DE10234996A1 - Production of a transistor arrangement comprises inserting a trench in a process layer of a semiconductor substrate, and forming a drift zone, a channel zone and a source zone in the process zone - Google Patents

Production of a transistor arrangement comprises inserting a trench in a process layer of a semiconductor substrate, and forming a drift zone, a channel zone and a source zone in the process zone

Info

Publication number
DE10234996A1
DE10234996A1 DE10234996A DE10234996A DE10234996A1 DE 10234996 A1 DE10234996 A1 DE 10234996A1 DE 10234996 A DE10234996 A DE 10234996A DE 10234996 A DE10234996 A DE 10234996A DE 10234996 A1 DE10234996 A1 DE 10234996A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
trench
layer
dielectric layer
field electrode
gate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE10234996A
Other languages
German (de)
Other versions
DE10234996B4 (en
Inventor
Ralf Henninger
Franz Hirler
Joachim Krumrey
Walter Rieger
Martin Poelzl
Heimo Hofer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE10234996A priority Critical patent/DE10234996B4/en
Priority to TW092103713A priority patent/TWI248136B/en
Priority to US10/392,024 priority patent/US7005351B2/en
Priority to DE10341592A priority patent/DE10341592B4/en
Priority to US10/666,228 priority patent/US7091573B2/en
Publication of DE10234996A1 publication Critical patent/DE10234996A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10234996B4 publication Critical patent/DE10234996B4/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/7813Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with trench gate electrode, e.g. UMOS transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/402Field plates
    • H01L29/407Recessed field plates, e.g. trench field plates, buried field plates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/402Field plates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42364Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the insulating layer, e.g. thickness or uniformity
    • H01L29/42368Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the insulating layer, e.g. thickness or uniformity the thickness being non-uniform
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42372Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out
    • H01L29/4238Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out characterised by the surface lay-out

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

Production of a transistor arrangement comprises: (a) inserting a trench (6) in a process layer (2) of a semiconductor substrate (7; (b) providing a field electrode (63) and a gate electrode (62) separately from each other and electrically insulated by the process layer; and (c) forming a drift zone (21), a channel zone (22) and a source zone (23) in the process zone. Either the source zone or the channel zone is produced after the trench is formed in the semiconductor substrate. An Independent claim is also included for a trench transistor cell formed in a semiconductor substrate. Preferably after inserting the trench in the process layer, the trench is lined with a first dielectric layer and the field electrode is arranged on sections of the trench lined with the dielectric layer. After producing the field electrode, a gate dielectric layer is formed on sections of the trench wall and a second dielectric layer on the field electrode.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellen einer Transistoranordnung mit mindestens einer Trench- Transistorzelle mit Feldelektrode, bei welchem

  • - in eine Prozessschicht eines Halbleitersubstrats mindestens ein Graben eingebracht wird,
  • - im Graben jeweils voneinander und von der Prozessschicht elektrisch isoliert eine Feldelektrode und eine Gate- Elektrode vorgesehen werden und
  • - in der Prozessschicht mindestens jeweils eine Driftzone, eine Kanalzone und eine Sourcezone ausgebildet werden.
The present invention relates to a method for producing a transistor arrangement with at least one trench transistor cell with field electrode, in which
  • at least one trench is introduced into a process layer of a semiconductor substrate,
  • a field electrode and a gate electrode are provided in the trench, electrically insulated from one another and from the process layer, and
  • - At least one drift zone, one channel zone and one source zone are formed in the process layer.

Heute übliche Trench-MOS-Leitungstransistoren (UMOSFET, u- shaped metal oxide semiconductor field effect transistor) zeichnen sich gegenüber älteren Typen von MOS-Leistungstransistoren (DMOSFET, double diffused MOSFET, VMOSFET, v- shaped MOSFET) durch einen sehr geringen spezifischen Einschaltwiderstand (rDS, On) aus. Current trench MOS line transistors (UMOSFET, u-shaped metal oxide semiconductor field effect transistor) are distinguished from older types of MOS power transistors (DMOSFET, double diffused MOSFET, VMOSFET, v-shaped MOSFET) by a very low specific on-resistance ( r DS, On ) off.

Dabei ist die Gate-Elektrode einer Trench-Transistorzelle in einem Graben (Trench) im Halbleitersubstrat angeordnet. Die Source- und Drainzonen der Trench-Transistorzelle sind in einander gegenüberliegenden Bereichen des Halbleitersubstrats ausgebildet. Eine durch die Gate-Elektrode gesteuerte Kanalstrecke erstreckt sich dann in einer vertikalen Richtung durch das Halbleitersubstrat. Dadurch wird der Einschaltwiderstand durch eine deutliche Vergrößerung der Kanalweite pro Flächeneinheit deutlich vermindert. The gate electrode of a trench transistor cell is in a trench in the semiconductor substrate. The The source and drain zones of the trench transistor cell are in opposite areas of the semiconductor substrate educated. One controlled by the gate electrode The channel section then extends in a vertical direction through the semiconductor substrate. This will make the Starting resistance due to a significant increase in the channel width per Area unit significantly reduced.

Eine weitere Verbesserung der Eigenschaften von Trench-MOS- Leistungstransistoren wird durch die Anordnung einer Feldelektrode im Trench erzielt. Gate-Elektrode und Feldelektrode sind dabei im Trench so angeordnet, dass die Gate-Elektrode der Kanalzone und die Feldelektrode im Wesentlichen einer an die Kanalzone anschließenden Driftstrecke gegenüberliegen. Die Feldelektrode schirmt die Gate-Elektrode gegen die Drainzone ab, wodurch die Gate-Drain-Kapazität stark verringert bzw., bei einem Anschluss der Feldelektrode an das Source- Potential, in eine weniger kritische Gate-Source-Kapazität umgewandelt wird. Another improvement in the properties of trench MOS Power transistors is created by the arrangement of a Field electrode achieved in the trench. Gate electrode and field electrode are arranged in the trench so that the gate electrode the channel zone and the field electrode essentially one the drift section adjoining the channel zone. The field electrode shields the gate electrode from the Drain zone, which greatly reduces the gate-drain capacitance or, when the field electrode is connected to the source Potential, in a less critical gate-source capacity is converted.

Die Fig. 2 stellt den prinzipiellen Aufbau einer Trench- Transistorzelle herkömmlicher Trench-MOS-Leistungstransistoren (UMOSFET) dar. Ein Halbleitersubstrat eines Trench-MOS- Leistungstransistors besteht aus einem n++-dotierten Grundsubstrat 1 sowie aus einer auf dem Grundsubstrat 1 in der Regel epitaktisch aufgewachsenen, n-dotierten Prozessschicht 2. Das Grundsubstrat 1 bildet eine Drainzone 10 aus. Die Prozessschicht (im Folgenden epitaktische Schicht) 2 weist anschließend an das Grundsubstrat 1 eine n-dotierte Driftzone 21, daran anschließend eine p-dotierte Kanalzone 22 und zwischen der Kanalzone 22 und der dem Grundsubstrat 1 gegenüberliegenden Substratoberfläche 20 eine n++-dotierte Sourcezone 23 auf. In der epitaktischen Schicht 2 sind Gräben (Trenches) 6 angeordnet, welche bis in das Grundsubstrat reichen können. Innerhalb der Gräben 6 sind jeweils etwa der Driftzone 22 gegenüberliegend eine Feldelektrode 63 und etwa der Kanalzone 22 gegenüberliegend eine Gate-Elektrode 62 angeordnet. Die Feldelektrode 63 ist mit einer ersten dielektrischen Schicht (Feldplatte) 321 elektrisch gegen die epitaktische Schicht 2 isoliert. Die Gate-Elektrode 62 ist gegen die epitaktische Schicht 2 mittels der Gate-Dielektrikumsschicht (Gateoxid) 33 und gegen die Feldelektrode 63 mit einer zweiten dielektrischen Schicht 322 isoliert. Die Sourcezone 23 und für gewöhnlich die Kanalzone 22 sind mit dem Source-Anschluss des Trench-MOS-Leistungstransistors, die Drainzone 10 mit dem Drain-Anschluss und die Gate-Elektrode 62 mit dem Gate- Anschluss verbunden. FIG. 2 shows the basic structure of a trench transistor cell of conventional trench MOS power transistors (UMOSFET). A semiconductor substrate of a trench MOS power transistor consists of an n ++ -doped base substrate 1 and one on the base substrate 1 in the Usually epitaxially grown, n-doped process layer 2 . The base substrate 1 forms a drain zone 10 . The process layer (hereinafter epitaxial layer) 2 then has an n-doped drift zone 21 on the base substrate 1 , then a p-doped channel zone 22, and an n ++ -doped source zone between the channel zone 22 and the substrate surface 20 opposite the base substrate 1 23 on. Trenches 6 are arranged in the epitaxial layer 2 and can extend as far as the base substrate. A field electrode 63 is arranged inside the trenches 6 , approximately opposite the drift zone 22 , and a gate electrode 62 is arranged approximately opposite the channel zone 22 . The field electrode 63 is electrically insulated from the epitaxial layer 2 with a first dielectric layer (field plate) 321 . The gate electrode 62 is insulated against the epitaxial layer 2 by means of the gate dielectric layer (gate oxide) 33 and against the field electrode 63 with a second dielectric layer 322 . The source zone 23 and usually the channel zone 22 are connected to the source connection of the trench MOS power transistor, the drain zone 10 to the drain connection and the gate electrode 62 to the gate connection.

Die Gräben 6 können als Streifen, als Gitter, oder in Form anderer Polygone ausgebildet sein, wodurch streifenförmige bzw. wabenförmige Trench-Transistorzellen entstehen. The trenches 6 can be designed as strips, as a grid, or in the form of other polygons, as a result of which strip-shaped or honeycomb-shaped trench transistor cells are formed.

Der in der Fig. 2 dargestellte Trench-MOS-Leistungstransistor ist vom Typ n-Kanal-MOS-Transistor für den Anreicherungsbetrieb. Dabei lässt sich der Aufbau bei entsprechend geänderten Dotierungen auch auf die anderen drei gebräuchlichen Ausführungsformen (p-Kanal, Verarmungsbetrieb) von MOS-Transistoren übertragen. The trench MOS power transistor shown in FIG. 2 is of the n-channel MOS transistor type for the enrichment operation. The structure can be transferred to the other three common embodiments (p-channel, depletion mode) of MOS transistors if the doping is changed accordingly.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Trench-MOS-Leistungstransistor wird der Strom zwischen dem Source-Anschluss und dem Drain-Anschluss durch ein Potential UGS zwischen dem Gate- Anschluss und dem Source-Anschluss gesteuert. Ist UGS ≤ 0, so fließt kein Strom zwischen Source und Drain, da die Kanalzone 22 einen Ladungsträgertransport blockiert. Wird die Gate- Elektrode 62 im Trench mit einer positiven Spannung beaufschlagt, so sammeln sich Minoritätsträger in der p-dotierten Kanalzone 22 (Elektronen) in einer dünnen Schicht entlang des Gateoxids 33 gegenüber der Gate-Elektrode 62. Dieser nleitende Kanal 221 (Inversionsschicht) bildet einen leitenden Übergang zwischen der Sourcezone 23 und der Driftzone 21, dessen Ausdehnung in die Kanalzone hinein von der Höhe des an der Gate-Elektrode 62 angelegten Potentials abhängt. Die Feldelektrode 63, die hier mit dem Source-Anschluss verbunden ist, verhindert eine kapazitive Kopplung der Gate-Elektrode 62 mit der Drainzone 10 bzw. der Driftzone 21. Eine Gate- Drain-Kapazität CGD wird dadurch in eine Gate-Source- Kapazität CGS und eine Drain-Source-Kapazität CDS transformiert, deren jeweiliger Einfluss auf Schaltverluste des Trench-MOS-Leistungstransistors wesentlich geringer ist. In the trench MOS power transistor shown in FIG. 2, the current between the source connection and the drain connection is controlled by a potential U GS between the gate connection and the source connection. If U GS ≤ 0, then no current flows between the source and drain since the channel zone 22 blocks a charge carrier transport. If the gate electrode 62 is subjected to a positive voltage in the trench, minority carriers in the p-doped channel zone 22 (electrons) collect in a thin layer along the gate oxide 33 opposite the gate electrode 62 . This conductive channel 221 (inversion layer) forms a conductive transition between the source zone 23 and the drift zone 21 , the extent of which into the channel zone depends on the level of the potential applied to the gate electrode 62 . The field electrode 63 , which is connected here to the source connection, prevents capacitive coupling of the gate electrode 62 to the drain zone 10 or the drift zone 21 . A gate-drain capacitance C GD is thereby transformed into a gate-source capacitance C GS and a drain-source capacitance C DS , the respective influence on switching losses of the trench MOS power transistor is significantly less.

Bei der Optimierung der Ausprägung von Trench-MOS-Leistungstransistoren sind neben einer geringen Gate-Drain-Kapazität ein möglichst niederohmiger Anschluss der Gate-Elektroden, eine gleichmäßige Dicke der Gate-Dielektrikumsschicht sowie stetige Übergänge dielektrischer Schichten, insbesondere an Ecken und Kanten des Reliefs, von Bedeutung. When optimizing the expression of Trench MOS power transistors are next to a low gate-drain capacitance the lowest possible connection of the gate electrodes, a uniform thickness of the gate dielectric layer as well continuous transitions of dielectric layers, especially on Corners and edges of the relief, important.

Ein Verfahren zur Herstellung einer Trench-Transistoranordnung mit zwei Gate-Polysiliziumbereichen ist in der US 5,283,201 (Tsang et al.) beschrieben. Ein weiteres Verfahren ist aus der US 5,801,417 (Tsang et al.) bekannt. In beiden Verfahren werden Gräben in ein Halbleitersubstrat eingebracht, in dem bereits dotierte Schichten für eine Sourcezone und eine Kanalzone ausgeprägt sind. A method of making a Trench transistor arrangement with two gate polysilicon regions is in the US 5,283,201 (Tsang et al.). Another procedure is known from US 5,801,417 (Tsang et al.). In both Processes are trenches in a semiconductor substrate introduced in the already doped layers for a source zone and a channel zone are pronounced.

Ein weiteres bekanntes Verfahren zur Herstellung eines UMOS- Trench-Transistors ist aus der US 5,998,833 (Baliga) bekannt. Das dort beschriebene Verfahren ist in der Fig. 3 in den neun Teilschritten 3a bis 31 schematisch dargestellt. Dabei zeigen die Teilfiguren 3a bis 31 jeweils einen schematischen Querschnitt durch den Bereich zweier streifenförmig ausgeprägter Trench-Transistorzellen. Es handelt sich dabei um Trench- Transistorzellen vom Typ n-Kanal mit Anreicherungsverhalten. Another known method for producing a UMOS trench transistor is known from US 5,998,833 (Baliga). The process described therein is illustrated schematically in Fig. 3 in the nine sub-steps a 3 to 31. The partial figures 3a to 31 each show a schematic cross section through the region of two stripe-shaped trench transistor cells. These are trench transistor cells of the n-channel type with enrichment behavior.

Wie in Fig. 3a dargestellt ist, wird auf einem stark n++- dotierten Grundsubstrat 1 eine epitaktische Schicht 2 aufgewachsen. Die epitaktische Schicht 2 wird während des Aufwachsens in situ n-dotiert. As shown in FIG. 3a, an epitaxial layer 2 is grown on a heavily n ++ -doped base substrate 1 . The epitaxial layer 2 is n-doped in situ during the growth.

In zwei aufeinanderfolgenden Schritten werden dann jeweils mit Hilfe von Implantationsmasken ausgehend von einer dem Grundsubstrat 1 gegenüberliegenden Substratoberfläche 20 der epitaktischen Schicht 2 Dotierstoffe in die epitaktische Schicht 2 implantiert und ausdiffundiert. In two successive steps, dopants are then implanted and diffused into the epitaxial layer 2 using implantation masks, starting from a substrate surface 20 of the epitaxial layer 2 opposite the base substrate 1 .

Es ergeben sich jeweils eine horizontal zur Substratoberfläche 20 geschichtete Sourcezone 23 unterhalb der Substratoberfläche 20 und eine Kanalzone 22 unterhalb der Sourcezone 23. Zwischen der Kanalzone 22 und dem Grundsubstrat 1 bildet der verbleibende Anteil der epitaktischen Schicht 2 eine Driftzone 21 aus. This results in a source zone 23 layered horizontally to the substrate surface 20 below the substrate surface 20 and a channel zone 22 below the source zone 23 . The remaining portion of the epitaxial layer 2 forms a drift zone 21 between the channel zone 22 and the base substrate 1 .

Anschließend wird auf der Substratoberfläche 20 eine Hartmaske 30 abgeschieden. Die Hartmaske 30 besteht dabei aus einer Oxidschicht 301 und einer Oxidationsbarriere 302. Die Hartmaske 30 wird mit in der Halbleiterprozesstechnologie üblichen Mitteln strukturiert. Dabei werden in Öffnungen 61 der Hartmaske Abschnitte der Substratoberfläche freigelegt. Es entsteht die in Fig. 3c dargestellte Struktur. A hard mask 30 is then deposited on the substrate surface 20 . The hard mask 30 consists of an oxide layer 301 and an oxidation barrier 302 . The hard mask 30 is structured using means customary in semiconductor process technology. Sections of the substrate surface are exposed in openings 61 of the hard mask. The structure shown in FIG. 3c is created.

Im darauffolgenden Verfahrensschritt wird die epitaktische Schicht 2 im Bereich der Öffnungen 61 der Hartmaske 30 geätzt. Es entstehen Gräben (Trenches) 6, die sich durch die Sourcezone 23, die Kanalzone 22 und mindestens abschnittsweise auch durch die Driftzone 21 erstrecken. Dabei können die Gräben 6 eine Mehrzahl nebeneinander parallel verlaufender Gräben bilden oder durch senkrecht oder quer dazu verlaufende Gräben in einer nicht dargestellten Querschnittsebene eine Gitterstruktur bilden. Anschließend wird, beispielsweise durch thermische Oxidation der epitaktischen Schicht 2 und Maskierung durch die Oxidationsbarriere 302, eine erste dielektrische Schicht 321 (im Folgenden Oxidschicht) gebildet, die die Innenseite der Gräben auskleidet. In the subsequent method step, the epitaxial layer 2 is etched in the area of the openings 61 of the hard mask 30 . Trenches 6 are formed which extend through the source zone 23 , the channel zone 22 and at least in sections also through the drift zone 21 . The trenches 6 can form a plurality of trenches running parallel to one another or can form a lattice structure in a cross-sectional plane, not shown, by trenches running perpendicularly or transversely thereto. Then, for example by thermal oxidation of the epitaxial layer 2 and masking by the oxidation barrier 302 , a first dielectric layer 321 (hereinafter oxide layer) is formed which lines the inside of the trenches.

Das Ergebnis dieses Verfahrensschritts ist in Fig. 3d dargestellt. The result of this process step is shown in Fig. 3d.

Daraufhin wird auf die so gebildete Struktur dotiertes polykristallines Silizium (Polysilizium) abgeschieden. Die Dicke der abgeschiedenen Schicht ist dabei mindestens so groß wie die halbe offene Grabenweite. Danach wird das Polysilizium soweit zurückgeätzt, dass es die Gräben 6 nur noch bis etwa zu einer durch den Übergang Kanalzone/Driftzone 71 definierten Bodyhöhe 72 füllt. Die so erzeugte Feldelektrode 63 ist in der Fig. 3e dargestellt. Doped polycrystalline silicon (polysilicon) is then deposited on the structure thus formed. The thickness of the deposited layer is at least as large as half the open trench width. The polysilicon is then etched back to such an extent that it only fills the trenches 6 up to a body height 72 defined by the transition from channel zone to drift zone 71 . The field electrode 63 produced in this way is shown in FIG. 3e.

Es folgt ein Ätzen der Oxidschicht 321, wobei die Oxidationsbarriere 302, üblicherweise Siliziumnitrid, und das Polysilizium der Feldelektrode 63 als Ätzmasken dienen. Dadurch wird die Oxidschicht 321 oberhalb der Feldelektroden 63 von der Grabenwandung entfernt. Das Ergebnis dieses Ätzschrittes ist in der Fig. 3f dargestellt. The oxide layer 321 is then etched , the oxidation barrier 302 , usually silicon nitride, and the polysilicon of the field electrode 63 serving as etching masks. As a result, the oxide layer 321 above the field electrodes 63 is removed from the trench wall. The result of this etching step is shown in FIG. 3f.

An den freigestellten Abschnitten der Grabenwandungen wird nun beispielsweise erneut durch thermische Oxidation eine zweite dielektrische Schicht 322 erzeugt, die sich auch über die Oberfläche des Polysiliziums der Feldelektrode 63 erstreckt. Die so erzeugte zweite dielektrische Schicht 322 bildet in Abschnitten ein Gateoxid 33. Im nächsten Schritt wird erneut polykristallines Silizium auf der Oberfläche der Struktur abgeschieden und in der Folge soweit zurückgeätzt, bis es die Gräben 6 etwa bis Substratoberfläche 20 füllt. A second dielectric layer 322 , which also extends over the surface of the polysilicon of the field electrode 63 , is now again generated on the exposed sections of the trench walls by thermal oxidation, for example. The second dielectric layer 322 thus produced forms a gate oxide 33 in sections. In the next step, polycrystalline silicon is again deposited on the surface of the structure and subsequently etched back until it fills the trenches 6 approximately up to the substrate surface 20 .

Wie in Fig. 3g dargestellt ist, wird auf diese Weise die Gate-Elektrode 62 oberhalb der Feldelektroden 63 in den Gräben 6 ausgebildet. Anschließend wird das freiliegende Polysilizium der Gate-Elektroden 623 thermisch oxidiert, so dass die Gräben 6 mit einer dritten dielektrischen Schicht 323 abgedeckt werden. In this way, as shown in FIG. 3 g, the gate electrode 62 is formed above the field electrodes 63 in the trenches 6 . The exposed polysilicon of the gate electrodes 623 is then thermally oxidized, so that the trenches 6 are covered with a third dielectric layer 323 .

