 Ohm-cm beträgt. In einer anderen Ausführungsform weist der Halbleiterkörper 240 einen spezifischen Widerstand von höchstens 100 Mohm-cm auf. In Bezug auf die Dotierstoffkonzentration kann der Halbleiterkörper 240 als undotierte Halbleiterschicht abgeschieden werden. In einer anderen Ausführungsform kann der Halbleiterkörper 240 vom n-Typ oder p-Typ sein und eine Dotierstoffkonzentration von höchstens 1×10¹⁷ Atomen/cm³, höchstens 1×10¹⁵ Atomen/cm³ oder höchstens 1×10¹⁴ Atomen/cm³ aufweisen. Die Dotierstoffkonzentration des Halbleiterkörpers 240, wie ursprünglich gebildet, ob undotiert oder dotiert, wird hier als Hintergrunddotierstoffkonzentration bezeichnet.
Nach dem Ausbilden der Isolierschicht 220 und dem Aufbringen einer Schicht aus Halbleitermaterial für den Halbleiterkörper 240 werden Teile der Isolierschicht 220 und des Halbleitermaterials außerhalb des Grabens 120 entfernt. Eine Isolationsstruktur 200 befindet sich innerhalb des Grabens 120, und in einer Ausführungsform ist die Isolationsstruktur 200 eine tiefe Isolationsstruktur. Die Isolierschicht 220 ist zwischen dem Halbleiterkörper 240 und den Seitenwänden und dem Boden des Grabens 120 angeordnet. Die Isolierschicht 220 isoliert den Halbleiterkörper 240 elektrisch von dem Substrat 100. In der dargestellten Ausführungsform ist die aktive Region 102 des Substrats 100 lateral von der Isolationsstruktur 200 umgeben, und eine weitere aktive Region 104 liegt entlang der gegenüberliegenden Seite der Isolationsstruktur 200. Wie später in dieser Patentschrift beschrieben wird, können elektronische Komponenten innerhalb der aktiven Regionen 102 und 104 und des Halbleiterkörpers 240 gebildet werden.
Beispielhafte elektronische Komponenten, die innerhalb des Halbleiterkörpers 240 gebildet werden können, können mindestens einen Widerstand, mindestens eine Diode oder eine Kombination davon enthalten. Somit kann eine effizientere Raumnutzung realisiert werden, die sonst nicht genutzt würde. Die elektronischen Komponenten liegen entlang oder nahe einer oberen Oberfläche des Halbleiterkörpers 240. In einer Ausführungsform kann der Stromfluss durch die elektronische Komponente hauptsächlich entlang einer Richtung erfolgen, die im Wesentlichen parallel zur oberen Oberfläche 242 des Halbleiterkörpers 240 ist. Die Bildung der elektronischen Komponenten kann in einen Prozessablauf integriert werden, ohne dass zusätzliche Maskierungsvorgänge oder andere Verarbeitungsschritte erforderlich sind.
Komplizierte vertikale Strukturen, die zusätzliche Verarbeitungsschritte erfordern können, sind nicht erforderlich.
5 und 6 veranschaulichen Querschnitts- und Draufsichten eines Widerstands 500, der aus dem Halbleiterkörper 240 gebildet werden kann. In dieser Ausführungsform befindet sich der Widerstand 500 innerhalb des Halbleiterkörpers 240. Der Widerstand 500 kann aus einer einzelnen dotierten Region 522 gebildet sein, der eine Dotierstoffkonzentration aufweist, die höher als die Dotierstoffkonzentration des Halbleiterkörpers 240 ist. Der Widerstandswert des Widerstands 500 kann durch die Dotierstoffkonzentration der dotierten Region 522, den Abstand zwischen den Kontakten zur dotierten Region 522 und die Breite des Halbleiterkörpers 520 (von oben gesehen) bestimmt werden. Die dotierte Region 522 kann eine Dotierstoffkonzentration aufweisen, die ausreicht, um Ohmsche Kontakte zu der dotierten Region 522 zu ermöglichen. In einer Ausführungsform kann die dotierte Region 522 gleichzeitig mit dem Ausbilden einer Source-Region, einer Drain-Region oder einer Emitter-Region eines Transistors ausgebildet werden, der in einer aktiven Region des Substrats 100 ausgebildet ist. In einer Ausführungsform kann die Dotierstoffkonzentration in einem Bereich von 1×10¹⁸ Atomen/cm³ bis 5×10²¹ Atomen/cm³ liegen. Die Tiefe der dotierten Region 522 kann in einem Bereich von 0,02 Mikrometer bis 0,5 Mikrometer liegen. Die Tiefe kann einer pn-Übergangstiefe des dotierten Region 522 entsprechen oder wo die Konzentration der dotierten Region 522 mindestens 10% höher ist als die Hintergrunddotierstoffkonzentration des Halbleiterkörpers 240 wenn der Halbleiterkörper 240 undotiert ist oder den gleichen Leitfähigkeitstyp wie die dotierte Region 522 aufweist.
Über dem Werkstück ist eine Salizidblockierschicht 620 ausgebildet, und Öffnungen sind dort ausgebildet, wo Kontakte zu der dotierten Region 522 hergestellt werden sollen. Die Salizidblockierschicht 620 kann einen oder mehrere Filme aus einem Oxid, einem Nitrid oder einem Oxynitrid enthalten. Die Dicke der Salizidblockierschicht 620 kann in einem Bereich von 10 nm bis 200 nm liegen. Über der dotierten Region 522 können Salizidelemente 642 und 644 ausgebildet sein. Die Salizidelemente 642 und 644 können TiSi₂, TaSi₂, CoSi₂, PtSi₂ oder dergleichen einschließen. Die Salizidelemente 642 und 644 können eine Dicke in einem Bereich von 10 nm bis 200 nm aufweisen.
Eine Isolierschicht 650 kann über dem Werkstück ausgebildet und strukturiert werden, um Kontaktöffnungen zu definieren. Die isolierende Schicht 650 kann einen oder mehrere Filme eines Oxids, eines Nitrids oder eines Oxynitrids einschließen. Die Dicke der Isolierschicht 650 kann in einem Bereich von 0,1 Mikrometer bis 5 Mikrometer liegen. Die Verbindungen 662 und 664 sind in den Kontaktöffnungen und über der dotierten Region 522 ausgebildet. In einer Ausführungsform können die Verbindungen 662 und 664 eine leitende Massenfolie beinhalten, die hauptsächlich Al oder Cu beinhaltet. Wenn die leitende Schicht eine Vielzahl von Folien beinhaltet, kann eine Haftfolie oder eine Barrierefolie vor der leitenden Massenfolie abgeschieden werden. Eine Antireflexionsfolie kann über der leitfähigen Massenfolie gebildet werden und kann eine Metallnitridfolie beinhalten. Die leitfähige Schicht kann in einem Dickenbereich von 0,5 Mikrometern bis 3 Mikrometern abgeschieden werden. Die leitende Schicht kann strukturiert werden, um die Verbindungen 662 und 664 zu bilden. In einer anderen Ausführungsform können die Salizidelemente 642 und 644 Teil der Verbindungen 662 und 664 sein. In einer weiteren Ausführungsform sind die Salizidelemente 642 und 644 möglicherweise nicht ausgebildet, und die Verbindungen 662 und 664 können einen direkten Kontakt mit der dotierten Region 522 herstellen. In einer Ausführungsform kann die Bildung der Salizidblockierschicht 620, der Salizidelemente 642 und 644, der Isolierschicht 650 und der Verbindungen 662 und 664 integriert werden, um entsprechende Strukturen für andere elektronische Komponenten in einer oder mehrerer aktiven Regionen des Substrats 100 zu bilden.
