DE10234996B4 - Method for producing a transistor arrangement with trench transistor cells with field electrode - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Transistoranordnung mit mindestens einer Trench-Transistorzelle, bei welchem
in eine Prozessschicht (2) eines Halbleitersubstrats (7) mindestens ein Graben (6) mit einer Weite dT eingebracht wird,
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) eine Feldelektrode (63) angeordnet 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 Gate-Dielektrikumsschicht (33) an Abschnitten der Grabenwandung vorgesehen wird,
eine zweite dielektrische Schicht (322) mindestens auf der Feldelektrode (63) angeordnet wird,
der Graben (6) mit dem Material der Gate-Elektrode (62) angefüllt wird,...
Method for producing a transistor arrangement having at least one trench transistor cell, in which
in a process layer (2) of a semiconductor substrate (7) at least one trench (6) is introduced with a width d T ,
the trench (6) is lined at least in sections with a first dielectric layer (321) and a field electrode (63) is arranged on portions of the trench (6) lined by the first dielectric layer (321),
the first dielectric layer (321) is formed by an etching step of portions of the trench wall not covered by the field electrode (63) and a gap formed by the field electrode (63) and the semiconductor substrate (7) up to a body height (72) of the trench (6 ), wherein the body height (72) corresponds to a transition channel zone / drift zone (71) in the semiconductor substrate (7),
a gate dielectric layer (33) is provided at portions of the trench wall,
a second dielectric layer (322) is disposed at least on the field electrode (63),
the trench (6) is filled with the material of the gate electrode (62), ...

Figure 00000001
Figure 00000001

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 having 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,
  • - In the trench in each case and from the process layer electrically insulated, a field electrode and a gate electrode may be provided and
  • - In the process layer at least one respective drift zone, a channel zone and a source zone are formed.

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.Today's common U-shaped metal oxide semiconductor (UMOSFET) MOS transistors are characterized by a very low specific on-state resistance compared to older types of MOS power transistors (DMOSFET, double-diffused MOSFET, VMOSFET, V-shaped MOSFET). 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.there is the gate electrode of a trench transistor cell in a trench (Trench) arranged in the semiconductor substrate. The source and drain zones the trench transistor cell are in opposite directions Formed areas of the semiconductor substrate. One controlled by the gate electrode Channel section then extends in a vertical direction the semiconductor substrate. As a result, the on-resistance is through a significant increase in the Channel width per unit area clearly 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.A further improvement of the properties of trench MOS power transistors is achieved by the arrangement of a field electrode in the trench. Gate electrode and field electrode are arranged in the trench, that the gate electrode of the channel region and the field electrode substantially one adjoining the channel zone Opposite drift path. The field electrode shields the gate electrode against the drain zone , whereby the gate-drain capacitance greatly reduced or, at a connection of the field electrode to the source potential, in a less critical Gate-source capacitance is converted.

Die 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 dielektri schen 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.The 2 FIG. 10 illustrates 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 usually epitaxially grown, n-doped process layer 2 , The basic substrate 1 forms a drain zone 10 out. The process layer (hereinafter epitaxial layer) 2 points next to the basic substrate 1 an n-doped drift zone 21 , followed by a p-doped channel zone 22 and between the channel zone 22 and the basic substrate 1 opposite substrate surface 20 an n ++ doped source zone 23 on. In the epitaxial layer 2 are trenches 6 arranged, which can reach into the base substrate. Inside the trenches 6 are each about the drift zone 22 opposite a field electrode 63 and about the channel zone 22 opposite a gate electrode 62 arranged. The field electrode 63 is with a first dielectric layer (field plate) 321 electrically against the epitaxial layer 2 isolated. The gate electrode 62 is 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 isolated. The source zone 23 and usually the canal zone 22 are connected to the source terminal of the trench MOS power transistor, the drain zone 10 with the drain terminal and the gate electrode 62 connected to the gate terminal.

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 may be formed as a strip, as a grid, or in the form of other polygons, whereby strip-shaped or honeycomb-shaped trench transistor cells are formed.

Der in der 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 Indian 2 The illustrated trench MOS power transistor is of the n-channel MOS transistor type for the enhancement mode. In this case, the structure can also be transferred to the other three conventional embodiments (p-channel, depletion mode) of MOS transistors with correspondingly changed dopings.

Bei dem in 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 n-leitende 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.At the in 2 the trench MOS power transistor shown, the current between the source terminal and the drain terminal is controlled by a potential U GS between the gate terminal and the source terminal. If U GS ≤ 0, then no current flows between source and drain, since the channel zone 22 blocked a carrier transport. Will the gate electrode 62 in the trench subjected to a positive voltage, so minority carriers accumulate in the p-doped channel zone 22 (Electrons) in a thin layer along the gate oxide 33 opposite the gate electrode 62 , This n-channel 221 (Inversion layer) forms a conductive transition between the source zone 23 and the drift zone 21 , its extension into the channel zone from the height of the at the gate electrode 62 depends on the applied potential. The field electrode 63 , which is connected here to the source terminal, prevents a capacitive coupling of the gate electrode 62 with 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 , whose respective influence on switching losses of the trench MOS power transistor substantially is lower.

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.at the optimization of the expression of trench MOS power transistors are in addition to a low gate-drain capacitance as possible Low-resistance connection of the gate electrodes, a uniform thickness the gate dielectric layer and continuous transitions of dielectric layers, in particular on corners and edges of the relief, of importance.

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 fabricating a trench transistor device having two gate polysilicon regions is disclosed in U.S. Pat US 5,283,201 (Tsang et al.). Another procedure is from the US 5,801,417 (Tsang et al.). In both methods, trenches are introduced into a semiconductor substrate in which already doped layers for a source zone and a channel zone are formed.

Aus der US 6,051,468 (Hsieh) ist ein Verfahren zur Herstellung einer Transistoranordnung mit Trench-Transistorzellen bekannt, bei dem zur Ausbildung der Gateelektroden eine Polysiliziumschicht abgeschieden und anschließend in die Gräben bis unterhalb der Siliziumkante zurückgeätzt wird. Durch Ausbilden von Spacermasken entlang der Grabenwandung oberhalb der Gateelektroden wird eine asymmetrische Ausbildung der Sourcezonen im Zuge einer zur Vermeidung eines Kanalisierungseffekts (channel effects) notwendigen Schrägimplantation über die vertikale Grabenwandung im Abschnitt oberhalb der Gateelektroden vermieden.From the US 6,051,468 (Hsieh) a method for producing a transistor arrangement with trench transistor cells is known in which a polysilicon layer is deposited to form the gate electrodes and then etched back into the trenches to below the silicon edge. By forming spacer masks along the trench wall above the gate electrodes, an asymmetrical formation of the source zones in the course of a oblique implantation via the vertical trench wall in the section above the gate electrodes, which is necessary to avoid a channeling effect, is avoided.

Die US 6,198,127 B1 (Kocon) beschreibt ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Transistoranordnung mit Trench-Transistorzellen mit einer im Trench angeordneten Gateelektrode.The US 6,198,127 B1 (Kocon) describes another method for producing a transistor arrangement with trench transistor cells with a gate electrode arranged in the trench.

Aus der WO 97/00536 A1 ist ein Verfahren zur Ausformung einer dotierten Grabenwandung im Zuge eines Fertigungsverfahrens für Halbleitereinrichtungen bekannt. Dabei wird in einem Halbleitersubstrat mittels einer Maske ein Graben ausgebildet. Der Graben wird teilweise mit einem Füllmaterial gefüllt und die Seitenwände des Grabens oberhalb der Füllung bei noch aufliegender Maske durch Schrägimplantation dotiert.From the WO 97/00536 A1 For example, a method for forming a doped trench wall in the course of a manufacturing process for semiconductor devices is known. In this case, a trench is formed in a semiconductor substrate by means of a mask. The trench is partially filled with a filling material and the side walls of the trench above the filling with still resting mask doped by oblique implantation.

In der WO 2001/71817 A2 (Hsieh et al.) ist ein Verfahren zur Herstellung einer Transistoranordnung mit Trench-Transistorzellen beschrieben, bei dem das Gateoxid im Trench zunächst als dicke Gateoxidschicht aufgebracht wird. In einem oberen Abschnitt des Grabens wird die dicke Gateoxidschicht entfernt und anschließend eine dünne Gateoxidschicht aufgebracht. Das abschnittsweise Entfernen der dicken Gateoxidschicht bzw. das Aufbringen der dünnen Gateoxidschicht erfolgen jeweils durch eine abschnittsweise Füllung des Grabens maskiert.In the WO 2001/71817 A2 (Hsieh et al.) Describes a method for producing a transistor arrangement with trench transistor cells, in which the gate oxide in the trench is first applied as a thick gate oxide layer. In an upper portion of the trench, the thick gate oxide layer is removed and then a thin gate oxide layer is deposited. The partial removal of the thick gate oxide layer or the application of the thin gate oxide layer are masked in each case by a section-wise filling of the trench.