Anschließend wird die Hartmaske 30 durch Ätzen entfernt. The hard mask 30 is then removed by etching.

Wie in Fig. 3h dargestellt, ist auf der Substratoberfläche 20 die n++-dotierte Sourcezone 23 freigelegt. Die Gate-Elektroden 62 sind jeweils durch die dielektrische Schicht 323 zur Substratoberfläche hin isoliert. As shown in Fig. 3h, the n ++ -type source region 23 is exposed on the substrate surface 20. The gate electrodes 62 are each insulated from the substrate surface by the dielectric layer 323 .

Im weiteren Verlauf kann nun auf der Oberseite des Halbleiterkörpers eine Source-Anschlussmetallisierung 53 aufgebracht werden, die die Sourcezonen 23 kontaktiert. Auf der Rückseite des Halbleitersubstrats wird eine Drain-Metallisierung 51 aufgebracht, die die Drainzone 10 kontaktiert. In the further course, a source connection metallization 53 can now be applied to the top of the semiconductor body, which contacts the source zones 23 . A drain metallization 51 , which contacts the drain zone 10 , is applied to the back of the semiconductor substrate.

Die Fig. 31 stellt Trench-Transistorzellen im Querschnitt dar, wie sie durch das Verfahren nach der US 5, 998,833 hervorgehen. FIG. 31 shows trench transistor cells in cross section as they result from the method according to US Pat. No. 5,998,833.

Nachteilig an den bekannten Verfahren zur Herstellung eines Trench-MOS-Leistungstransistors mit in Gräben angeordneten Gate- und Feldelektroden ist unter anderem der Umstand, dass durch die frühzeitige Dotierung von Kanal- und Sourcezonen nachfolgende Prozessschritte die Ausbildung der dotierten Zonen beeinflussen und die Variabilität nachfolgender Prozessschritte zugunsten der Stabilität der Struktur von Kanal- und Sourcezonen eingeschränkt wird. So weisen etwa Transistoranordnungen, die für niedrige Betriebsspannungen konzipiert sind, sehr geringe Kanallängen und einen entsprechend kleinen Einschaltwiderstand RDS(on) auf. Bei solchen Transistoranordnungen führen bereits geringfügige nachträgliche Beeinflussungen der Ausprägung der Kanalzone zu einer nachteiligen Vergrößerung des Einschaltwiderstands RDS(on). Ein zulässiges thermische Budget für nach der Ausprägung der Kanalzone auszuführende Fertigungsschritte ist dann sehr klein. A disadvantage of the known methods for producing a trench MOS power transistor with gate and field electrodes arranged in trenches is, among other things, the fact that subsequent process steps influence the formation of the doped zones and the variability of subsequent process steps due to the early doping of channel and source zones in favor of the stability of the structure of channel and source zones. For example, transistor arrangements that are designed for low operating voltages have very short channel lengths and a correspondingly small switch-on resistance R DS (on) . With such transistor arrangements, even minor subsequent influences on the characteristics of the channel zone lead to an adverse increase in the on-resistance R DS (on) . An allowable thermal budget for manufacturing steps to be carried out after the channel zone has been formed is then very small.

Weiterhin ergeben sich etwa bei der Ausbildung des Gateoxids durch thermische Oxidation an den Grabeninnenflächen bei gleichzeitig auf der Substratoberfläche aufliegender Hartmaske aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten des oder der Materialien der Hartmaske und des Substrats thermomechanische Spannungen in zur Hartmaske benachbarten Bereichen des Substrats. Diese resultieren in einer Verdünnung des durch thermische Oxidation erzeugten Gateoxids in den zur Hartmaske benachbarten Bereichen und damit in einer Reduzierung der Spannungsfestigkeit des Gateoxids in den an die Hartmaske anschließenden Bereichen des Gateoxids. Ohne weitere Maßnahmen ist in der Folge ein Vorbeiführen der Gate- Elektrode über die Substratoberfläche an den Bereichen verminderter Spannungsfestigkeit zur Source-Zone ohne Einbußen in der Spezifikation für die Spannungsfestigkeit der Transistoranordnung nicht realisierbar. Furthermore, there are about the formation of the gate oxide by thermal oxidation on the inner surface of the trench at the same time lying on the substrate surface Hard mask due to different expansion coefficients of the or the materials of the hard mask and the substrate thermomechanical stresses in adjacent to the hard mask Areas of the substrate. This results in a dilution of the Gate oxide generated by thermal oxidation in the Hard mask adjacent areas and therefore in one Reduction of the dielectric strength of the gate oxide in the Hard mask adjoining areas of the gate oxide. Without further measures are subsequently to pass the gate Electrode over the substrate surface at the areas reduced dielectric strength to the source zone without loss in the specification for the dielectric strength of the Transistor arrangement not feasible.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Transistoranordnung mit mindestens einer Trench-Transistorzelle mit in Gräben angeordneten Gate- und Feldelektroden zur Verfügung zu stellen, bei dem die Variabilität der zur Verfügung stehenden Prozessschritte gegenüber bekannten Verfahren erhöht und/oder die Ausbildung von Kanal- und Sourcezonen weitgehend unabhängig von nachfolgenden Prozessschritten ist; dabei soll ein Herausführen der Gate- Elektrode und/oder der Feldelektrode aus den Gräben über die Substratoberfläche ohne Einbußen in der Spannungsfestigkeit der Transistoranordnung möglich sein, und es sollen eine Trench-Transistorzelle und eine Transistoranordnung mit niedriger Gate-Source-Kapazität und hoher Gate-Source-Durchbruchspannung zur Verfügung gestellt werden. It is therefore an object of the invention to provide a method for Production of a transistor arrangement with at least one Trench transistor cell with gate and trench arranged To provide field electrodes, in which the Variability of the available process steps compared known methods increased and / or the formation of channel and source zones largely independent of subsequent ones Process steps is; thereby leading the gate Electrode and / or the field electrode from the trenches over the Substrate surface without sacrificing dielectric strength the transistor arrangement should be possible, and a Trench transistor cell and a transistor arrangement with low gate-source capacity and high Gate-source breakdown voltage can be provided.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der Eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Eine die Aufgabe lösende Trench-Transistorzelle ist in Anspruch 24 und eine die Aufgabe lösende Transistoranordnung in Anspruch 25 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den nachgeordneten Unteransprüchen. This task is mentioned in a procedure of the beginning Art according to the invention in the characterizing part of Features specified 1 solved. A the Trench transistor cell solving the problem is in claim 24 and the transistor arrangement in claim 25 specified. Advantageous further developments of the invention Procedures result from the subordinate Dependent claims.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also mindestens die Sourcezone oder die Kanalzone von Trench-Transistorzellen einer Transistoranordnung frühestens nach einem Einbringen von Gräben in ein Halbleitersubstrat mittels Implantation und Aktivierung oder Diffusion ausgebildet. Damit unterbleibt eine Beeinflussung der Source- und Kanalstrukturen durch die vorangegangenen Prozessschritte. Die thermische Belastung, der die dotierte Source- bzw. Kanalzone ausgesetzt ist, wird deutlich reduziert. Die Variabilität der dem Ausprägen der Source- bzw. Kanalzonen vorangegangenen Prozessschritte ist erhöht, da die durch sie implizierte thermische Belastung nicht mehr durch eine Berücksichtigung der dotierten Strukturen beschränkt wird. Da weiterhin alle Prozessschritte bis zur Ausbildung der dotierten Zonen nicht in deren thermische Budget eingehen, erhöht sich der zulässige Anteil nachfolgender Prozessschritte am zulässigen thermischen Budget der dotierten Strukturen und damit wiederum die Variabilität nachfolgender Prozessschritte. According to the method according to the invention, at least the source zone or the channel zone of trench transistor cells a transistor arrangement at the earliest after insertion of trenches in a semiconductor substrate by means of implantation and Activation or diffusion trained. So there is no an influence on the source and channel structures by the previous process steps. The thermal load, which the doped source or channel zone is exposed to significantly reduced. The variability of the expression of the Source or channel zones previous process steps increased because of the thermal stress implied by them no longer by considering the endowed Structures is limited. Since all process steps continue to to form the doped zones not in their thermal Incoming budget, the permissible proportion increases subsequent process steps on the permissible thermal budget of the endowed structures and thus in turn the variability subsequent process steps.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst also ein Bereitstellen eines Halbleitersubstrats, bestehend aus einem hochdotierten Grundsubstrat, das zugleich eine Drainzone ausbildet, sowie einer auf dem Grundsubstrat angeordneten Prozessschicht, deren dem Grundsubstrat gegenüberliegende Oberfläche eine Substratoberfläche ausbildet. Nachfolgend werden in der Prozessschicht von der Substratoberfläche her Gräben eingebracht. Darauf folgend werden die Gräben mit einer ersten dielektrischen Schicht ausgekleidet, die mindestens abschnittsweise auf den zur Grabeninnenseite orientierten Innenflächen (Grabenwandung) angeordnet wird. Dabei wird der Graben von einem Grabenboden bis zu einer Bodyhöhe ausgekleidet, an der im fertig ausgebildeten Halbleitersubstrat ein Übergang Driftzone/Kanalzone vorgesehen ist. Neben dieser wannenartigen Gestaltung der ersten dielektrischen Schicht im unteren Grabenbereich ist an dieser Stelle des Verfahrens auch eine komplette Auskleidung der Gräben mit der ersten dielektrischen Schicht oder auch eine Anordnung der ersten dielektrischen Schicht mindestens in Abschnitten auf der Substratoberfläche möglich. In einem weiteren Verfahrensschritt wird im unteren Grabenbereich, der sich vom Grund eines Grabens bis zur Bodyhöhe erstreckt, eine Feldelektrode aus einem elektrisch leitfähigem Material angeordnet. Ist das leitfähige Material der Feldelektrode beispielsweise hochdotiertes Polysilizium, so erfolgt die Anordnung der Feldelektrode durch Abscheiden von Polysilizium in den Gräben und auf der Substratoberfläche in einer Schichtdicke, die größer ist als die halbe offene Grabenweite. Daraufhin wird das Material in einem Ätzschritt zurückgebildet. Der Ätzschritt wird abgebrochen, sobald das leitfähige Material die Gräben nur noch bis etwa zur Bodyhöhe, also dem späteren Übergang Driftzone/Kanalzone, füllt. Nachfolgend wird in den nicht vom leitfähigen Material der Feldelektrode gefüllten Bereichen der Gräben an den Grabenwandungen eine Gate-Dielektrikumsschicht erzeugt, die im fertigen Halbleitersubstrat die im Graben angeordnete Gate- Elektrode von der im Halbleitersubstrat angeordneten Kanalzone elektrisch isoliert. The method according to the invention thus includes provision a semiconductor substrate consisting of a highly doped Base substrate, which also forms a drain zone, and a process layer arranged on the base substrate, whose surface opposite the base substrate is a Forms substrate surface. Below are in the Process layer introduced trenches from the substrate surface. Then follow the trenches with a first one dielectric layer lined, at least in sections on the inner surfaces oriented towards the inside of the trench (Trench wall) is arranged. The trench is one Trench floor lined to a body height, at which in the fully formed semiconductor substrate a transition Drift zone / channel zone is provided. In addition to this tub-like Design of the first dielectric layer in the bottom The trench area is also a part of the process at this point complete lining of the trenches with the first dielectric Layer or an arrangement of the first dielectric Layer at least in sections on the substrate surface possible. In a further process step, the lower Trench area, which extends from the bottom of a trench to the Body height extends, a field electrode from an electrical conductive material arranged. Is the conductive material the Field electrode, for example, highly doped polysilicon, see above the field electrode is arranged by separating Polysilicon in the trenches and on the substrate surface in a layer thickness that is greater than half the open Grave width. Thereupon the material is subjected to an etching step regressed. The etching step is canceled as soon as the conductive material the trenches only up to about Body height, i.e. the later transition drift zone / channel zone, fills. Below is in the non-conductive material Areas of the trenches filled with field electrode Trench walls generated a gate dielectric layer, which in the manufacture the semiconductor substrate the gate arranged in the trench Electrode from that arranged in the semiconductor substrate Channel zone electrically isolated.

Die Dotierung der Prozessschicht ist schwach gegenüber der des Grundsubstrats. Eine solche schwach- oder niedrigdotierte Schicht ist beispielsweise in bekannter Weise durch ein epitaktisches Verfahren herstellbar. Im Folgenden wird die niedrigdotierte Prozessschicht unabhängig von deren Herstellungsverfahren auch als epitaktische Schicht bezeichnet, wie es im Zusammenhang mit Leistungstransistoren gemeinhin üblich ist. Damit soll aber im folgenden ein Prozess zur Herstellung der Prozessschicht keineswegs auf epitaktische Verfahren eingeschränkt sein. The doping of the process layer is weak compared to that of the base substrate. Such a weakly or lowly endowed Layer is, for example, in a known manner epitaxial process can be produced. The following is the low-doped process layer regardless of its Manufacturing process also referred to as an epitaxial layer, as in Connection with power transistors is common. But in the following a process for the production of the Process layer by no means based on epitaxial processes to be disabled.

Ist an den Grabenwandungen des sich zwischen der Bodyhöhe und der Substratoberfläche (Siliziumkante) erstreckenden oberen Grabenbereiches noch die erste dielektrische Schicht angeordnet, deren Dicke gegenüber der Dicke der Gate-Dielektrikumsschicht in der Regel deutlich größer ist, so kann die Gate- Dielektrikumsschicht durch Rückätzen dieser ersten dielektrischen Schicht ausgeprägt werden. Is on the trench walls between the body height and the substrate surface (silicon edge) extending upper Trench area still the first dielectric layer arranged whose thickness compared to the thickness of the Gate dielectric layer is usually significantly larger, the gate Dielectric layer by etching back this first dielectric layer are pronounced.

Wird die erste dielektrische Schicht im oberen Grabenbereich vollständig entfernt, so kann an der Grabenwandung im oberen Grabenbereich die Gate-Dielektrikumsschicht per thermische Oxidation oder durch Abscheidung vorgesehen werden (im Folgenden Gateoxid). In der Regel gleichzeitig mit der Bildung des Gateoxids wird auch eine weitere dielektrische Schicht als Oxidschicht auf der Oberfläche der Feldelektrode ausgeprägt. Becomes the first dielectric layer in the upper trench area completely removed, so can on the trench wall in the upper Trench area the gate dielectric layer by thermal Oxidation or by deposition (in Following gate oxide). Usually at the same time as education the gate oxide also becomes another dielectric layer as an oxide layer on the surface of the field electrode pronounced.

Insbesondere bei Transistoranordnungen mit Trench-Transistorzellen, bei denen die Feldelektrode mit dem Source-Potential verbunden wird, gewinnt die Ausgestaltung der dielektrischen Schicht, die die Feldelektrode von der darüber und/oder daneben angeordneten Gate-Elektrode elektrisch isoliert, an Bedeutung. Die aus der Gate-Elektrode, der Feldelektrode und der dazwischen liegenden dielektrischen Schicht gebildete Anordnung bestimmt die Gate-Source-Kapazität der Transistoranordnung. Durch die deutliche Reduzierung der Gate-Drain- Kapazität CGD gewinnt eine Reduzierung der Gate-Source-Kapazität an Bedeutung, soll das Produkt aus Gateladung und spezifischem Einschaltwiderstand der Transistoranordnung (Figure of Merit, FOM) weiter reduziert werden. Weiterhin muss die dielektrische Isolation zwischen der Gate-Elektrode und der Feldelektrode mindestens eine Qualität aufweisen, die einen Durchbruch zwischen der Gate-Elektrode und einer mit dem Source-Potential verbundenen Feldelektrode weniger wahrscheinlich werden lässt als einen Durchbruch zwischen der Gate-Elektrode und der Drain-Elektrode. Particularly in the case of transistor arrangements with trench transistor cells, in which the field electrode is connected to the source potential, the configuration of the dielectric layer, which electrically isolates the field electrode from the gate electrode arranged above and / or next to it, is becoming increasingly important. The arrangement formed from the gate electrode, the field electrode and the interposed dielectric layer determines the gate-source capacitance of the transistor arrangement. The significant reduction in the gate-drain capacitance C GD means that a reduction in the gate-source capacitance becomes more important if the product of the gate charge and the specific on-resistance of the transistor arrangement (Figure of Merit, FOM) is to be further reduced. Furthermore, the dielectric insulation between the gate electrode and the field electrode must have at least a quality that makes a breakdown between the gate electrode and a field electrode connected to the source potential less likely than a breakdown between the gate electrode and the drain -Electrode.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die zweite dielektrische Schicht und die Gate-Dielektrikumsschicht jeweils als Oxidschichten vorgesehen. Dabei umfasst die Ausprägung der beiden Oxidschichten mindestens einen Prozessschritt, während dem die beiden Oxidschichten zeitgleich aber mit unterschiedlichen Raten aufwachsen, so dass die so erzeugte zweite dielektrische Schicht auf der Feldelektrode (zweite Oxidschicht) an ihrer dünnsten Stelle eine um etwa mindestens 5% höhere Schichtdicke aufweist als die dünnste Stelle der erzeugten Gate-Dielektrikumsschicht (Gateoxid). According to a particularly preferred embodiment of the inventive method are the second dielectric Layer and the gate dielectric layer each as Oxide layers are provided. The expression of the two includes Oxide layers at least one process step during which but the two oxide layers at the same time different rates grow up, so the second one generated dielectric layer on the field electrode (second oxide layer) at its thinnest point, at least 5% higher Layer thickness has the thinnest point of the generated Gate dielectric layer (gate oxide).

Ein solcher Unterschied in der Schichtdicke von Gateoxid und Oxidschicht auf der Feldelektrode lässt sich beispielsweise durch einen Oxidationsprozess herbeiführen, bei dem die Zuführung von Sauerstoff gegenüber üblichen Oxidationsverfahren reduziert und die Oxidationsdauer bei einer Endtemperatur des Oxidationsprozesses verlängert wird. Such a difference in the layer thickness of gate oxide and For example, oxide layer on the field electrode by an oxidation process in which the Addition of oxygen compared to conventional oxidation processes reduced and the oxidation time at a final temperature of Oxidation process is extended.

Eine Reduzierung der Gate-Source-Kapazität erfordert eine höhere Schichtdicke der dielektrischen Schicht zwischen der Gate-Elektrode und der an Source-Potential angeschlossenen Feldelektrode. Andererseits ist die Schichtdicke der Gate- Dielektrikumsschicht aber funktionell vorgegeben, kann also nicht beliebig erhöht werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es auf einfache Weise, zum Beispiel ohne zusätzliche Maskierungsschritte, die Gate-Dielektrikumsschicht und die dielektrische Schicht auf der Feldelektrode zeitgleich in einem gemeinsamen Prozessschritt auszubilden und dabei die bezüglich der Schichtdicke gegensätzlichen Anforderungen an beide Schichten zu erfüllen. A reduction in the gate-source capacitance requires one higher layer thickness of the dielectric layer between the Gate electrode and the one connected to source potential Field electrode. On the other hand, the layer thickness of the gate The dielectric layer, however, can be functionally predetermined not be increased arbitrarily. The method according to the invention enables it in a simple way, for example without additional masking steps, the gate dielectric layer and the dielectric layer on the field electrode at the same time in to train a common process step and thereby the conflicting requirements with regard to the layer thickness to fulfill both layers.

Nach einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ausbildung des Gateoxids und der Oxidschicht auf der Feldelektrode wird mittels eines HDP(high density plasma)-Prozesses auf der Feldelektrode eine Plasmaoxidschicht abgeschieden. Eine solche Abscheidung findet weitaus überwiegend auf planaren Flächen statt. Damit lässt sich selektiv gegenüber der Grabenwandung eine Oxidschicht auf der Feldelektrode und der die Feldelektrode umgebenden ersten dielektrischen Schicht abscheiden, wodurch in besonders einfacher Weise ein ausgeprägter Unterschied zwischen der Schichtdicke des Gateoxids und der Schichtdicke der Oxidschicht auf der Feldelektrode erzeugt werden kann. According to a first embodiment of the invention Formation of the gate oxide and the oxide layer on the Field electrode is made using an HDP (high density plasma) process A plasma oxide layer is deposited on the field electrode. Such a deposition is predominantly found planar surfaces instead. It can be used selectively compared to the Trench wall an oxide layer on the field electrode and the the first dielectric layer surrounding the field electrode deposit, which is a particularly simple way marked difference between the layer thickness of the gate oxide and the layer thickness of the oxide layer on the field electrode can be generated.

Eine zweite vorteilhafte Ausführungsform eines solchen Verfahrens zur Ausbildung des Gateoxids und der zweiten Oxidschicht auf der Feldelektrode erfolgt durch eine diffusionslimitierte Abscheidung von Siliziumoxid mittels Tetraethylorthosilan (TEOS). Bei einer diffusionslimitierten Abscheidung wächst Siliziumoxid bevorzugt auf horizontalen Flächen auf. Auf den vertikalen Grabenwänden wächst das Siliziumoxid mit gegen den Grabengrund abnehmender Rate auf, so dass die Schichtdicke eines so erzeugten Gateoxids in Richtung Grabengrund abnimmt. Es ergibt sich aber kein Unterschied in der Schichtdicke des Gateoxids gegenüber der Schichtdicke der Oxidschicht auf der Feldelektrode. Jedoch wird auf diese Weise sichergestellt, dass die dünnste Stelle der Oxidschicht auf der Feldelektrode nicht dünner ist als die dünnste Stelle des Gateoxids. Mit der Verwendung von TEOS lassen sich gleiche Schichtdicken im Bereich des Gateoxids und der Oxidschicht auf der Feldelektrode mit nur einem gemeinsamen, unmaskierten Prozessschritt erzielen. A second advantageous embodiment of such Method of forming the gate oxide and the second An oxide layer on the field electrode takes place through a diffusion-limited deposition of silicon oxide by means of Tetraethyl orthosilane (TEOS). With a diffusion limited Deposition grows silicon oxide preferentially on horizontal surfaces on. The silicon oxide grows on the vertical trench walls at a decreasing rate against the ditch bottom, so that the Layer thickness of a gate oxide thus generated in the direction Grabengrund decreases. But there is no difference in the Layer thickness of the gate oxide compared to the layer thickness of the Oxide layer on the field electrode. However, this way ensures that the thinnest part of the oxide layer is on the field electrode is not thinner than the thinnest point of the Gate oxide. The same can be done with the use of TEOS Layer thicknesses in the area of the gate oxide and the oxide layer on the field electrode with only one common, unmasked Achieve process step.