In 6 und anderen Draufsichten, die später in dieser Beschreibung beschrieben werden, sind die Salizidblockierschicht 620 und die Isolierschicht 650 nicht dargestellt, um die Positionsbeziehungen zwischen verschiedenen Teilen der elektronischen Vorrichtung besser zu veranschaulichen. In der Praxis bedeckt die Salizidblockierschicht 620 mindestens Teile des Halbleiterkörpers 240 und der aktiven Regionen 102 und 104, in denen kein Salizidelement gebildet werden soll. Die Isolierschicht 650 bedeckt das gesamte Werkstück mit Ausnahme der Kontaktöffnungen und Abschnitte der Ritzspuren. 7 und 8 veranschaulichen Querschnitts- und Draufsichten eines Widerstands 700, der innerhalb des Halbleiterkörpers 240 gebildet werden kann. Der Widerstand 700 ist dem Widerstand 500 ähnlich, mit der Ausnahme, dass der Widerstand 700 eine Wannenregion 702 und dotierte Regionen 722 und 724 einschließt. Die Wannenregion 702 kann im Vergleich zu dem Widerstand 500, der von der Dotierstoffkonzentration der dotierten Region 522 abhängt, eine stärkere Steuerung des Widerstands des Widerstands 700 ermöglichen. Somit ermöglicht die Wannenregion 702, dass der Widerstand 700 einen Widerstand erreicht, der für den Widerstand 500 aufgrund der Dotierstoffkonzentration der dotierten Region 522 und physikalischer Einschränkungen des Widerstands 500 möglicherweise nicht möglich ist. Die Wannenregion 702 kann einen Leitfähigkeitstyp vom n-Typ oder p-Typ aufweisen. In einer Ausführungsform weist die Wannenregion 702 eine Dotierstoffkonzentration auf, die höher als eine Dotierstoffkonzentration des Halbleiterkörpers 240 ist. Wenn der Widerstand 700 einen relativ höheren Widerstandswert aufweist, kann die Dotierstoffkonzentration der Wannenregion 702 höchstens 1×10¹⁷ Atome/cm³, höchstens 1×10¹⁶ Atome/cm³ oder höchstens 1×10¹⁵ Atome/cm³ betragen. In einer Ausführungsform beträgt die Dotierstoffkonzentration mindestens 1×10¹³ Atome/cm³. Wenn der Widerstand 700 einen relativ geringeren Widerstand aufweist, kann die Dotierstoffkonzentration mindestens 2×10¹⁷ Atome/cm³, mindestens 1×10¹⁸ Atome/cm³ bis mindestens 1×10¹⁹ Atome/cm³ betragen. Die Wannenregion 702 kann eine Tiefe aufweisen, die im Vergleich zu den dotierten Regionen 722 und 724 gleich oder tiefer ist. In einer Ausführungsform beträgt die Tiefe der Wannenregion 702 weniger als die Hälfte der Tiefe des Grabens 120 und beträgt üblicherweise weniger als ein Viertel der Tiefe des Grabens 120. In einer Ausführungsform beträgt die Tiefe der Wannenregion 702 mindestens 0,02 Mikrometer, mindestens 0,3 Mikrometer oder mindestens 0,5 Mikrometer, und in einer anderen Ausführungsform weist die Wannenregion 702 eine Tiefe auf, die höchstens 9 Mikrometer, höchstens 6 Mikrometer oder höchstens 3 Mikrometer beträgt. Die dotierten Regionen 722 und 724 können jede der Dotierstoffkonzentrationen und -tiefen aufweisen, wie sie zuvor in Bezug auf die dotierte Region 522 beschrieben wurden. Die Wannenregion 702 kann eine Dotierstoffkonzentration aufweisen, die geringer ist als die Dotierstoffkonzentrationen der dotierten Regionen 722 und 724.
Der Zeitpunkt für die Bildung der Wannenregion 702 kann von der gewünschten Dotierstoffkonzentration und Tiefe der Wannenregion 702 abhängen. Die Wannenregion 702 kann ohne Hinzufügen eines zusätzlichen Maskierungsvorgangs oder eines anderen Verarbeitungsschritts gebildet werden. Wenn die Wannenregion 702 eine relativ niedrigere Dotierstoffkonzentration und eine relativ tiefere Tiefe haben soll, kann die Wannenregion 702 gleichzeitig mit einer n-Wanne oder einer p-Wanne für eine Körperregion, eine Drift-Region oder eine Basisregion eines Transistors gebildet werden, der in einer aktiven Region des Substrats ausgebildet ist. Wenn die Wannenregion 702 eine relativ geringere Dotierstoffkonzentration und eine relativ flache Tiefe haben soll, kann die Wannenregion 702 gleichzeitig mit einer Anreicherungs- oder Verarmungsregion für eine Kanalregion eines Transistors gebildet werden, die innerhalb einer aktiven Region 102 des Substrats 100 gebildet ist. Wenn die Wannenregion 702 eine relativ höhere Dotierstoffkonzentration und eine relativ flache Tiefe haben soll, kann die Wannenregion 702 gleichzeitig mit einer schwach dotierten Drain- (LDD-) Region eines Transistors gebildet werden, die in einer aktiven Region 102 oder 104 des Substrats 100 gebildet ist. Der Zeitpunkt für die Bildung der dotierten Regionen 722 und 724 kann irgendeiner der Zeitpunkte sein, wie sie in Bezug auf die Bildung der dotierten Region 522 beschrieben wurden.
9 und 10 veranschaulichen Querschnitts- und Draufsichten eines Widerstands 900, der aus dem Halbleiterkörper 240 gebildet werden kann. In dieser Ausführungsform befindet sich der Widerstand 900 innerhalb des Halbleiterkörpers 240. Jede der dotierten Regionen 722 und 724 weist eine höhere Dotierstoffkonzentration als der Halbleiterkörper 240 auf. Ein Teil des Halbleiterkörpers 240 ist zwischen den dotierten Regionen 722 und 724 angeordnet. Im Vergleich zu der in 7 und 8 dargestellten Ausführungsform, die eine Wannenregion 702 aufweist, weist die in 9 und 10 dargestellte Ausführungsform keine Wannenregion oder andere dotierte Region zwischen den dotierten Regionen 722 und 724 auf. Der Widerstandswert des Widerstands 900 kann durch die Dotierstoffkonzentration des Halbleiterkörpers 240, den Abstand und die Tiefen der dotierten Regionen 722 und 724 sowie die Breite und die Tiefe des Halbleiterkörpers 240 (von oben gesehen) bestimmt werden. In der dargestellten Ausführungsform befinden sich mindestens 50 % des Stromflusses durch den Widerstand 900 in einer Tiefe von höchstens der Tiefe der dotierten Regionen 722 und 724. Deutlich weniger als 50 % des Stroms durch den Widerstand 900 fließt innerhalb des Halbleiterkörpers 240 in einer Tiefe von mehr als 1 Mikrometer unterhalb der Tiefen der dotierten Regionen 722 und 724.
In anderen Ausführungsformen können eine oder mehrere Dioden in dem Halbleiterkörper 240 ausgebildet sein. Die 11 bis 13 zeigen eine Draufsicht und Querschnittsansichten einer Diode 1120 und eines Satzes von Dioden 1130, die in dem Halbleiterkörper 240 ausgebildet sein können. Die Darstellungen in 11 bis 13 schließen ein beispielhaftes Layout ein, das den Umfang der vorliegenden Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, nicht einschränken soll. Bezugnehmend auf 11 schließt der Halbleiterkörper 240 einen linken Abschnitt 1142, einen oberen Abschnitt 1144, einen rechten Abschnitt 1146 und einen unteren Abschnitt 1148 ein. Der Halbleiterkörper 240 kann nur die Diode 1120 oder den Satz von Dioden 1130 und nicht beide enthalten oder kann mehr als eine der Dioden 1120 oder den Satz von Dioden 1130 enthalten. Ferner können sich die Diode 1120 und der Satz von Dioden 1130 innerhalb des gleichen Abschnitts des Halbleiterkörpers 240, benachbarter Abschnitte des Halbleiterkörpers 240 oder gegenüberliegender Abschnitte (dargestellt in 11) des Halbleiterkörpers 240 befinden.
12 schließt die Querschnittsansicht der Diode 1120 entlang der Schnittlinie 12-12 in 11 ein. Die Struktur für die Diode 1120 schließt die dotierten Regionen 1222, 1224 und 1226 ein. Die dotierten Regionen 1222 und 1226 weisen eine relativ hohe Dotierstoffkonzentration auf, die Ohmsche Kontakte zu den Salizidelementen 1242 und 1246 oder den Verbindungen 1262 und 1266 bilden, wenn die optionalen Salizidelemente 1242 und 1246 nicht vorhanden sind. Die dotierte Region 1224 weist im Vergleich zu den dotierten Regionen 1222 und 1226 eine relativ niedrigere Dotierstoffkonzentration auf. Die Durchbruchspannung der Diode 1120 kann durch die Dotierstoffkonzentration der dotierten Region 1224 und in geringerem Maße durch die Dotierstoffkonzentration der dotierten Region mit einem Leitfähigkeitstyp, der dem der dotierten Region 1224 entgegengesetzt ist, bestimmt werden. In einer Ausführungsform kann die dotierte Region 1222 eine N⁺-Region sein, die dotierte Region 1224 kann eine N^--Region sein und die dotierte Region 1226 kann eine P⁺-Region sein. Somit wird die Durchbruchspannung der Diode durch die Dotierstoffkonzentration der dotierten Region 1224 und in geringerem Maße durch die Dotierstoffkonzentration der dotierten Region 1226 bestimmt. Wenn die dotierte Region 1224 eine P^--Region ist, wird die Durchbruchspannung durch die Dotierstoffkonzentration der dotierten Region 1224 und in geringerem Maße durch die Dotierstoffkonzentration der dotierten Region 1222 bestimmt.