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 3 in den neun Teilschritten 3a bis 3i schematisch dargestellt. Dabei zeigen die Teilfiguren 3a bis 3i 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 the production of a UMOS trench transistor is known from the US 5,998,833 (Baliga) known. The method described therein is in the 3 in the nine steps 3a to 3i shown schematically. The subfigures show 3a to 3i in each case a schematic cross section through the region of two strip-shaped trench transistor cells. These are trench transistor cells of the n-channel type with accumulation behavior.

Die US 5,242,845 bezieht sich auf eine Trench-Transistorzelle, bei der die Gate-Elektrode eine floatende Siliziumstruktur im Trench hufeisenartig umgreift.The US 5,242,845 refers to a trench transistor cell in which the gate electrode horseshoe-like surrounds a floating silicon structure in the trench.

Wie in 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 in 3a is shown on a heavily n ++ -doped base substrate 1 an epitaxial layer 2 grew up. The epitaxial layer 2 is n-doped in situ during 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 are then each with the help of implantation masks starting from a base substrate 1 opposite substrate surface 20 the epitaxial layer 2 Dopants in the epitaxial layer 2 implanted and diffused out.

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.Each results in a horizontal to the substrate surface 20 layered source zone 23 below the substrate surface 20 and a channel zone 22 below the source zone 23 , Between the canal zone 22 and the basic substrate 1 forms the remaining portion of the epitaxial layer 2 a drift zone 21 out.

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 3c dargestellte Struktur.Subsequently, on the substrate surface 20 a hard mask 30 deposited. The hard mask 30 consists of an oxide layer 301 and an oxidation barrier 302 , The hard mask 30 is structured by means common in semiconductor process technology. It will be in openings 61 the hard mask exposes sections of the substrate surface. It arises in the 3c illustrated structure.

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 process step, the epitaxial layer 2 in the area of the openings 61 the hard mask 30 etched. Trenches are created 6 passing through the source zone 23 , the canal zone 22 and at least in sections also through the drift zone 21 extend. In doing so, the trenches 6 form a plurality of trenches running parallel to one another or form a lattice structure by trenches running perpendicularly or transversely thereto in a cross-sectional plane (not illustrated). Subsequently, 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) formed lining the inside of the trenches.

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

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 3e dargestellt.Then, doped polycrystalline silicon (polysilicon) is deposited on the structure thus formed. The thickness of the deposited layer is at least as large as half the open trench width. Thereafter, the polysilicon is etched back far enough that it is the trenches 6 only up to about one through the transition channel zone / drift zone 71 defined body height 72 crowded. The field electrode thus produced 63 is in the 3e shown.

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 3f dargestellt.This is followed by etching of the oxide layer 321 where the oxidation barrier 302 , usually silicon nitride, and the polysilicon of the field electrode 63 serve as etching masks. This will make the oxide layer 321 above the field electrodes 63 away from the trench wall. The result of this etching step is in 3f shown.

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.At the cleared sections of the trench walls, for example, a second dielectric layer is now again formed by thermal oxidation 322 which also extends across the surface of the polysilicon of the field electrode 63 extends. The second dielectric layer thus produced 322 forms a gate oxide in sections 33 , In the next step, polycrystalline silicon is again deposited on the surface of the structure and subsequently etched back until it reaches the trenches 6 about to substrate surface 20 crowded.

Wie in 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.As in 3g is shown in this way, the gate electrode 62 above the field electrodes 63 in the trenches 6 educated. Subsequently, the exposed polysilicon of the gate electrodes 623 thermally oxidized, leaving the trenches 6 with a third dielectric layer 323 be covered.

Anschließend wird die Hartmaske 30 durch Ätzen entfernt.Subsequently, the hard mask 30 removed by etching.

Wie in 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 in 3h is shown on the substrate surface 20 the n ++ doped source zone 23 exposed. The gate electrodes 62 are each through the dielectric layer 323 isolated to the substrate surface.

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 can now on the top of the semiconductor body, a source terminal metallization 53 be applied to the source zones 23 contacted. On the back side of the semiconductor substrate becomes a drain metallization 51 applied to the drain zone 10 contacted.

Die 3i stellt Trench-Transistorzellen im Querschnitt dar, wie sie durch das Verfahren nach der US 5,998,833 hervorgehen.The 3i illustrates trench transistor cells in cross-section as produced by the method of FIG US 5,998,833 emerge.

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, inter alia, the circumstance that subsequent process steps influence the formation of the doped zones as a result of the early doping of channel and source zones and the variability of subsequent process steps in favor of the stability of the structure of channel and source zones. Thus, for example, have transistor arrangements that are designed for low operating voltages, very small channel lengths and a correspondingly small on-resistance R DS (on) on. With such transistor arrangements, even minor retroactive influences on the characteristic of the channel zone lead to a disadvantageous increase in the on-resistance R DS (on) . A permissible thermal budget for production steps to be carried out according to the characteristics of the sewer zone 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.Farther arise approximately in the formation of the gate oxide by thermal Oxidation at the trench inner surfaces at the same time resting on the substrate surface hard mask due to different expansion coefficients of or Hardmask and substrate materials thermomechanical stresses in areas of the substrate adjacent to the hard mask. These result in a dilution of the gate oxide generated by thermal oxidation in the hard mask adjacent areas and thus in a reduction of the dielectric strength of the gate oxide in the areas of the gate oxide adjoining the hard mask. Without further action is in the sequence a pass the gate electrode over the substrate surface at the areas of reduced withstand voltage to the source zone without loss in the specification for the dielectric strength of the transistor arrangement can not be realized.

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 producing a transistor arrangement having at least one trench transistor cell with trench-arranged gate and field electrodes available, in which increases the variability of the available process steps over known methods and / or training of channel and source zones is largely independent of subsequent process steps; In this case, it should be possible to lead the gate electrode and / or the field electrode out of the trenches over the substrate surface without sacrificing the dielectric strength of the transistor arrangement, and to provide a trench transistor cell and a transistor arrangement with a low gate-source capacitance and high gate resistance. Source breakdown voltage for Will be provided.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den nachgeordneten Unteransprüchen.These Task is in a method of the type mentioned by solved specified in claim 1 features. Advantageous developments the method according to the invention emerge from the subordinate claims.

Gemäß dem Verfahren wird 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 procedure becomes at least the source zone or channel region of trench transistor cells a transistor arrangement at the earliest after the introduction of trenches in a semiconductor substrate by implantation and activation or Diffusion formed. This prevents influencing the Source and channel structures through the previous process steps. The thermal stress on the doped source or channel zone is exposed, is significantly reduced. The variability of the mint the source or channel zones previous process steps elevated, because the thermal load implied by them is no longer a consideration limited to the doped structures becomes. As all process steps continue until the formation of the doped Zones do not enter into their thermal budget, increases the permissible Proportion of subsequent process steps at the permissible thermal budget of the doped structures and thus in turn the variability of subsequent Process steps.

Das Verfahren umfasst demnach 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 Sub stratoberfläche 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 therefore comprises providing a semiconductor substrate, consisting of a heavily doped base substrate, which is also a drain zone forms, as well as arranged on the base substrate process layer, their opposite to the base substrate surface a sub stratoberfläche formed. Subsequently, trenches are introduced in the process layer from the substrate surface. Following that are the trenches lined with a first dielectric layer, the at least in sections on the inside of the trench oriented inner surfaces (trench wall) is arranged. In doing so, the ditch will rise up from a ditch bottom to a body height lined on the finished in the trained semiconductor substrate a transition Drift zone / channel zone is provided. In addition to this trough-like design the first dielectric layer in the lower trench region is on This section of the procedure also includes a 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 is in the lower trench area, which extends from the bottom of a trench to the height of the body, a field electrode from an electrically conductive Material arranged. Is the conductive material of the field electrode For example, highly doped polysilicon, so the arrangement the field electrode by depositing polysilicon in the trenches and on the substrate surface in a layer thickness that is larger as half the open trench width. Then the material is in an etching step regressed. The etching step will be canceled once the conductive material the trenches only until about body height, So the later transition Drift zone / channel zone, fills. Hereinafter, in the non-conductive material of the field electrode filled Areas of the trenches generates a gate dielectric layer on the trench walls, the in the finished semiconductor substrate arranged in the trench gate electrode of the in the semiconductor substrate arranged 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 weak or low doped layer is for example produced in a known manner by an epitaxial process. In the following, the low-doped process layer is independent of their production process also referred to as epitaxial layer, as is common in the context of power transistors. But this is supposed to be a process for producing the process layer in the following by no means limited to epitaxial procedures.