Nach einer weiteren Variante der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine sowohl auf die Grabenwandung als auch auf die Oberfläche der Feldelektrode bezogene Feuchtoxidation. Zur Feuchtoxidation werden während des Oxidationsprozesses sowohl Sauerstoff als auch Wasserstoff zugeführt. Die Anwesenheit von Wasserstoff führt zu deutlich unterschiedlichen Oxidationsraten für das hochdotierte Polysilizium der Feldelektrode einerseits und etwa ein kristallines Silizium der die Grabenwandung bildenden Kanalzone des Halbleitersubstrats andererseits. Dabei wird der Wasserstoffanteil so bemessen, dass ein deutlicher Schichtdickenunterschied zwischen dem Gateoxid und der Oxidschicht auf der Feldelektrode erzielt wird. Da die Anwesenheit von Wasserstoff den Oxidationsprozess allgemein beschleunigt, erfolgt die Feuchtoxidation bei einer gegenüber einer üblichen Trockenoxidation verringerten Temperatur zwischen 500 Grad Celsius und 1000 Grad Celsius. Durch die verringerte Oxidationstemperatur wird ein Anwachsen der Oxidationsschichten soweit verlangsamt, dass die Schichtdicke des Gateoxids sicher innerhalb der spezifizierten Toleranzbreite realisiert werden kann. Auf diese Weise lassen sich vorteilhafterweise Schichtdickenunterschiede zwischen dem Gateoxid und der Oxidschicht auf der Feldelektrode um etwa 100% erzielen. Die Feuchtoxidation ist auch mit einem vorangehenden HDP-Prozess kombinierbar. According to a further variant of the preferred embodiment of the method according to the invention takes place both on the Trench wall as well as on the surface of the field electrode related moisture oxidation. For moisture oxidation during of the oxidation process both oxygen and Hydrogen supplied. The presence of hydrogen leads to significantly different oxidation rates for that highly doped polysilicon of the field electrode on the one hand and about one crystalline silicon of the trench wall Channel zone of the semiconductor substrate, on the other hand. The Hydrogen content measured so that a clear Difference in layer thickness between the gate oxide and the oxide layer the field electrode is achieved. Since the presence of Hydrogen generally accelerates the oxidation process, the moist oxidation takes place with a conventional one Dry oxidation reduced temperature between 500 degrees Celsius and 1000 degrees Celsius. By the decreased Oxidation temperature becomes an increase in the oxidation layers slowed so far that the layer thickness of the gate oxide is safe can be realized within the specified tolerance range can. In this way, advantageously Differences in layer thickness between the gate oxide and the oxide layer achieve about 100% on the field electrode. The Moist oxidation is also associated with a previous HDP process combined.

Ein weiterer Vorteil der Feuchtoxidation ist die reduzierte Ausprägung von Oxiddünnstellen an den Rändern der gebildeten Oxidschichten. Oxiddünnstellen entstehen, wenn sich in Folge unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten zweier benachbarter Materialien im Bereich deren Grenzflächen mechanische Spannungen in den Materialien aufbauen. Die mechanischen Spannungen reduzieren lokal die Oxidationsrate, so dass an solchen Stellen Dünnungen in dort aufwachsenden Schichten auftreten. Another advantage of wet oxidation is the reduced one Characterization of oxide thin points on the edges of the formed Oxide layers. Oxide thin spots arise when in succession different coefficients of thermal expansion of two neighboring materials in the area of their interfaces build up mechanical stresses in the materials. The mechanical stresses locally reduce the rate of oxidation, so that at such points thinning in layers growing there occur.

Bevorzugterweise folgt einem Prozess, bei dem das Gateoxid und die Oxidschicht auf der Feldelektrode in unterschiedlichen Dicken ausgeprägt werden, ein Trockenoxidationsprozess. Dieser Trockenoxidationsprozess erfolgt bei einer Prozesstemperatur, bei der die gebildeten Oxidschichten beginnen, viskos zu verfließen, wodurch Oxiddünnstellen an Ecken und Kanten verdickt bzw. ausgeglichen werden. Die erforderliche Prozesstemperatur ist abhängig von weiteren Prozessparametern und beträgt üblicherweise mehr als 1000 Grad Celsius. Folgt ein solcher Trockenoxidationsprozess einem Feuchtoxidationsprozess, so werden beispielsweise 75% der Gateoxiddicke feucht und die restlichen 25% trocken aufgewachsen. Darüber hinaus verbessert der Trockenoxidationsprozess die Qualität der Silizium/Siliziumoxidgrenzfläche, etwa indem der Einbau von Ladungsträgern oder das Entstehen offener Siliziumbindungen vermindert wird. Durch die genannte Kombination aus Feuchtoxidation und nachfolgender Trockenoxidation folgt also in besonders vorteilhafter Weise eine gleichzeitige Ausbildung von Gateoxid und Oxidschicht auf der Feldelektrode in unterschiedlichen Schichtdicken und mit verdickten Oxiddünnstellen. Weiterhin ermöglicht der Prozess eine weitere Optimierung bezüglich der Gate-Source-Kapazität und der Gate- Drain-Kapazität der Transistoranordnung, da alternative Ausprägungen der ersten dielektrischen Schicht (Feldplatte), die sich in Winkel und Herstellungsprozess unterscheiden, ohne Qualitätseinbußen des Gateoxids realisierbar werden. Preferably follows a process in which the gate oxide and the oxide layer on the field electrode in different thicknesses, a dry oxidation process. This dry oxidation process takes place at a Process temperature at which the oxide layers formed begin viscous to flow, causing oxide thin spots at corners and Edges are thickened or evened out. The required Process temperature depends on other process parameters and is usually more than 1000 degrees Celsius. follows such a dry oxidation process Moist oxidation process, for example, 75% of the gate oxide thickness damp and the remaining 25% grew dry. About that the dry oxidation process also improves quality the silicon / silicon oxide interface, for example by installing of load carriers or the emergence of more open ones Silicon bonds is reduced. Through the combination of Moist oxidation and subsequent dry oxidation thus follow in a particularly advantageous manner a simultaneous Formation of gate oxide and oxide layer on the field electrode in different layer thicknesses and with thickened Oxiddünnstellen. The process also enables another Optimization of gate-source capacitance and gate Drain capacitance of the transistor arrangement, as an alternative Characteristics of the first dielectric layer (field plate), the differ in angle and manufacturing process without Loss of quality of the gate oxide can be realized.

Die vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen zur Ausbildung eines Gateoxids und einer Oxidschicht auf der Feldelektrode lassen sich auch daher besonders leicht in das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Transistoranordnung mit Trench-Transistorzellen mit Feldelektrode integrieren, da die Ausprägung von Kanal- und Sourcezonen durch Dotieren erst später erfolgt und durch eine thermische Beaufschlagung im Zuge der Gateoxidausbildung nicht negativ beeinflusst werden kann. The invention described above Embodiments for forming a gate oxide and an oxide layer on the field electrode can therefore also be particularly easily in the inventive method for producing a Transistor arrangement with trench transistor cells with field electrode integrate because of the characteristics of channel and source zones by doping only later and by a thermal Impact in the course of gate oxide formation is not negative can be influenced.

In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in den Gräben die Gate-Elektroden angeordnet, die durch die zweite dielektrische Schicht von der darunter angeordneten Feldelektrode und durch die Gate-Dielektrikumsschicht vom umgebenden Halbleitersubstrat elektrisch isoliert sind. In a further step of the method according to the invention the gate electrodes are arranged in the trenches through the second dielectric layer from the one below arranged field electrode and through the Gate dielectric layer electrically isolated from the surrounding semiconductor substrate are.

In besonders bevorzugter Weise werden sowohl die Kanal- als auch die Sourcezone nach dem Einbringen der Gräben in das Halbleitersubstrat ausgebildet, da dann beide dotierten Bereiche unabhängig von den vorausgegangenen Prozessschritten sind. In a particularly preferred manner, both the channel and also the source zone after the trenches have been made Semiconductor substrate formed, since then both doped Areas independent of the previous process steps are.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Kanal- oder die Sourcezone oder beide nach der Anordnung der Gate-Elektroden in den Gräben ausgebildet. Damit reduziert sich insbesondere die thermische Belastung der dotierten Strukturen um einen Betrag, der von den Prozessschritten zwischen dem Einbringen der Gräben und dem Anordnen der Gate-Elektrode aufgebracht wird. According to a particularly preferred embodiment of the inventive method are the channel or the source zone or both according to the arrangement of the gate electrodes in the Trenches formed. This in particular reduces the thermal loading of the doped structures by an amount, the process steps between the introduction of the Trenches and the placement of the gate electrode is applied.

Ein Einbringen der Dotierungen nach Ausprägen der Gate-Elektroden ist auch deshalb von Vorteil, da ein Dotieren des Halbleitersubstrats über die Grabenwandung unterdrückt wird. Daraus ergeben sich eine homogene Dotierung und eine bessere Steuerbarkeit des Implantationsvorgangs. The doping is introduced after the Gate electrodes are also advantageous because doping the Semiconductor substrate is suppressed via the trench wall. This results in a homogeneous doping and a better one Controllability of the implantation process.

Nach einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die erste dielektrische Schicht nach dem Einbringen der Gräben in einer Schichtdicke aufgebracht, die mindestens um den Faktor zwei größer ist als die des Gateoxids. Nachfolgend werden die Gräben nahezu vollständig mit dem Material der Feldelektrode gefüllt. Sind die Trench- Transistorzellen und damit die Gräben streifenförmig ausgeprägt, so ergibt sich in einer Draufsicht auf den mit dem Material der Feldelektrode und der ersten dielektrischen Schicht gefüllten Graben eine streifenförmige Anordnung der Feldelektrode in der Grabenmitte sowie der ersten dielektrischen Schicht beidseits der Feldelektrode. According to a further particularly preferred embodiment of the Invention becomes the first dielectric layer after the Introducing the trenches in a layer thickness that is at least a factor of two greater than that of Gate oxide. In the following, the trenches are almost completely covered the material of the field electrode. Are the trench Transistor cells and thus the trenches in strips pronounced, it results in a top view of the with the Material of the field electrode and the first dielectric Trench filled with a layered arrangement of the layer Field electrode in the middle of the trench and the first dielectric layer on both sides of the field electrode.

In einem folgenden Prozessschritt wird die dielektrische Schicht im Zwischenraum zwischen der epitaktischen Schicht und der Feldelektrode bis zu einer Grabentiefe, definiert durch den später ausgeprägten Übergang Kanalzone/Driftzone (Bodyhöhe), entfernt. In den durch das Rückätzen der ersten dielektrischen Schicht entstandenen Zwischenräumen wird nun jeweils mindestens an den freigestellten Abschnitten der Grabenwandung und den freigestellten Oberflächen der Feldelektrode eine zweite dielektrische Schicht ausgebildet, die an den Grabenwandungen das Gateoxid bildet. Erfolgt das Aufbringen der zweiten dielektrischen Schicht durch thermische Oxidation, so entsteht die dielektrische Schicht ausschließlich an den Grabenwandungen und an den freigestellten Oberflächenabschnitten der Feldelektrode. In a subsequent process step, the dielectric Layer in the space between the epitaxial layer and the field electrode to a trench depth due to the later distinction between the channel zone and the drift zone (Body height), removed. In the by etching back the first dielectric layer resulting gaps will now in each case at least on the exempted sections of the Trench wall and the exposed surfaces of the Field electrode formed a second dielectric layer to the the gate oxide forms the trench walls. Does that happen Application of the second dielectric layer by thermal Oxidation, so the dielectric layer is created exclusively on the trench walls and on the exempted ones Surface sections of the field electrode.

Bei einer Anordnung der zweiten dielektrischen Schicht durch Abscheidung erstreckt sich die zweite dielektrische Schicht über die Grabenwandung, die freigestellten Oberflächenabschnitte der Feldelektrode und über die zurückgeätzten Oberflächen der ersten dielektrischen Schichten. With an arrangement of the second dielectric layer Deposition extends the second dielectric layer over the trench wall, the exempted Surface sections of the field electrode and over the etched back Surfaces of the first dielectric layers.

In die bei streifenförmiger Ausprägung der Gräben mit den dielektrischen Schichten ausgekleideten Zwischenräume zwischen der Feldelektrode und dem Halbleitersubstrat wird anschließend das Material der Gate-Elektrode eingebracht. Mit diesem Verfahren wird eine Ausbildung der in der Trench- Transistorzelle angeordneten Gate- und Feldelektroden erzielt, bei der in einem oberen Grabenbereich oberhalb der Bodyhöhe eine in Grabenmitte angeordnete Feldelektrode von Abschnitten der Gate-Elektrode umgeben ist. In the case of the trenches with the stripes dielectric layers lined spaces between the field electrode and the semiconductor substrate then the material of the gate electrode is introduced. With This method is used to train the trench Transistor cell arranged gate and field electrodes achieved in an upper trench area above the Body height a field electrode arranged in the middle of the trench Sections of the gate electrode is surrounded.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das abschnittsweise Auskleiden der Gräben mit einer ersten dielektrischen Schicht folgende Schritte: According to a further preferred embodiment of the The method according to the invention comprises this in sections Lining the trenches with a first dielectric layer following steps:

In einem ersten Schritt wird die erste dielektrische Schicht maskiert mindestens auf die Grabenwandungen oder unmaskiert auf die gesamte Prozessfläche einschließlich der Grabenwandungen aufgebracht und maskiert wieder entfernt. In a first step, the first dielectric layer masked at least on the trench walls or unmasked on the entire process area including the Trench walls applied and masked removed.

Nachfolgend wird auf der ersten dielektrischen Schicht eine erste Hilfsschicht aufgebracht, wobei das Material der ersten Hilfsschicht die Gräben vollständig füllt. Subsequently, a is on the first dielectric layer applied first auxiliary layer, the material of the first Auxiliary layer completely fills the trenches.

Anschließend werden Teile der ersten Hilfsschicht wieder entfernt, wobei die Gräben bis zur Bodyhöhe durch remanente Abschnitte der ersten Hilfsschicht gefüllt bleiben. In der Folge wird die dielektrische Schicht in den nicht von den remanenten Abschnitten der ersten Hilfsschicht abgedeckten Abschnitten entweder entfernt oder in ihrer Schichtdicke reduziert, wobei durch Reduzierung der Schichtdicke der ersten dielektrischen Schicht das Gateoxid hervorgeht. In nachfolgenden Schritten werden die zunächst remanenten Abschnitte der ersten Hilfsschicht wieder entfernt. Then parts of the first auxiliary layer are again removed, the trenches up to body height by remanent Sections of the first auxiliary layer remain filled. In the As a result, the dielectric layer is not covered by the remanent sections of the first auxiliary layer covered Sections either removed or in their layer thickness reduced, by reducing the layer thickness of the first dielectric layer the gate oxide emerges. In Subsequent steps become the initially retentive sections removed the first auxiliary layer.

Da die erste Hilfsschicht nach der Ausprägung der ersten dielektrischen Schicht bzw. der ersten dielektrischen Schicht und des Gateoxids wieder vollständig entfernt wird, kann das Material der Ätzschicht allein unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten gewählt werden. Durch eine geeignete Wahl des Materials der ersten Hilfsschicht können in besonders vorteilhafter Weise graduelle Übergänge zwischen der ersten dielektrischen Schicht und dem Gateoxid erzeugt werden. Bei einer Realisierung der ersten Hilfsschicht aus einem Material, dessen Ätzeigenschaften eine präzise Steuerung des Ätzvorgangs zulassen, kann der Übergang der ersten dielektrischen Schicht zum Gateoxid im Graben in besonders vorteilhafter Weise mit dem Übergang Driftzone/Kanalzone im Halbleitersubstrat in Übereinstimmung gebracht werden. Since the first auxiliary layer after the expression of the first dielectric layer or the first dielectric layer and the gate oxide is completely removed, that can Material of the etching layer alone under manufacturing technology Aspects are chosen. By an appropriate choice of Materials of the first auxiliary layer can in particular advantageously gradual transitions between the first dielectric layer and the gate oxide are generated. at a realization of the first auxiliary layer from one material, the etching properties of which precisely control the Allow etching, the transition of the first dielectric Layer to gate oxide in the trench in a particularly advantageous Way with the transition drift zone / channel zone in Semiconductor substrate are brought into line.

In bevorzugter Weise wird vor der Reduktion bzw. der Entfernung der ersten dielektrischen Schicht in nicht von der ersten Hilfsschicht abgedeckten Abschnitten eine zweite Hilfsschicht in Randbereichen von Gräben angeordnet, in denen im Weiteren eine der beiden in den Gräben angeordneten Elektroden über die Substratoberfläche geführt wird. Die zweite Hilfsschicht füllt die Gräben in Randbereichen über der Bodyhöhe und bedeckt an die Randbereiche der Gräben anschließende Abschnitte der Substratoberfläche. In a preferred manner, before the reduction or Removal of the first dielectric layer in not from the first auxiliary layer covered sections a second Auxiliary layer arranged in edge areas of trenches in which Another one of the two arranged in the trenches Electrodes is guided over the substrate surface. The second Auxiliary layer fills the trenches in edge areas above the Body height and covered adjoining the edge areas of the trenches Sections of the substrate surface.

Bei einem folgenden Entfernen bzw. Reduzieren der ersten dielektrischen Schicht bleibt die erste dielektrische Schicht in den von der zweiten Hilfsschicht abgedeckten Bereichen in der ursprünglichen Schichtdicke erhalten. Dies ermöglicht in der Folge ein Herausführen der Gate-Elektrode und/oder der Feldelektrode aus solcherart während des Entfernens bzw. des Reduzierens der ersten dielektrischen Schicht abgedeckten Gräben über die Substratoberfläche ohne Einbußen in der Spannungsfestigkeit der Transistoranordnung. If the first is subsequently removed or reduced dielectric layer, the first dielectric layer remains in the areas covered by the second auxiliary layer in the original layer thickness obtained. This enables in the Follow a lead out of the gate electrode and / or Field electrode from such during removal or Reducing the first dielectric layer covered Trenches over the substrate surface without loss in the Dielectric strength of the transistor arrangement.

Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind nach dem Entfernen der remanenten Abschnitte der Hilfsschicht die Gräben vollständig mit der ersten dielektrischen Schicht ausgekleidet, wobei die erste dielektrische Schicht in einem oberen, der Substratoberfläche zugewandten Bereich des Grabens eine Schichtdicke do und in einem unteren Bereich des Grabens eine Schichtdicke du aufweist, die größer ist als do. In a further embodiment of the method according to the invention, after the remanent sections of the auxiliary layer have been removed, the trenches are completely lined with the first dielectric layer, the first dielectric layer having a layer thickness d 0 in an upper region of the trench facing the substrate surface and in a lower region of the trench has a layer thickness d u which is greater than d o .

Das Einbringen der Feldelektrode erfolgt nun durch konformes Abscheiden des Materials der Feldelektrode in einer Schichtdicke dA die mindestens halb so groß ist wie die Weite eines von der ersten dielektrischen Schicht im unteren Grabenbereich bis zur Bodyhöhe eingefassten Zwischenraumes. Durch das gleichmäßige Anwachsen des Materials der Feldelektrode bei konformer Abscheidung wird der Zwischenraum im unteren Grabenbereich komplett gefüllt und von einer Schicht des Materials der Feldelektrode definierter Dicke abgedeckt. Durch ein nachfolgendes isotropes Rückätzen des Materials der Feldelektrode kann nun das Material der Feldelektrode auf präzise und dadurch vorteilhafte Weise gerade vollständig aus dem oberen Bereich des Grabens entfernt werden. The field electrode is then introduced by conformally depositing the material of the field electrode in a layer thickness d A which is at least half as large as the width of an intermediate space enclosed by the first dielectric layer in the lower trench region up to the body height. Due to the uniform growth of the material of the field electrode with conformal deposition, the space in the lower trench area is completely filled and covered by a layer of the material of the field electrode of a defined thickness. Subsequent isotropic etching back of the material of the field electrode means that the material of the field electrode can now be completely and precisely removed from the upper region of the trench in a precise and therefore advantageous manner.

In vorteilhafter Weise ist das Material der Hilfsschicht ein Fotolack, der vor einem abschnittsweisen Rückbilden der ersten dielektrischen Schicht einem Postbake-Prozess unterzogen wird. The material of the auxiliary layer is advantageously a Photoresist, which before a partial regression of the the first dielectric layer is subjected to a postbake process becomes.

Weiterhin wird in vorteilhafter Weise vor dem Aufbringen der Hilfsschicht ein Haftvermittler für das Material der Hilfsschicht vorgesehen, der nach dem Einbringen der Feldelektrode wieder entfernt wird. Furthermore, before the application of the Auxiliary layer an adhesion promoter for the material of the Auxiliary layer is provided after the field electrode has been introduced is removed again.

