DE10324754B4 - Halbleiterbauelement - Google Patents
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Abstract
Halbleiterbauelement,- bei welchem in einem Halbleitermaterialbereich (20) eine Grabenstrukturtransistoranordnung (10) mit einem Transistorzellenfeld (Z) einer Mehrzahl in Grabenstrukturen (30) des Halbleitermaterialbereichs (20) im Wesentlichen streifenförmig angeordneter vertikaler Grabenstrukturtransistoreinrichtungen (T) mit im aufgesteuerten Zustand vertikalem Stromfluss vorgesehen ist,- bei welchem das Transistorzellenfeld (Z) offen strukturiert ausgebildet ist,- bei welchem die Gatebereiche (G) der Grabenstrukturtransistoreinrichtungen (T) im Wesentlichen im Inneren der Grabenstruktur (30) und durch eine isolierende Oxidschicht (GOX, FOX) von den Wandbereichen (30w) der jeweiligen Grabenstruktur (30) elektrisch isoliert ausgebildet sind,- bei welchem die Sourcebereiche (S), die Bodybereiche (B) und gegebenenfalls die Bodykontaktbereiche (Bk) der Grabenstrukturtransistoreinrichtungen (T) jeweils in den Mesabereichen (M) des Halbleitermaterialbereichs (20) zwischen benachbarten Grabenstrukturen (30) angeordnet sind, wobei die Sourcebereiche (S) jeweils vollständig in den zugeordneten Bodybereichen (B) enthalten sind und mit diesen insbesondere einen gemeinsamen Oberflächenbereich aufweisen, und- bei welchem in einem ersten lateralen Randbereich (R) des Zellenfeldes (Z) und/oder des Halbleitermaterialbereichs (20) die isolierende Oxidschicht (FOX) in Endbereichen (30e) der jeweiligen Grabenstruktur (30) eine vergleichsweise große Schichtstärke (D) in Form eines Feldoxids (FOX) oder Dickoxids aufweist, und zwar im Vergleich zur Schichtstärke (D) des isolierenden Oxids (GOX) oder des Gateoxids (GOX) außerhalb des ersten lateralen Randbereichs (R).
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement.
- Die Verringerung des flächenspezifischen Einschaltwiderstandes Ron·A spielt bei der Weiterentwicklung einer Vielzahl von Halbleiterbauelementen eine große Rolle, wobei dabei insbesondere der Bereich der Leistungshalbleiterbauelemente und dort die so genannten DMOS-Leistungstransistoren besondere Beachtung finden. Dabei ist eine der wesentlichen Zielsetzungen neben der Absenkung des flächenspezifischen Einschaltwiderstandes Ron·A das gleichzeitige Ausbilden einer guten Durchbruchs- oder Avalanchefestigkeit des jeweils hergestellten Halbleiterbauelements.
- Zwar gibt es zur Bereitstellung entsprechender Architekturen, welche diese Bauelementeigenschaften realisieren können, durchaus viel versprechende Maßnahmen, z. B. das so genannte Feldplattenkonzept. Diese bekannten Konzepte allein sind jedoch insbesondere im Randbereich eines Chips oder eines Zellenfeldes auf einem Chip nicht ausreichend, um die geforderten und oben beschriebenen Eigenschaften bei einem Leistungshalbleiterbauelement einfach realisieren zu können.
- Aus den Druckschriften
DE 199 35 442 C1 ,US 6 429 481 B1 ,DE 101 53 315 A1 ,WO 00/ 42 665 A1 EP 0 895 290 B1 ,EP 1 168 455 A2 undUS 6 534 823 B2 sind Feldeffekttransistoren bekannt, bei denen die Gatestrukturen in Gräben ausgebildet sind. - Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Halbleiterbauelement anzugeben, bei welchem auch im Randbereich eines Chips oder Zellenfeldes besonders günstige Eigenschaften im Hinblick auf den spezifischen Einschaltwiderstand und die Durchbruchsfestigkeit oder Avalanchefestigkeit ohne großen Aufwand erreicht werden können.