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 at the ditch walls of the between the body height and the substrate surface (Silicon edge) extending upper trench area still the first arranged dielectric layer whose thickness compared to the Thickness of the gate dielectric layer is usually much larger, so can the gate dielectric layer by re-etching 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 completely removes the first dielectric layer in the upper trench region, Thus, the gate dielectric layer can be formed on the trench wall in the upper trench region be provided by thermal oxidation or by deposition (hereinafter gate oxide). As a rule, at the same time as education The gate oxide is also a further 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 design of the dielectric layer which electrically isolates the field electrode from the gate electrode disposed above and / or adjacent thereto becomes more important. The arrangement formed by the gate electrode, the field electrode and the intervening dielectric layer determines the gate-source capacitance of the transistor arrangement. Due to the significant reduction in the gate-drain capacitance C GD , a reduction in the gate-source capacitance becomes more important if the product is to be used Gate charge and specific on-resistance of the transistor assembly (Figure of Merit, FOM) are further reduced. Furthermore, the dielectric isolation between the gate electrode and the field electrode must have at least one quality which 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.

Die zweite dielektrische Schicht und die Gate-Dielektrikumsschicht werden 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).The second dielectric layer and the gate dielectric layer are respectively provided as oxide layers. The expression of the two oxide layers at least one process step during the the two oxide layers at the same time but with different rates grow up so that the second dielectric layer thus produced on the field electrode (second oxide layer) at its thinnest point one at least 5% higher Layer thickness than the thinnest Position 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.One such difference in the layer thickness of gate oxide and oxide layer on the field electrode leaves For example, bring about by an oxidation process, at the feeder of oxygen compared to usual Oxidation reduced and the oxidation time at a End temperature of the 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 of the gate-source capacitance requires a higher layer thickness the dielectric layer between the gate electrode and the Source potential connected field electrode. On the other hand the layer thickness of the gate dielectric layer but given functionally, so can not be increased arbitrarily. The inventive method allows in a simple way, for example without additional masking steps, the gate dielectric layer and the dielectric layer the field electrode at the same time in a common process step train while doing the respect the layer thickness opposite Requirements to meet both layers.

Das Gateoxid und die Oxidschicht auf der Feldelektrode werden beispielsweise mittels eines HDP (high density plasma)-Prozesses 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.The Gate oxide and the oxide layer on the field electrode become, for example deposited by means of an HDP (high density plasma) process. Such Deposition is far more prevalent on planar surfaces instead of. Leave it selectively opposed the Grabenwandung an oxide layer on the field electrode and the depositing the first dielectric layer surrounding the field electrode, whereby in a particularly simple manner, a marked difference between the Layer thickness of the gate oxide and the layer thickness of the oxide layer the field electrode can be generated.

Das Gateoxid und die zweite Oxidschicht können beispielsweise auf der Feldelektrode durch eine diffusionslimitierte Abscheidung von Siliziumoxid mittels Tetraethylorthosilan (TEOS) ausgebildet werden. 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 zwar 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.The Gate oxide and the second oxide layer can, for example, on the Field electrode by a diffusion-limited deposition of silicon oxide be formed by means of tetraethylorthosilane (TEOS). At a With diffusion-limited deposition, silicon oxide grows preferentially on horizontal surfaces on. On the vertical trench walls that grows Silicon oxide with decreasing rate against the trench bottom, so the layer thickness of a gate oxide produced in this way in the direction of the trench bottom decreases. There is no difference in the layer thickness of the gate oxide the layer thickness of the oxide layer on the field electrode. However, it will This ensures that the thinnest point of the oxide layer not thinner on the field electrode is considered the thinnest Location of the gate oxide. With the use of TEOS can be equal layer thicknesses in the region of the gate oxide and the oxide layer on the field electrode achieve with only one common, unmasked process step.

Erfindungsgemäß 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 auf dem hochdotierten Polysilizium der Feldelektrode einerseits und etwa einem kristallinem 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 Feuchtoxi dation ist auch mit einem vorangehenden HDP-Prozess kombinierbar.According to the invention one on both the trench wall and the surface of the field electrode related wet oxidation. For wet oxidation during the Oxidation process fed both oxygen and hydrogen. The Presence of hydrogen leads at significantly different oxidation rates on the heavily doped Polysilicon the field electrode on the one hand and about a crystalline Silicon of the trench wall forming channel region of the semiconductor substrate on the other hand. The hydrogen content is calculated so that a significant layer thickness difference between the gate oxide and the oxide layer is achieved on the field electrode. Because the presence hydrogen generally accelerates the oxidation process takes place the wet oxidation at one compared to a conventional dry oxidation reduced Temperature between 500 degrees Celsius and 1000 degrees Celsius. By the reduced oxidation temperature becomes an increase of the oxidation layers so far slowed down that the layer thickness of the gate oxide safely inside the specified tolerance width can be realized. To this Way can be advantageously layer thickness differences between the gate oxide and the oxide layer on the field electrode by about 100% achieve. The moisture oxidation is also 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 extent of oxide thin spots at the edges of the oxide layers formed. Oxide thin points are formed when, as a result of different thermal expansion coefficients of two adjacent materials in the region of their interfaces, mechanical stresses build up in the materials. The mechanical stresses locally reduce the oxidation rate, so that thinning in such places grows in there Layers occur.

Dem Prozess, bei dem das Gateoxid und die Oxidschicht auf der Feldelektrode in unterschiedlichen Dicken ausgeprägt werden, folgt 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 Opti mierung 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.the Process in which the gate oxide and the oxide layer on the field electrode are pronounced in different thicknesses, followed by a dry oxidation process. This dry oxidation process occurs at a process temperature, in which the oxide layers formed start to flow viscously, whereby Oxiddünnstellen Thickened or evened out at corners and edges. The required process temperature depends on of further process parameters and is usually more than 1000 Centigrade. If such a dry oxidation process follows a wet oxidation process, For example, 75% of the gate oxide thickness becomes wet and the remainder Grown 25% dry. About that In addition, the dry oxidation process improves the quality of the silicon / silicon oxide interface, such as by the incorporation of charge carriers or the emergence of open silicon bonds is reduced. By the said combination of wet oxidation and subsequent dry oxidation So follows in a particularly advantageous manner, a simultaneous training of gate oxide and oxide layer on the field electrode in different Layer thicknesses and thickened oxide thin points. Furthermore, the Process further optimization with respect to the gate-source capacitance and the gate-drain capacitance of the transistor arrangement, because alternative forms the first dielectric layer (field plate), which is in angle and manufacturing process, without sacrificing quality Gate oxide can be realized.

Die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Ausführungsform zur Ausbildung eines Gateoxids und einer Oxidschicht auf der Feldelektrode lässt sich einfach in ein Verfahren zur Herstellung einer Transistoranordnung mit Trench-Transistorzellen mit Feldelektrode integrieren, da die Ausbildung der Kanal- und Sourcezonen durch Dotieren erst später erfolgt und durch eine thermische Beaufschlagung im Zuge der Gateoxidausbildung nicht negativ beeinflusst werden kann.The Embodiment of the invention described above to form a Gate oxide and an oxide layer on the field electrode can be simply in a method of manufacturing a transistor arrangement with trench transistor cells integrate with field electrode, since the formation of the channel and Source zones by doping takes place later and by a thermal loading in the course of the 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 are in the trenches the gate electrodes arranged through the second dielectric Layer of the underlying field electrode and through the Gate dielectric layer from the surrounding semiconductor substrate electrically are isolated.

Sowohl die Kanal- als auch die Sourcezone werden nach dem Einbringen der Gräben in das Halbleitersubstrat ausgebildet, da dann beide dotierten Bereiche unabhängig von den vorausgegangenen Prozessschritten sind.Either the channel as well as the source zone after the introduction of the trenches formed in the semiconductor substrate, since then both doped regions independently from the previous process steps.

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.To a particularly preferred embodiment the method according to the invention become the channel or the source zone or both after the arrangement the gate electrodes formed in the trenches. This reduces in particular the thermal load of the doped Structures by an amount different from the process steps between the Introduction of the trenches and placing the gate electrode.

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.One Introduction of the dopants after stamping out of the gate electrodes also advantageous because doping of the semiconductor substrate over the Trench wall suppressed becomes. This results in a homogeneous doping and better 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.To Another particularly preferred embodiment of the invention the first dielectric layer after the introduction of the trenches in one Layer thickness applied, which is greater by at least a factor of two as that of the gate oxide. Subsequently, the trenches are almost complete with filled the material of the field electrode. Are the trench transistor cells and with it the trenches in strips pronounced, this results in a plan view of the material with the Field electrode and the first dielectric layer filled trench one strip Arrangement of the field electrode in the trench center 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 In a following process step, the dielectric layer is in Space between the epitaxial layer and the field electrode to a trench depth, defined by the later pronounced transition channel zone / drift zone (Body height), removed. In the by the back etching of the first dielectric layer resulting gaps now at least at the freed sections of the trench wall and the freed surfaces the field electrode formed a second dielectric layer, which forms the gate oxide at the trench walls. If the application of the second dielectric layer by thermal oxidation, so arises the dielectric layer only at the trench walls and on the exposed surface sections 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.at an arrangement of the second dielectric layer by deposition the second dielectric layer extends over the trench wall, the isolated surface sections 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.The interspaces between the field electrode and the semiconductor substrate, which are lined with the dielectric layers when the trenches are in the form of a strip, is then replaced by the interstices between the field electrode and the semiconductor substrate Material of the gate electrode introduced. With this method, formation of the gate and field electrodes arranged in the trench transistor cell is achieved, in which, in an upper trench region above the body height, a field electrode arranged in the trench center is surrounded by sections of the gate electrode.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das abschnittsweise Auskleiden der Gräben mit einer ersten dielektrischen Schicht folgende Schritte:
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.
According to a further preferred embodiment of the method according to the invention, the section-wise lining of the trenches with a first dielectric layer comprises the following steps:
In a first step, the first dielectric layer is masked at least on the trench walls or unmasked applied to the entire process surface including the trench walls and masked removed.