Wie dargestellt, weisen die dotierten Regionen 1222, 1224 und 1226 im Wesentlichen die gleiche Tiefe auf. In der Praxis können zwei oder alle der dotierten Regionen 1222, 1224 und 1226 unterschiedliche Tiefen aufweisen. Beispielsweise kann die dotierte Region 1222 zur gleichen Zeit wie eine N⁺-Source-, Drain- oder Emitter-Region gebildet werden, und die dotierte Region 1226 kann zur gleichen Zeit wie eine P⁺-Source-, Drain- oder Emitter-Region gebildet werden. In einer anderen Ausführungsform kann die dotierte Region 1224 gleichzeitig mit einer Wannen- oder Basisregion, einer N^--LDD-Region, einer Anreicherungs- oder Verarmungsregion einer Kanalregion gebildet werden. Somit kann die Tiefe der dotierten Region 1224 teilweise basierend auf ihrer Bildung mit einer anderen dotierten Region in einer aktiven Region des Substrats 100 variieren. In einer anderen Ausführungsform kann die dotierte Region 1224 nicht verwendet werden. Der Halbleiterkörper 240 kann zwischen den dotierten Regionen 1222 und 1226 liegen. Wenn der Halbleiterkörper 240 undotiert ist, kann eine P-Typ-Intrinsic-N-Typ-Diode (PIN-Diode) gebildet werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann eine Schottky-Diode anstelle oder in Verbindung mit der Diode 1120 gebildet werden. Eine der dotierten Regionen 1222 oder 1226 kann entfernt werden, und die dotierte Region 1224 kontaktiert direkt ein Salizidelement oder eine Verbindung, wenn das Salizidelement nicht vorhanden ist. In einer Ausführungsform wird die dotierte Region 1226 entfernt und die dotierte Region 1224 wird erweitert, um das Salizidelement 1246 zu kontaktieren. In einer Ausführungsform weisen die dotierten Regionen 1222 und 1224 den gleichen Leitfähigkeitstyp auf. Die Dotierstoffkonzentration der dotierten Region 1222 ist ausreichend hoch genug (z. B. mindestens 1×10¹⁹ Ohm/cm³), um einen Ohmschen Kontakt mit dem Metall in dem Salizidelement 1242 zu bilden, und die Dotierstoffkonzentration der dotierten Region 1224 ist unzureichend, um einen Ohmschen Kontakt mit dem Metall in dem Salizidelement 1246 zu bilden. In dieser Ausführungsform ist eine Schottky-Diode an der Grenzfläche des Salizidelements 1246 und der dotierten Region 1224 ausgebildet. In einer anderen Ausführungsform können sowohl eine pn-Diode als auch eine Schottky-Diode ausgebildet sein. Die dotierte Region 1222 wird entfernt und die dotierte Region 1224 wird erweitert, um das Salizidelement 1242 zu kontaktieren. Die dotierten Regionen 1224 und 1226 weisen entgegengesetzte Leitfähigkeitstypen auf, und somit wird eine pn-Diode an dem pn-Übergang zwischen den dotierten Regionen 1224 und 1226 gebildet. Ähnlich zu einer früheren Ausführungsform ist die Dotierstoffkonzentration der dotierten Region 1224 nicht ausreichend, um einen Ohmschen Kontakt mit dem Salizidelement 1242 zu bilden, und die Dotierstoffkonzentration der dotierten Region 1226 ist ausreichend hoch (z. B. mindestens 1×10¹⁹ Ohm/cm³), um einen Ohmschen Kontakt mit dem Salizidelement 1246 zu bilden. In dieser Ausführungsform ist eine Schottky-Diode an der Grenzfläche des Salizidelements 1242 und der dotierten Region 1224 ausgebildet. In einer weiteren Ausführungsform sind die Salizidelemente nicht vorhanden, und das Metall innerhalb der Leiterbahnen 1262 und 1266 bildet ebenso wie die Salizidelemente 1242 und 1246 Schottky- oder Ohmsche Kontakte.
13 enthält die Querschnittsansicht des Satzes von Dioden 1130, einschließlich der Dioden 1132 und 1134. Die Diode 1132 schließt dotierte Regionen 1332, 1334 und 1336 ein, und die Diode 1134 schließt dotierte Regionen 1352, 1354 und 1356 ein. Die dotierten Regionen 1332 und 1352 sind ähnlich und können wie in Bezug auf die dotierte Region 1222 beschrieben ausgebildet werden, die dotierten Regionen 1334 und 1354 sind ähnlich und können wie in Bezug auf die dotierte Region 1224 beschrieben ausgebildet werden, und die dotierten Regionen 1336 und 1356 sind ähnlich und können wie in Bezug auf die dotierte Region 1226 beschrieben ausgebildet werden. Die dotierte Region 1332 ist über ein Salizidelement 1342 elektrisch mit einer Verbindung 1362 verbunden, und die dotierte Region 1356 ist über ein Salizidelement 1346 elektrisch mit einer Verbindung 1366 verbunden. In einer Ausführungsform weisen die dotierten Regionen 1336 und 1352 entgegengesetzte Leitfähigkeitstypen auf, und ein Salizidelement 1344 schließt die dotierten Regionen 1336 und 1352 elektrisch kurz, um die Dioden 1132 und 1134 elektrisch zu verbinden. Wenn die Salizidelemente 1342, 1344 und 1346 nicht vorhanden sind, kann eine Kontaktöffnung in der Isolierschicht 650 über den dotierten Regionen 1336 und 1352 gebildet werden, und eine weitere Verbindung kann innerhalb der Kontaktöffnung ausgebildet sein, um die dotierten Regionen 1336 und 1352 miteinander elektrisch kurzzuschließen. Es können mehr als zwei Dioden in Reihe geschaltet werden. Wenn die Anzahl der Dioden zunimmt, nimmt die Durchbruchspannung des Satzes von Dioden 1130 zu, und die Spannung, die zum Vorspannen der Dioden in Durchlassrichtung erforderlich ist, nimmt ebenfalls zu. Nach dem Lesen dieser Patentschrift können Fachleute einen Satz von Dioden für eine bestimmte Anwendung entwerfen.
Es können viele verschiedene Schaltungen verwendet werden, wobei der Halbleiterkörper 240 mindestens einen Widerstand oder mindestens eine Diode für die Schaltungen bereitstellt. In vielen der folgenden Abbildungen werden Verbindungen mit Linien dargestellt, damit die Positionsbeziehungen zwischen elektronischen Komponenten klarer erkennbar sind. In den Darstellungen der Draufsicht sind Kontakte als X innerhalb von Feldern dargestellt, und Verbindungen sind mit Linien dargestellt. In der Praxis können sich die Verbindungen auf einer oder mehreren unterschiedlichen Verbindungsebenen befinden und Teile der elektronischen Vorrichtungen und ihre Positionsbeziehungen zueinander verdecken, weshalb tatsächliche Verbindungen nicht dargestellt sind.