- Gelöst wird die Aufgabe bei einem Halbleiterbauelement erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.
- Beim erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement ist in einem Halbleitermaterialbereich oder einem Chip eine Grabenstrukturtransistoranordnung oder Trenchtransistoranordnung mit einem Transistorzellenfeld einer Mehrzahl in Grabenstrukturen oder Gräben des Halbleitermaterialbereichs im Wesentlichen streifenförmig angeordneter Grabenstrukturtransistoreinrichtungen oder Trenchtransistoren vorgesehen. Das Transistorzellenfeld ist offen strukturiert. Gateelektrodenbereiche, Gatebereiche oder Gateelektroden der jeweiligen Grabenstrukturtransistoreinrichtungen oder Trenchtransistoren sind im Wesentlichen im Inneren der Grabenstruktur ausgebildet und dabei durch eine isolierende Oxidschicht, nämlich einem Gateoxid im weiteren Sinne, von den Wandbereichen der Gräben oder der Grabenstruktur elektrisch isoliert. Sourcebereiche, Bodybereiche und gegebenenfalls vorgesehene Bodykontaktbereiche der Grabenstrukturtransistoreinrichtung oder des Trenchtransistors sind jeweils im so genannten Mesabereich des Halbleitermaterialbereichs, nämlich in dem Bereich zwischen direkt benachbarten Grabenstrukturen oder Gräben, angeordnet, wobei die Sourcebereiche jeweils echt in den zugeordneten Bodybereichen enthalten sind und mit diesen insbesondere einen gemeinsamen Oberflächenbereich aufweisen.
- Im ersten oder oberen Randbereich des Zellenfeldes und/oder des Halbleitermaterialbereichs ist erfindungsgemäß die isolierende Oxidschicht in Endbereichen der Grabenstrukturen oder Gräben mit einer vergleichsweise großen oder hohen Schichtstärke ausgebildet, insbesondere in Form eines so genannten Feldoxids oder Dickoxids. Diese Schichtstärke ist vergleichsweise hoch oder groß im Vergleich zur Schichtstärke des isolierenden Oxids außerhalb des ersten oder oberen Randbereichs oder im oberen Trenchbereich oder Grabenbereich, nämlich im Vergleich zu einem Gateoxid im engeren Sinne, gewählt.
- Eine Kernidee der vorliegenden Erfindung sind somit das Verstärken des isolierenden Oxids im Sinne eines Dickoxids oder Feldoxids an den Enden der Gräben.
- Im ersten oder oberen Randbereich des Zellenfeldes in Endbereichen der Grabenstrukturen oder Gräben sind die Sourcebereiche der Grabenstrukturtransistoreinrichtungen oder der Trenchtransistoren und/oder deren Enden in vorteilhafter Weise jeweils lateral strikt auf der Höhe des Gateoxids im engeren Sinne angeordnet.
- Alternativ oder zusätzlich sind erfindungsgemäß die Bodybereiche und gegebenenfalls die Bodykontaktbereiche im ersten oder oberen Randbereich des Zellenfeldes in Endbereichen der Grabenstrukturen oder Gräben lateral auf der Höhe des Feldoxids und vom ersten oder oberen Rand des Zellenfeldes beabstandet ausgebildet.
- Weitere Aspekte der Erfindung sind also das Anordnen der Bodybereiche und/oder der Bodykontaktbereiche der randständigen Transistoren und/oder deren Enden im Bereich des Feldoxids oder Dickoxids, und zwar echt im Innern des durch das Feldoxid definierten Bereichs, d. h also mit endlichem Abstand vom ersten oder oberen Rand des Zellenfeldes. Dabei ist auch die offene Struktur des Zellenfeldes wesentlich.
- Durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Maßnahmen ergibt sich somit eine vereinfachte Geometrie des Zellenfeldes im Hinblick auf die Streifenstruktur der Gräben, wobei Kreuzungen, Verwinkelungen und T-Elemente bei der Grabengeometrie vermieden werden und damit auch die mit diesen bekannten Geometrieproblemen einhergehenden Feldstärkeüberhöhungen in Bezug auf das dort entstehende elektrische Feld.
- Das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement wird dadurch weiter gebildet, dass der Bodykontaktbereich jeweils vom ersten oder oberen Rand echt beabstandet angeordnet und/oder ausgebildet ist und/oder dass der Bodykontaktbereich mit einem Kontakt und/oder mit einem Überlapp mit dem jeweiligen Bodybereich angeordnet und/oder ausgebildet ist.
- Alternativ oder zusätzlich ist es vorgesehen, dass ein oder mehrere Bodykontaktbereiche oder Teile davon einen Bereich oder Teil des jeweiligen Sourcebereichs ersetzend angeordnet und/oder ausgebildet sind.
- Bei einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements ist es vorgesehen, dass ein oder mehrere Bodykontaktbereiche oder Teile davon bezüglich des jeweiligen Sourcebereichs randständig angeordnet und/oder ausgebildet sind, insbesondere auf den ersten oder oberen Randbereich zu.
- Weiter alternativ oder zusätzlich ist es vorgesehen, dass mehrere Bodykontaktbereiche in einem jeweiligen Sourcebereich vorgesehen sind, insbesondere mit einem vergleichsweise lateral weit ausgedehnten und zum Sourcebereich randständigen Bodykontaktbereich und einem oder mehreren weiteren Bodykontaktbereichen, welche Teile oder Bereich des jeweiligen Sourcebereichs ersetzen.
- Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bauelements ist es vorgesehen, dass der Bodybereich einer jeweiligen Grabenstrukturtransistoreinrichtung und/oder dessen Ende oder Endung jeweils vom Rand des Zellenfeldes lateral strikt innerhalb des jeweiligen durch das Feldoxid definierten Bereichs angeordnet ist.
- Alternativ oder zusätzlich ist es vorgesehen, dass dabei gegebenenfalls der Bodykontaktbereich der jeweiligen Grabenstrukturtransistoreinrichtung und/oder dessen Ende oder Endung jeweils zwischen dem entsprechenden Sourcebereich dementsprechend vorgesehenen Bodybereich angeordnet ist, insbesondere in einem Bereich, der jeweils durch den Übergang zwischen Feldoxid und Gateoxid definiert ist.
- Alternativ dazu ist es vorgesehen, dass der Bodykontaktbereich der jeweiligen Grabenstrukturtransistoreinrichtung und/oder dessen Ende oder Endung jeweils vom Rand des Zellenfeldes lateral strikt innerhalb des jeweiligen durch das Feldoxid definierten Bereichs angeordnet ist und/oder dass der Bodybereich der jeweiligen Grabenstrukturtransistoreinrichtung und/oder dessen Ende oder Endung jeweils zwischen dem entsprechenden Sourcebereich und dem entsprechenden Bodykontaktbereich angeordnet ist, insbesondere in einem Bereich, der jeweils durch den Übergang zwischen Feldoxid und Gateoxid definiert ist.
- Die bereits angesprochene offene Strukturierung des Zellenfeldes ist dadurch realisiert, dass zwischen dem Zellenfeld und dem Rand des Zellenfeldes und/oder des Halbleitermaterialbereichs oder Chips auf der vertikalen Höhe der Grabenstrukturen durchgehend Halbleitermaterial vorgesehen ist, insbesondere ein Siliziummaterial und/oder insbesondere von der Oberfläche des Zellenfeldes oder des Halbleitermaterialbereichs oder Chips bis zur Tiefe der jeweiligen Grabenstrukturen reichend.
- Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements ist es vorgesehen, dass das Zellenfeld von einer Mehrzahl im Wesentlichen gleicher und im Wesentlichen äquidistant beabstandeter Grabenstrukturen oder Gräben in Form einer im Wesentlichen homogenen Streifenanordnung gebildet ist.