Nachfolgend wird auf der ersten dielektrischen Schicht eine erste Hilfsschicht aufgebracht, wobei das Material der ersten Hilfsschicht die Gräben vollständig füllt.following On the first dielectric layer, a first auxiliary layer is formed applied, wherein 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 be Parts of the first auxiliary layer removed again, with the trenches up to the height of the body remain filled by remanent sections of the first auxiliary layer. As a result, the dielectric layer does not become the one of the remanent sections of the first auxiliary layer covered sections either removed or reduced in thickness, through Reducing the layer thickness of the first dielectric layer the Gate oxide emerges. In subsequent steps, the remanent ones are first Removed sections of the first auxiliary layer again.

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.There the first auxiliary layer according to the expression of the first dielectric Layer or the first dielectric layer and the gate oxide completely again is removed, the material of the etching layer alone under manufacturing technology Chosen points of view become. By a suitable choice of the material of the first auxiliary layer can in a particularly advantageous manner gradual transitions between the first dielectric Layer and the gate oxide are generated. In a realization the first auxiliary layer of a material whose etching properties a precise one Control of the etching process allow the transition the first dielectric layer to the gate oxide in the trench in particular advantageously with the transition Drift zone / channel zone in the semiconductor substrate to be matched.

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 Body höhe und bedeckt an die Randbereiche der Gräben anschließende Abschnitte der Substratoberfläche.In Preferably, before the reduction or the removal of first dielectric layer in not of the first auxiliary layer Covered sections a second auxiliary layer in edge areas of trenches arranged in which further arranged one of the two in the trenches Electrodes over the substrate surface guided becomes. The second auxiliary layer fills the trenches in marginal areas above the Body height and covers sections adjacent to the margins of the trenches 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.at a subsequent removal or reduction of the first dielectric Layer remains the first dielectric layer in the second of the Auxiliary layer covered areas obtained in the original layer thickness. this makes possible in the consequence a lead out the gate electrode and / or the field electrode such during the Removing 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 removing the remanent portions of the auxiliary layer, the trenches are completely lined with the first dielectric layer, the first dielectric layer having a layer thickness d o in an upper region of the trench facing the substrate surface and a lower region in an upper 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 introduction of the field electrode is now carried out by conformal deposition of the material of the field electrode in a layer thickness d A which is at least half as large as the width of a space enclosed by the first dielectric layer in the lower trench region to the body height gap. As a result of the uniform growth of the material of the field electrode in the case of conformal deposition, the gap in the lower trench region is completely filled and covered by a layer of the material of the field electrode of defined thickness. By subsequent isotropic etching back of the material of the field electrode, the material of the field electrode can now be removed in a precise and thus advantageous manner just completely from the upper region of the trench.

In vorteilhafter Weise ist das Material der Hilfsschicht ein Fotolack, der vor einem abschnittsweisen Rückbilden der ersten dielektrischen Schicht einem Postbake-Prozess unterzogen wird.In Advantageously, the material of the auxiliary layer is a photoresist, the one before a partial regressive the first dielectric layer subjected to a post-bake 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.Farther is advantageously before the application of the auxiliary layer a bonding agent for provided the material of the auxiliary layer, after insertion the field electrode 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 mint the gate dielectric layer at portions in the upper region of the Trench wall can be formed by deposition or oxidation of silicon of the semiconductor substrate.

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 . In this case, the reduction of the layer thickness takes place in neither by the auxiliary layer nor by the field electrode covered portions of the trench wall. 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 another dielectric layer on the field electrode may alternatively to do so in a further preferred embodiment of the invention result in a process in which the material of the further dielectric Layer also over the reduced first dielectric layer in the upper trench region above the body height is arranged. In this way, a multilayer gate oxide is formed.

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.alternative to the two previous embodiments of the invention the first dielectric layer is not covered by either an auxiliary layer completely removed by the field electrode covered portions of the trench inner surface, such that the gate dielectric layer is formed exclusively by sections of a 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 each as thermal oxide, as deposited oxide, as nitride, as oxide nitride or as a multi-layer structure feasible.

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 a reduction of the layer thickness d dS of the first dielectric layer or after the removal of the first dielectric layer in sections not covered by the field electrode, the field electrode is further etched back in an additional step.

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 one Range is due to the etching properties the material of the first dielectric layer, this also in the intermediate space etched back between the field electrode and the semiconductor substrate. Thereby In the middle of the trench, the field electrode is exposed. At a subsequent arrangement of the gate electrode becomes an upper portion the field electrode in a transition region between upper and lower regions 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, by the method step according to the invention on simple and advantageous way 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 customary a conductive one Polysilicon. conductive Polysilicon usually has a relatively high specificity 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.Of the Resistance of the gate electrode or the field electrode can by Providing a second material component of the gate electrode or field electrode be reduced. Advantageously, the further component the material of the gate and / or field electrode a metal silicide, preferably by silicidation of the polysilicon is produced.

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 ei ne 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 each of which a drain zone, a drift zone, a channel zone and a source zone are formed successively and essentially horizontally stratified. Furthermore, a trench is provided in the semiconductor substrate which is lined with a gate oxide substantially to a body height which is opposite to the transition between drift zone and channel zone in the semiconductor substrate, with a first dielectric layer and between the body height and the substrate surface. Substantially from the trench bottom to the upper edge of the first dielectric layer, a field electrode extends between approximately the body height and the substrate surface (FIG. 20 ) connects a gate electrode, wherein between the gate electrode and the field electrode, a second oxide layer is arranged. 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. From the trench transistor cell according to the invention can be realized transistor arrangements such as MOS power transistors and IGBTs.

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 trench transistor cell according to the invention are in advance related to n-channel MOS transistors shown. However, the inventive method can be as well as the trench transistor cell according to the invention also readily transferred to p-channel MOS transistors or IGBTs.

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.Also an integration into an IC process in a known manner, such as by a conductive Sinker in the semiconductor substrate is in a obvious to those skilled Way executable.

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 with reference to the figures, wherein for corresponding components identical reference numerals be used.

Es zeigen:It demonstrate:

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

2 eine Prinzipdarstellung eines Trench-MOS-Leistungstransistors, 2 a schematic diagram of a trench MOS power transistor,

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

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

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

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

7 einen Abschnitt des erfindungsgemäßen Verfahrens nach einem fünften Ausführungsbeispiel und 7 a portion of the inventive method according to a fifth embodiment and

8 Ausführungsbeispiele zur Anordnung der Gate-Dielektrikumsschicht und der dielektrischen Schicht zwischen Feldelektrode und Gate-Elektrode. 8th Embodiments for the arrangement of the gate dielectric layer and the dielectric layer between field electrode and 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 subfigures 1a to 1n the inventive method is shown according to a first embodiment in eleven steps. The figures each represent a cross section through the same trench transistor cell in an active cell region (left) and an edge region (right) in two mutually parallel cross-sectional planes. In the edge region are structures for contacting the field electrodes and gate arranged in trenches 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 1a dargestellt.According to a first embodiment of the method according to the invention is thus on an n + -doped base substrate 1 an epitaxial layer by an epitaxial process 2 generated. During the growth (in situ) of the epitaxial layer 2 this is n-doped. After that, on the base substrate 1 opposite substrate surface 20 the epitaxial layer 2 a hard mask 30 produced, for example, by depositing TEOS in a layer thickness of 400 nm. On the hard mask 30 in turn, a first photoresist layer 43 deposited and patterned by photolithographic technique. The result of the preceding process steps is in the 1a shown.

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 1b dargestellt, freiliegt.Subsequently, the hard mask 30 to the through the patterned photoresist layer 43 etched sections. The result is a textured hard mask 30 with openings 61 at which the epitaxial layer 2 , like in the 1b shown, exposed.

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

In 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 1c the structure thus obtained is shown, in which on the base substrate 1 arranged epitaxial layer 2 the trenches 6 are arranged. The trenches 6 may be a strip-like structure formed of a plurality of parallel trenches 6 , or have a network structure. A network structure is created by the fact that in a cross-sectional plane parallel to the plane shown transverse trenches the trenches shown in cross-section 6 connect with each other.

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 process step is on by the trenches 6 structured epitaxial layer 2 a first dielectric layer 321 deposited or generated by thermal oxidation.

In 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 1d is that on the surface of the epitaxial layer 2 and on the inner surfaces of the trenches 6 deposited or produced dielectric layer 321 together with the epitaxial layer 2 and the basic substrate 1 shown.