Das Ausprägen der Gate-Dielektrikumsschicht an Abschnitten im oberen Bereich der Grabenwandung kann durch Abscheidung oder Oxidation des Siliziums des Halbleitersubstrats erfolgen. The stamping of the gate dielectric layer on sections in the upper area of the trench wall can be separated or Oxidation of the silicon of the semiconductor substrate take place.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung geht die Gate-Dielektrikumsschicht durch Reduzierung der Schichtdicke dds der in diesen Bereichen angeordneten ersten dielektrischen Schicht auf eine Schichtdicke dGD hervor. Dabei erfolgt die Reduzierung der Schichtdicke in weder durch die Hilfsschicht noch durch die Feldelektrode bedeckten Abschnitten der Grabenwandung. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens schließt ein zusätzliches Aufbringen einer weiteren dielektrischen Schicht auf der Feldelektrode ein. According to a particularly preferred embodiment of the invention, the gate dielectric layer is produced by reducing the layer thickness d ds of the first dielectric layer arranged in these regions to a layer thickness d GD . The layer thickness is reduced in those sections of the trench wall that are not covered by the auxiliary layer or by the field electrode. This embodiment of the method according to the invention includes an additional application of a further dielectric layer on the field electrode.

Die weitere dielektrische Schicht auf der Feldelektrode kann alternativ dazu in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aus einem Prozess hervorgehen, bei dem das Material der weiteren dielektrischen Schicht auch über die reduzierte erste dielektrische Schicht im oberen Grabenbereich oberhalb der Bodyhöhe angeordnet wird. Auf diese Weise entsteht ein mehrschichtiges Gateoxid. The further dielectric layer on the field electrode can alternatively in a further preferred embodiment the invention emerge from a process in which the Material of the further dielectric layer also over the reduced first dielectric layer in the upper trench region is placed above the body height. In this way a multilayered gate oxide is created.

Alternativ zu den beiden vorangegangenen Ausführungsformen der Erfindung wird die erste dielektrische Schicht in weder durch eine Hilfsschicht noch durch die Feldelektrode bedeckten Abschnitten der Grabeninnenfläche vollständig entfernt, so dass die Gate-Dielektrikumsschicht ausschließlich durch Abschnitte einer in einem folgenden Prozess aufgebrachten zweiten dielektrischen Schicht gebildet wird. As an alternative to the two previous embodiments The invention does not use the first dielectric layer in either through an auxiliary layer or through the field electrode completely covered sections of the inner trench surface, so the gate dielectric layer is only through Sections of an applied in a subsequent process second dielectric layer is formed.

Die erste und die zweite dielektrische Schicht sind dabei jeweils als thermisches Oxid, als abgeschiedenes Oxid, als Nitrid, als Oxidnitrid oder als eine Mehrschichtstruktur realisierbar. The first and second dielectric layers are included in each case as thermal oxide, as deposited oxide, as Nitride, as oxide nitride or as a multilayer structure realizable.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird nach einer Reduzierung der Schichtdicke ddS der ersten dielektrischen Schicht bzw. nach dem Entfernen der ersten dielektrischen Schicht in nicht von der Feldelektrode abgedeckten Abschnitten in einem zusätzlichen Schritt die Feldelektrode weiter zurückgeätzt. According to a further preferred embodiment of the invention, after reducing the layer thickness d dS of the first dielectric layer or after removing the first dielectric layer in sections not covered by the field electrode, the field electrode is further etched back.

Insbesondere nach dem Entfernen der ersten dielektrischen Schicht aus dem oberen Bereich wird, bedingt durch die Ätzeigenschaften des Materials der ersten dielektrischen Schicht, diese auch im Zwischenraum zwischen der Feldelektrode und dem Halbleitersubstrat zurückgeätzt. Dadurch wird in der Mitte des Grabens die Feldelektrode freigelegt. Bei einer nachfolgenden Anordnung der Gate-Elektrode wird ein oberer Abschnitt der Feldelektrode in einem Übergangsbereich zwischen oberem und unterem Bereich des Grabens von der Gate-Elektrode umgeben. Especially after removing the first dielectric Layer from the upper area is caused by the Etching properties of the material of the first dielectric layer, this also in the space between the field electrode and the Semiconductor substrate etched back. This will be in the middle the field electrode of the trench. At a Subsequent arrangement of the gate electrode becomes an upper section the field electrode in a transition area between the top and lower portion of the trench from the gate electrode surround.

Dies resultiert in einer erhöhten Kapazität zwischen der Gate-Elektrode und der Feldelektrode, die durch den erfindungsgemäßen Verfahrensschritt auf einfache und vorteilhafte Weise reduziert wird. This results in an increased capacity between the Gate electrode and the field electrode through the Method step according to the invention in a simple and advantageous manner is reduced.

Das Material der Gate-Elektrode bzw. der Feldelektrode ist üblicherweise ein leitfähiges Polysilizium. Leitfähiges Polysilizium weist in der Regel einen relativ hohen spezifischen ohmschen Widerstand auf. The material of the gate electrode or the field electrode is usually a conductive polysilicon. conductive Polysilicon usually has a relatively high specific ohmic resistance.

Der Widerstand der Gate-Elektrode bzw. der Feldelektrode kann durch Vorsehen eines zweiten Materialbestandteils der Gate- Elektrode bzw. Feldelektrode verringert werden. Vorteilhafter Weise ist der weitere Bestandteil des Materials der Gate- und/oder Feldelektrode ein Metallsilizid, dass vorzugsweise durch Silizidierung des Polysiliziums erzeugt wird. The resistance of the gate electrode or the field electrode can by providing a second material component of the gate Electrode or field electrode can be reduced. Favorable Way the other component of the material is the gate and / or field electrode a metal silicide that preferably is generated by silicidation of the polysilicon.

Eine erfindungsgemäße Trench-Transistorzelle ist in einem Halbleitersubstrat angeordnet, in dem jeweils aufeinander folgend und im Wesentlichen horizontal geschichtet eine Drainzone, eine Driftzone, eine Kanalzone und eine Source- Zone ausgeprägt sind. Weiter ist im Halbleitersubstrat ein Graben vorgesehen der bis im Wesentlichen zu einer Bodyhöhe, die dem Übergang zwischen Driftzone und Kanalzone im Halbleitersubstrat gegenüberliegt, mit einer ersten dielektrischen Schicht und zwischen der Bodyhöhe und der Substratoberfläche mit einem Gateoxid ausgekleidet ist. Im Wesentlichen vom Grabenboden bis zur Oberkante der ersten dielektrischen Schicht reicht eine Feldelektrode, auf die sich zwischen etwa der Bodyhöhe und der Substratoberfläche (20) eine Gate-Elektrode anschließt, wobei zwischen der Gate-Elektrode und der Feldelektrode eine zweite Oxidschicht angeordnet ist. Erfindungsgemäß weist dabei die zweite Oxidschicht an jeder Stelle zwischen der Feldelektrode und der Gate-Elektrode mindestens eine Schichtdicke auf, die der Schichtdicke an der dünnsten Stelle des Gateoxids entspricht. Aus der erfindungsgemäßen Trench-Transistorzelle lassen sich Transistoranordnungen wie MOS-Leistungstransistoren und IGBTs realisieren. A trench transistor cell according to the invention is arranged in a semiconductor substrate, in which a drain zone, a drift zone, a channel zone and a source zone are formed successively and essentially horizontally layered. Furthermore, a trench is provided in the semiconductor substrate, which is lined with a first dielectric layer and essentially between a body height, which is opposite the transition between drift zone and channel zone in the semiconductor substrate, and between the body height and the substrate surface. A field electrode extends essentially from the trench bottom to the upper edge of the first dielectric layer and is followed by a gate electrode between approximately the body height and the substrate surface ( 20 ), a second oxide layer being arranged between the gate electrode and the field electrode. According to the invention, the second oxide layer has at least one layer thickness at each point between the field electrode and the gate electrode, which corresponds to the layer thickness at the thinnest point of the gate oxide. Transistor arrangements such as MOS power transistors and IGBTs can be realized from the trench transistor cell according to the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Trench-Transistorzelle sind im Vorausgegangenen im Zusammenhang mit n-Kanal MOS-Transistoren dargestellt. Jedoch lassen sich das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Trench-Transistorzelle auch ohne Weiteres auf p-Kanal MOS- Transistoren oder IGBTs übertragen. The inventive method and the inventive Trench transistor cell are in the previous Connection shown with n-channel MOS transistors. However, let the inventive method and the Trench transistor cell according to the invention also easily on p-channel MOS Transistors or IGBTs transferred.

Auch eine Integration in einen IC-Prozess nach bekannter Art, etwa durch einen leitfähigen Sinker im Halbleitersubstrat, ist in einer dem Fachmann naheliegende Weise ausführbar. Integration into an IC process in a known manner, through a conductive sinker in the semiconductor substrate, can be carried out in a manner which is obvious to the person skilled in the art.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert, wobei für einander entsprechende Komponenten identische Bezugszeichen verwendet werden. The invention will be explained in more detail below with reference to the figures explained, for corresponding components identical reference numerals are used.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens nach einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 1 shows the sequence of the method according to the invention according to a first embodiment,

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung eines Trench-MOS- Leistungstransistors, Fig. 2 is a schematic representation of a trench MOS power transistor,

Fig. 3 ein bekanntes Verfahren zur Herstellung eines Trench-MOS-Leistungstransistors, Fig. 3 shows a known method for producing a trench power MOS transistor,

Fig. 4 einen Abschnitt des erfindungsgemäßen Verfahrens nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, Fig. 4 shows a section of the inventive method according to a second embodiment,

Fig. 5 einen Abschnitt des erfindungsgemäßen Verfahrens nach einem dritten Ausführungsbeispiel, Fig. 5 is a section of the inventive method according to a third embodiment,

Fig. 6 einen Abschnitt des erfindungsgemäßen Verfahrens nach einem vierten Ausführungsbeispiel und der Erfindung, Fig. 6 is a section of the inventive method according to a fourth embodiment of the invention and,

Fig. 7 einen Abschnitt des erfindungsgemäßen Verfahrens nach einem fünften Ausführungsbeispiel und Fig. 7 shows a section of the inventive method according to a fifth embodiment, and

Fig. 8 Ausführungsbeispiele zur Anordnung der Gate- Dielektrikumsschicht und der dielektrischen Schicht zwischen Feldelektrode und Gate-Elektrode. Fig. 8 embodiments of the arrangement of the gate dielectric layer and the dielectric layer between the field electrode and the gate electrode.

In den Teilfiguren 1a bis 1n ist das erfindungsgemäße Verfahren nach einem ersten Ausführungsbeispiel in elf Verfahrensschritten dargestellt. Dabei stellen die Figuren jeweils einen Querschnitt durch dieselbe Trench-Transistorzelle jeweils in einem aktiven Zellenbereich (links) und einem Randbereich (rechts) in zwei zueinander parallelen Querschnittsebenen dar. Im Randbereich sind dabei Strukturen zur Kontaktierung der in Gräben (Trenches) angeordneten Feldelektroden und Gate-Elektroden vorgesehen. In the sub-figures 1a to 1n is the invention Method according to a first embodiment in eleven Process steps shown. The figures represent each a cross section through the same trench transistor cell in each case in an active cell area (left) and a border area (right) in two cross-sectional planes parallel to each other There are structures for contacting in the edge area the field electrodes arranged in trenches and Gate electrodes provided.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird also auf einem n+-dotiertem Grundsubstrat 1 durch ein epitaktisches Verfahren eine epitaktische Schicht 2 erzeugt. Während des Anwachsens (in situ) der epitaktischen Schicht 2 wird diese n-dotiert. Danach wird auf der dem Grundsubstrat 1 gegenüberliegenden Substratoberfläche 20 der epitaktischen Schicht 2 eine Hartmaske 30 erzeugt, beispielsweise durch Abscheiden von TEOS in einer Schichtstärke von 400 nm. Auf der Hartmaske 30 wiederum wird eine erste Photolackschicht 43 abgeschieden und durch photolithographische Technik strukturiert. Das Ergebnis der vorangegangenen Verfahrensschritte ist in der Fig. 1a dargestellt. According to a first exemplary embodiment of the method according to the invention, an epitaxial layer 2 is thus generated on an n + -doped base substrate 1 by an epitaxial method. As the epitaxial layer 2 grows (in situ), it is n-doped. A hard mask 30 is then produced on the substrate surface 20 of the epitaxial layer 2 opposite the base substrate 1 , for example by depositing TEOS in a layer thickness of 400 nm. In turn, a first photoresist layer 43 is deposited on the hard mask 30 and structured using photolithographic technology. The result of the previous method steps is shown in Fig. 1a.

Anschließend wird die Hartmaske 30 an den durch die strukturierte Photolackschicht 43 freigestellten Abschnitten geätzt. Es entsteht eine strukturierte Hartmaske 30 mit Öffnungen 61, an denen die epitaktische Schicht 2, wie in der Fig. 1b dargestellt, freiliegt. The hard mask 30 is then etched at the sections exposed by the structured photoresist layer 43 . A structured hard mask 30 is created with openings 61 , at which the epitaxial layer 2 , as shown in FIG. 1b, is exposed.

Anschließend werden Gräben 6 in die epitaktische Schicht 2 geätzt und remanente Abschnitte der Hartmaske 30 bzw. der ersten Photolackschicht 43 entfernt. Trenches 6 are then etched into the epitaxial layer 2 and remanent sections of the hard mask 30 or the first photoresist layer 43 are removed.

In Fig. 1c ist die so erhaltene Struktur dargestellt, wobei in der auf dem Grundsubstrat 1 angeordneten epitaktischen Schicht 2 die Gräben 6 angeordnet sind. Die Gräben 6 können eine streifenartige Struktur, gebildet aus einer Mehrzahl von parallel verlaufenden Gräben 6, oder eine Netzstruktur aufweisen. Eine Netzstruktur wird dadurch erzeugt, dass in einer Querschnittsebene parallel zur dargestellten Ebene Quergräben die im Querschnitt dargestellten Gräben 6 miteinander verbinden. In Fig. 1c, the structure thus obtained is shown, the trenches 6 are arranged in the arranged on the base substrate 1 epitaxial layer 2. The trenches 6 can have a strip-like structure, formed from a plurality of trenches 6 running in parallel, or a network structure. A network structure is created in that, in a cross-sectional plane parallel to the plane shown, transverse trenches connect the trenches 6 shown in cross section to one another.

Im folgenden Verfahrensschritt wird auf der durch die Gräben 6 strukturierten epitaktischen Schicht 2 eine erste dielektrische Schicht 321 abgeschieden oder durch thermische Oxidation erzeugt. In the following method step, a first dielectric layer 321 is deposited on the epitaxial layer 2 structured by the trenches 6 or produced by thermal oxidation.

In Fig. 1d ist die auf der Oberfläche der epitaktischen Schicht 2 und auf den Innenflächen der Gräben 6 abgeschiedene oder erzeugte dielektrische Schicht 321 zusammen mit der epitaktischen Schicht 2 und dem Grundsubstrat 1 dargestellt. In Fig. 1d on the surface of the epitaxial layer 2 and on the inner surfaces of the trenches 6 deposited or generated dielectric layer is shown together with the epitaxial layer 2 and the base substrate 1 321.

Es folgt in einem nächsten Verfahrensschritt ein Abscheiden von polykristallinen Silizium (Polysilizium). Das Abscheiden erfolgt mit einer Schichtdicke, die größer ist als die halbe Grabenweite. Dann ist sichergestellt, dass die Gräben 6 vollständig mit dem Polysilizium gefüllt werden. Auf das in dieser Weise abgeschiedene Polysilizium 631 (Feldpolysilizium) wird eine zweite Photolackschicht 44 abgeschieden und in einem photolithographischen Verfahren strukturiert. In a next process step, polycrystalline silicon (polysilicon) is deposited. Deposition takes place with a layer thickness that is greater than half the trench width. Then it is ensured that the trenches 6 are completely filled with the polysilicon. A second photoresist layer 44 is deposited on the polysilicon 631 (field polysilicon) deposited in this way and structured in a photolithographic process.

In Fig. 1e sind die mit dem Polysilizium 631 gefüllte Gräben 6 dargestellt. Über dem rechten Graben 6", der einen Graben im Randbereich darstellt, liegt dabei ein remanenter Abschnitt der Photolackschicht 44 auf. The trenches 6 filled with polysilicon 631 are shown in FIG. 1e. A remanent section of the photoresist layer 44 lies over the right trench 6 ″, which represents a trench in the edge region.

An den nicht durch remanente Abschnitte des Photolacks 44 abgedeckten Abschnitten der Polysiliziumschicht 631 wird ein Ätzschritt ausgeführt. Der Ätzschritt wird abgebrochen, sobald das Material der Polysiliziumschicht 631 in nicht abgedeckten Gräben 6 bis zur gewünschten Tiefe, typischerweise der Bodyhöhe, zurückgeätzt ist. An etching step is carried out on the portions of the polysilicon layer 631 which are not covered by remanent portions of the photoresist 44 . The etching step is terminated as soon as the material of the polysilicon layer 631 in uncovered trenches 6 has been etched back to the desired depth, typically the body height.

In Fig. 1f sind verbleibende Abschnitte 63, 632 der Polysiliziumschicht 631 dargestellt. Dabei bildet der Abschnitt 63 im linken Graben 6' eine Feldelektrode aus. Der Abschnitt 632 im rechten Graben 6" dient zur Kontaktierung der Feld-Elektrode 63 in einer zur Querschnittsebene senkrechten, vertikalen Verlängerung des linken Grabens 6'. The remaining sections 63 , 632 of the polysilicon layer 631 are shown in FIG. 1f. The section 63 forms a field electrode in the left trench 6 '. The section 632 in the right trench 6 ″ serves to contact the field electrode 63 in a vertical extension of the left trench 6 ′ perpendicular to the cross-sectional plane.

Im nächsten Verfahrensschritt wird die dielektrische Schicht 321 zurückgeätzt, wobei das die Abschnitte 63 und 632 bildende Feld-Polysilizium eine Maske bildet. In the next method step, the dielectric layer 321 is etched back, the field polysilicon forming the sections 63 and 632 forming a mask.

Nach dem Ätzschritt ergibt sich die in Fig. 1g dargestellte Anordnung. Die dielektrische Schicht 321 liegt hier noch in Abschnitten 32, unterhalb des Feld-Polysiliziums 63, 632 vor. After the etching step, the arrangement shown in FIG. 1g results. The dielectric layer 321 is still present in sections 32 below the field polysilicon 63 , 632 .

Darauf wird die Gate-Dielektrikumsschicht 331 (im Folgenden auch Gateoxid) abgeschieden bzw. durch thermische Oxidation erzeugt. The gate dielectric layer 331 (hereinafter also gate oxide) is deposited thereon or generated by thermal oxidation.

In Fig. 1h ist die Gate-Dielektrikumsschicht 331 dargestellt, die abschnittsweise die Oberfläche der epitaktischen Schicht 2, die polykristallinen Abschnitte 63 und 632, sowie die freigestellten Abschnitte der Innenflächen der Gräben 6 bedeckt. In unteren Bereichen (Feldbereichen) der Gräben 6 unterhalb der Bodyhöhe 72 sind Feldelektroden 63 angeordnet, die über polykristalline Strukturen 632 über die Substratoberfläche 20 der epitaktischen Schicht 2 geführt sind. In Fig. 1h, the gate dielectric is shown 331 in sections, the surface of the epitaxial layer 2, the polycrystalline portions 63 and 632, and the Released portions of the inner surfaces of the trenches 6 covers. In the lower areas (field areas) of the trenches 6 below the body height 72 , field electrodes 63 are arranged, which are guided over polycrystalline structures 632 over the substrate surface 20 of the epitaxial layer 2 .

Es folgt das Abscheiden einer zweiten Schicht 621 aus einem polykristallinen Silizium (Gate-Polysilizium) 621. Auch diese Abscheidung erfolgt in einer Schichtstärke, die größer ist als die halbe offene Grabenweite. In Randbereichen kann die polykristalline Schicht 621 durch eine dritte Photolackschicht 45 wieder in einem photolithographischen Verfahren maskiert und strukturiert werden. A second layer 621 made of a polycrystalline silicon (gate polysilicon) 621 follows. This deposition also takes place in a layer thickness that is greater than half the open trench width. In edge areas, the polycrystalline layer 621 can again be masked and structured by a third photoresist layer 45 in a photolithographic process.

In der Fig. 11 ist das Ergebnis dieses Verfahrensschrittes dargestellt. Das Gate-Polysilizium 621 bedeckt die Substratoberfläche und wird abschnittsweise durch eine dritte Photolackschicht 45 maskiert. In the Fig. 11 shows the result of this process step. The gate polysilicon 621 covers the substrate surface and is partially masked by a third photoresist layer 45 .

Anschließend wird das Gate-Polysilizium 621 in den nicht durch remanente Abschnitte der Photolackschicht 45 abgedeckten Bereichen soweit zurückgeätzt, dass es die Gräben 6' nur noch knapp bis zur Substratoberfläche 20(im Folgenden auch Siliziumkante) füllt. Im Anschluss werden remanente Abschnitte der Photolackschicht 45 entfernt. Das Ergebnis ist in der Fig. 1j dargestellt. Aus dem Gate-Polysilizium 621 sind Gate- Elektroden 62 in den oberen Bereichen der Gräben 6' des aktiven Zellenfeldes und weitere Abschnitte 622 im Randbereich entstanden. Über die Abschnitte 622 wird die Gate-Elektrode 62 über die Substratoberfläche 20 geführt. The gate polysilicon 621 is then etched back in the areas not covered by remanent sections of the photoresist layer 45 to such an extent that it only fills the trenches 6 'just up to the substrate surface 20 (hereinafter also referred to as the silicon edge). Subsequently, remanent sections of the photoresist layer 45 are removed. The result is shown in Fig. 1j. The gate polysilicon 621 has been used to produce gate electrodes 62 in the upper regions of the trenches 6 ′ of the active cell field and further sections 622 in the edge region. The gate electrode 62 is guided over the substrate surface 20 via the sections 622 .