In einer in 14 und 15 dargestellten Schaltung 1400 kann ein Paar von Widerständen 1420 und 1440 parallel zu dem Widerstand 1420 in der aktiven Region 102 des Substrats 100 und dem Widerstand 1440 in dem Halbleiterkörper 240 in dem Graben 120 geschaltet sein. Die flache Grabenisolation 1402 liegt über Teilen des Substrats 100 außerhalb elektronischer Komponenten innerhalb der aktiven Region 102 (in 15 nicht beschriftet), und die flache Grabenisolation 1404 liegt über Teilen des Substrats 100 außerhalb elektronischer Komponenten innerhalb der aktiven Region 104 (in 15 nicht beschriftet). In dieser Ausführungsform liegt der Widerstand 1420 in einem monokristallinen Halbleitermaterial und der Widerstand 1440 liegt in einem polykristallinen Halbleitermaterial. Der Widerstandswert des Widerstands 1420 nimmt mit zunehmender Temperatur zu, während der Widerstandswert des Widerstands 1440 mit zunehmender Temperatur abnimmt. Somit können die Widerstände 1420 und 1440 so ausgelegt werden, dass jeder Widerstand dem anderen Widerstand zumindest teilweise entgegenwirkt, wenn sich die Temperatur ändert. In einer Ausführungsform bei Raumtemperatur (z. B. in einem Bereich von 20 °C bis 25 °C) kann der Widerstandswert des Widerstands 1420 innerhalb von 50 % des Widerstandswerts des Widerstands 1440 liegen. Wenn der Unterschied der Widerstände bei einer bestimmten Temperatur (z. B. bei Raumtemperatur) zunimmt, kann die Fähigkeit der Widerstände 1420 und 1440, sich gegenseitig zu kompensieren, abnehmen.
In einer anderen Schaltung 1600, die in 16 und 17 dargestellt ist, kann ein ähnliches Paar von Widerständen 1620 und 1640 als Teil einer Temperaturerfassungsschaltung verwendet werden. Eine Batterie 1610 oder eine andere Spannungsquelle kann an die Anschlüsse der Widerstände 1620 und 1640 angeschlossen werden. Die anderen Anschlüsse der Widerstände 1620 und 1640 sind an einem Knoten 1650 elektrisch verbunden. Eine Ausgangsspannung (V_OUT) kann zwischen dem Knoten 1650 und einem der Anschlüsse der Batterie 1610 oder einer anderen Spannungsquelle gemessen werden. Wie in 16 dargestellt, wird V_OUT zwischen dem negativen Anschluss der Batterie 1610 und dem Knoten 1650 gemessen. Ähnlich wie bei der vorherigen Ausführungsform befindet sich der Widerstand 1620 in der aktiven Region 102 des Substrats 100 und der Widerstand 1640 befindet sich in dem Halbleiterkörper 240 innerhalb des Grabens 120. In einer anderen Ausführungsform können die Positionen der Widerstände 1620 und 1640 umgekehrt werden. Da eine Temperaturänderung entgegengesetzte Auswirkungen auf die Widerstandswerte der Widerstände 1620 und 1640 hat, kann die Schaltung 1600 gegenüber Temperaturänderungen empfindlicher sein als eine Temperaturerfassungsschaltung, die Widerstände nur innerhalb der aktiven Region 102 oder nur innerhalb des Halbleiterkörpers 240 einschließt. Eine Vielzahl von Temperatursensoren kann in einer elektronischen Vorrichtung verwendet werden, um ein vollständigeres Temperaturprofil der elektronischen Vorrichtung bereitzustellen, wenn die elektronische Vorrichtung verwendet wird.
In einer weiteren in 18 und 19 dargestellten Schaltung kann ein Wandler 1800 einen Widerstand 1820 und einen Transistor 1840 einschließen. Ein Anschluss des Widerstands 1820 ist mit einem Hochspannungsanschluss 1802 verbunden, und ein anderer Anschluss des Widerstands 1820 ist mit einem stromführenden Anschluss des Transistors 1840 an einem Knoten 1850 verbunden, der mit einem Ausgangsanschluss 1808 verbunden ist. Ein Steueranschluss des Transistors 1840 ist mit einem Eingangsanschluss 1806 verbunden, und ein anderer stromführender Anschluss des Transistors 1840 ist mit einem Niederspannungsanschluss 1804 verbunden. In einer Ausführungsform ist der Transistor 1840 ein Transistor mit Anreicherungsmodus. In der dargestellten Ausführungsform ist der Transistor 1840 einn-Kanal-Metall-Isolator-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MISFET), der Hochspannungsanschluss 1802 liegt bei V_DD und ist elektrisch mit einem Anschluss des Widerstands 1820 verbunden und der Niederspannungsanschluss 1804 liegt bei Vss und ist elektrisch mit einer Source-Elektrode 1844 des Transistors 1840 verbunden. Der Eingangsanschluss 1806 ist elektrisch mit einer Gate-Elektrode 1846 des Transistors 1840 verbunden, und der andere Anschluss des Widerstands 1820 und eine Drain-Elektrode 1842 des Transistors 1840 sind am Knoten 1850 elektrisch miteinander verbunden.
Der Widerstand 1820 kann innerhalb des Halbleiterkörpers 240 ausgebildet sein. In einer Ausführungsform kann der Widerstand 1820 einen relativ hohen Widerstandswert aufweisen, beispielsweise größer als 0,1 Mohm und üblicherweise in einem Bereich von 1 Mohm bis 10 Mohm. Der Transistor 1840 kann innerhalb der aktiven Region 102 des Substrats 100 ausgebildet sein. Verbindungen auf einer oder mehreren Verbindungsebenen können verwendet werden, um den Widerstand 1820 und den Transistor 1840 miteinander zu verbinden und die elektronischen Komponenten mit ihren entsprechenden Anschlüssen zu verbinden, die mit anderen Abschnitten der elektronischen Vorrichtung außerhalb des Wandlers 1800 verbunden werden können.
20 und 21 enthalten Schaltungen, die einen Spannungsteiler in Verbindung mit einem Transistor verwenden. In 20 enthält die Schaltung 2000 einen Bipolartransistor 2020 sowie Widerstände 2042 und 2044. Der Bipolartransistor 2020 weist einen zugeordneten Kollektorwiderstand, der als Widerstand 2022 dargestellt ist, und einen zugeordneten Emitterwiderstand, der als Widerstand 2024 dargestellt ist, auf. In der dargestellten Ausführungsform ist der Transistor 2020 ein npn-Bipolartransistor. Die Anschlüsse der Widerstände 2022 und 2042 sind mit einem Hochspannungsanschluss 2002 verbunden, ein weiterer Anschluss des Widerstands 2022 ist mit einem Kollektor des Transistors 2020 verbunden, ein Anschluss des Widerstands 2042, eine Basis des Transistors 2020 und ein Anschluss des Widerstands 2044 sind miteinander verbunden, ein Anschluss des Widerstands 2024 ist mit einem Emitter des Transistors 2024 verbunden, und ein anderer Anschluss des Widerstands 2044 und ein anderer Anschluss des Widerstands 2024 sind mit einem Niederspannungsanschluss 2004 verbunden. In einer bestimmten Ausführungsform kann der Hochspannungsanschluss 2002 bei V_cc liegen, und der Niederspannungsanschluss kann auf V_EE liegen. Die Schaltung 2100 in 21 ist ähnlich, mit der Ausnahme, dass der Transistor 2020 und die Widerstände 2022 und 2024 durch einen Sperrschicht-Feldeffekttransistor 2120 mit einem zugeordneten Drain-Widerstand, der als Widerstand 2122 dargestellt ist, und einem zugeordneten Source-Widerstand, der als Widerstand 2124 dargestellt ist, ersetzt sind. Der Hochspannungsanschluss 2002 kann bei V_DD liegen, und der Niederspannungsanschluss kann bei V_SS liegen. Die Transistoren 2020 und 2120 und ihre zugeordneten Widerstände 2022, 2024, 2122 und 2124 können sich in einer aktiven Region des Substrats 100 befinden, und einer oder beide der Widerstände 2042 und 2044 können sich in dem Halbleiterkörper 240 befinden. In einer anderen Ausführungsform kann sich einer der Widerstände 2042 oder 2044 in einer aktiven Region des Substrats befinden, und eine solche aktive Region kann die gleiche oder eine andere aktive Region für den Transistor 2020 oder 2120 sein.