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.This is followed in a next process step, a deposition of polycrystalline silicon (polysilicon). The deposition takes place with a layer thickness which is greater than half the trench width. Then it is ensured that the trenches 6 completely filled with the polysilicon. On the deposited in this way polysilicon 631 (Field polysilicon) becomes a second photoresist layer 44 deposited and patterned in a photolithographic process.

In 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.In 1e are those with the polysilicon 631 filled trenches 6 shown. Above the right ditch 6 '' , which represents a trench in the edge region, lies a remanent section of the photoresist layer 44 on.

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.At the non-remanent sections of the photoresist 44 covered portions of the polysilicon layer 631 an etching step is carried out. The etching step is stopped as soon as the material of the polysilicon layer 631 in uncovered trenches 6 back to the desired depth, typically the body height.

In 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' In 1f are remaining sections 63 . 632 the polysilicon layer 631 shown. This forms the section 63 in the left ditch 6 ' a field electrode. The section 632 in the right ditch 6 '' serves for contacting the field electrode 63 in a direction perpendicular to the cross-sectional plane, vertical extension of the left trench 6 '

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 process step, the dielectric layer 321 etched back, taking the sections 63 and 632 forming field polysilicon forms a mask.

Nach dem Ätzschritt ergibt sich die in 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 results in 1g illustrated arrangement. The dielectric layer 321 is still in sections here 32 , below the field polysilicon 63 . 632 in front.

Darauf wird die Gate-Dielektrikumsschicht 331 (im Folgenden auch Gateoxid) abgeschieden bzw. durch thermische Oxidation erzeugt.Then the gate dielectric layer becomes 331 (hereinafter gate oxide) deposited or produced by thermal oxidation.

In 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 1h is the gate dielectric layer 331 shown in sections, the surface of the epitaxial layer 2 , the polycrystalline sections 63 and 632 , as well as the isolated sections of the inner surfaces of the trenches 6 covered. In lower areas (field areas) of the trenches 6 below the body height 72 are field electrodes 63 arranged over polycrystalline structures 632 over the substrate surface 20 the epitaxial layer 2 are guided.

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.This is followed by the deposition of a second layer 621 made of polycrystalline silicon (gate polysilicon) 621 , This deposition also takes place in a layer thickness which is greater than half the width of the open trench. In border areas, the polycrystalline layer 621 through a third photoresist layer 45 be masked and patterned again in a photolithographic process.

In der 1i ist das Ergebnis dieses Verfahrensschrittes dargestellt. Das Gate-Polysilizium 621 bedeckt die Substratoberfläche und wird abschnittsweise durch eine dritte Photolackschicht 45 maskiert.In the 1i the result of this process step is shown. The gate polysilicon 621 covers the substrate surface and is partially covered by a third layer of photoresist 45 masked.

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 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-Elekrode 62 über die Substratoberfläche 20 geführt.Subsequently, the gate polysilicon 621 in the non-remanent sections of the photoresist layer 45 Covered areas as far as etched back to the trenches 6 ' only just up to the substrate surface 20 (hereinafter also silicon edge) fills. Subsequently, remanent sections of the photoresist layer 45 away. The result is in the 1j shown. From the gate polysilicon 621 are gate electrodes 62 in the upper areas of the trenches 6 ' of the active cell field and other sections 622 emerged in the border area. About the sections 622 becomes the gate electrode 62 over the substrate surface 20 guided.

Eine erste Variante des durch die 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 by the 1 The first exemplary embodiment of the method according to the invention shown now provides for the application of a highly conductive layer (silicide layer, eg tungsten silicide). 41 at least on the gate polysilicon 62 in front. Such a silicide layer has a very good conductivity and reduces the ohmic resistance in the supply to the gate electrodes 62 the trench transistor cells. In a second variant of the first embodiment of the method according to the invention, the gate electrode 62 with or without highly conductive component with an oxide layer, a nitride layer or a multilayer system as a diffusion barrier 42 sealed to outdiffuse dopants from the gate polysilicon 62 . 622 to prevent. The highly conductive layer 41 and / or the diffusion barrier 42 may also be elsewhere in the process, such as after reformation of the gate dielectric layer or the formation of channel and source regions 22 . 23 to be ordered.

In 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 1k jedoch nur der funktionswesentliche Teil dieser Schicht auf der Gate-Elektrode 62.In 1k an arrangement is shown in which both a highly conductive layer 41 , as well as the diffusion barrier 42 on the gate electrode 62 was applied. The diffusion barrier 42 is applied on the whole surface. Is shown in 1k however, only the 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 prepared. For this purpose, for example, the gate oxide 33 in sections from the substrate surface 20 removed and applied a litter or provided an implantation mask.

Wie in der 1l 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.Like in the 1l then, in successive implantation, activation and diffusion processes, the p-channel zone is then formed 22 as well as the n ++ -conducting source zone 23 pronounced. The untreated portion of the epitaxial layer 2 forms a drift layer 21 out. Source and channel zones 23 . 22 extend at least in each case in the active cell field between the trenches 6 ,

Alternativ erfolgt die Implantation auch durch das relativ dünne Gateoxid 33 hindurch.Alternatively, the implantation is also carried out by the relatively thin gate oxide 33 therethrough.

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 process step, a further dielectric layer 35 deposited on the arrangement. This dielectric layer forms an intermediate oxide 35 for the isolation of 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 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 the 1m is the abge on the structure different intermediate oxide layer 35 shown, the sections of the source zone 23 or the gate oxide 33 covered. In the dielectric layer 35 be openings 521 . 531 . 532 etched, which either end before the silicon layer or extend into this. There are openings 532 in which the source zone 23 is exposed, openings 531 containing the field polysilicon 532 open in sections, as well as openings 521 containing the gate polysilicon 622 Expose 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 patterned metallization is applied over the array, which includes a source terminal metallizations 53 and a gate connection metallization 52 having. The gate connection metallization 52 contacted via vias 521 the sections 622 of the gate polysilicon. Further, in this example, the source terminal metallization contacts 53 via vias 532 the source zones 23 as well as the canal zones 22 and via vias 531 the sections 632 of the field polysilicon. This is followed by the application of a drain connection metallization 51 on the back of the semiconductor substrate, which is the basic substrate 1 that is a drain zone 10 trains, contacts.

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

Die 2 und die 3 wurden bereits eingangs erläutert.The 2 and the 3 were already explained at the beginning.

Die beiden 4a und 4b stellen schematisch den Bereich einer Trench-Transistorzelle vor bzw. nach einem für ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung charakteristischen Verfahrensschritt dar.The two 4a and 4b schematically illustrate the region of a trench transistor cell before or after a characteristic of a second embodiment of the invention method 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.This process step closes after the formation of a field electrode 63 removing or reducing the first dielectric layer 321 in not from the field electrode 63 covered areas.

Diese bereits erläuterten Verfahrensschritte führen zu einer in der 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 already explained method steps lead to a in the 4a illustrated arrangement. When re-etching the first dielectric layer 321 becomes the first dielectric without further action 321 also in the space between the field electrode 63 and the epitaxial layer 2 to below the surface of the field electrode 63 regressed. This will make the field electrode 63 in an upper, the substrate surface 20 facing area, partially uncovered.

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 embodiment of the method according to the invention, the exposed upper region of the field electrode is now in an additional process step 63 to below the substrate surface 20 oriented surface of the first dielectric layer 32 regressed. By the associated with this process step reduction of the field electrode 63 in a reduced field electrode 63 ' Advantageously, a reduction of a capacitance between the field electrode 63 ' and a subsequently formed gate electrode 62 associated.

In den 5a bis 5e werden die ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung charakterisierenden Verfahrensschritte anhand eines Querschnitts durch den Bereich einer Trench-Transistorzelle vereinfacht und schematisch dargestellt.In the 5a to 5e the method steps characterizing a third exemplary embodiment of the invention are simplified and illustrated schematically on the basis of a cross section through the region of a trench transistor cell.

Die in der 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 in the 5a The arrangement shown in the usual way by applying a first dielectric layer 321 on the through ditches 6 structured epitaxial layer 2 out. The following will be applied to the first dielectric layer 321 a first auxiliary layer, for example a photoresist layer 46 , applied to the trenches 6 completely filled.

In einem folgenden Verfahrensschritt wird die Fotolackschicht 46 zurückgebildet, so dass remanente Abschnitte der Fotolack schicht 46 ausschließlich in unteren Bereichen der Gräben 6 verbleiben, wie in der 5b dargestellt ist.In a subsequent process step, the photoresist layer 46 regressed so that remanent portions of the photoresist layer 46 only in lower areas of the trenches 6 remain as in the 5b is shown.