Eine erste Variante des durch die Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht nun das Aufbringen einer hochleitfähigen Schicht (Silizidschicht, z. B. Wolframsilizid) 41 mindestens auf dem Gate- Polysilizium 62 vor. Eine solche Silizidschicht weist eine sehr gute Leitfähigkeit auf und verringert den ohmschen Widerstand in der Zuführung zu den Gate-Elektroden 62 der Trench-Transistorzellen. In einer zweiten Variante des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Gate-Elektrode 62 mit oder ohne hochleitfähige Anteil mit einer Oxidschicht, einer Nitridschicht oder einem Mehrschichtsystem als Diffusionsbarriere 42 versiegelt, um ein Ausdiffundieren von Dotierstoffen aus dem Gate-Polysilizium 62, 622 zu unterbinden. Die hochleitfähige Schicht 41 und/oder die Diffusionsbarriere 42 können auch an anderer Stelle des Verfahrens, etwa nach einem Rückbilden der Gate- Dielektrikumsschicht oder dem Ausprägen von Kanal- und Sourcezone 22, 23 angeordnet werden. A first variant of the first exemplary embodiment of the method according to the invention represented by FIG. 1 now provides for the application of a highly conductive layer (silicide layer, for example tungsten silicide) 41 at least on the gate polysilicon 62 . Such a silicide layer has a very good conductivity and reduces the ohmic resistance in the supply to the gate electrodes 62 of the trench transistor cells. In a second variant of the first exemplary embodiment of the method according to the invention, the gate electrode 62 is sealed with or without a highly conductive portion with an oxide layer, a nitride layer or a multilayer system as a diffusion barrier 42 in order to prevent dopants from diffusing out of the gate polysilicon 62 , 622 , The highly conductive layer 41 and / or the diffusion barrier 42 can also be arranged at another point in the method, for example after the gate dielectric layer has re-formed or the channel and source zones 22 , 23 have been formed.

In Fig. 1k ist eine Anordnung dargestellt, bei der sowohl eine hochleitfähige Schicht 41, als auch die Diffusionsbarriere 42 auf der Gate-Elektrode 62 aufgebracht wurde. Die Diffusionsbarriere 42 wird an sich ganzflächig aufgetragen. Dargestellt ist in Fig. 1k jedoch nur der funktionswesentliche Teil dieser Schicht auf der Gate-Elektrode 62. In Fig. 1k, an arrangement is shown in which both a highly conductive layer 41, and the diffusion barrier 42 was applied on the gate electrode 62. The diffusion barrier 42 is applied to the whole area per se. However 1k is shown in Fig., Only the functionally essential part of this layer on the gate electrode 62.

Im nächsten Verfahrensschritt wird die Implantation der Sourcezone 23 und der Kanalzone 22 vorbereitet. Dazu wird beispielsweise das Gateoxid 33 abschnittsweise von der Substratoberfläche 20 entfernt und ein Streuoxid aufgebracht oder eine Implantationsmaske vorgesehen. In the next process step, the implantation of the source zone 23 and the channel zone 22 is prepared. For this purpose, for example, the gate oxide 33 is removed in sections from the substrate surface 20 and a scatter oxide is applied or an implantation mask is provided.

Wie in der Fig. 11 dargestellt, werden dann in aufeinanderfolgenden Implantationen-, Aktivierungs- und Diffusionsvorgängen jeweils die p-leitende Kanalzone 22 sowie die n++- leitende Sourcezone 23 ausgeprägt. Der unbehandelt gebliebene Abschnitt der epitaktischen Schicht 2 bildet eine Driftschicht 21 aus. Source- und Kanal-Zonen 23, 22 erstrecken sich mindestens jeweils im aktiven Zellenfeld zwischen den Gräben 6. As shown in FIG. 11, the p-type channel zone 22 and the n ++ -type source zone 23 are then formed in successive implantation, activation and diffusion processes. The section of the epitaxial layer 2 that has remained untreated forms a drift layer 21 . Source and channel zones 23 , 22 each extend at least in the active cell field between the trenches 6 .

Alternativ erfolgt die Implantation auch durch das relativ dünne Gateoxid 33 hindurch. Alternatively, the implantation also takes place through the relatively thin gate oxide 33 .

Im folgenden Verfahrensschritt wird eine weitere dielektrische Schicht 35 auf die Anordnung abgeschieden. Diese dielektrische Schicht bildet ein Zwischenoxid 35 zur Isolation der Sourcezone, bzw. zu einer verbesserten kapazitiven Entkopplung des Feld-Polysiliziums 632 und des Gate-Polysiliziums 622 gegen eine nachfolgend aufgebrachte Metallisierungsebene. In the following method step, a further dielectric layer 35 is deposited on the arrangement. This dielectric layer forms an intermediate oxide 35 for isolating the source zone or for an improved capacitive decoupling of the field polysilicon 632 and the gate polysilicon 622 against a subsequently applied metallization level.

In der Fig. 1m ist die auf die Struktur abgeschiedene Zwischenoxidschicht 35 dargestellt, die abschnittsweise die Sourcezone 23 bzw. das Gateoxid 33 bedeckt. In der dielektrischen Schicht 35 werden Öffnungen 521, 531, 532 geätzt, die entweder vor der Siliziumschicht enden oder in diese hineinreichen. Es entstehen Öffnungen 532, in denen die Sourcezone 23 freigelegt wird, Öffnungen 531, die das Feld-Polysilizium 532 abschnittsweise öffnen, sowie Öffnungen 521, die das Gate-Polysilizium 622 abschnittsweise freilegen. In Fig. 1m, the deposited structure to the intermediate oxide layer 35 is shown, which sections the source region 23 and the gate oxide 33 covers. Openings 521 , 531 , 532 are etched in the dielectric layer 35 , which either end in front of or extend into the silicon layer. Openings 532 are created in which the source zone 23 is exposed, openings 531 which open the field polysilicon 532 in sections, and openings 521 which expose the gate polysilicon 622 in sections.

Weiter wird über der Anordnung eine strukturierte Metallisierung aufgebracht, die eine Source-Anschlussmetallisierungen 53 und eine Gate-Anschlussmetallisierungen 52 aufweist. Die Gate-Anschlussmetallisierung 52 kontaktiert dabei über Durchkontaktierungen 521 die Abschnitte 622 des Gate-Polysiliziums. Ferner kontaktiert in diesem Beispiel die Source- Anschlussmetallisierung 53 über Durchkontaktierungen 532 die Sourcezonen 23 sowie die Kanalzonen 22 und über Durchkontaktierungen 531 die Abschnitte 632 des Feld-Polysiliziums. Es folgt das Aufbringen einer Drain-Anschlussmetallisierung 51 auf der Rückseite des Halbleitersubstrats, die das Grundsubstrat 1, das eine Drainzone 10 ausbildet, kontaktiert. Furthermore, a structured metallization is applied over the arrangement, which has a source connection metallization 53 and a gate connection metallization 52 . The gate connection metallization 52 contacts the sections 622 of the gate polysilicon via vias 521 . Furthermore, in this example, the source connection metallization 53 contacts the source zones 23 and the channel zones 22 via vias 532 and the sections 632 of the field polysilicon via vias 531 . This is followed by the application of a drain connection metallization 51 on the rear side of the semiconductor substrate, which contacts the base substrate 1 , which forms a drain zone 10 .

Alternativ dazu wird das Feld-Polysilizium 632 von einer von der Source-Anschlussmetallisierung 53 isolierten zusätzlichen Feldmetallisierung kontaktiert. Alternatively, the field polysilicon 632 is contacted by an additional field metallization isolated from the source connection metallization 53 .

Die Fig. 2 und die Fig. 3 wurden bereits eingangs erläutert. The FIG. 2 and FIG. 3 have already been explained in the introduction.

Die beiden Fig. 4a und Fig. 4b stellen schematisch den Bereich einer Trench-Transistorzelle vor bzw. nach einem für ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung charakteristischen Verfahrensschritt dar. Both Fig. 4a and Fig. 4b schematically represent the region of a trench transistor cell is before or after a characteristic of a second embodiment of the invention process step.

Dieser Verfahrensschritt schließt sich nach der Ausformung einer Feldelektrode 63 an das Entfernen oder Reduzieren der ersten dielektrischen Schicht 321 in nicht von der Feldelektrode 63 abgedeckten Bereichen an. After the formation of a field electrode 63, this method step follows the removal or reduction of the first dielectric layer 321 in areas not covered by the field electrode 63 .

Diese bereits erläuterten Verfahrensschritte führen zu einer in der Fig. 4a dargestellten Anordnung. Beim Rückätzen der ersten dielektrischen Schicht 321 wird ohne weitere Maßnahmen die erste dielektrische 321 auch im Zwischenraum zwischen der Feldelektrode 63 und der epitaktischen Schicht 2 bis unter die Oberfläche der Feldelektrode 63 zurückgebildet. Dadurch wird die Feldelektrode 63 in einen oberen, der Substratoberfläche 20 zugewandten Bereich, teilweise freigelegt. These method steps already explained lead to an arrangement shown in FIG. 4a. When etching back the first dielectric layer 321 , the first dielectric 321 is also re-formed in the space between the field electrode 63 and the epitaxial layer 2 below the surface of the field electrode 63 without further measures. As a result, the field electrode 63 is partially exposed in an upper region facing the substrate surface 20 .

Nach dem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun in einem zusätzlichen Verfahrensschritt der freigelegte obere Bereich der Feldelektrode 63 bis unter die zur Substratoberfläche 20 orientierte Oberfläche der ersten dielektrischen Schicht 32 zurückgebildet. Durch die mit diesem Verfahrensschritt einhergehende Reduktion der Feldelektrode 63 in eine reduzierte Feldelektrode 63' geht vorteilhafterweise eine Reduzierung einer Kapazität zwischen der Feldelektrode 63' und einer nachfolgend ausgebildeten Gate- Elektrode 62 einher. According to the second exemplary embodiment of the method according to the invention, the exposed upper region of the field electrode 63 is now formed back into the surface of the first dielectric layer 32 oriented toward the substrate surface 20 in an additional method step. By associated with this step, reduction of the field electrode 63 in a reduced field electrode 63 'is advantageously a reduction of a capacitance between the field electrode 63' and accompanied by a subsequently formed gate electrode 62nd

In den Fig. 5a bis Fig. 5e werden die ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung charakterisierenden Verfahrensschritte anhand eines Querschnitts durch den Bereich einer Trench-Transistorzelle vereinfacht und schematisch dargestellt. In FIGS. 5a to FIG. 5e, a third embodiment of the invention, the characterizing process steps are simplified with reference to a cross section through the region of a trench transistor cell shown schematically.

Die in der Fig. 5a dargestellte Anordnung geht in üblicher Weise durch Aufbringen einer ersten dielektrischen Schicht 321 auf die durch Gräben 6 strukturierte epitaktische Schicht 2 hervor. Nachfolgend wird auf die erste dielektrische Schicht 321 eine erste Hilfsschicht, beispielsweise eine Fotolackschicht 46, aufgebracht, die die Gräben 6 vollständig füllt. The arrangement shown in FIG. 5a is produced in the usual way by applying a first dielectric layer 321 to the epitaxial layer 2 structured by trenches 6 . Subsequently, a first auxiliary layer, for example a photoresist layer 46 , is applied to the first dielectric layer 321 , which completely fills the trenches 6 .

In einem folgenden Verfahrensschritt wird die Fotolackschicht 46 zurückgebildet, so dass remanente Abschnitte der Fotolackschicht 46 ausschließlich in unteren Bereichen der Gräben 6 verbleiben, wie in der Fig. 5b dargestellt ist. In a subsequent method step, the photoresist layer 46 is re-formed, so that remanent sections of the photoresist layer 46 remain only in the lower regions of the trenches 6 , as shown in FIG. 5b.

In der Fig. 5b ist der Graben 6 der Fig. 5a in zwei verschiedenen Querschnittsebenen dargestellt. Der im linken Teil gezeichnete Querschnitt 6" stellt den Graben 6 im Randbereich einer Transistoranordnung dar, in dem eine Kontaktierung der im Graben 6 angeordneten Gate-Elektrode und der Feldelektrode erfolgt. Der rechte Querschnitt 6' stellt den Graben 6 im aktiven Bereich der Trench-Transistorzelle dar. In Fig. 5b, the trench 6 is FIG. Shown in two different cross-sectional planes 5a. The cross section 6 ″ drawn in the left part represents the trench 6 in the edge region of a transistor arrangement in which the gate electrode arranged in the trench 6 and the field electrode are contacted. The right cross section 6 ′ represents the trench 6 in the active region of the trench Transistor cell.

Im Randbereich erfolgt eine zusätzliche Abdeckung des oberen Grabenbereichs und der angrenzenden Substratoberfläche 20 durch eine zweite Hilfsschicht 47. In the edge region, the upper trench region and the adjacent substrate surface 20 are additionally covered by a second auxiliary layer 47 .

Eine Bodyhöhe 72, etwa bis zu der die Gräben 6 mit dem Material der Fotolackschicht 46 gefüllt sind, korrespondiert mit einem im späteren Verfahrensablauf ausgebildeten Übergang zwischen einer Kanal- und einer Driftzone im Halbleitersubstrat. Die erforderliche Füllhöhe kann mit einem Material, das eine kleinere Ätzrate aufweist, mit geringeren Abweichungen als mit einem Material mit hoher Ätzrate realisiert werden. A body height 72 , approximately up to which the trenches 6 are filled with the material of the photoresist layer 46 , corresponds to a transition between a channel and a drift zone in the semiconductor substrate which is formed later in the process. The required fill level can be realized with a material with a lower etching rate with less deviations than with a material with a high etching rate.

In einem folgenden Verfahrensschritt wird die erste dielektrische Schicht 321 in den weder durch die Fotolackschicht 46 noch durch die zweite Hilfsschicht 47 abgedeckten Bereichen mindestens in ihrer Schichtdicke reduziert oder, wie in der Fig. 5c dargestellt, komplett entfernt. Nach dem Strukturieren der ersten dielektrischen Schicht 321 werden die remanenten Abschnitte der beiden Hilfsschichten 46, 47 entfernt. In a subsequent method step, the first dielectric layer 321 is at least reduced in its layer thickness in the areas neither covered by the photoresist layer 46 nor by the second auxiliary layer 47 or, as shown in FIG. 5c, completely removed. After the structuring of the first dielectric layer 321 , the remanent sections of the two auxiliary layers 46 , 47 are removed.

Das Ergebnis dieses Verfahrensschrittes ist in der Fig. 5c dargestellt. Der untere Bereich des Grabens 6' im aktiven Zellenfeld ist mit der ersten dielektrischen Schicht 321 im bis zur Bodyhöhe reichenden unteren Bereich wannenförmig ausgekleidet. Im links dargestellten Randbereich des Grabens 6" ist die erste dielektrische Schicht 321 in unverminderter Schichtstärke aus den Graben 6" bis über die Substratoberfläche 20 herausgezogen. The result of this process step is shown in FIG. 5c. The lower region of the trench 6 'in the active cell field is lined with the first dielectric layer 321 in the form of a trough in the lower region which extends to the body height. In the edge region of the trench 6 "shown on the left, the first dielectric layer 321 is pulled out of the trench 6 " in undiminished layer thickness as far as over the substrate surface 20 .

Nachfolgend wird das Feld-Polysilizium abgeschieden und bis zum Kragen der von der ersten dielektrischen Schicht 321 im unteren Grabenbereich gebildeten Wanne zurückgeätzt. Der Fig. 5d, die das Ergebnis dieses Verfahrensschrittes darstellt, sind Abschnitte der ersten dielektrischen Schicht 321 zu entnehmen, die über die von der Feldelektrode 63 gebildeten Oberfläche hinausragen. The field polysilicon is subsequently deposited and etched back until the collar of the trough formed by the first dielectric layer 321 in the lower trench region. FIG. 5d, illustrating the result of this process step is to remove portions of the first dielectric layer 321, which protrude beyond the field formed by the electrode 63 surface.

In einer Variante dieses Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Verfahrensschritt eingefügt, der die erste dielektrische Schicht 321 bis mindestens zur Oberfläche der Feldelektrode 63 zurückbildet. In a variant of this exemplary embodiment of the method according to the invention, a method step is inserted which reforms the first dielectric layer 321 down to at least the surface of the field electrode 63 .

Aus diesem Verfahren geht die in der Fig. 5e dargestellte Anordnung hervor, bei der die Feldelektrode 63 die durch die erste dielektrische Schicht 321 gebildete Wanne im Wesentlichen vollständig füllt. This arrangement results in the arrangement shown in FIG. 5e, in which the field electrode 63 essentially completely fills the trough formed by the first dielectric layer 321 .

In den Fig. 6a bis Fig. 6e wird das erfindungsgemäße Verfahren gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel anhand eines Querschnitts durch den Bereich einer Trench-Transistorzelle schematisch dargestellt. In Figs. 6a to Fig. 6e, the inventive method is schematically illustrated according to a fourth embodiment with reference to a cross section through the area of a trench transistor cell.

Gemäß der Fig. 6a wird zunächst in bekannter Weise eine erste dielektrische Schicht 321 auf die durch Gräben 6 strukturierte epitaktische Schicht 2 aufgebracht. Anschließend werden die unteren Bereiche der Gräben 6 in bekannter Weise mit einer Hilfsschicht, etwa einer Fotolackschicht 46 maskiert, wie in der Fig. 6b dargestellt. According to FIG. 6 a, a first dielectric layer 321 is first applied in a known manner to the epitaxial layer 2 structured by trenches 6 . The lower regions of the trenches 6 are then masked in a known manner with an auxiliary layer, for example a photoresist layer 46 , as shown in FIG. 6b.

Mit der Fotolackschicht 46 als Maske wird die dielektrische Schicht 321 in ihrer Schichtdicke reduziert. Dabei bildet sich in nicht durch die Fotolackschicht 46 abgedeckten Abschnitten auf der Substratoberfläche eine zweite dielektrische Schicht 331 und an den Innenflächen des Grabens 6 im oberen Bereich ein Gateoxid 33 oder eine Hilfsschicht. Danach wird die Fotolackschicht 46 entfernt. In der Fig. 6c ist der Zustand der Anordnung nach dem vorangegangenen Verfahrensschritt dargestellt. With the photoresist layer 46 as a mask, the dielectric layer 321 is reduced in its layer thickness. In this case, a second dielectric layer 331 forms on the substrate surface in portions not covered by the photoresist layer 46 and a gate oxide 33 or an auxiliary layer on the inner surfaces of the trench 6 in the upper region. The photoresist layer 46 is then removed. In FIG. 6c of the state of the arrangement is shown according to the preceding process step.

Im folgenden Verfahrensschritt wird ein Feld-Polysilizium 631 konform auf die Anordnung abgeschieden. Die Abscheidung erfolgt dabei mit einer Schichtdicke, die größer ist als die halbe Weite der durch die erste dielektrische Schicht 321 im unteren Grabenbereich gebildeten Wanne und kleiner ist als die halbe Kragenweite eines durch das Gateoxid 33 im oberen Grabenbereich gebildeten Kragens. Bei einer konformen Abscheidung des Feld-Polysiliziums in der oben erläuterten Schichtdicke ergibt sich die in der Fig. 6d dargestellte Anordnung. In the following method step, a field polysilicon 631 is deposited onto the arrangement in conformity. The deposition takes place with a layer thickness that is greater than half the width of the trough formed by the first dielectric layer 321 in the lower trench region and smaller than half the collar width of a collar formed by the gate oxide 33 in the upper trench region. With a conformal deposition of the field polysilicon in the layer thickness explained above, the arrangement shown in FIG. 6d results.

Im folgenden Verfahrensschritt wird nun das Feld-Polysilizium um einen Betrag zurückgeätzt, der der zuvor abgeschiedenen Schichtdicke, ergänzt um eine geringfügige Überätzung (Overetch), entspricht. Das Feld-Polysilizium wird im Wesentlichen bis zum Übergang der ersten dielektrischen Schicht 321 zum Gateoxid 33 zurückgebildet, wie in der Fig. 6e dargestellt. In the following process step, the field polysilicon is now etched back by an amount that corresponds to the previously deposited layer thickness, supplemented by a slight overetch. The field polysilicon is essentially regressed until the transition of the first dielectric layer 321 to the gate oxide 33 , as shown in FIG. 6e.

In den Fig. 7a bis Fig. 7d werden die maßgeblichen Verfahrensschritte eines fünften Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines Querschnitts durch den Bereich einer Trench-Transistorzelle dargestellt. In FIGS. 7a to Fig. 7d the relevant process steps of a fifth embodiment of the inventive method shown by way of a cross section through the region of a trench transistor cell.

Dabei wird, wie aus der Fig. 7a hervorgeht, ein Feld-Polysilizium nach einer Abscheidung lediglich bis etwa zur Substratoberfläche 20 der epitaktischen Schicht 2 zurückgebildet. Die Feldelektrode 63 füllt dann zusammen mit der ersten dielektrischen Schicht 321 den Graben 6 teilweise oder wie hier dargestellt nahezu komplett aus. As can be seen from FIG. 7 a, a field polysilicon is only re-formed after deposition up to approximately the substrate surface 20 of the epitaxial layer 2 . The field electrode 63 then together with the first dielectric layer 321 partially or almost completely fills the trench 6 as shown here.

Nachfolgend wird die erste dielektrische Schicht 321 in den durch die Feldelektrode 63 maskierten Bereichen zurückgeätzt. Dabei wird, wie aus der Fig. 7b hervorgeht, die erste dielektrische Schicht 321 bis zu einer Bodyhöhe 72 zurückgeätzt und bildet dabei Abschnitte 32, die mit einem im späteren Verfahrensablauf ausgebildeten Übergang Driftzone/Kanalzone im Halbleitersubstrat korrespondiert. The first dielectric layer 321 is subsequently etched back in the regions masked by the field electrode 63 . As can be seen from FIG. 7b, the first dielectric layer 321 is etched back up to a body height 72 and forms sections 32 which correspond to a drift zone / channel zone transition in the semiconductor substrate which is formed in the later process sequence.