22 bis 25 enthalten Darstellungen einer komplizierteren Schaltung 2200, die verschiedene Layoutoptionen für die Schaltung 2200 ermöglicht. Die Schaltung 2200 enthält einen Widerstand 2242, Dioden 2262 und 2264 und einen Transistor 2222. Ein Eingangsanschluss 2206 ist mit einem Anschluss des Widerstands 2242 verbunden, und ein Hochspannungsanschluss 2202 ist mit einer Kathode der Diode 2262 verbunden. Ein anderer Anschluss des Widerstands 2242, eine Anode der Diode 2262, eine Kathode der Diode 2264 und eine Gate-Elektrode des Transistors 2222 sind miteinander gekoppelt. Ein Niederspannungsanschluss 2204 ist mit einer Anode der Diode 2264 gekoppelt. Die stromführenden Anschlüsse des Transistors 2222 sind mit anderen elektronischen Komponenten oder Anschlüssen der elektronischen Vorrichtung verbunden. In der dargestellten Ausführungsform ist der Transistor 2222 ein MISFET, und in einer anderen Ausführungsform (nicht dargestellt) kann der Transistor 2222 ein Bipolartransistor sein. Die Schaltung 2200 ist gut für eine Hochgeschwindigkeitslogikschaltung (z. B. eine Schaltgeschwindigkeit von mindestens 1 MHz) geeignet. Somit kann der Transistor 2222 ein Logiktransistor sein. Der Widerstand 2242 kann dazu beitragen, den zur Gate-Elektrode des Transistors 2222 fließenden Strom zu begrenzen. Die Dioden 2262 und 2264 können dazu beitragen, die an der Gate-Elektrode auftretende Spannung zu begrenzen, die während eines elektrostatischen Entladungsereignisses, eines Spannungsüberschreitens am Eingangsanschluss 2206 oder dergleichen auftreten kann.
Der Transistor 2222 befindet sich in einem Kasten 2220, der Widerstand 2242 befindet sich in einem Kasten 2240 und die Dioden 2262 und 2264 befinden sich in einem Kasten 2260. Die Kästen 2220, 2240 und 2260 können verschiedenen Stellen in verschiedenen Teilen der elektronischen Vorrichtung entsprechen. Der Transistor 2222 (Kasten 2220) kann sich in einer aktiven Region des Substrats 100 befinden, der Widerstand 2242 (Kasten 2240) kann sich in dem Halbleiterkörper 240 oder einer aktiven Region des Substrats 100 befinden und die Dioden 2262 und 2264 (Kasten 2260) können innerhalb des Halbleiterkörpers 240 oder einer aktiven Region des Substrats 100 angeordnet sein. Wie in 23 bis 25 dargestellt, kann ein physikalischer Entwurf der Schaltung 2200 auf eine bestimmte Anwendung zugeschnitten werden, indem die Komponenten in Kästen an einer Vielzahl von Orten angeordnet werden.
23 enthält ein Layout, bei dem sich elektronische Komponenten der Kästen 2220 und 2260 innerhalb der gleichen aktiven Region des Substrats befinden und sich die elektronische Komponente des Kastens 2240 innerhalb des Halbleiterkörpers 240 befindet. Der Transistor 2222 und die Dioden 2262 und 2264 sind durch eine flache Grabenisolation 1402 voneinander getrennt. In einer anderen Ausführungsform können die Dioden 2262 und 2264 ein Layout ähnlich dem Satz von Dioden 1130 aufweisen, wie in 11 und 13 dargestellt. Eine Drain-Region 2322 ist mit einem anderen Teil der elektronischen Vorrichtung verbunden, und eine Source-Region 2324 ist mit einem weiteren Teil der elektronischen Vorrichtung verbunden. In der dargestellten Ausführungsform ist ein Ende einer Gate-Elektrode 2326 elektrisch mit einer N⁺-Region der Diode 2262 und mit einer P⁺-Region der Diode 2264 verbunden, und das andere Ende der Gate-Elektrode 2326 ist elektrisch mit einem Anschluss des Widerstands 2242 verbunden, der sich innerhalb des Halbleiterkörpers 240 befindet. Der andere Anschluss des Widerstands 2242 ist mit dem Eingangsanschluss 2206 gekoppelt. Eine P⁺-Region der Diode 2262 ist mit dem Hochspannungsanschluss 2202 verbunden, und eine N⁺-Region der Diode 2264 ist mit dem Niederspannungsanschluss 2204 verbunden.
24 enthält ein Layout, bei dem sich die elektronische Komponente des Kastens 2220 in einer aktiven Region des Substrats befindet und die elektronischen Komponenten der Kästen 2240 und 2260 sich in dem Halbleiterkörper 240 befinden. 24 ist ähnlich zu 23, mit der Ausnahme, dass die Dioden 2262 und 2264 sich in einem Abschnitt des Halbleiterkörpers 240 befinden, der von dem Widerstand 2242 beabstandet ist, und die Form des Widerstands 2242 geändert wird. Falls erforderlich oder gewünscht, kann sich der Widerstand 2242 innerhalb der aktiven Region 102 oder 104 befinden, anstatt sich innerhalb des Halbleiterkörpers 240 zu befinden. Ferner kann sich eine der Dioden 2262 und 2264 innerhalb des Halbleiterkörpers 240 befinden, und die andere der Dioden 2262 und 2264 kann sich innerhalb der aktiven Region 102 oder 104 befinden. Die Gate-Elektrode 2326 erstreckt sich zu den Dioden 2262 und 2264 und kann mit einem Silicidelement oder einer Verbindung elektrisch mit der Anode der Diode 2262 und der Kathode der Diode 2264 verbunden sein.
25 enthält ein Layout, bei dem sich elektronische Komponenten der Kästen 2220 und 2260 in den verschiedenen aktiven Regionen des Substrats befinden und sich die elektronische Komponente des Kastens 2240 im Halbleiterkörper 240 befindet. In einer Ausführungsform liegen die verschiedenen aktiven Regionen entlang entgegengesetzter Seiten des Grabens 120, der den Halbleiterkörper 240 enthält. In der dargestellten Ausführungsform befindet sich der Transistor 2222 innerhalb der aktiven Region 102 (in 25 nicht beschriftet), und die Dioden 2262 und 2264 befinden sich in der aktiven Region 104 (in 25 nicht beschriftet), der im Vergleich zu der aktiven Region 102 entlang einer gegenüberliegenden Seite der tiefen Grabenisolation in dem Graben 120 liegt. In einer anderen Ausführungsform kann sich eine der Dioden 2262 und 2264 innerhalb der aktiven Region 104 befinden, und die andere der Dioden 2262 und 2264 kann sich innerhalb der aktiven Region 102 befinden. In einer weiteren Ausführungsform kann sich eine der Dioden 2262 und 2264 innerhalb des Halbleiterkörpers 240 befinden, und die andere der Dioden 2262 und 2264 kann sich innerhalb der aktiven Region 102 oder 104 befinden.
Nach dem Lesen dieser Patentschrift werden Fachleute verstehen, dass viele andere physikalische Entwürfe, einschließlich Layouts, verwendet werden können, um die Bedürfnisse oder Wünsche für eine Anwendung zu erfüllen. Die in 23 bis 25 dargestellten Ausführungsformen sollen beispielhaft sein und den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken.
26 und 27 enthalten eine Umschaltschaltung 2600, die als Energiewandler verwendet werden kann, wie beispielsweise ein Abwärtswandler, ein Spannungsregler oder dergleichen. Die Schaltung 2600 enthält einen High-Side-Transistor 2622, einen Low-Side-Transistor 2624, Dioden 2662 und 2664 und Widerstände 2642 und 2644. Die Schaltung kann auch andere elektronische Komponenten enthalten, die nicht dargestellt sind, wie eine Induktivität, einen Kondensator oder dergleichen, die mit einem Ausgangsanschluss 2608 gekoppelt sind.
Mit Bezug auf 26 weist der High-Side-Transistor 2622 einen stromführenden Anschluss auf, der mit einem Hochspannungsanschluss 2602 gekoppelt ist, und ein Steueranschluss des Transistors 2622 ist mit einer High-Side-Steuerschaltung gekoppelt, die den Widerstand 2642 umfasst, und ein anderer stromführender Anschluss des Transistors 2622 ist an einem Knoten 2650 mit einem stromführenden Anschluss des Low-Side-Transistors 2624 gekoppelt. Ein Steueranschluss des Transistors 2624 ist mit einer Low-Side-Steuerschaltung verbunden, die den Widerstand 2644 enthält, und ein anderer stromführender Anschluss des Transistors 2624 ist mit einem Niederspannungsanschluss 2604 verbunden. In einer Ausführungsform sind die Transistoren 2622 und 2624 MISFETs und in einer bestimmten Ausführungsform sind sie n-Kanal-MISFETs. Die Source des High-Side-Transistors 2622 ist mit dem Drain des Low-Side-Transistors 2624 verbunden. Die High-Side-Steuerschaltung kann eine Gate-Treiberschaltung für den Transistor 2622 enthalten, und die Low-Side-Steuerschaltung kann eine Gate-Treiberschaltung für den Transistor 2624 enthalten. In einer bestimmten Ausführungsform sind die Transistoren 2622 und 2624 jeweils Leistungstransistoren.