In der 5b ist der Graben 6 der 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 the 5b is the ditch 6 of the 5a shown in two different cross-sectional planes. The cross section drawn in the left part 6 '' sets the ditch 6 in the edge region of a transistor arrangement, in which a contacting of the trench 6 arranged gate electrode and the field electrode takes place. The right cross section 6 ' sets the ditch 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 area, additional coverage of the upper trench area and the adjacent substrate surface occurs 20 through 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 , about to the trenches 6 with the material of the photoresist layer 46 are filled corresponds to a formed in the later process flow transition between a channel and a drift zone in the semiconductor substrate. The required fill level can be realized with a material having a smaller etch rate with smaller deviations than with a high etch rate material.

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 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 in the neither through the photoresist layer 46 still through the second auxiliary layer 47 covered areas at least reduced in their layer thickness or, as in the 5c shown, completely removed. After patterning the first dielectric layer 321 become the remanent sections of the two auxiliary layers 46 . 47 away.

Das Ergebnis dieses Verfahrensschrittes ist in der 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 in 5c shown. The lower part of the trench 6 ' in the active cell array is with the first dielectric layer 321 in trough-shaped lined up to the body height lower area. In the border area of the trench shown on the left 6 '' is the first dielectric layer 321 in undiminished layer thickness from the ditch 6 '' over the substrate surface 20 pulled out.

Nachfolgend wird das Feld-Polysilizium abgeschieden und bis zum Kragen der von der ersten dielektrischen Schicht 321 im unteren Grabenbereich gebildeten Wanne zurückgeätzt. Der 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.Subsequently, the field polysilicon is deposited and up to the collar of the first dielectric layer 321 etched back in the lower trench formed trough. Of the 5d , which represents the result of this process step, are sections of the first dielectric layer 321 to take that over from the field electrode 63 protrude surface formed.

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 embodiment of the method according to the invention, a method step is inserted, which comprises the first dielectric layer 321 to at least the surface of the field electrode 63 regresses.

Aus diesem Verfahren geht die in der 5e dargestellte Anordnung hervor, bei der die Feldelektrode 63 die durch die erste dielektrische Schicht 321 gebildete Wanne im Wesentlichen vollständig füllt.From this process goes in the 5e shown arrangement, wherein the field electrode 63 through the first dielectric layer 321 Essentially completely fills pan formed.

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

Gemäß der 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 ei ner Hilfsschicht, etwa einer Fotolackschicht 46 maskiert, wie in der 6b dargestellt.According to the 6a First, in a known manner, a first dielectric layer 321 on the through ditches 6 structured epitaxial layer 2 applied. Subsequently, the lower areas of the trenches 6 in a known manner with egg ner auxiliary layer, such as a photoresist layer 46 masked, as in the 6b shown.

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 6c ist der Zustand der Anordnung nach dem vorangegangenen Verfahrensschritt dargestellt.With the photoresist layer 46 as a mask, the dielectric layer 321 reduced in their layer thickness. It does not form in through the photoresist layer 46 covered portions on the substrate surface, a second dielectric layer 331 and on the inner surfaces of the trench 6 in the upper area a gate oxide 33 or an auxiliary layer. Thereafter, the photoresist layer 46 away. In the 6c shows the state of the arrangement after the previous 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 6d dargestellte Anordnung.In the following process step, a field polysilicon 631 conformed to the arrangement deposited. The deposition takes place with a layer thickness which is greater than half the width of the first dielectric layer 321 in the lower trench region formed trough and smaller than half the collar width of one through the gate oxide 33 in the upper trench area formed collar. In a conformal deposition of the field polysilicon in the layer thickness explained above results in the 6d illustrated arrangement.

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 6e dargestellt.In the following method step, the field polysilicon is then etched back by an amount which corresponds to the previously deposited layer thickness, supplemented by a slight overetching (overetching). The field polysilicon essentially becomes the transition of the first dielectric layer 321 to the gate oxide 33 regressed, as in the 6e shown.

In den 7a bis 7d werden die maßgeblichen Verfahrensschritte eines fünften Ausführungsbeispieles des erfin dungsgemäßen Verfahrens anhand eines Querschnitts durch den Bereich einer Trench-Transistorzelle dargestellt.In the 7a to 7d The relevant method steps of a fifth embodiment of the inventions to the invention process are illustrated by a cross section through the region of a trench transistor cell.

Dabei wird, wie aus der 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.It is, as from the 7a shows a field polysilicon after deposition only to about the substrate surface 20 the epitaxial layer 2 regressed. The field electrode 63 then fills together with the first dielectric layer 321 the ditch 6 partially or as shown here almost completely off.

Nachfolgend wird die erste dielektrische Schicht 321 in den durch die Feldelektrode 63 maskierten Bereichen zurückgeätzt. Dabei wird, wie aus der 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.Hereinafter, the first dielectric layer 321 in through the field electrode 63 etched back to masked areas. It is, as from the 7b indicates the first dielectric layer 321 up to a body height 72 etched back and forms sections 32 which corresponds to a drift zone / channel zone transition formed in the later process sequence in the semiconductor substrate.

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 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 7c zu entnehmen.In this way, between the field electrode 63 and the epitaxial layer 2 forming gaps becomes one compared to the first dielectric layer 32 thin gate oxide 33 applied. The application of the gate oxide 33 can be done by deposition or by thermal oxidation. In the 7c is the state of the arrangement after the application of the gate oxide 33 shown by thermal oxidation. The layers formed by thermal oxidation sections 322 on the substrate surface 20 the epitaxial layer 2 on the inner surfaces of the trenches 6 in the upper area formed gate oxide 33 and the second dielectric layer formed on the surface of the field electrode 322 ' are from the 7c to ent to take.

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 7d zu entnehmen ist, eine die Feldelektrode 63 im oberen Grabenbereich umschließende Gate-Elektrode 62 ausbildet.In the now with the gate oxide 33 or portions of the second dielectric layer 322 ' formed in a subsequent process step, such as by deposition and etching back, the gate polysilicon is introduced, which then, as the 7d it can be seen, a the field electrode 63 in the upper trench area surrounding gate electrode 62 formed.

In den 8a bis 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 the 8a to 8e The relevant process steps for the development of a gate oxide and a dielectric layer on the field electrode according to the inventive method are illustrated with reference to a cross section through the region of a trench transistor cell.

Die 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 8a shows a ditch 6 a trench transistor cell operating in a process layer 2 , in turn, arranged on a base substrate 1 , is introduced. The ditch 6 is below about a body-drain junction 201 at a distance b to a substrate surface 20 with a first dielectric layer 32 lined. The first dielectric layer 32 isolated a field electrode 63 against one from the base substrate 1 and the process layer 2 formed semiconductor substrate 7 , As a result of etch back of the first dielectric layer 32 after introduction of the field electrode 63 is the first dielectric layer 32 to below the upper edge of the field electrode 63 regressed.

In der 8b ist die in 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 63 und 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.In the 8b is the in 8a shown arrangement according to a conventional thermal oxidation step. Due to the thermal oxidation in each case on the material of the lightly doped process layer 2 and the field electrode 63 Oxide layers formed. In sections, this will be a gate oxide 33 at the freed sections of the trench wall, a second oxide layer 36 on the exposed sections of the field electrode 63 and another oxide layer 322 on the substrate surface 20 educated. In this case, the gate oxide 33 , the oxide layer 36 on the field electrode 63 and the further oxide layer 322 on the substrate surface 20 in about the same thickness on. Thermal oxidation with conventional process control forms at junctions between the first dielectric layer 32 and the gate oxide 33 and between the first dielectric layer 32 and the oxide layer 36 on the field electrode 63 Oxide thin spots A, B off. 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 8c stellt die Verhältnisse nach einer Feuchtoxidation der in der 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.The 8c represents the conditions after a wet oxidation of the in 8a Here, the oxide layer 36 on the field electrode 63 produced 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 8d ist der Zustand der in der 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 the 8d is the state of the in the 8c shown trench transistor cell after a following on a wet oxidation dry oxidation at about 1100 degrees Celsius and a subsequent introduction of a gate electrode 62 in the ditch 6 to about the top of the trench 6 shown schematically. The thinnings of the oxide thin bodies A, B, C were markedly reduced by higher oxidation rates present there.

Die 8e gibt den Zustand einer Anordnung gemäß der 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 Gate oxids 33 höhere Durchbruchsicherheit der Oxidschicht 36 auf der Feldelektrode 63 sichergestellt.The 8e indicates the state of an arrangement according to 8a again, after on the field electrode 63 an oxide layer 36 generated by a HDP process. In this case, the HDP oxide formed thereby can be deposited to varying degrees. In the example shown, the HDP oxide extends beyond a lower edge of the gate oxide 33 out. In this embodiment, one against the breakdown resistance of the gate oxide 33 higher penetration resistance of the oxide layer 36 on the field electrode 63 ensured.

Beispiele:Examples:

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.at In all the examples below, the order of some steps, for example, the implantation procedures, vary. The gate electrode can consist of several layers or be reinforced in sections with a highly conductive material. In the region of the trench, the gate electrode can also over the silicon surface protrude. Also p-channel transistors and IGBTs are possible. The Process sequence can be used in an IC process in which the drain zone over an n-sinker is guided onto the substrate surface.