- Ferner kann es vorgesehen sein, dass eine im Wesentlichen vollständig randständige oder im zweiten oder seitlichen Randbereich des Zellenfeldes angeordnete Grabenstruktur zumindest randseitig vollständig ein Oxid oder Feldoxid als isolierende Oxidschicht aufweist.
- Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass eine im Wesentlichen vollständig randständige oder im zweiten oder seitlichen Randbereich des Zellenfeldes angeordnete Grabenstruktur zumindest in ihrem randseitigen Mesabereich ohne Sourcebereich ausgebildet ist.
- Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass direkt benachbart zur im zweiten oder seitlichen Randbereich des Zellenfeldes angeordnete Grabenstruktur zusammenhängend die Mesabereiche weiterer Grabenstrukturen ohne Sourcebereich ausgebildet sind.
- Zusätzlich oder alternativ ist es vorgesehen, dass bei einer im Wesentlichen vollständig randständigen oder im zweiten oder seitlichen Randbereich des Zellenfeldes angeordneten Grabenstruktur ein den randseitigen Mesabereich vollständig durchmessender Bodykontaktbereich ausgebildet ist.
- In diesem Fall ist es insbesondere vorgesehen, dass direkt benachbart zur im zweiten oder seitlichen Randbereich des Zellenfeldes angeordnete Grabenstruktur zusammenhängend die Mesabereiche weiterer Grabenstrukturen jeweils mit einem den jeweiligen Mesabereich lateral vollständig durchmessenden Bodykontaktbereich ausgebildet sind.
- Vorzugsweise sind die Grabenstrukturtransistoreinrichtungen jeweils als Feldplattentransistoreinrichtungen ausgebildet.
- Alternativ oder zusätzlich ist es vorgesehen, dass die Stärke DFOX des Feldoxids deutlich größer ist als die Stärke DGOX des Gateoxids jeweils im oberen Bereich der jeweiligen Grabenstruktur, wobei insbesondere DFOX > 1,5 DGOX und vorzugsweise DFOX ≥ 2,5 DGOX gilt.
- Ferner ist es von Vorteil, wenn die Stärke des Feldoxids deutlich größer ist als die Stärke des Gateoxids im engeren Sinne, und zwar des Gateoxids jeweils im oberen Bereich der jeweiligen Grabenstruktur des jeweiligen Grabens.
- Besondere Beachtung findet das erfindungsgemäße Konzept in der Anwendung im so genannten Dense-Trench-Konzept, wie aus
DE 101 53 315 A1 bekannt. Dabei ist es vorgesehen, dass die Breite DMESA der jeweils zwischen zwei direkt benachbarten Grabenstrukturen befindlichen Mesa oder des entsprechenden Mesabereichs kleiner ist als die Breite der Grabenstruktur DTRENCH: DMESA < DTRENCH. - Insbesondere kann es im Rahmen des so genannten Dense-Trench-Konzepts vorgesehen sein, dass die Breite DMESA des jeweils zwischen zwei direkt benachbarten Grabenstrukturen oder Gräben befindlichen Mesabereichs kleiner ist als die 2,5-fache Stärke DFOX des Feldoxids oder als die im engeren Sinne 2,5-fache Stärke DGOX des Gateoxids.
- Im Hinblick auf die Kontaktierung der Gatebereiche oder der Gates bieten sich verschiedene Ausführungsformen im Rahmen des erfindungsgemäßen Konzepts an.
- So kann es z. B. vorgesehen sein, dass zur Kontaktierung der Gatebereiche jeweils mindestens ein Gatekontaktbereich auf dem jeweiligen Graben lateral im Bereich des Feldoxids oder Dickoxids im jeweiligen Endbereich der Grabenstruktur oder des Grabens justiert ausgebildet ist.