Die Kathode der Diode 2662 ist mit dem Hochspannungsanschluss 2602 verbunden, die Anode der Diode 2662 und die Kathode der Diode 2664 sind mit dem Knoten 2650 verbunden, und die Anode der Diode 2664 ist mit dem Niederspannungsanschluss 2604 verbunden. Die Dioden 2662 und 2664 können Durchbruchspannungen aufweisen, die niedriger als die Durchbruchspannungen zwischen den stromführenden Anschlüssen (z. B. BV_DS) sind, um die Transistoren 2622 und 2624 während eines Spannungsüberschreitens zu schützen, das während eines Schaltvorgangs der Schaltung 2600 auftreten kann. Der Knoten 2650 ist mit dem Ausgangsanschluss 2608 verbunden.
In 26 befinden sich der Transistor 2622 und die Diode 2662 in einem Kasten 2610, der Transistor 2624 und die Diode 2664 befinden sich in einem Kasten 2630 und die Widerstände 2642 und 2644 befinden sich in einem Kasten 2640. In einer Ausführungsform befinden sich die elektronischen Komponenten im Kasten 2610 in einer aktiven Region des Substrats 100, die Widerstände 2642 und 2644 (Kasten 2640) befinden sich in dem Halbleiterkörper 240, die elektronischen Komponenten in dem Kasten 2630 befinden sich in einer anderen aktiven Region des Substrats 100 oder können sich auf einem Chip befinden, der vom Rest der Schaltung 2600 getrennt ist.
27 enthält eine beispielhafte Ausführungsform der Komponenten in den Kästen 2610, 2630 und 2640. In dieser Ausführungsform befindet sich jeder der Transistoren und seine entsprechende Diode innerhalb der gleichen aktiven Fläche, sodass jede Diode eine gute Steuerung der Spannung an ihrem entsprechenden Transistor liefert, um die Auswirkungen von Spannungsüberschreitungen zu verringern, die in Form von Überschwingungen am Knoten 2650 auftreten können. Die elektronischen Komponenten innerhalb der Kästen 2610 und 2630 liegen entlang entgegengesetzter Seiten des Grabens 120. Die Widerstände 2642 und 2644 innerhalb des Kastens 2640 können sich innerhalb von Abschnitten des Halbleiterkörpers 240 innerhalb des Grabens 120 befinden.
Wie in 27 dargestellt, liegen die flachen Grabenisolierungen 2612, 2614, 2616 und 2618 über den aktiven Regionen des Substrats 100. Beispielsweise kann die flache Grabenisolation 2612 über der aktiven Region 102 liegen, die flache Grabenisolation 2614 kann über der aktiven Region 104 liegen, und die flache Grabenisolation 2616 kann über einem anderen aktiven Bereich liegen, und die flache Grabenisolation 2618 kann über einer weiteren aktiven Region liegen. Obwohl nicht dargestellt, können andere elektronische Komponenten in jeder der aktiven Regionen gebildet werden. Zum Beispiel können sich andere elektronische Komponenten für die High-Side-Steuerschaltung innerhalb der aktiven Region unter der flachen Grabenisolation 2616 befinden, und andere elektronische Komponenten für die Low-Side-Steuerschaltung können sich innerhalb der aktiven Region unter der flachen Grabenisolation 2618 befinden.
In der dargestellten Ausführungsform enthält der Transistor 2622 Source-Elektroden 26224, Gate-Elektroden 26224 und eine Drain-Elektrode 26226. Die Drift-Regionen 26228 sind mit gestrichelten Linien dargestellt, da die Drift-Regionen 26228 unter der flachen Grabenisolation 2612 liegen. Die Diode 2662 befindet sich ebenfalls in derselben aktiven Region wie der Transistor 2622. Die Drain-Elektrode 26222 ist so dargestellt, dass sie Verbindungen mit dem Hochspannungsanschluss 2602 und einer P⁺-Region der Diode 2662 aufweist. Die Gate-Elektroden 26226 sind miteinander verbunden und mit einem Anschluss des Widerstands 2642 verbunden, und der andere Anschluss des Widerstands 2642 ist mit einer anderen elektronischen Komponente in der aktiven Region verbunden, die unter der flachen Grabenisolation 2616 liegt. Die Source-Elektroden 26224 sind so dargestellt, dass sie Verbindungen zu einer N⁺-Region der Diode 2662 aufweisen.
In der dargestellten Ausführungsform enthält der Transistor 2624 Source-Elektroden 26244, Gate-Elektroden 26246 und eine Drain-Elektrode 26246. Die Drift-Regionen 26248 sind mit gestrichelten Linien dargestellt, da die Drift-Regionen 26248 unter der flachen Grabenisolation 2614 liegen. Die Diode 2664 befindet sich ebenfalls in derselben aktiven Region wie der Transistor 2624. Die Drain-Elektrode 26242 ist so dargestellt, dass sie Verbindungen zu einer P⁺-Region der Diode 2664 aufweist. Die Gate-Elektroden 26246 sind miteinander verbunden und mit einem Anschluss des Widerstands 2644 verbunden, und der andere Anschluss des Widerstands 2644 ist mit einer anderen elektronischen Komponente in der aktiven Region verbunden, die unter der flachen Grabenisolation 2618 liegt. Die Source-Elektroden 26244 sind so dargestellt, dass sie Verbindungen mit dem Niederspannungsanschluss 2604 und einer N⁺-Region der Diode 2664 aufweisen.
Die Source-Elektroden 26224 des High-Side-Transistors 2622, der N⁺-Region der Diode 2662, die Drain-Elektrode 26242 des Low-Side-Transistors 2624 und die P⁺-Region der Diode 2664 sind an dem Knoten 2650 miteinander gekoppelt. Der Knoten 2650 ist mit dem Ausgangsanschluss 2608 verbunden. In der dargestellten Ausführungsform ist der Knoten 2650 elektrisch mit dem Ausgangsanschluss 2608 verbunden. In einer anderen Ausführungsform kann ein Kondensator (nicht dargestellt) zwischen den Ausgangsknoten 2650 und den Niederspannungsanschluss 2604 geschaltet sein, und eine Induktivität (nicht dargestellt) kann zwischen den Ausgangsknoten 2650 und den Ausgangsknoten 2608 geschaltet sein. Der Kondensator und die Induktivität können dazu beitragen, Überschwingungen am Ausgangsknoten 2650 während des Schaltvorgangs zu reduzieren und den Betrag eines Stromstoßes zu einer Last (nicht dargestellt) zu reduzieren, die zwischen dem Ausgangsanschluss 2608 und dem Niederspannungsanschluss 2604 gekoppelt ist.
Viele andere physikalische Entwürfe können für die Schaltung 26 jenseits der in 27 dargestellten verwendet werden. Beispielsweise können eine oder beide der Dioden 2662 und 2664 in dem Halbleiterkörper 240 ausgebildet sein. Einer oder beide der Widerstände 2642 und 2644 können sich in derselben aktiven Region entsprechend der flachen Grabenisolation 2616 oder 2618 bilden. In einer weiteren Ausführungsform kann ein Halbleiterchip den High-Side-Transistor 2622 und seine entsprechende Steuerschaltung enthalten, und ein anderer Halbleiterchip kann den Low-Side-Transistor 2624 und seine entsprechende Steuerschaltung enthalten. Es sind noch weitere physikalische Entwürfe möglich.
Nach dem Lesen dieser Patentschrift werden Fachleute erkennen, dass die physikalischen Entwürfe, einschließlich der dargestellten Layouts, vereinfacht sind. In der Praxis können kompliziertere und dichter gepackte Komponenten unter Verwendung der hierin beschriebenen Konzepte implementiert werden. Weiterhin können Leistungstransistoren, wie dargestellt, viel mehr Kontakte aufweisen, um einen ausreichenden Stromfluss durch solche Leistungstransistoren zu ermöglichen.
Hier beschriebene Ausführungsformen können verwendet werden, um Widerstände und Dioden in einem Halbleiterkörper auszubilden, die sonst keine elektronischen Komponenten enthalten würden. Der Halbleiterkörper kann Teil eines Halbleitermaterials sein, das einen Graben füllt, der Teil einer tiefen Grabenisolationsstruktur ist. Der Halbleiterkörper kann von benachbarten aktiven Regionen durch eine Isolierschicht isoliert sein, und somit kann der Halbleiterkörper eine oder mehrere elektronische Komponenten enthalten, die mit elektronischen Komponenten innerhalb der aktiven Regionen auf einer oder beiden Seiten des tiefen Isolationsgrabens gekoppelt sind. Der Prozess des Ausbildens der elektronischen Komponenten innerhalb des Halbleiterkörpers kann in einen vorhandenen Prozessablauf integriert werden, wenn dotierte Regionen für elektronische Komponenten in den aktiven Regionen ausgebildet werden. Dementsprechend ist kein zusätzlicher Maskierungsvorgang oder Prozessschritt erforderlich.