Beispiel A:Example 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). Remove the trench mask. mint of the trench as a strip or as a 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 insulating layer of a few nm to a few microns thick. The insulation layer can also be 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, wherein the material of the field electrode doped polysilicon, silicides (tungsten silicide) and other conductive Ma may contain materials. A polysilicon is deposited with a layer thickness that is at least half the trench width, reduced by the thickness of the insulating layer.
  • f) Maskiertes oder unmaskiertes Rückätzen der Feldelektrode bis deutlich unter die Substratoberfläche der epitaktischen Schicht.f) masked or unmasked back etching of the field electrode until clearly below the substrate surface of the epitaxial layer.
  • g) Optional Maskieren eines Teils der Isolationsschicht, etwa durch Fotolack.g) optionally masking a portion of the insulation layer, such as 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 Remove 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 according to the requirements of a threshold voltage.
  • i) Abscheiden der Gate-Elektrode (dotiertes Polysilizium, Silizid, Wolframsilizid).i) depositing the gate electrode (doped polysilicon, silicide, Tungsten).
  • j) Maskiertes oder unmaskiertes Zurückätzen des Materials der Gate-Elektrode bis unter die Substratoberfläche (Siliziumoberkante).j) Masked or unmasked etching back of the material of 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) optionally applying a highly conductive layer (silicide layer, Tungsten silicide) on the material of the gate electrode to increase their 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 an oxide layer (deposited oxide, nitride, multi-layer system) to avoid an outdiffusion of dopants.
  • m) Implantation, unmaskiert oder durch Feldoxid oder eine eigene Fototechnik maskiert, und anschließende Ausdiffusion der Kanalzone.m) implantation, unmasked or by field oxide or its own Photographic technique masked, and subsequent outdiffusion of the channel 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 field oxide or masking your own photographic technique and activation or outdiffusion.
  • o) Abscheiden eines Dielektrikums zur Isolation von Gate- und Sourcemetallisierung.o) deposition of a dielectric to isolate 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. In this case, the etching on the substrate surface stop or alternatively etch through the source zone completely or almost completely.
  • 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 in stripe-like form of the cells only piecemeal. In the case of a subsequent metal deposition, both the source zone and the body contact region are connected in each cell or in each strip. When the contact hole is etched into the silicon, the implantation is optionally unmasked, provided that the source zone is not re-doped at the trench walls.
  • r) Abscheiden und Strukturieren der Metallisierung.r) deposition and structuring of the metallization.
  • s) Optional Abscheiden und Strukturieren der Passivierung.s) Optional deposition and structuring of the passivation.

Beispiel B:Example 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.As Example A, however, after etching back the field electrode and a partial or complete Removing the first dielectric layer, the field electrode etched back to the gate-source capacitance to reduce. Optionally, a nitride layer is part of this the first dielectric layer. The nitride layer is structured and after etching back the field electrode as an etching mask to the etching the first dielectric layer used.

Beispiel C:Example 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 ausge führt.c) etching the trenches by means of a structured trench mask (oxide, for example TEOS 400 nm, photoresist). Remove the trench mask. The can trenches in strips or as a grid for a cell structure leads out.
  • 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 may also be a multilayer system be.
  • e) Optional Aufbringen eines Haftvermittlers (zum Beispiel Nitride).e) optionally applying 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) optionally applying an auxiliary layer over the Silicon edge and etch back the same into the area of the lower edge of the channel zone (p-well). Is this Material of the auxiliary layer of a photoresist, so there is a postback.
  • g) Optional zusätzliches Maskieren einer Randkonstruktion.g) Optional additional Masking a border 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 bonding agent.
  • l) Abscheiden und maskiertes Rückätzen des Materials der Feldelektrode.l) depositing and masking back etching of 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 those not masked by the field electrode Sections of the first dielectric layer and growing the Gate oxide in 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 of the gate electrode to below the silicon top edge.
  • 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, multi-layer system) to avoid outdiffusion 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 outdiffusion or annealing of the channel and source zone, each unmasked or by field oxide, polysilicon or their own Photographic technique masked.
  • r) Abscheiden eines Dielektrikums zur Isolation von Gate- und Sourcemetallisierung.r) deposition of a dielectric to isolate gate and source metallization.
  • s) Ätzen der Kontaktlöcher.s) etching the contact holes.
  • t) Abscheiden und Strukturieren der Metallisierung.t) deposition and patterning of the metallization.
  • u) Optional Abscheiden und Strukturieren der Passivierung.u) Optional deposition and structuring of the passivation.

Beispiel D:Example D:

  • a) Bereitstellen eines n+-Grundsubstratsa) 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 having 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), removing the trench mask. Execution of the trenches as Strip 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 may also be a multilayer system be.
  • 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) applying an auxiliary layer (for example photoresist) over the Silicon edge and etch back the same to below the lower edge of the channel zone (p-well); is the material the auxiliary layer is a photoresist, so there is a postback.
  • f) Optional zusätzliches Maskieren einer Randkonstruktion.f) Optional additional Masking a border 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) optionally growing an auxiliary oxide or an 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) wherein the layer thickness of the deposit is thicker than (trench width / 2 thickness of the first dielectric layer in the lower part) and thinner than (Trench width / 2 - thickness the first dielectric layer in the upper part). Masked isotropic Etchback, where the material of the field electrode by an isotropic etching back from 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 the masked by the field electrode first dielectric layer and growth of the gate oxide according to the threshold voltage from a few nm 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 of the gate electrode to below the silicon top edge.
  • 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 outdiffusion or healing of the canal zone and the source zone, either unmasked or by field oxide, polysilicon or masking your own photographic technique.
  • p) Abscheiden eines Dielektrikums zur Isolation von Gate- und Sourcemetallisierung.p) deposition of a dielectric to isolate gate and source metallization.
  • q) Ätzen der Kontaktlöcher.q) etching the contact holes.
  • r) Abscheiden und Strukturieren der Metallisierungen.r) depositing and structuring of the metallizations.
  • s) Optional Abschalten und Strukturieren der Passivierung.s) Optional switching off and structuring the passivation.

Beispiel E:Example 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.As embodiment 1, however, the field electrode is only slightly etched back into the trench. The subsequent isotropic oxide removal undercuts the Oxide clearly. Growth of an oxide in the space between the field electrode and epitaxial layer. pour in of the material of the gate electrode. The gate electrode is thereby arranged in sections next to the field electrode.

Beispiel F: Teilschritt zum Füllen eines Grabens und Ausbildung einer dielektrischen Schicht (Oxidschicht) auf der Feldelektrode bei gleichzeitiger Ausprägung eines Gateoxids.Example F: Sub-step to fill a Trenching and formation of a dielectric layer (oxide layer) on the field electrode with simultaneous expression of a gate oxide.

  • a) Abscheidung des Materials der Feldelektrode (Phosphordotiertes Polysilizium)a) deposition of the material of the field electrode (phosphorus doped polysilicon)
  • b) Rückätzen des Materials der Feldelektrode in den Graben hinein bis etwa zu einer Bodyhöhe.b) Refraining of the Material of the field electrode in the trench into about one Body height.
  • c) Feuchtchemisches Ätzen der ersten dielektrischen Schicht (Feldplatte).c) wet chemical etching the first dielectric layer (field plate).
  • d) Reinigung (HF-B, Standard clean).d) Cleaning (HF-B, standard clean).
  • e) Oxidation von Gateoxid und Oxidschicht auf der Feldelektrode.e) Oxidation of gate oxide and oxide layer on the field electrode.
  • f) Abscheidung des Materials der Gate-Elektrode in den Graben.f) deposition of the material of the gate electrode in the trench.
  • g) Rückätzen des Materials der Gate-Elektrode (Polysilizium) bis unter die Grabenkante.g) Refraining of the Material of the gate electrode (polysilicon) to below the trench edge.