- Dabei kann es vorgesehen sein, dass der jeweilige Gatekontakt vom ersten oder oberen Rand des Zellenfeldes beabstandet angeordnet ist, so dass der jeweilige Gatekontaktbereich echt innerhalb desjenigen Bereichs des jeweiligen Grabes oder der jeweiligen Grabenstruktur ausgebildet ist, welcher durch das Feldoxid definiert ist, d. h. also mit einem endlichen Abstand vom tatsächlichen ersten oder oberen Rand des Zellenfeldes, so dass die absoluten und distalen Enden der jeweiligen Grabenstrukturen oder Enden frei bleiben.
- Bei all diesen Ausführungsformen kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass ein Sourceimplantationsbereich als Sourceimplantationsring echt außerhalb des Zellenfeldes des Halbleiterbauelements und/oder des Randes und/oder außerhalb des jeweiligen Grabens oder Trenches am oberen Rand oder Randbereich vorgesehen und angeordnet ist.
- Diese und weitere Vorteile und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden auch anhand der nachstehenden Bemerkungen weiter verdeutlicht:
- Bei der Entwicklung neuer Generationen von DMOS-Leistungstransistoren spielt die Verringerung des spezifischen Einschaltwiderstandes Ron·A eine große Rolle. Ein sehr niedriger flächenspezifischer Einschaltwiderstand Ron·A lässt sich durch das Konzept des „Dense Field Plate Trenches“ erreichen, wie aus
DE 101 53 315 A1 bekannt. Um neben dem niedrigen flächenspezifischen Einschaltwiderstand Ron·A auch gute Durchbruchseigenschaften und/oder eine gute Avalanchefestigkeit zu erhalten, ist eine Optimierung sowohl der Dense-Trench-Zelle als auch des Chiprandes unerlässlich. Die herkömmlichen Chiprandkonzepte erweisen sich für das Dense-Trench-Konzept als unvorteilhaft, in erster Linie wegen der immer kleiner werdenden Strukturen oder Mesaweite. - Das Trenchzellenfeld endet bei einem typischem Chiprandabschluss üblicherweise z. B. mit einem Quertrench, wie z.B. aus
WO 00/ 42 665 A1 - Es wird erfindungsgemäß unter Anderem vorgeschlagen, beim Dense-Trench-Konzept mit dem Durchbruchsort am Trenchboden für den Chiprand ein neues Konzept einzuführen. Das neue Konzept ist sowohl aus technologischen Gründen als auch aus Gründen der Potentialverteilung und Ausgestaltung des Durchbruchortes besonders vorteilhaft.
- Das hier vorgeschlagene Konzept geht von einfachen Trenchstreifen aus. Da zum Chiprand hin jedoch die volle Drainspannung im Sperrfall anliegen kann, sind die Enden dieser Trenchstreifen beidseitig vollständig mit Dickoxid auszuführen.
- Aus demselben Grund sind die beiden jeweils seitlich äußersten Trenchstreifen zumindest an deren Trenchaußenseitenwand auf voller Länge optional ebenfalls mit Dickoxid auszuführen. Das Trenchlayout ist bevorzugt ein einfaches, homogenes Steifendesign, denn aus 3D-Simulationen folgt, dass Abweichungen von diesem Layouttyp stets zu E-Feldüberhöhungen führen und somit die Durchbruchsspannung deutlich abgesenkt wird. Es sind also T-Stücke, Trenchkreuzungen sowie irgendwelche merklichen Verwinkelungen (größer 5°), wie sie in
13 gezeigt und z.B. ausWO 00/ 42 665 A1 14 gezeigt ist, was wiederum zu einem unerwünschten Absinken der Durchbruchsspannung (Ubr) im Chiprand führt. - Sourcegebietendungen zwischen Dense Trenches ohne vollständig in ein Bodygebiet eingebettet zu sein sind grundsätzlich zu vermeiden, an den Profilkrümmungen entstehen ebenfalls große Feldüberhöhungen und wieder abgesenkte Ubr. Eine direkte Folge daraus ist, dass der Sourceimplantationsring (oder jede n+ Dotierung) zur Unterdrückung des parasitären p-Kanal-Transistors, der sich vom Sägerand bis zum Zellenfeld ausbilden kann, deutlich außerhalb der Trenchenden verlaufen muss. Der Sourceimplantationsring kann jedoch optional längs des letzten Trenches an der äußeren Trenchwand verlaufen. In diesem Fall wird der mögliche Durchbruchsort in der Ecke von Si-Oberfläche und Trenchseitenwand abgeschwächt. Zur Abschwächung dieser Ecke an den Trenchenden sind die Trenches unter der Gatemetallisierung hindurch so weit nach außen zu führen, dass die Potentiallinien frei senkrecht nach oben verlaufen können und damit diese Ecke entschärfen.