Viele unterschiedliche Gesichtspunkte und Ausführungsformen sind möglich. Einige dieser Gesichtspunkte und Ausführungsformen werden unten beschrieben. Nach dem Lesen dieser Beschreibung werden Fachleute erkennen, dass diese Gesichtspunkte und Ausführungsformen nur veranschaulichend sind und den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken. Ausführungsformen können in Übereinstimmung mit einem oder mehreren der unten aufgeführten Elemente sein.
Ausführungsform 1. Eine elektronische Vorrichtung kann ein Substrat einschließen, das einen Graben mit einer Tiefe von mindestens 5 Mikrometern definiert; einen Halbleiterkörper innerhalb des Grabens, wobei der Halbleiterkörper eine obere Oberfläche und einen spezifischen Widerstand von mindestens 0,05 Ohm-cm aufweist und von dem Substrat elektrisch isoliert ist; und eine erste elektronische Komponente innerhalb und entlang einer oberen Oberfläche des Halbleiterkörpers, wobei die erste elektronische Komponente von einem Boden des Halbleiterkörpers beabstandet ist.
Ausführungsform 2. Die elektronische Vorrichtung von Ausführungsform 1 umfasst ferner eine Isolierschicht, die zwischen dem Halbleiterkörper und einer Seite und einem Boden des Grabens angeordnet ist.
Ausführungsform 3. Elektronische Vorrichtung nach Ausführungsform 1, wobei das Substrat ein monokristallines Halbleitermaterial enthält und der Halbleiterkörper ein polykristallines Halbleitermaterial enthält.
Ausführungsform 4. Elektronische Vorrichtung nach Ausführungsform 1, wobei die erste elektronische Komponente eine erste dotierte Region innerhalb des Halbleiterkörpers umfasst, wobei die erste dotierte Region eine Dotierstoffkonzentration aufweist, die höher als eine Hintergrunddotierstoffkonzentration des Halbleiterkörpers ist, und Teile des Halbleiterkörpers außerhalb der ersten dotierten Region liegen vertikal unterhalb und lateral neben der ersten dotierten Region.
Ausführungsform 5. Elektronische Vorrichtung nach Ausführungsform 4, wobei die erste elektronische Komponente eine Diode ist und ferner eine zweite dotierte Region mit einem entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp im Vergleich zu der ersten dotierten Region aufweist.
Ausführungsform 6. Elektronische Vorrichtung nach Ausführungsform 4, wobei die erste elektronische Komponente ein Widerstand ist, der die erste dotierte Region enthält, die eine Wannenregion ist, die sich bis zu einer Tiefe erstreckt, die geringer als die Hälfte der Tiefe des Grabens ist.
Ausführungsform 7. Elektronische Vorrichtung nach Ausführungsform 1, ferner mit einer ersten dotierten Region und einer zweiten dotierten Region, die von der ersten dotierten Region beabstandet sind, wobei die erste und die zweite dotierte Region den gleichen Leitfähigkeitstyp aufweisen, jede der ersten und zweiten dotierten Regionen weist eine Dotierstoffkonzentration auf, die höher als eine Dotierstoffkonzentration des Halbleiterkörpers ist, und ein Teil des Halbleiterkörpers mit einem spezifischen Widerstand von mindestens 0,05 Ohm-cm ist zwischen der ersten und zweiten dotierten Region angeordnet.
Ausführungsform 8. Eine elektronische Vorrichtung kann ein Substrat enthalten, das einen Graben definiert; eine erste elektronische Komponente in einer ersten aktiven Region des Substrats, wobei sich die erste aktive Region außerhalb des Grabens befindet; eine Isolationsstruktur innerhalb des Grabens und benachbart zu der ersten elektronischen Komponente; und eine zweite elektronische Komponente innerhalb der Isolationsstruktur.
Ausführungsform 9. Elektronische Vorrichtung nach Ausführungsform 8, wobei die Isolationsstruktur einen Halbleiterkörper umfasst, der mindestens einen Abschnitt umfasst, der unter der zweiten elektronischen Komponente liegt; und eine Isolierschicht, die entlang einer Seite und eines Bodens des Grabens liegt und den Halbleiterkörper von dem Substrat elektrisch isoliert.
Ausführungsform 10. Elektronische Vorrichtung nach Ausführungsform 9, wobei die erste aktive Region ein monokristallines Halbleitermaterial enthält und der Halbleiterkörper und die zweite elektronische Komponente ein polykristallines Halbleitermaterial enthalten.
Ausführungsform 11. Elektronische Vorrichtung nach Ausführungsform 8, ferner umfassend eine dritte elektronische Komponente in einer zweiten aktiven Region des Substrats, wobei die Isolationsstruktur zwischen der ersten und der dritten elektronischen Komponente angeordnet ist.
Ausführungsform 12. Elektronische Vorrichtung nach Ausführungsform 11, wobei: die erste elektronische Komponente ein Leistungstransistor oder ein Logiktransistor ist, und die dritte elektronische Komponente die andere des Leistungstransistors oder des Logiktransistors ist.
Ausführungsform 13. Elektronische Vorrichtung nach Ausführungsform 12, wobei der Leistungstransistor einen Metall-Isolator-Halbleiter-Feldeffekttransistor, einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate oder einen Bipolartransistor umfasst.
Ausführungsform 14. Elektronische Vorrichtung nach Ausführungsform 8, wobei die erste elektronische Komponente ein Transistor ist und die zweite elektronische Komponente ein Widerstand ist, der mit dem Transistor gekoppelt ist.
Ausführungsform 15. Elektronische Vorrichtung nach Ausführungsform 8, wobei die erste elektronische Komponente ein Transistor ist und die zweite elektronische Komponente eine Diode ist, die mit dem Transistor gekoppelt ist.
Ausführungsform 16. Elektronische Vorrichtung nach Ausführungsform 8, wobei die erste elektronische Komponente ein erster Widerstand ist, die zweite elektronische Komponente ein zweiter Widerstand ist und der erste und der zweite Widerstand parallel geschaltet sind.
Ausführungsform 17. Elektronische Vorrichtung nach Ausführungsform 16, wobei der erste Widerstand einen Körper aufweist, der ein monokristallines Halbleitermaterial enthält und der zweite Widerstand einen Körper aufweist, der ein polykristallines Halbleitermaterial enthält.
Ausführungsform 18. Eine elektronische Vorrichtung kann ein Substrat umfassen, das einen Graben definiert; einen Halbleiterkörper innerhalb des Grabens, wobei der Halbleiterkörper einen spezifischen Widerstand von mindestens 0,05 Ohm-cm aufweist und von dem Substrat elektrisch isoliert ist; und eine Diode innerhalb des Halbleiterkörpers.
Ausführungsform 19. Elektronische Vorrichtung nach Ausführungsform 18, wobei der Halbleiterkörper und die Diode ein polykristallines Halbleitermaterial enthalten.
Ausführungsform 20. Die elektronische Vorrichtung von Ausführungsform 19, ferner umfassend eine erste elektronische Komponente und eine zweite elektronische Komponente, wobei eine Isolationsstruktur den Halbleiterkörper und eine Isolationsschicht umfasst, die den Halbleiterkörper von dem Substrat elektrisch isoliert, wobei sich die erste elektronische Komponente entlang einer ersten Seite der Isolationsstruktur befindet, die zweite elektronische Komponente sich entlang einer zweiten Seite der Isolationsstruktur gegenüber der ersten Seite befindet und die erste elektronische Komponente, die zweite elektronische Komponente oder jede der ersten und zweiten elektronischen Komponenten mit der Diode gekoppelt ist.
Weitere Ausführungsformen können einen der folgenden Punkte umfassen.

1. Elektronische Vorrichtung, umfassend:
- ein Substrat, das einen Graben definiert;
- eine erste elektronische Komponente in einer ersten aktiven Region des Substrats, wobei sich die erste elektronische Komponente außerhalb des Grabens befindet;
- eine Isolationsstruktur innerhalb des Grabens und benachbart zu der ersten elektronischen Komponente; und eine zweite elektronische Komponente innerhalb der Isolationsstruktur.
2. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Isolationsstruktur umfasst:
- einen Halbleiterkörper mit mindestens einem Teil, der unter der zweiten elektronischen Komponente liegt; und eine Isolierschicht, die entlang einer Seite und eines Bodens des Grabens liegt und den Halbleiterkörper von dem Substrat elektrisch isoliert.
3. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei:
- der Graben eine Tiefe von mindestens 5 Mikrometern aufweist, der Halbleiterkörper eine obere Oberfläche hat und elektrisch vom Substrat isoliert ist und die zweite elektronische Komponente sich innerhalb und entlang einer oberen Oberfläche des Halbleiterkörpers befindet, wobei die zweite elektronische Komponente von einem Boden des Halbleiterkörpers beabstandet ist.
4. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die erste aktive Region ein monokristallines Halbleitermaterial enthält und der Halbleiterkörper und die zweite elektronische Komponente ein polykristallines Halbleitermaterial enthalten.
5. Elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei:
- die zweite elektronische Komponente ein Widerstand ist, der eine erste dotierte Region innerhalb des Halbleiterkörpers umfasst,
- die erste dotierte Region eine Dotierstoffkonzentration aufweist, die höher als eine Hintergrunddotierstoffkonzentration des Halbleiterkörpers ist, und Teile des Halbleiterkörpers außerhalb der ersten dotierten Region vertikal unterhalb und lateral neben der ersten dotierten Region liegen.
6. Elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die zweite elektronische Komponente eine Diode ist, die eine erste dotierte Region innerhalb des Halbleiterkörpers und eine zweite dotierte Region innerhalb des Halbleiterkörpers aufweist und im Vergleich zu der ersten dotierten Region einen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufweist.
7. Elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste elektronische Komponente ein erster Widerstand ist, die zweite elektronische Komponente ein zweiter Widerstand ist und der erste und der zweite Widerstand parallel geschaltet sind.
8. Elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste elektronische Komponente ein Transistor ist und die zweite elektronische Komponente ein Widerstand oder eine Diode ist, wobei die erste elektronische Komponente mit der zweiten elektronischen Komponente gekoppelt ist.
9. Elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend eine dritte elektronische Komponente, wobei:
- die erste elektronische Komponente sich entlang einer ersten Seite der Isolationsstruktur befindet, die dritte elektronische Komponente sich entlang einer zweiten Seite der Isolationsstruktur gegenüber der ersten Seite und der ersten elektronischen Komponente befindet, die dritte elektronische Komponente oder jede der ersten und dritten elektronischen Komponenten mit der zweiten elektronischen Komponente gekoppelt ist.
10. Elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend eine dritte elektronische Komponente in einer zweiten aktiven Region des Substrats, wobei die Isolationsstruktur zwischen der ersten und der dritten elektronischen Komponente angeordnet ist.

Es ist zu beachten, dass nicht alle der oben in der allgemeinen Beschreibung oder den Beispielen beschriebenen Aktivitäten erforderlich sind, dass ein Teil einer spezifischen Aktivität möglicherweise nicht erforderlich ist und dass eine oder mehrere weitere Aktivitäten zusätzlich zu den beschriebenen durchgeführt werden können. Darüber hinaus ist die Reihenfolge, in der die Aktivitäten aufgelistet werden, nicht unbedingt die Reihenfolge, in der sie ausgeführt werden.
Nutzeffekte, andere Vorteile und Problemlösungen sind weiter oben in Bezug auf spezifische Ausführungen beschrieben worden. Die Nutzeffekte, Vorteile, Problemlösungen und alle Merkmale, die dazu führen können, dass ein Nutzen, Vorteil oder eine Lösung eintritt oder sich verstärkt, sind jedoch nicht als kritisches, erforderliches oder wesentliches Merkmal eines oder aller Ansprüche auszulegen.
Die Beschreibung und die Veranschaulichungen der hierin beschriebenen Ausführungsformen sollen ein allgemeines Verständnis der Struktur der verschiedenen Ausführungsformen bereitstellen. Die Beschreibung und die Darstellungen sollen nicht als erschöpfende und umfassende Beschreibung sämtlicher Elemente und Merkmale von Vorrichtungen und Systemen dienen, welche die hierin beschriebenen Strukturen oder Verfahren verwenden. Separate Ausführungsformen können auch in Kombination in einer einzigen Ausführungsform vorgesehen werden, und umgekehrt können verschiedene Merkmale, die kurz gefasst im Rahmen einer einzelnen Ausführungsform beschrieben sind, auch einzeln oder in jeder Unterkombination bereitgestellt werden. Darüber hinaus beinhaltet die Bezugnahme auf die in den Bereichen angegebenen Werte jeden einzelnen Wert innerhalb dieses Bereichs. Viele andere Ausführungsformen können für erfahrene Fachkräfte erst nach dem Lesen dieser Spezifikation ersichtlich werden. Andere Ausführungsformen können verwendet und aus der Offenbarung abgeleitet werden, so dass eine strukturelle Substitution, logische Ersetzung, oder eine weitere Änderung ohne Abweichung von dem Schutzumfang der Offenbarung erfolgen kann. Demgemäß ist die Offenbarung eher als veranschaulichend denn als einschränkend anzusehen.

Claims

Elektronische Vorrichtung, umfassend: ein Substrat, das einen Graben definiert; eine erste elektronische Komponente in einer ersten aktiven Region des Substrats, wobei sich die erste elektronische Komponente außerhalb des Grabens befindet; eine Isolationsstruktur innerhalb des Grabens und benachbart zu der ersten elektronischen Komponente; und eine zweite elektronische Komponente innerhalb der Isolationsstruktur.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Isolationsstruktur umfasst: einen Halbleiterkörper mit mindestens einem Teil, der unter der zweiten elektronischen Komponente liegt; und eine Isolierschicht, die entlang einer Seite und eines Bodens des Grabens liegt und den Halbleiterkörper von dem Substrat elektrisch isoliert.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei: der Graben eine Tiefe von mindestens 5 Mikrometern aufweist, der Halbleiterkörper eine obere Oberfläche aufweist und von dem Substrat elektrisch isoliert ist, und sich die zweite elektronische Komponente innerhalb und entlang einer oberen Oberfläche des Halbleiterkörpers befindet, wobei die zweite elektronische Komponente von einem Boden des Halbleiterkörpers beabstandet ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die erste aktive Region ein monokristallines Halbleitermaterial enthält und der Halbleiterkörper und die zweite elektronische Komponente ein polykristallines Halbleitermaterial enthalten.
Elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei: die zweite elektronische Komponente ein Widerstand ist, der eine erste dotierte Region innerhalb des Halbleiterkörpers umfasst, die erste dotierte Region eine Dotierstoffkonzentration aufweist, die höher als eine Hintergrunddotierstoffkonzentration des Halbleiterkörpers ist, und Teile des Halbleiterkörpers außerhalb der ersten dotierten Region vertikal unterhalb und lateral neben der ersten dotierten Region liegen.
Elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die zweite elektronische Komponente eine Diode ist, die eine erste dotierte Region innerhalb des Halbleiterkörpers und eine zweite dotierte Region innerhalb des Halbleiterkörpers aufweist und im Vergleich zu der ersten dotierten Region einen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufweist.
Elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste elektronische Komponente ein erster Widerstand ist, die zweite elektronische Komponente ein zweiter Widerstand ist und der erste und der zweite Widerstand parallel geschaltet sind.
Elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste elektronische Komponente ein Transistor ist und die zweite elektronische Komponente ein Widerstand oder eine Diode ist, wobei die erste elektronische Komponente mit der zweiten elektronischen Komponente gekoppelt ist.
Elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend eine dritte elektronische Komponente, wobei: die erste elektronische Komponente sich entlang einer ersten Seite der Isolationsstruktur befindet, die dritte elektronische Komponente sich entlang einer zweiten Seite der Isolationsstruktur gegenüber der ersten Seite befindet, und die erste elektronische Komponente, die dritte elektronische Komponente oder jede der ersten und dritten elektronischen Komponenten mit der zweiten elektronischen Komponente gekoppelt ist.
Elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend eine dritte elektronische Komponente in einer zweiten aktiven Region des Substrats, wobei die Isolationsstruktur zwischen der ersten und der dritten elektronischen Komponente angeordnet ist.