11
Grundsubstratbase substrate
1010
Drainzonedrain region
22
Prozessschicht (epitaktische Schicht)process layer (epitaxial layer)
2020
Substratoberfläche (Siliziumkante)Substrate surface (silicon edge)
201201
Body-DrainübergangBody-drain junction
2121
Driftzonedrift region
2222
Kanalzonecanal zone
221221
Kanalchannel
2323
Sourcezonesource zone
2424
BodyverstärkungszoneBody reinforcement zone
3030
Hartmaskehard mask
301301
Oxidschichtoxide
302302
Oxidationsbarriereoxidation barrier
3232
strukturierte erste dielektrische Schichtstructured first dielectric layer
321321
erste dielektrische Schichtfirst dielectric layer
322, 322'322 322 '
zweite dielektrische Schichtsecond dielectric layer
323323
dritte dielektrische Schichtthird dielectric layer
3333
Gateoxidgate oxide
331331
Gate-DielektrikumsschichtGate dielectric layer
3434
Feldoxidfield oxide
3535
Zwischenoxidintermediate oxide
3636
Oxidschicht auf der Feldelektrodeoxide on the field electrode
4141
Hochleitfähige SchichtHighly conductive layer
4242
Diffusionsbarrierediffusion barrier
4343
erste Photolackschichtfirst Photoresist layer
4444
zweite Photolackschichtsecond Photoresist layer
4545
dritte Photolackschichtthird Photoresist layer
4646
erste Hilfsschicht (Photolack)first Auxiliary layer (photoresist)
4747
zweite Hilfsschicht (Photolack)second Auxiliary layer (photoresist)
5151
Drain-AnschlussmetallisierungDrain contact metallization
5252
Gate-AnschlussmetallisierungGate connecting metallization
5353
Source-AnschlussmetallisierungSource contact metallization
521521
Kontaktlochcontact hole
531531
Kontaktlochcontact hole
532532
Kontaktlochcontact hole
6, 6', 6''6 6 ', 6' '
Graben (Trench)dig (Trench)
6060
Trench-TransistorzelleTrench transistor cell
6161
Öffnungopening
6262
Gate-ElektrodeGate electrode
621621
abgeschiedenes Gate-Polysiliziumsecluded Gate polysilicon
622622
Gate-RandstrukturGate-edge structure
6363
Feldelektrodefield electrode
63'63 '
reduzierte Feldelektrodereduced field electrode
631631
abgeschiedenes Feld-Polysiliziumsecluded Field polysilicon
632632
Feld-RandstrukturField-edge structure
77
HalbleitersubstratSemiconductor substrate
7171
Übergang Kanalzone/Driftzonecrossing Canal Zone / drift region
7272
BodyhöheBody height
bb
Abstanddistance

Claims (11)

Verfahren zur Herstellung einer Transistoranordnung mit mindestens einer Trench-Transistorzelle, bei welchem in eine Prozessschicht (2) eines Halbleitersubstrats (7) mindestens ein Graben (6) mit einer Weite dT eingebracht wird, 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) eine Feldelektrode (63) angeordnet 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 Gate-Dielektrikumsschicht (33) an Abschnitten der Grabenwandung vorgesehen wird, eine zweite dielektrische Schicht (322) mindestens auf der Feldelektrode (63) angeordnet wird, der Graben (6) mit dem Material der Gate-Elektrode (62) angefüllt wird, wobei im Graben (6) auf der zweiten dielektrischen Schicht (322) eine Gate-Elektrode (62) vorgesehen und die Gate-Elektrode (62) auf Höhe der Kanalzone (22) neben Abschnitten der Feldelektrode (63) ausgeprägt wird, in der Prozessschicht (2) mindestens jeweils eine Driftzone (21), eine Kanalzone (22) und eine Sourcezone (23) ausgebildet werden, wobei das Vorsehen der zweiten dielektrischen Schicht (322) auf der Feldelektrode (63) und der Gate-Dielektrikumsschicht (33) gleichzeitig erfolgt und als eine Feuchtoxidation bei Anwesenheit von Sauerstoff und Wasserstoff ausgeführt wird, wobei das Material der Feldelektrode (63) mit einer höheren Rate oxidiert wird als das Material der Grabenwandung und ein Trockenoxidationsprozess anschließt, so dass die zweite dielektrische Schicht (322) an ihrer dünnsten Stelle mit einer höheren Schichtdicke ausgebildet wird als die Gate-Dielektrikumsschicht (33) an ihrer dünnsten Stelle sowie Oxiddünnungen (A, B, C) vermieden werden.Method for producing a transistor arrangement having at least one trench transistor cell, in which in a process layer ( 2 ) of a semiconductor substrate ( 7 ) at least one trench ( 6 ) is introduced with a width d T , the trench ( 6 ) at least in sections with a first dielectric layer ( 321 ) and through the first dielectric layer ( 321 ) lined sections of the trench ( 6 ) a field electrode ( 63 ), the first dielectric layer ( 321 ) by an etching step of not by the field electrode ( 63 ) covered sections of the trench wall and from a through the field electrode ( 63 ) and the semiconductor substrate ( 7 ) formed space up to a body height ( 72 ) of the trench ( 6 ) is removed, the body height ( 72 ) with a transition channel zone / drift zone ( 71 ) in the semiconductor substrate ( 7 ) corresponds to a gate dielectric layer ( 33 ) is provided at portions of the trench wall, a second dielectric layer ( 322 ) at least on the field electrode ( 63 ), the trench ( 6 ) with the material of the gate electrode ( 62 ), where in the trench ( 6 ) on the second dielectric layer ( 322 ) a gate electrode ( 62 ) and the gate electrode ( 62 ) at the level of the canal zone ( 22 ) next to sections of the field electrode ( 63 ), in the process layer ( 2 ) at least one drift zone each ( 21 ), a channel zone ( 22 ) and a source zone ( 23 ), wherein the provision of the second dielectric layer ( 322 ) on the field electrode ( 63 ) and the gate dielectric layer ( 33 ) is carried out simultaneously and is carried out as a wet oxidation in the presence of oxygen and hydrogen, wherein the material of the field electrode ( 63 ) is oxidized at a higher rate than the material of the trench wall and a dry oxidation process is followed, so that the second dielectric layer ( 322 ) is formed at its thinnest point with a higher layer thickness than the gate dielectric layer ( 33 ) at its thinnest point as well as oxide thinnings (A, B, C) are avoided. Verfahren nach Anspruch 1, 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.Method according to claim 1, characterized in that both the channel zone ( 22 ) as well as the source zone ( 23 ) after the introduction of the trench ( 6 ) are formed by implantation, activation and / or diffusion. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalzone (22) und/oder die Sourcezone (23) nach einem Anordnen der Gate-Elektrode (62) ausgebildet werden.Method according to one of claims 1 to 2, characterized in that the channel zone ( 22 ) and / or the source zone ( 23 ) after arranging the gate electrode ( 62 ) be formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 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).Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the section-wise lining of the trench ( 6 ) with a first dielectric layer ( 321 ) comprises the following steps: applying the first dielectric layer at least in sections ( 321 ) on the through the trenches ( 6 ) structured substrate surface ( 20 ), Applying a first auxiliary layer ( 46 ) on the first dielectric layer ( 321 ), the trench ( 6 ) completely with the material of the first auxiliary layer ( 46 ), removing portions of the first auxiliary layer ( 46 ), the trench ( 6 ) 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 non-remanent sections of the first auxiliary layer ( 46 ) and removing the remanent portions of the first auxiliary layer ( 46 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entfernen von Abschnitten der ersten Hilfsschicht (46) aus dem Graben (6) im Graben 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.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that after the removal of portions of the first auxiliary layer ( 46 ) from the ditch ( 6 ) in the trench above the body height ( 72 ) a second, structured auxiliary layer ( 47 ) for contacting the gate and the field electrode ( 62 . 63 ) sections of the trench ( 6 ) and on subsequent areas of the substrate surface ( 20 ), the first dielectric layer ( 321 ) in neither of the remanent sections of the auxiliary layer ( 46 ) still from the second auxiliary layer ( 47 ) covered portions is reduced or removed in their layer thickness and then the remanent portions of the auxiliary layer ( 46 ) and the second auxiliary layer ( 47 ) are removed. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, 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: 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.Method according to one of claims 4 or 5, characterized in that after removing the remanent portions of the first auxiliary layer ( 46 ) the trenches ( 6 ) completely with the first dielectric layer ( 321 ), which are in an upper, between the body height ( 72 ) and the substrate surface ( 20 ) extending portion of the trench ( 6 ) a layer thickness d o and in a lower region of the trench ( 6 ) has a layer thickness d u , where d u > d o , and the introduction of the field electrode ( 63 ) comprises the following steps: compliant 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 ), wherein the material at least straight from the upper region of the trench ( 6 ) Will get removed. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, 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.Method according to one of claims 4 to 6, characterized in that the material of the first auxiliary layer ( 46 ) is a photoresist, which before the partial removal of the first dielectric layer ( 321 ) is subjected to a post-bake process. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen der ersten Hilfsschicht (46) ein Haftvermittler aufgebracht und der Haftvermittler vor dem Einbringen der Feldelektrode (63) entfernt wird.Method according to one of claims 4 to 7, characterized in that prior to the application of the first auxiliary layer ( 46 ) a bonding agent is applied and the adhesion promoter before the introduction of the field electrode ( 63 ) Will get removed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste dielektrische Schicht (321, 322) mindestens abschnittsweise als thermisches Oxid, abgeschiedenes Oxid, Nitrid, Oxinitrid oder als eine Mehrschichtstruktur vorgesehen wird.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the first dielectric layer ( 321 . 322 ) is provided at least in sections as a thermal oxide, deposited oxide, nitride, oxynitride or as a multi-layer structure. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Feldelektrode (63) und/oder der Gate-Elektrode (62) mindestens abschnittsweise mit einer hochleitfähigen Komponente vorgesehen wird.Method according to one of claims 1 to 9, 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. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Silizid als hochleitfähige Komponente vorgesehen wird.Method according to claim 10, characterized in that that a silicide as a highly conductive component is provided.
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