In den sich auf diese Weise zwischen der Feldelektrode 63 und der epitaktischen Schicht 2 bildenden Zwischenräumen wird ein im Vergleich zur ersten dielektrischen Schicht 32 dünnes Gateoxid 33 aufgebracht. Das Aufbringen des Gateoxids 33 kann durch Abscheiden oder durch thermische Oxidation erfolgen. In der Fig. 7c ist der Zustand der Anordnung nach dem Aufbringen des Gateoxids 33 durch thermische Oxidation gezeigt. Die durch thermische Oxidation abschnittsweise gebildeten Schichten 322 auf der Substratoberfläche 20 der epitaktischen Schicht 2, das an den Innenflächen der Gräben 6 im oberen Bereich gebildete Gateoxid 33 sowie die auf der Oberfläche der Feldelektrode gebildete zweite dielektrische Schicht 322' sind aus der Fig. 7c zu entnehmen. A gate oxide 33, which is thin in comparison to the first dielectric layer 32, is applied in the spaces formed in this way between the field electrode 63 and the epitaxial layer 2 . The gate oxide 33 can be applied by deposition or by thermal oxidation. FIG. 7c shows the state of the arrangement after the gate oxide 33 has been applied by thermal oxidation. The layers 322 formed in sections by thermal oxidation on the substrate surface 20 of the epitaxial layer 2 , the gate oxide 33 formed on the inner surfaces of the trenches 6 in the upper region and the second dielectric layer 322 'formed on the surface of the field electrode are shown in FIG. 7c remove.

In die nun mit dem Gateoxid 33 bzw. Abschnitten der zweiten dielektrischen Schicht 322' gebildeten Wannen wird in einem folgenden Verfahrensschritt, etwa durch Abscheiden und Rückätzen, das Gate-Polysilizium eingebracht, das dann, wie der Fig. 7d zu entnehmen ist, eine die Feldelektrode 63 im oberen Grabenbereich umschließende Gate-Elektrode 62 ausbildet. In a subsequent process step, for example by deposition and etching back, the gate polysilicon is introduced into the troughs now formed with the gate oxide 33 or sections of the second dielectric layer 322 ', which then, as can be seen from FIG. 7d, one of the Forms field electrode 63 in the upper trench region enclosing gate electrode 62 .

In den Fig. 8a bis Fig. 8e werden die maßgeblichen Verfahrensschritte zur Ausprägung eines Gateoxids und einer dielektrischen Schicht auf der Feldelektrode gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren anhand eines Querschnitts durch den Bereich einer Trench-Transistorzelle dargestellt. In FIGS. 8a to Fig. 8e the relevant method steps for expression of a gate oxide and a dielectric layer on the field electrode can be prepared according to the methods of the invention with reference to a cross section through the region of a trench transistor cell.

Die Fig. 8a zeigt einen Graben 6 einer Trench-Transistorzelle, die in eine Prozessschicht 2, ihrerseits angeordnet auf einem Grundsubstrat 1, eingebracht ist. Der Graben 6 ist unterhalb etwa eines Body-Drainübergangs 201 im einem Abstand b zu einer Substratoberfläche 20 mit einer ersten dielektrischen Schicht 32 ausgekleidet. Die erste dielektrische Schicht 32 isoliert eine Feldelektrode 63 gegen ein aus dem Grundsubstrat 1 und der Prozessschicht 2 gebildetes Halbleitersubstrat 7. In Folge eines Rückätzens der ersten dielektrischen Schicht 32 nach Einbringen der Feldelektrode 63 ist die erste dielektrische Schicht 32 bis unter die Oberkante der Feldelektrode 63 zurückgebildet. The Fig. 8a shows a trench 6 of a trench-transistor cell which is introduced into a process layer 2, in turn, arranged on a base substrate 1. The trench 6 is lined with a first dielectric layer 32 below a body-drain junction 201 at a distance b from a substrate surface 20 . The first dielectric layer 32 insulates a field electrode 63 from a semiconductor substrate 7 formed from the base substrate 1 and the process layer 2 . As a result of etching back the first dielectric layer 32 after the field electrode 63 has been introduced, the first dielectric layer 32 is formed back to below the upper edge of the field electrode 63 .

In der Fig. 8b ist die in Fig. 8a gezeigte Anordnung nach einem üblichen thermischen Oxidationsschritt dargestellt. Durch die thermische Oxidation werden jeweils auf dem Material der schwach dotierten Prozessschicht 2 und der Feldelektrode 63 Oxidschichten gebildet. Abschnittsweise werden dabei ein Gateoxid 33 an den freigestellten Abschnitten der Grabenwandung, eine zweite Oxidschicht 36 auf den freigestellten Abschnitten der Feldelektrode 63 sowie eine weitere Oxidschicht 322 auf der Substratoberfläche 20 ausgebildet. Dabei weisen das Gateoxid 33, die Oxidschicht 36 auf der Feldelektrode 63und die weitere Oxidsschicht 322 auf der Substratoberfläche 20 in etwa die gleiche Schichtdicke auf. Bei einer thermischen Oxidation mit üblicher Prozessführung bilden sich an Übergängen zwischen der ersten dielektrischen Schicht 32 und dem Gateoxid 33 sowie zwischen der ersten dielektrischen Schicht 32 und der Oxidschicht 36 auf der Feldelektrode 63 Oxiddünnstellen A, B aus. Eine weitere Oxiddünnstelle C ergibt sich in der Oxidschicht 36 auf der Feldelektrode 63 an den freigestellten Kanten der Feldelektrode 63. FIG. 8b shows the arrangement shown in FIG. 8a after a conventional thermal oxidation step. Due to the thermal oxidation, oxide layers are formed on the material of the lightly doped process layer 2 and the field electrode 63 . In sections, a gate oxide 33 is formed on the free sections of the trench wall, a second oxide layer 36 on the free sections of the field electrode 63 and a further oxide layer 322 on the substrate surface 20 . The gate oxide 33 , the oxide layer 36 on the field electrode 63 and the further oxide layer 322 on the substrate surface 20 have approximately the same layer thickness. In a thermal oxidation process with a conventional guide 63 Oxiddünnstellen A, B form at transitions between the first dielectric layer 32 and the gate oxide 33 as well as between the first dielectric layer 32 and the oxide layer 36 on the field electrode. Another oxide thin point C results in the oxide layer 36 on the field electrode 63 at the exposed edges of the field electrode 63 .

Die Fig. 8c stellt die Verhältnisse nach einer Feuchtoxidation der in der Fig. 8a gezeigten Anordnung dar. Dabei wird die Oxidschicht 36 auf der Feldelektrode 63 mit einer deutlich höheren Schichtdicke erzeugt als das Gateoxid 33. Die Dünnungen der Oxiddünnstellen A, B, C fallen deutlich geringer aus als nach einer üblichen thermischen Oxidation. FIG. 8c shows the conditions after wet oxidation of the arrangement shown in FIG. 8a. The oxide layer 36 is produced on the field electrode 63 with a significantly higher layer thickness than the gate oxide 33 . The thinnings of the oxide thin points A, B, C are significantly lower than after a conventional thermal oxidation.

In der Fig. 8d ist der Zustand der in der Fig. 8c gezeigten Trench-Transistorzelle nach einer auf eine Feuchtoxidation folgenden Trockenoxidation bei etwa 1100 Grad Celsius sowie einem anschließenden Einbringen einer Gate-Elektrode 62 in den Graben 6 bis etwa zur Oberkante des Grabens 6 schematisch dargestellt. Die Dünnungen der Oxiddünnstellen A, B, C wurden durch dort vorliegende höhere Oxidationsraten merklich vermindert. In Fig. 8d is the state of the Fig. 8c shown trench transistor cell of a subsequent a wet oxidation dry oxidation at about 1100 degrees Celsius and a subsequent introduction of a gate electrode 62 in the trench 6 to about the upper edge of the trench 6 shown schematically. The thinning of the oxide thin points A, B, C was markedly reduced by the higher oxidation rates present there.

Die Fig. 8e gibt den Zustand einer Anordnung gemäß der Fig. 8a wieder, nachdem auf der Feldelektrode 63 eine Oxidschicht 36 durch einen HDP-Prozess erzeugt wurde. Dabei kann das dabei gebildete HDP-Oxid in unterschiedlichen Umfang abgeschieden werden. Im gezeigten Beispiel reicht das HDP-Oxid bis über eine Unterkante des Gateoxids 33 hinaus. Bei dieser Ausführung ist eine gegenüber der Durchbruchsicherheit des Gateoxids 33 höhere Durchbruchsicherheit der Oxidschicht 36 auf der Feldelektrode 63 sichergestellt. FIG. 8e shows the state of an arrangement according to FIG. 8a after an oxide layer 36 has been produced on the field electrode 63 by an HDP process. The HDP oxide formed can be deposited to different extents. In the example shown, the HDP oxide extends beyond a lower edge of the gate oxide 33 . In this embodiment, a higher breakdown security of the oxide layer 36 on the field electrode 63 is ensured than the breakdown security of the gate oxide 33 .

BeispieleExamples

Bei allen nachfolgenden Beispielen kann die Reihenfolge einiger Schritte, zum Beispiel der Implantationsvorgänge, variieren. Die Gate-Elektrode kann aus mehreren Schichten bestehen oder abschnittsweise mit einem hochleitfähigem Material verstärkt sein. Im Bereich des Grabens kann die Gate-Elektrode auch über die Siliziumoberfläche hinausragen. Auch p-Kanal Transistoren und IGBTs sind möglich. Die Prozessfolge kann in einen IC-Prozess eingesetzt werden, in dem die Drainzone über einen n-Sinker auf die Substratoberfläche geführt wird. In all of the following examples, the order can be a few steps, for example the implantation processes, vary. The gate electrode can consist of several layers or in sections with a highly conductive material be reinforced. The gate electrode can be in the area of the trench also protrude beyond the silicon surface. Also p-channel Transistors and IGBTs are possible. The process sequence can be in an IC process are used in which the drain zone over an n-sinker is led onto the substrate surface.

Beispiel AExample A

  • a) Bereitstellen eines hochdotierten n+-Substrat als Ausgangsmaterial. a) Providing a highly doped n + substrate as a starting material.
  • b) Abscheiden einer n-epitaktischen Schicht mit einer Dotierstoffkonzentration von 1 × 1014 cm-3 bis 1 × 1018 cm-3. b) depositing an n-epitaxial layer with a dopant concentration of 1 × 10 14 cm -3 to 1 × 10 18 cm -3 .
  • c) Ätzen der Gräben mit einer strukturierten Trenchmaske (Oxid, TEOS 400 nm, Fotolack). Entfernen der Trenchmaske. Ausprägen des Trenches als Streifen oder als Gitter für eine Zellenstruktur. c) etching the trenches with a structured trench mask (Oxide, TEOS 400 nm, photoresist). Removing the Trench mask. Form the trench as a strip or as Grid for a cell structure.
  • d) Aufbringen einer Isolationsschicht von wenigen nm bis einige µm Dicke. Die Isolationsschicht kann dabei auch ein Mehrschichtsystem (thermisches Oxid, abgeschiedenes Oxid, Nitrid) sein. d) applying an insulation layer from a few nm to a few µm thick. The insulation layer can also a multilayer system (thermal oxide, deposited Oxide, nitride).
  • e) Abscheiden einer Feldelektrode, wobei das Material der Feldelektrode dotiertes Polysilizium, Silizide (Wolframsilizid) und andere leitfähige Materialien enthalten kann. Ein Polysilizium wird dabei mit einer Schichtdicke abgeschieden, die mindestens der halben Trenchweite, vermindert um die Dicke der Isolationsschicht, beträgt. e) depositing a field electrode, the material of the Field electrode doped polysilicon, silicides (Tungsten silicide) and other conductive materials can. A polysilicon is used with a layer thickness deposited that are at least half the trench width, reduced by the thickness of the insulation layer.
  • f) Maskiertes oder unmaskiertes Rückätzen der Feldelektrode bis deutlich unter die Substratoberfläche der epitaktischen Schicht. f) Masked or unmasked etching back of the field electrode to well below the substrate surface of the epitaxial layer.
  • g) Optional Maskieren eines Teils der Isolationsschicht, etwa durch Fotolack. g) optionally masking a part of the insulation layer, for example through photoresist.
  • h) Teilweises oder vollständiges Entfernen der Isolationsschicht in nicht von der Feldelektrode oder Fotolack bedeckten Bereichen. Aufwachsen des Gateoxids in einer Dicke von wenigen nm bis über 100 nm entsprechend den Anforderungen an eine Einsatzspannung. h) Partial or complete removal of the Insulation layer in not from the field electrode or photoresist covered areas. Growing the gate oxide in one Thickness from a few nm to over 100 nm corresponding to the Requirements for a threshold voltage.
  • i) Abscheiden der Gate-Elektrode (dotiertes Polysilizium, Silizid, Wolframsilizid). i) depositing the gate electrode (doped polysilicon, Silicide, tungsten silicide).
  • j) Maskiertes oder unmaskiertes Zurückätzen des Materials der Gate-Elektrode bis unter die Substratoberfläche (Siliziumoberkante). j) Masked or unmasked etching back of the material the gate electrode to below the substrate surface (Silicon top edge).
  • k) Optional Aufbringen einer hoch leitfähigen Schicht (Silizidschicht, Wolframsilizid) auf das Material der Gateelektrode zur Erhöhung deren Leitfähigkeit. k) Optional application of a highly conductive layer (Silicide layer, tungsten silicide) on the material of the Gate electrode to increase its conductivity.
  • l) Optional Versiegelung des Gatematerials mit einer Oxidschicht (abgeschiedenes Oxid, Nitrid, Mehrschichtsystem) zur Vermeidung einer Ausdiffusion von Dotierstoffen. l) Optional sealing of the gate material with a Oxide layer (deposited oxide, nitride, multi-layer system) to avoid doping diffusion.
  • m) Implantation, unmaskiert oder durch Feldoxid oder eine eigene Fototechnik maskiert, und anschließende Ausdiffusion der Kanalzone. m) implantation, unmasked or by field oxide or a masked own photo technique, and subsequent Diffusion of the canal zone.
  • n) Implantation der Sourcezone unmaskiert oder durch Feldoxid oder eine eigene Fototechnik maskiert und Aktivierung oder Ausdiffusion. n) implantation of the source zone unmasked or by Masked field oxide or your own photo technology and Activation or diffusion.
  • o) Abscheiden eines Dielektrikums zur Isolation von Gate- und Sourcemetallisierung. o) depositing a dielectric for the isolation of gate and source metallization.
  • p) Ätzen der Kontaktlöcher. Dabei kann die Ätzung auf der Substratoberfläche stoppen oder alternativ die Sourcezone vollständig oder fast vollständig durchätzen. p) etching the contact holes. The etching on the Stop substrate surface or alternatively the Fully or almost completely etch through the source zone.
  • q) Maskierte Implantation des p++-Bodykontakts entweder in jeder Zelle oder bei streifenartiger Ausprägung der Zellen nur stückweise. Dabei wird bei einer nachfolgenden Metallabscheidung sowohl die Sourcezone als auch das Bodykontaktgebiet in jeder Zelle bzw. in jedem Streifen angeschlossen. Bei einer Ätzung des Kontaktlochs in das Silizium erfolgt optional die Implantation unmaskiert, sofern die Sourcezone an den Grabenwandungen nicht umdotiert wird. q) Masked implantation of the p ++ body contact either in each cell or, if the cells are strip-like, only piece by piece. In the case of a subsequent metal deposition, both the source zone and the body contact area in each cell or in each strip are connected. If the contact hole is etched into the silicon, the implantation is optionally carried out unmasked, provided that the source zone on the trench walls is not redoped.
  • r) Abscheiden und Strukturieren der Metallisierung. r) depositing and structuring the metallization.
  • s) Optional Abscheiden und Strukturieren der Passivierung. s) Optional separation and structuring of the passivation.
Beispiel BExample B

Wie Beispiel A, jedoch wird nach dem Zurückätzen der Feldelektrode und einem teilweisen oder vollständigen Entfernen der ersten dielektrischen Schicht die Feldelektrode ein weiteres Mal zurückgeätzt, um die Gate-Source-Kapazität zu reduzieren. Optional ist dabei eine Nitridschicht Bestandteil der ersten dielektrischen Schicht. Die Nitridschicht wird strukturiert und nach der Rückätzung der Feldelektrode als Ätzmaske zur Ätzung der ersten dielektrischen Schicht genutzt. Like example A, but after etching back the Field electrode and a partial or complete removal the first dielectric layer, the field electrode etched back again to increase the gate-source capacitance to reduce. A nitride layer is optionally part of the first dielectric layer. The nitride layer is structured and after the etching back of the field electrode as Etching mask used for etching the first dielectric layer.

Beispiel CExample C

  • a) Bereitstellen eines hochdotierten n+-Grundsubstrats. a) Provision of a highly doped n + base substrate.
  • b) Abscheiden einer n-epitaktischen Schicht mit einer Dotierstoffkonzentration von 1 × 1014 cm-3 bis 1 × 1018 cm-3 b) depositing an n-epitaxial layer with a dopant concentration of 1 × 10 14 cm -3 to 1 × 10 18 cm -3
  • c) Ätzen der Gräben mittels einer strukturierten Trenchmaske (Oxid, zum Beispiel TEOS 400 nm, Fotolack). Entfernen der Trenchmaske. Dabei können die Gräben streifenförmig oder als Gitter für eine Zellenstruktur ausgeführt. c) etching the trenches using a structured Trench mask (oxide, e.g. TEOS 400 nm, photoresist). Remove the trench mask. The trenches striped or as a grid for a cell structure executed.
  • d) Aufbringen einer ersten dielektrischen Schicht von wenigen nm bis einigen µm Dicke. Die erste dielektrische Schicht kann auch ein Mehrschichtsystem sein. d) applying a first dielectric layer of a few nm to a few µm thickness. The first dielectric Layer can also be a multi-layer system.
  • e) Optional Aufbringen eines Haftvermittlers (zum Beispiel Nitride). e) Optional application of an adhesion promoter (for example Nitrides).
  • f) Optional Aufbringen einer Hilfsschicht bis über die Siliziumkante und Rückätzen derselben bis in den Bereich der Unterkante der Kanalzone (p-Wanne). Ist das Material der Hilfsschicht ein Fotolack, so erfolgt ein Postback. f) Optional application of an auxiliary layer over the Silicon edge and etch back to the area the lower edge of the channel zone (p-tub). Is this Material of the auxiliary layer is a photoresist, so a Postback.
  • g) Optional zusätzliches Maskieren einer Randkonstruktion. g) Optional additional masking of an edge construction.
  • h) Optional Ätzung des Oxids. h) Optional etching of the oxide.
  • i) Optional Entfernen der Hilfsschicht. i) Optional removal of the auxiliary layer.
  • j) Optional Anwachsen eines Hilfsoxids. j) Optional growth of an auxiliary oxide.
  • k) Optional Entfernen des Haftvermittlers. k) Optional removal of the adhesion promoter.
  • l) Abscheiden und maskiertes Rückätzen des Materials der Feldelektrode. l) depositing and masking back the material of the Field electrode.
  • m) Optional Entfernen der nicht durch die Feldelektrode maskierten Abschnitte der ersten dielektrischen Schicht und Aufwachsen des Gateoxids in einer Dicke von wenigen nm bis über 100 nm gemäß der Einsatzspannung. m) Optional removal of not through the field electrode masked portions of the first dielectric layer and growing the gate oxide to a thickness of a few nm to over 100 nm according to the threshold voltage.
  • n) Abscheiden und Dotieren des Materials der Gate- Elektrode. n) depositing and doping the material of the gate Electrode.
  • o) Maskiertes oder unmaskiertes Zurückätzen des Materials der Gate-Elektrode bis unter die Siliziumoberkante. o) Masked or unmasked etching back of the material the gate electrode to below the top edge of silicon.
  • p) Optional Versiegelung der Gate-Elektrode mit einer Diffussionsbarriere (abgeschiedenes Oxid, Nitrid, Mehrschichtsystem) zum Vermeiden eines Ausdiffundieren von Dotierstoffen. p) Optional sealing of the gate electrode with a Diffusion barrier (deposited oxide, nitride, Multilayer system) to avoid diffusion of Dopants.
  • q) Implantation und Ausdiffusion bzw. Ausheilen der Kanal- und Sourcezone, jeweils unmaskiert oder durch Feldoxid, Polysilizium oder eine eigene Fototechnik maskiert. q) implantation and diffusion or healing of the canal and source zone, each unmasked or by field oxide, Masked polysilicon or your own photo technology.
  • r) Abscheiden eines Dielektrikums zur Isolation von Gate- und Sourcemetallisierung. r) depositing a dielectric for the isolation of gate and source metallization.
  • s) Ätzen der Kontaktlöcher. s) etching the contact holes.
  • t) Abscheiden und Strukturieren der Metallisierung. t) depositing and structuring the metallization.
  • u) Optional Abscheiden und Strukturieren der Passivierung. u) Optional separation and structuring of the passivation.
Beispiel DExample D