- Das Sourcegebiet im letzten Mesagebiet zum seitlichen Chiprand hin ist vorzugsweise einzusparen bzw. optional durch ein ganzflächiges Bodykontaktgebiet zu ersetzten, um das Einschalten des parasitären Bipolartransistors am Chiprand im Durchbruchsfall zu vermeiden.
- Bodygebietendungen zwischen Dense Trenches sind nur dann geeignet, wenn sie ganzflächig vom Zellenfeld her kommend im äußeren Trenchbereich - dort ist überall Dickoxid im Trench - enden und auch nicht noch mal neu beginnen. Diese Bodygebietendung ist ein potenzieller Durchbruchsort, liegt jedoch stets einige Volt höher als der Durchbruchsort am Trenchboden. Die Bodygebietendungen sind besonders gut mittels Bodykontaktgebieten anzuschließen, um gute Avalanchefestigkeit zu erreichen und zwar zur Vermeidung des Einschaltens des parasitären Bipolartransistors in diesem Bereich, da aus dem gesamten Chiprandbereich die Avalancheladungen abgesaugt werden müssen. Aus den Bedingungen für Source-, Body- und Bodykontaktgebieten zwischen den Trenches folgt automatisch, dass, vom Zellenfeld her kommend, nach außen hin gerichtet zuerst das Sourcegebiet, dann das Bodykontaktgebiet und letztlich das Bodygebiet enden müssen.
- Eine mögliche Grundidee besteht also in der Bereitstellung eines neuen Chiprandkonzeptes, das für das Dense Trench Konzept geeignet ist. Folgende Regeln können dabei wesentlich einzuhalten und miteinander zu kombinieren sein:
- a) Trenchstreifendesign ohne Trenchkreuzungen oder Trench-T-Stücke,
- b) Trenchstreifendesign ohne Mesagebieteinengungen,
- c) Trenchstreifendesign mit Trenchenden, die komplett mit Dickoxid gefüllt sind,
- d) Trenchsteifendesign mit seitlichem Randtrench, der zumindest auf der Außenseite und im Trenchbodenbereich mit Dickoxid gefüllt ist,
- e) Sourcegebietendungen zwischen den Trenches nur dann möglich, wenn ins Bodygebiet eingebettet, und
- f) Bodygebietendungen zwischen den Trenches nur dann möglich, wenn sie im Bereich der Trenchenden mit Dickoxid in den Trenches ausgebildet sind.
- Weitere Regeln sind optional, ggf. in Kombination anwendbar:
- g) Sourceimplantationsring (n+ Ring) zur Unterdrückung der p-Kanal-Parasiten mit Abstand zu den Trenchenden, optional angrenzend an Längsseitenwand des letzten Randtrenches,
- h) Trenchenden über Metallring(e) im Chiprand hinaus nach außen verlängern,
- i) Bodygebietendungen zwischen den Trenches sind über Bodykontaktgebiete besonders gut anzuschließen, und
- j) Letztes Mesagebiet zum seitlichen Chiprand hin ist ohne Source ausgeführt, stattdessen optional mit ganzflächigem Bodykontakt.