  • a) Bereitstellen eines n+-Grundsubstrats a) Providing an n + base substrate
  • b) Abscheiden einer n-epitaktischen Schicht mit einer Dotierstoffkonzentration vom 1 × 1014 cm-3 bis 1 × 1018 cm-3. b) depositing an n-epitaxial layer with a dopant concentration of 1 × 10 14 cm -3 to 1 × 10 18 cm -3 .
  • c) Ätzen der Gräben mit einer strukturierten Trenchmaske (Oxid, zum Beispiel TEOS 400 nm, Fotolack), Entfernen der Trenchmaske. Ausführung der Gräben als Streifen oder als Gitter einer Zellenstruktur. c) etching the trenches with a structured trench mask (Oxide, for example TEOS 400 nm, photoresist), remove the trench mask. Execution of the trenches as strips or as a grid of a cell structure.
  • d) Aufbringen einer, ersten dielektrischen Schicht von wenigen nm bis einigen µm Dicke. Die erste dielektrische Schicht kann auch ein Mehrschichtsystem sein. d) applying a first dielectric layer of a few nm to a few µm thickness. The first dielectric Layer can also be a multi-layer system.
  • e) Aufbringen einer Hilfsschicht (zum Beispiel Fotolack) bis über die Siliziumkante und Rückätzen derselben bis unter die Unterkante der Kanalzone (p-Wanne); ist das Material der Hilfsschicht ein Fotolack, so erfolgt ein Postback. e) application of an auxiliary layer (for example photoresist) to over the silicon edge and etch it back to under the lower edge of the channel zone (p-tub); is this Material of the auxiliary layer is a photoresist, so a Postback.
  • f) Optional zusätzliches Maskieren einer Randkonstruktion. f) Optional additional masking of an edge construction.
  • g) Teilweises oder vollständiges Ätzen der ersten dielektrischen Schicht. g) Partial or complete etching of the first dielectric layer.
  • h) Entfernen der Hilfsschicht. h) removing the auxiliary layer.
  • i) Optional Anwachsen eines Hilfsoxids bzw. einer Hilfsschicht. i) Optional growth of an auxiliary oxide or Auxiliary layer.
  • j) Konformes Abscheiden der Feldelektrode (Polysilizium, Silizid), wobei die Schichtdicke der Abscheidung dicker ist als (Grabenweite/2 - Dicke der ersten dielektrischen Schicht im unteren Teil) und dünner als (Grabenweite/2 - Dicke der ersten dielektrischen Schicht im oberen Teil). Maskiertes isotropes Rückätzen, wobei das Material der Feldelektrode durch eine isotrope Rückätzung aus dem oberen Teil entfernt wird und im unteren Teil verbleibt. j) conformal deposition of the field electrode (polysilicon, Silicide), the layer thickness of the deposition being thicker is as (trench width / 2 - thickness of the first dielectric Layer in the lower part) and thinner than (trench width / 2 - Thickness of the first dielectric layer in the upper part). Masked isotropic etching back, the material of the Field electrode by isotropic etching back from the the upper part is removed and remains in the lower part.
  • k) Optional Entfernen der nicht durch die Feldelektrode maskierten ersten dielektrischen Schicht und Aufwachsen des Gateoxids gemäß der Einsatzspannung von wenigen nm bis über 100 nm. k) Optional removal of not through the field electrode masked first dielectric layer and growth of the gate oxide according to the threshold voltage of a few nm up to over 100 nm.
  • l) Abscheiden und Dotieren des Materials der Gate-Elektrode (typischerweise Polysilizium). l) depositing and doping the material of the gate electrode (typically polysilicon).
  • m) Maskiertes oder unmaskiertes Zurückätzen des Materials der Gate-Elektrode bis unter die Siliziumoberkante. m) Masked or unmasked etching back of the material the gate electrode to below the top edge of silicon.
  • n) Optional Versiegelung des Gatematerials mit einer Diffusionsbarriere (abgeschiedenes Oxid, Nitrid, Mehrschichtsystem). n) Optional sealing of the gate material with a Diffusion barrier (deposited oxide, nitride, Multilayer system).
  • o) Implantation und Ausdiffusion bzw. Ausheilen der Kanalzone und der Sourcezone, jeweils unmaskiert oder durch Feldoxid, Polysilizium oder eine eigene Fototechnik maskiert. o) implantation and diffusion or healing of the Channel zone and the source zone, each unmasked or through Field oxide, polysilicon or your own photo technology masked.
  • p) Abscheiden eines Dielektrikums zur Isolation von Gate- und Sourcemetallisierung. p) depositing a dielectric for the isolation of gate and source metallization.
  • q) Ätzen der Kontaktlöcher. q) etching the contact holes.
  • r) Abscheiden und Strukturieren der Metallisierungen. r) depositing and structuring the metallizations.
  • s) Optional Abschalten und Strukturieren der Passivierung. s) Optional switching off and structuring of the passivation.
Beispiel EExample E

Wie Ausführungsbeispiel 1, jedoch wird die Feldelektrode nur wenig in den Graben zurückgeätzt. Die anschließende isotrope Oxidentfernung unterätzt das Oxid deutlich. Anwachsen eines Oxids im Zwischenraum zwischen Feldelektrode und epitaktischer Schicht. Einfüllen des Materials der Gate-Elektrode. Die Gate-Elektrode wird dabei abschnittsweise neben der Feldelektrode angeordnet. Like embodiment 1, but the field electrode only little etched back into the trench. The subsequent isotropic Oxide removal significantly undercuts the oxide. Growing one Oxides in the space between the field electrode and epitaxial layer. Filling the material of the gate electrode. The gate electrode is in sections next to the Field electrode arranged.

Beispiel FExample F

Teilschritt zum Füllen eines Grabens und Ausbildung einer dielektrischen Schicht (Oxidschicht) auf der Feldelektrode bei gleichzeitiger Ausprägung eines Gateoxids.

  • a) Abscheidung des Materials der Feldelektrode (Phosphordotiertes Polysilizium)
  • b) Rückätzen des Materials der Feldelektrode in den Graben hinein bis etwa zu einer Bodyhöhe.
  • c) Feuchtchemisches Ätzen der ersten dielektrischen Schicht (Feldplatte).
  • d) Reinigung (HF-B, Standard clean).
  • e) Oxidation von Gateoxid und Oxidschicht auf der Feldelektrode.
  • f) Abscheidung des Materials der Gate-Elektrode in den Graben.
  • g) Rückätzen des Materials der Gate-Elektrode (Polysilizium) bis unter die Grabenkante.
Bezugszeichenliste 1 Grundsubstrat
10 Drainzone
2 Prozessschicht (epitaktische Schicht)
20 Substratoberfläche (Siliziumkante)
201 Body-Drainübergang
21 Driftzone
22 Kanalzone
221 Kanal
23 Sourcezone
24 Bodyverstärkungszone
30 Hartmaske
301 Oxidschicht
302 Oxidationsbarriere
32 strukturierte erste dielektrische Schicht
321 erste dielektrische Schicht
322, 322' zweite dielektrische Schicht
323 dritte dielektrische Schicht
33 Gateoxid
331 Gate-Dielektrikumsschicht
34 Feldoxid
35 Zwischenoxid
36 Oxidschicht auf der Feldelektrode
41 Hochleitfähige Schicht
42 Diffusionsbarriere
43 erste Photolackschicht
44 zweite Photolackschicht
45 dritte Photolackschicht
46 erste Hilfsschicht (Photolack)
47 zweite Hilfsschicht (Photolack)
51 Drain-Anschlussmetallisierung
52 Gate-Anschlussmetallisierung
53 Source-Anschlussmetallisierung
521 Kontaktloch
531 Kontaktloch
532 Kontaktloch
6, 6', 6" Graben (Trench)
60 Trench-Transistorzelle
61 Öffnung
62 Gate-Elektrode
621 abgeschiedenes Gate-Polysilizium
622 Gate-Randstruktur
63 Feldelektrode
63' reduzierte Feldelektrode
631 abgeschiedenes Feld-Polysilizium
632 Feld-Randstruktur
7 Halbleitersubstrat
71 Übergang Kanalzone/Driftzone
72 Bodyhöhe
b Abstand
Partial step for filling a trench and forming a dielectric layer (oxide layer) on the field electrode with simultaneous formation of a gate oxide.
  • a) deposition of the material of the field electrode (phosphorus-doped polysilicon)
  • b) etching back the material of the field electrode into the trench up to a body height.
  • c) Wet chemical etching of the first dielectric layer (field plate).
  • d) Cleaning (HF-B, standard clean).
  • e) oxidation of gate oxide and oxide layer on the field electrode.
  • f) deposition of the material of the gate electrode in the trench.
  • g) etching back the material of the gate electrode (polysilicon) to below the edge of the trench.
REFERENCE SIGNS LIST 1 basic substrate
10 drain zone
2 process layer (epitaxial layer)
20 substrate surface (silicon edge)
201 body-drain junction
21 drift zone
22 channel zone
221 channel
23 source zone
24 body reinforcement zone
30 hard mask
301 oxide layer
302 oxidation barrier
32 structured first dielectric layer
321 first dielectric layer
322 , 322 'second dielectric layer
323 third dielectric layer
33 gate oxide
331 gate dielectric layer
34 field oxide
35 intermediate oxide
36 oxide layer on the field electrode
41 Highly conductive layer
42 diffusion barrier
43 first photoresist layer
44 second photoresist layer
45 third photoresist layer
46 first auxiliary layer (photoresist)
47 second auxiliary layer (photoresist)
51 Drain connection metallization
52 Gate connection metallization
53 Source connection metallization
521 contact hole
531 contact hole
532 contact hole
6 , 6 ', 6 "trench
60 trench transistor cell
61 opening
62 gate electrode
621 deposited gate polysilicon
622 gate edge structure
63 field electrode
63 'reduced field electrode
631 deposited field polysilicon
632 field edge structure
7 semiconductor substrate
71 Transition channel zone / drift zone
72 body height
b distance

Claims (25)

1. Verfahren zur Herstellung einer Transistoranordnung mit mindestens einer Trench-Transistorzelle, bei welchem
in eine Prozessschicht (2) eines Halbleitersubstrats (7) mindestens ein Graben (6) eingebracht wird,
im Graben (6) jeweils voneinander und von der Prozessschicht (2) elektrisch isoliert eine Feldelektrode (63) und eine Gate-Elektrode (62) vorgesehen werden und
in der Prozessschicht (2) mindestens jeweils eine Driftzone (21), eine Kanalzone (22) und eine Sourcezone (23) ausgebildet werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens entweder die Sourcezone (23) oder die Kanalzone (22) nach dem Einbringen des Grabens (6) in das Halbleitersubstrat (7) ausgebildet werden.
1. A method for producing a transistor arrangement with at least one trench transistor cell, in which
at least one trench ( 6 ) is introduced into a process layer ( 2 ) of a semiconductor substrate ( 7 ),
A field electrode ( 63 ) and a gate electrode ( 62 ) are provided in the trench ( 6 ) in each case electrically insulated from one another and from the process layer ( 2 ) and
at least one drift zone ( 21 ), one channel zone ( 22 ) and one source zone ( 23 ) are formed in the process layer ( 2 ),
characterized in that
at least either the source zone ( 23 ) or the channel zone ( 22 ) are formed after the trench ( 6 ) has been introduced into the semiconductor substrate ( 7 ).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Einbringen des Grabens (6) mit einer Weite dT in die Prozessschicht (2) der Graben (6) mindestens abschnittsweise mit einer ersten dielektrischen Schicht (321) ausgekleidet und auf durch die erste dielektrischen Schicht (321) ausgekleideten Abschnitten des Grabens (6) die Feldelektrode (63) angeordnet wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that after introducing the trench ( 6 ) with a width d T into the process layer ( 2 ) the trench ( 6 ) is lined at least in sections with a first dielectric layer ( 321 ) and through it first dielectric layer ( 321 ) lined sections of the trench ( 6 ) the field electrode ( 63 ) is arranged. 3. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Herstellen der Feldelektrode (63) eine Gate-Dielektrikumsschicht (33) an Abschnitten der Grabenwandung und eine zweite dielektrische Schicht (322) mindestens auf der Feldelektrode (63) angeordnet werden und im Graben (6) auf der zweiten dielektrischen Schicht (322) die Gate-Elektrode (62) vorgesehen wird. 3. The method according to claim 2, characterized in that after the production of the field electrode ( 63 ) a gate dielectric layer ( 33 ) on sections of the trench wall and a second dielectric layer ( 322 ) are arranged at least on the field electrode ( 63 ) and in the trench ( 6 ) the gate electrode ( 62 ) is provided on the second dielectric layer ( 322 ). 4. Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die zweite dielektrische Schicht (322) auf der Feldelektrode (63) und die Gate-Dielektrikumsschicht (33) jeweils als Oxidschichten vorgesehen werden und das Anordnen der Oxidschicht (322) auf der Feldelektrode(63) und des Gateoxids (33) mindestens einen Prozessschritt beinhaltet, bei dem die Oxidschicht (322) auf der Feldelektrode (63) an ihrer dünnsten Stelle mindestens so dick ausgebildet wird wie das Gateoxid (33) an seiner dünnsten Stelle. 4. The method according to claim 3, characterized in that the second dielectric layer ( 322 ) on the field electrode ( 63 ) and the gate dielectric layer ( 33 ) are each provided as oxide layers and the arrangement of the oxide layer ( 322 ) on the field electrode ( 63 ) and the gate oxide ( 33 ) includes at least one process step in which the oxide layer ( 322 ) on the field electrode ( 63 ) is formed at its thinnest point at least as thick as the gate oxide ( 33 ) at its thinnest point. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessschritt mindestens als ein HDP-Prozess ausgeführt wird, in dessen Verlauf im Wesentlichen auf der Feldelektrode (63) oder auf der Feldelektrode (63) und auf die Feldelektrode (63) umgebende freigestellte Abschnitte der ersten dielektrischen Schicht (321) die Oxidschicht (322) abgeschieden wird, die an ihrer dünnsten Stelle um mindestens 5% stärker ausgebildet ist als das Gateoxid (33) an seiner dünnsten Stelle. 5. The method according to claim 4, characterized in that the process step is carried out at least as an HDP process, in the course of which on the field electrode ( 63 ) or on the field electrode ( 63 ) and on the field electrode ( 63 ) surrounding free sections the first dielectric layer ( 321 ) the oxide layer ( 322 ) is deposited, which is formed at its thinnest point by at least 5% stronger than the gate oxide ( 33 ) at its thinnest point. 6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessschritt als eine diffusionslimitierte Abscheidung von Siliziumoxid mittels Tetraethylorthosilan ausgeführt wird, wobei das Siliziumoxid an den Grabenwandungen im Mittel in einer dünneren Schichtdicke aufgebracht wird als auf der Feldelektrode. 6. The method according to claim 4, characterized in that the process step as a diffusion-limited deposition of silicon oxide using tetraethyl orthosilane is, with the silicon oxide on the trench walls on average is applied in a thinner layer thickness than on the Field electrode. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessschritt als eine Feuchtoxidation bei Anwesenheit von Sauerstoff und Wasserstoff ausgeführt und das Material der Feldelektrode (63) mit einer höheren Rate oxidiert wird als das Material der Grabenwandung. 7. The method according to any one of claims 4 or 5, characterized in that the process step is carried out as a wet oxidation in the presence of oxygen and hydrogen and the material of the field electrode ( 63 ) is oxidized at a higher rate than the material of the trench wall. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Prozessschritt ein Trockenoxidationsprozess anschließt. 8. The method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that a dry oxidation process after the process step followed. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Kanalzone (22) als auch die Sourcezone (23) nach dem Einbringen des Grabens (6) durch Implantation, Aktivieren und/oder Diffusion ausgebildet werden. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that both the channel zone ( 22 ) and the source zone ( 23 ) are formed after implantation of the trench ( 6 ) by implantation, activation and / or diffusion. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalzone (22) und/oder die Sourcezone (23) nach einem Anordnen der Gate-Elektrode (62) ausgebildet werden. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the channel zone ( 22 ) and / or the source zone ( 23 ) are formed after arranging the gate electrode ( 62 ). 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass
nach einem Einbringen des Grabens (6) der Graben (6) nahezu vollständig mit dem Material der Feldelektrode (63) gefüllt wird,
die erste dielektrische Schicht (321) durch einen Ätzschritt von nicht durch die Feldelektrode (63) abgedeckten Abschnitten der Grabenwandung sowie aus einem durch die Feldelektrode (63) und das Halbleitersubstrat (7) gebildeten Zwischenraum bis zu einer Bodyhöhe (72) des Grabens (6) entfernt wird, wobei die Bodyhöhe (72) mit einem Übergang Kanalzone/Driftzone (71) im Halbleitersubstrat (7) korrespondiert,
eine zweite dielektrische Schicht (322) mindestens auf die freigestellte Grabenwandung und die Feldelektrode (63) aufgebracht wird und
anschließend der Graben (6) mit dem Material der Gate- Elektrode (62) angefüllt wird, wobei
die Gate-Elektrode (62) auf Höhe der Kanalzone (22) neben Abschnitten der Feldelektrode (63) ausgeprägt wird.
11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that
after the trench ( 6 ) has been introduced, the trench ( 6 ) is almost completely filled with the material of the field electrode ( 63 ),
the first dielectric layer (321) by an etching step of not covered by the field electrode (63) portions of the trench wall as well as a formed by the field electrode (63) and the semiconductor substrate (7) intermediate space to a body height (72) of the trench (6 ) is removed, the body height ( 72 ) corresponding to a transition channel zone / drift zone ( 71 ) in the semiconductor substrate ( 7 ),
a second dielectric layer ( 322 ) is applied at least to the exposed trench wall and the field electrode ( 63 ) and
then the trench ( 6 ) is filled with the material of the gate electrode ( 62 ), whereby
the gate electrode ( 62 ) is pronounced at the level of the channel zone ( 22 ) next to sections of the field electrode ( 63 ).
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass
das abschnittsweise Auskleiden des Grabens (6) mit einer ersten dielektrischen Schicht (321) folgende Schritte umfasst: - mindestens abschnittsweises Aufbringen der ersten dielektrischen Schicht (321) auf der durch die Gräben (6) strukturierten Substratoberfläche (20), - Aufbringen einer ersten Hilfsschicht (46) auf der ersten dielektrischen Schicht (321), wobei der Graben (6) vollständig mit dem Material der ersten Hilfsschicht (46) gefüllt wird, - Entfernen von Abschnitten der ersten Hilfsschicht (46), wobei der Graben (6) bis zur Bodyhöhe (72) durch remanente Abschnitte der ersten Hilfsschicht (46) gefüllt bleibt, - mindestens Reduzieren einer Schichtdicke ddS der ersten dielektrischen Schicht (321) in den nicht von den remanenten Abschnitten der ersten Hilfsschicht (46) abgedeckten Abschnitten und - Entfernen der remanenten Abschnitte der ersten Hilfsschicht (46).
12. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that
lining the trench ( 6 ) in sections with a first dielectric layer ( 321 ) comprises the following steps: - Applying the first dielectric layer ( 321 ) at least in sections on the substrate surface ( 20 ) structured by the trenches ( 6 ), Applying a first auxiliary layer ( 46 ) to the first dielectric layer ( 321 ), the trench ( 6 ) being completely filled with the material of the first auxiliary layer ( 46 ), Removing sections of the first auxiliary layer ( 46 ), the trench ( 6 ) remaining filled up to body height ( 72 ) by remanent sections of the first auxiliary layer ( 46 ), - At least reducing a layer thickness d dS of the first dielectric layer ( 321 ) in the sections and not covered by the remanent sections of the first auxiliary layer ( 46 ) - Removing the remanent sections of the first auxiliary layer ( 46 ).
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass
nach dem Entfernen von Abschnitten der ersten Hilfsschicht (46) aus dem Graben (6) im Graben (6) oberhalb der Bodyhöhe (72) eine zweite, strukturierte Hilfsschicht (47) auf zur Kontaktierung der Gate- und der Feldelektrode (62, 63) vorgesehenen Abschnitten des Grabens (6) sowie auf anschließenden Bereichen der Substratoberfläche (20) vorgesehen wird,
die erste dielektrische Schicht (321) in den weder von den remanenten Abschnitten der Hilfsschicht (46) noch von der zweiten Hilfsschicht (47) abgedeckten Abschnitten in ihrer Schichtdicke reduziert oder entfernt wird und
anschließend die remanenten Abschnitte der Hilfsschicht (46) und der zweiten Hilfsschicht (47) entfernt werden.
13. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that
after removal of sections of the first auxiliary layer ( 46 ) from the trench ( 6 ) in the trench ( 6 ) above the body height ( 72 ), a second, structured auxiliary layer ( 47 ) for contacting the gate and field electrodes ( 62 , 63 ) provided sections of the trench ( 6 ) and on adjoining areas of the substrate surface ( 20 ),
the first dielectric layer ( 321 ) is reduced or removed in its layer thickness in the portions neither covered by the remanent sections of the auxiliary layer ( 46 ) nor by the second auxiliary layer ( 47 ) and
then the remanent sections of the auxiliary layer ( 46 ) and the second auxiliary layer ( 47 ) are removed.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entfernen der remanenten Abschnitte der ersten Hilfsschicht (46) die Gräben (6) vollständig mit der ersten dielektrischen Schicht (321) ausgekleidet sind, die in einem oberen, sich zwischen der Bodyhöhe (72) und der Substratoberfläche (20) erstreckenden Bereich des Grabens (6) eine Schichtdicke do und in einem unteren Bereich des Grabens (6) eine Schichtdicke du aufweist, wobei du > do ist, und das Einbringen der Feldelektrode (63) folgende Schritte umfasst: 1. konformes Abscheiden des Materials der Feldelektrode (63) in einer Schichtdicke dA für die gilt: dA > (dT/2 - du) und dA < (dT/2 - do) (dT = Grabenweite) und - isotropes Rückätzen des Materials der Feldelektrode (63), wobei das Material mindestens gerade vollständig aus dem oberen Bereich des Grabens (6) entfernt wird. 14. The method according to any one of claims 12 or 13, characterized in that after removal of the remanent portions of the first auxiliary layer ( 46 ), the trenches ( 6 ) are completely lined with the first dielectric layer ( 321 ), which in an upper, itself between the body height ( 72 ) and the substrate surface ( 20 ) extending region of the trench ( 6 ) has a layer thickness d o and in a lower region of the trench ( 6 ) a layer thickness d u , where d u > d o , and the introduction the field electrode ( 63 ) comprises the following steps: 1. conformal deposition of the material of the field electrode ( 63 ) in a layer thickness d A for which the following applies: d A > (d T / 2 - d u ) and d A <(d T / 2 - d o ) (d T = trench width ) and - Isotropic etching back of the material of the field electrode ( 63 ), the material being at least just completely removed from the upper region of the trench ( 6 ). 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der ersten Hilfsschicht (46) ein Photolack ist, der vor dem abschnittsweisen Entfernen der ersten dielektrischen Schicht (321) einem Postbake-Prozess unterzogen wird. 15. The method according to any one of claims 12 to 14, characterized in that the material of the first auxiliary layer ( 46 ) is a photoresist, which is subjected to a postbake process before the section-wise removal of the first dielectric layer ( 321 ). 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen der ersten Hilfsschicht (46) ein Haftvermittler aufgebracht und der Haftvermittler vor dem Einbringen der Feldelektrode (63) entfernt wird. 16. The method according to any one of claims 12 to 15, characterized in that an adhesion promoter is applied before the application of the first auxiliary layer ( 46 ) and the adhesion promoter is removed before the field electrode ( 63 ) is introduced. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, da durch gekennzeichnet, dass
das Ausbilden einer Gate-Dielektrikumsschicht (33) an Abschnitten der Grabenwandung durch
ein Reduzieren der Schichtdicke dDS der ersten dielektrischen Schicht (321) auf eine Schichtdicke dGD der Gate- Dielektrikumsschicht (33) in weder durch die erste Hilfsschicht (46) noch durch die Feldelektrode (63) bedeckten Abschnitten der Grabenwandung und
ein Anordnen der zweiten dielektrische Schicht (322) ausschließlich auf der Feldelektrode (63) erfolgt, wobei
die Gate-Dielektrikumsschicht (33) ausschließlich durch in der Schichtdicke reduzierte Abschnitte der ersten dielektrischen Schicht (321) gebildet wird.
17. The method according to any one of claims 1 to 16, characterized in that
forming a gate dielectric layer ( 33 ) on portions of the trench wall
reducing the layer thickness d DS of the first dielectric layer ( 321 ) to a layer thickness d GD of the gate dielectric layer ( 33 ) in portions of the trench wall and neither covered by the first auxiliary layer ( 46 ) nor by the field electrode ( 63 )
the second dielectric layer ( 322 ) is arranged exclusively on the field electrode ( 63 ), wherein
the gate dielectric layer ( 33 ) is formed exclusively by portions of the first dielectric layer ( 321 ) which are reduced in layer thickness.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass
das Ausbilden einer Gate-Dielektrikumsschicht (33) an Abschnitten der Grabenwandung durch
ein Reduzieren der Schichtdicke dds der ersten dielektrischen Schicht (321) auf eine reduzierte Schichtdicke in weder durch eine Hilfsschicht (46, 47) noch durch die Feldelektrode (63) bedeckten Abschnitten der Grabenwandung und
ein Anordnen der zweiten dielektrische Schicht (322) auf der Feldelektrode (63) und mindestens in nicht durch die Feldelektrode (63) bedeckten Abschnitten der Grabenwandung erfolgt, wobei
das Gate-Dielektrikum (33) durch Abschnitte einer Doppelschicht, bestehend aus der ersten und der zweiten dielektrischen Schicht (321, 322), gebildet wird.
18. The method according to any one of claims 1 to 16, characterized in that
forming a gate dielectric layer ( 33 ) on portions of the trench wall
reducing the layer thickness d ds of the first dielectric layer ( 321 ) to a reduced layer thickness in sections of the trench wall and neither covered by an auxiliary layer ( 46 , 47 ) nor by the field electrode ( 63 )
the second dielectric layer ( 322 ) is arranged on the field electrode ( 63 ) and at least in sections of the trench wall not covered by the field electrode ( 63 ), wherein
the gate dielectric ( 33 ) is formed by sections of a double layer consisting of the first and the second dielectric layer ( 321 , 322 ).
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die erste dielektrischen Schicht (321) in weder durch eine Hilfsschicht (46, 47) noch durch die Feldelektrode (63) bedeckten Abschnitten der Grabenwandung vollständig entfernt und die Gate-Dielektrikumsschicht (33) ausschließlich durch Abschnitte der zweiten dielektrischen Schicht (322) gebildet wird. 19. The method according to claim 18, characterized in that the first dielectric layer ( 321 ) is completely removed in sections of the trench wall covered by neither an auxiliary layer ( 46 , 47 ) nor by the field electrode ( 63 ) and the gate dielectric layer ( 33 ) only is formed by portions of the second dielectric layer ( 322 ). 20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite dielektrische Schicht (321, 322) jeweils mindestens abschnittsweise als thermisches Oxid, abgeschiedenes Oxid, Nitrid, Oxinitrid oder als eine Mehrschichtstruktur vorgesehen werden. 20. The method according to any one of claims 1 to 19, characterized in that the first and / or the second dielectric layer ( 321 , 322 ) are each provided at least in sections as thermal oxide, deposited oxide, nitride, oxynitride or as a multilayer structure. 21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Reduzieren der Schichtdicke ddS oder einem Entfernen der ersten dielektrischen Schicht (321) in nicht von der Feldelektrode (63) abgedeckten Abschnitten überstehende Bereiche der Feldelektrode (63), die im Graben (6) über einen durch die erste dielektrische Schicht (321) gebildeten Kragen hinausragen, zurückgebildet werden. 21. The method according to any one of claims 1 to 20, characterized in that after reducing the layer thickness d dS or removing the first dielectric layer ( 321 ) in areas not covered by the field electrode ( 63 ) projecting areas of the field electrode ( 63 ), which protrude in the trench ( 6 ) beyond a collar formed by the first dielectric layer ( 321 ). 22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Feldelektrode (63) und/oder der Gate- Elektrode (62) mindestens abschnittsweise mit einer hochleitfähigen Komponente vorgesehen wird. 22. The method according to any one of claims 1 to 21, characterized in that the material of the field electrode ( 63 ) and / or the gate electrode ( 62 ) is provided at least in sections with a highly conductive component. 23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein Silizid als hochleitfähige Komponente vorgesehen wird. 23. The method according to claim 22, characterized in that a silicide is provided as a highly conductive component. 24. Trench-Transistorzelle in einem Halbleitersubstrat, wobei
im Halbleitersubstrat (7) jeweils aufeinander folgend und im Wesentlichen horizontal geschichtet eine Drainzone (10), eine Driftzone (21), eine Kanalzone (22) und eine Source-Zone (23) ausgebildet sind,
im Halbleitersubstrat (7) ein Graben (6) vorgesehen ist,
der Graben (6) bis im Wesentlichen zu einer Bodyhöhe (72), die einem Übergang zwischen Driftzone und Kanalzone im Halbleitersubstrat (7) gegenüberliegt, mit einer ersten dielektrischen Schicht (32) und zwischen der Bodyhöhe (72) und der Substratoberfläche (20) mit einem Gateoxid (33) ausgekleidet ist und
im Graben (6) eine im Wesentlichen vom Grabenboden bis zur Oberkante der ersten dielektrischen Schicht (32) reichende Feldelektrode (63), zwischen etwa der Bodyhöhe (72) und der Substratoberfläche (20) eine Gate-Elektrode (63) und zwischen der Gate-Elektrode (62) und der Feldelektrode (63) eine zweite Oxidschicht (322) angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Oxidschicht (322) an jeder Stelle zwischen der Feldelektrode (63) und der Gate-Elektrode (62) mindestens so dick ist wie die dünnste Stelle des Gateoxids (33)
24. Trench transistor cell in a semiconductor substrate, wherein
A drain zone ( 10 ), a drift zone ( 21 ), a channel zone ( 22 ) and a source zone ( 23 ) are formed in the semiconductor substrate ( 7 ) one after the other and essentially horizontally layered,
a trench ( 6 ) is provided in the semiconductor substrate ( 7 ),
the trench ( 6 ) to a body height ( 72 ), which is opposite a transition between drift zone and channel zone in the semiconductor substrate ( 7 ), with a first dielectric layer ( 32 ) and between the body height ( 72 ) and the substrate surface ( 20 ) is lined with a gate oxide ( 33 ) and
in the trench (6) has a substantially up to the top of the first dielectric layer (32) reaching from the grave bottom field electrode (63) is between about the body height (72) and the substrate surface (20) a gate electrode (63) and between the gate The electrode ( 62 ) and the field electrode ( 63 ) are arranged with a second oxide layer ( 322 ),
characterized in that
the second oxide layer ( 322 ) is at least as thick as the thinnest point of the gate oxide ( 33 ) at every point between the field electrode ( 63 ) and the gate electrode ( 62 )
25. Transistoranordnung, gekennzeichnet durch mindestens eine Trench-Transistorzelle nach Anspruch 24. 25. transistor arrangement, marked by at least one trench transistor cell according to claim 24.
DE10234996A 2002-03-19 2002-07-31 Method for producing a transistor arrangement with trench transistor cells with field electrode Expired - Lifetime DE10234996B4 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10234996A DE10234996B4 (en) 2002-03-19 2002-07-31 Method for producing a transistor arrangement with trench transistor cells with field electrode
TW092103713A TWI248136B (en) 2002-03-19 2003-02-21 Method for fabricating a transistor arrangement having trench transistor cells having a field electrode
US10/392,024 US7005351B2 (en) 2002-03-19 2003-03-19 Method for fabricating a transistor configuration including trench transistor cells having a field electrode, trench transistor, and trench configuration
DE10341592A DE10341592B4 (en) 2002-07-31 2003-09-09 Power transistor with specially shaped gate and field electrode
US10/666,228 US7091573B2 (en) 2002-03-19 2003-09-18 Power transistor

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10212148.6 2002-03-19
DE10212148 2002-03-19
DE10234996A DE10234996B4 (en) 2002-03-19 2002-07-31 Method for producing a transistor arrangement with trench transistor cells with field electrode

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10234996A1 true DE10234996A1 (en) 2003-10-16
DE10234996B4 DE10234996B4 (en) 2008-01-03

Family

ID=28050710

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10234996A Expired - Lifetime DE10234996B4 (en) 2002-03-19 2002-07-31 Method for producing a transistor arrangement with trench transistor cells with field electrode

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10234996B4 (en)

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10345494A1 (en) * 2003-09-30 2005-05-04 Infineon Technologies Ag Thin semiconductor substrate processing method has semiconductor substrate supported within electrostatic or magnetic chuck for application of conductive metal foil to its rear surface
DE102004005774A1 (en) * 2004-02-05 2005-08-25 Infineon Technologies Ag Method for manufacturing gate electrodes in field-plate trench transistors, involves etching back applied mask layer to give residual mask layer only within indentations
DE102006057378A1 (en) * 2006-04-25 2007-12-06 Hynix Semiconductor Inc., Ichon Semiconductor device with fixed channel ions
DE102006026943A1 (en) * 2006-06-09 2007-12-13 Infineon Technologies Austria Ag Field effect controllable trench transistor, has trench formed in semiconductor and primary control electrode formed in trench with gate electrode, which is insulated by primary insulation layer opposite to semiconductor body
DE102006030225A1 (en) * 2006-06-30 2008-01-03 Infineon Technologies Austria Ag Trench transistor manufacturing method, involves forming source structure by inserting dopants into substrate using filed isolation structure as mask, such that dopants are brought into areas of substrate uncovered by isolation structure
US7557409B2 (en) * 2004-04-30 2009-07-07 Siliconix Incorporated Super trench MOSFET including buried source electrode
US7816210B2 (en) 2005-08-30 2010-10-19 Infineon Technologies Ag Method for producing a trench transistor and trench transistor
US7833862B2 (en) 2008-03-03 2010-11-16 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor device and method for forming same
DE102009002813B4 (en) * 2008-05-05 2011-06-09 Infineon Technologies Austria Ag Method for producing a transistor device with a field plate
US8062954B2 (en) 2008-05-23 2011-11-22 Infineon Technologies Ag Method for manufacturing a field plate in a trench of a power transistor
DE102005052734B4 (en) * 2005-10-06 2012-02-23 Infineon Technologies Ag Semiconductor structure, method for operating a semiconductor structure and method for producing a semiconductor structure
EP2541608A1 (en) * 2011-06-29 2013-01-02 STMicroelectronics S.r.l. High breakdown voltage semiconductor device with an insulated gate formed in a trench, and manufacturing process thereof
US8421196B2 (en) 2009-11-25 2013-04-16 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor device and manufacturing method
DE102013108518A1 (en) * 2013-08-07 2015-02-12 Infineon Technologies Ag SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
US9218958B2 (en) 2013-12-10 2015-12-22 Infineon Technologies Ag Method for forming a semiconductor device
US9570576B2 (en) 2013-12-10 2017-02-14 Infineon Technologies Ag Method for forming a semiconductor device having insulating parts or layers formed via anodic oxidation
EP2466629B1 (en) * 2010-12-14 2017-10-11 STMicroelectronics Srl A method and a structure for enhancing electrical insulation and dynamic performance of MIS structures comprising vertical field plates

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9112022B2 (en) 2013-07-31 2015-08-18 Infineon Technologies Austria Ag Super junction structure having a thickness of first and second semiconductor regions which gradually changes from a transistor area into a termination area

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997000536A1 (en) * 1995-06-14 1997-01-03 Totem Semiconductor Ltd Semiconductor device fabrication
US5998833A (en) * 1998-10-26 1999-12-07 North Carolina State University Power semiconductor devices having improved high frequency switching and breakdown characteristics
US6051468A (en) * 1997-09-15 2000-04-18 Magepower Semiconductor Corp. Method of forming a semiconductor structure with uniform threshold voltage and punch-through tolerance
US6198127B1 (en) * 1999-05-19 2001-03-06 Intersil Corporation MOS-gated power device having extended trench and doping zone and process for forming same
WO2001071817A2 (en) * 2000-03-17 2001-09-27 General Semiconductor, Inc. Dmos transistor having a trench gate electrode and method of making the same

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5242845A (en) * 1990-06-13 1993-09-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of production of vertical MOS transistor
EP1170803A3 (en) * 2000-06-08 2002-10-09 Siliconix Incorporated Trench gate MOSFET and method of making the same
DE10038177A1 (en) * 2000-08-04 2002-02-21 Infineon Technologies Ag Semiconductor switching element with two control electrodes which can be controlled by means of a field effect

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997000536A1 (en) * 1995-06-14 1997-01-03 Totem Semiconductor Ltd Semiconductor device fabrication
US6051468A (en) * 1997-09-15 2000-04-18 Magepower Semiconductor Corp. Method of forming a semiconductor structure with uniform threshold voltage and punch-through tolerance
US5998833A (en) * 1998-10-26 1999-12-07 North Carolina State University Power semiconductor devices having improved high frequency switching and breakdown characteristics
US6198127B1 (en) * 1999-05-19 2001-03-06 Intersil Corporation MOS-gated power device having extended trench and doping zone and process for forming same
WO2001071817A2 (en) * 2000-03-17 2001-09-27 General Semiconductor, Inc. Dmos transistor having a trench gate electrode and method of making the same

Cited By (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10345494A1 (en) * 2003-09-30 2005-05-04 Infineon Technologies Ag Thin semiconductor substrate processing method has semiconductor substrate supported within electrostatic or magnetic chuck for application of conductive metal foil to its rear surface
DE10345494B4 (en) * 2003-09-30 2016-04-07 Infineon Technologies Ag Method for processing a thin semiconductor substrate
DE102004005774A1 (en) * 2004-02-05 2005-08-25 Infineon Technologies Ag Method for manufacturing gate electrodes in field-plate trench transistors, involves etching back applied mask layer to give residual mask layer only within indentations
US7060562B2 (en) 2004-02-05 2006-06-13 Infineon Technologies Ag Method for fabricating gate electrodes in a field plate trench transistor, and field plate trench transistor
DE102004005774B4 (en) * 2004-02-05 2006-09-28 Infineon Technologies Ag Method for producing gate electrodes in a field plate trench transistor and field plate trench transistor
US7557409B2 (en) * 2004-04-30 2009-07-07 Siliconix Incorporated Super trench MOSFET including buried source electrode
US7704836B2 (en) 2004-04-30 2010-04-27 Siliconix Incorporated Method of fabricating super trench MOSFET including buried source electrode
US7816210B2 (en) 2005-08-30 2010-10-19 Infineon Technologies Ag Method for producing a trench transistor and trench transistor
DE102005052734B4 (en) * 2005-10-06 2012-02-23 Infineon Technologies Ag Semiconductor structure, method for operating a semiconductor structure and method for producing a semiconductor structure
US8247865B2 (en) 2005-10-06 2012-08-21 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor structure, method for operating a semiconductor structure and method for producing a semiconductor structure
DE102006057378A1 (en) * 2006-04-25 2007-12-06 Hynix Semiconductor Inc., Ichon Semiconductor device with fixed channel ions
US7465643B2 (en) 2006-04-25 2008-12-16 Hynix Semiconductor Inc. Semiconductor device with fixed channel ions
DE102006026943B4 (en) * 2006-06-09 2011-01-05 Infineon Technologies Austria Ag By field effect controllable trench transistor with two control electrodes
DE102006026943A1 (en) * 2006-06-09 2007-12-13 Infineon Technologies Austria Ag Field effect controllable trench transistor, has trench formed in semiconductor and primary control electrode formed in trench with gate electrode, which is insulated by primary insulation layer opposite to semiconductor body
DE102006030225A1 (en) * 2006-06-30 2008-01-03 Infineon Technologies Austria Ag Trench transistor manufacturing method, involves forming source structure by inserting dopants into substrate using filed isolation structure as mask, such that dopants are brought into areas of substrate uncovered by isolation structure
DE102006030225B4 (en) * 2006-06-30 2012-04-05 Infineon Technologies Austria Ag Method for producing a trench transistor and trench transistor
DE102009010174B9 (en) * 2008-03-03 2012-01-19 Infineon Technologies Austria Ag Method for producing a semiconductor component and semiconductor component
US7833862B2 (en) 2008-03-03 2010-11-16 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor device and method for forming same
DE102009010174B4 (en) * 2008-03-03 2011-07-21 Infineon Technologies Austria Ag Method for producing a semiconductor component and semiconductor component
DE102009002813B4 (en) * 2008-05-05 2011-06-09 Infineon Technologies Austria Ag Method for producing a transistor device with a field plate
US8062954B2 (en) 2008-05-23 2011-11-22 Infineon Technologies Ag Method for manufacturing a field plate in a trench of a power transistor
US8421196B2 (en) 2009-11-25 2013-04-16 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor device and manufacturing method
US8759202B2 (en) 2009-11-25 2014-06-24 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor device and manufacturing method
US8901717B2 (en) 2009-11-25 2014-12-02 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor device and manufacturing method
EP2466629B1 (en) * 2010-12-14 2017-10-11 STMicroelectronics Srl A method and a structure for enhancing electrical insulation and dynamic performance of MIS structures comprising vertical field plates
EP2541608A1 (en) * 2011-06-29 2013-01-02 STMicroelectronics S.r.l. High breakdown voltage semiconductor device with an insulated gate formed in a trench, and manufacturing process thereof
EP2701202A3 (en) * 2011-06-29 2014-05-07 STMicroelectronics S.r.l. High breakdown voltage semiconductor device with an insulated gate formed in a trench, and manufacturing process thereof
DE102013108518A1 (en) * 2013-08-07 2015-02-12 Infineon Technologies Ag SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
US9356141B2 (en) 2013-08-07 2016-05-31 Infineon Technologies Ag Semiconductor device having peripheral trench structures
DE102013108518B4 (en) * 2013-08-07 2016-11-24 Infineon Technologies Ag SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
US9917160B2 (en) 2013-08-07 2018-03-13 Infineon Technologies Ag Semiconductor device having a polycrystalline silicon IGFET
US9558933B2 (en) 2013-12-10 2017-01-31 Infineon Technologies Ag Method for forming a semiconductor device
US9570576B2 (en) 2013-12-10 2017-02-14 Infineon Technologies Ag Method for forming a semiconductor device having insulating parts or layers formed via anodic oxidation
US9218958B2 (en) 2013-12-10 2015-12-22 Infineon Technologies Ag Method for forming a semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
DE10234996B4 (en) 2008-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009035688B4 (en) Semiconductor device with trench gate structure and method of making the same
DE102012105507B4 (en) Trench transistor and method for its production
DE60125784T2 (en) TRACK MOSFET STRUCTURE WITH LOW GATE CHARGE
DE102013214196B4 (en) Semiconductor component and method for its production
DE60035144T2 (en) High-density MOS-gate power device and its manufacturing method
DE102011087845B4 (en) LATERAL TRANSISTOR COMPONENT AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
DE10234996B4 (en) Method for producing a transistor arrangement with trench transistor cells with field electrode
DE102005041322B4 (en) Trench transistor structure with field electrode assembly and manufacturing method thereof
DE69735349T2 (en) TRIANGLE DIGITIZED TRANSISTOR TRANSISTOR
DE10350684B4 (en) Method for producing a power transistor arrangement and power transistor arrangement produced by this method
DE10296457T5 (en) Power semiconductor device with a trench gate electrode and method for producing the same
DE102005038998A1 (en) Metal oxide semiconductor device with improved shielding structure
AT504289A2 (en) TRENCH-GATE FIELD EFFECT TRANSISTORS AND METHOD FOR MAKING THE SAME
DE102004036330A1 (en) Integrated Fet and Schottky device
DE112008002269T5 (en) Method and construction for a shielded gate trench fet
DE102005012217B4 (en) Lateral MISFET and method of making the same
DE112006000832T5 (en) Trenched gate field effect transistors and methods of forming the same
DE60219300T2 (en) SEMICONDUCTOR ARRANGEMENTS WITH TRIANGLE GATE ELECTRODE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
DE102009002813B4 (en) Method for producing a transistor device with a field plate
DE102010042971A1 (en) Transistor device with a field electrode
DE102004041198B4 (en) Lateral semiconductor device with a field electrode and a discharge structure
DE102004024885B4 (en) Semiconductor component and method for its production
DE10210138B4 (en) Field effect controllable vertical semiconductor device and method of making the same
DE102016114229B3 (en) TRANSISTOR COMPONENT COMPRISING A FIELD ELECTRODE COMPRISING TWO LAYERS AND ITS MANUFACTURING METHOD
DE10261600B4 (en) Semiconductor component and method for its production

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
AG Has addition no.

Ref document number: 10341592

Country of ref document: DE

Kind code of ref document: P

8364 No opposition during term of opposition
R071 Expiry of right