- Diese Regeln gelten bevorzugt im Regime des Dense-Feldplattentrenches, d.h., dass die Trenches so dicht gepackt sein müssen, dass der Durchbruchsort stets am Trenchboden liegt.
- Das vorliegende Chiprandkonzept lässt sich auch auf p-Kanaltransistoren, IGBTs und Drainuptransistoren in ICs übertragen, sowie auch auf Trenchtransistoren mit mehreren Elektroden im Trench.
- Weiterhin ist dieses Chiprandkonzept mit der Kontaktierung der (Poly-)Elektrode(n) im Trench mittels eines direkt auf den Trench justierten Kontaktloches kombinierbar. Diese Art der Kontaktierung direkt auf den Trench hat den Vorteil, dass die Polystrukturierung an der Si-Oberfläche entfallen kann und damit eine Maskentechnik eingespart wird. Die Kontaktierung der Elektroden im Trench kann optional auch mit einem Polyplug ausgeführt werden.
- Dieses Chiprandkonzept hat gegenüber einem Trenchlayout mit T-Stücken oder Trenchkreuzungen zusätzlich den technologischen Vorteil, dass die Homogenität bei Abscheideprozessen (z.B. Polysilizium in den Trench oder TEOS/BPSG) sowie bei Recessätzungen in den Trench hinein deutlich verbessert ist.
- Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen auf der Grundlage der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
-
1 zeigt in schematischer Draufsicht eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements zur Groborientierung. -
2 zeigt in schematischer Draufsicht Details eines Endbereichs eines Grabens der Ausführungsform der1 . -
3 zeigt in Form einer schematischen Draufsicht eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleiterbaulelements. -
4 ,5 zeigen in schematischer Querschnittsansicht Schnitte durch die Ausführungsform der3 , und zwar entlang der Linien IV-IV bzw. V-V. -
6 -9 zeigen in Form schematischer Draufsichten andere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements. -
10 ,11 zeigen in Form einer schematischen Draufsicht bzw. in Form einer schematischen geschnittenen Seitenansicht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements mit zwei Gateelektroden oder allgemein Trenchelektroden. -
12A ,B erläutern in Form einer schematischen und seitlichen Querschnittsansicht sowie einer schematischen Draufsicht verschiedene geometrische Aspekte der vorliegenden Erfindung. -
13 ,14 erläutern in Form schematischer Draufsichten Probleme, die auftreten. - Nachfolgend bezeichnen identische Bezugszeichen strukturelle und funktional gleiche oder gleich wirkende Elemente und Komponenten. Nicht bei jedem Auftreten wird eine detaillierte Beschreibung angegeben.
-
1 zeigt zur Groborientierung in Form einer schematischen Draufsicht eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements1 . - In einem Halbleitermaterialbereich
20 oder einem Halbleitersubstrat20 , welches auch der Einfachheit halber als Chip bezeichnet werden kann, ist eine Grabenstrukturtransistoranordnung10 in Form eines ZellenfeldesZ mit einer Mehrzahl GrabenstrukturtransistoreinrichtungenT oder TrenchtransistorenT ausgebildet. Die dafür vorgesehenen Grabenstrukturen30 oder Gräben30 sind zueinander parallel und äquidistant im Halbleitermaterialbereich20 ausgebildet. Die Gräben30 sind im Wesentlichen gleichartig, insbesondere im Hinblick auf ihre Strukturierung, z. B. im Hinblick auf ihre äußere BreiteDTRENCH , welche für alle gleich gewählt ist. Die ZwischenbereicheM zwischen direkt benachbarten Gräben30 werden auch als MesaM bezeichnet und besitzen eine für das gesamte ZellenfeldZ gleiche Breite oder Mesabreite DMesa. Die in1 und auch in den nachfolgenden Figuren angegebenen Darstellungen sind im Hinblick auf die Bemaßungen nicht maßstabsgetreu. - Das Zellenfeld
Z besitzt im Hinblick auf die Endbereiche30e der Gräben30 erste oder obere und untere RandbereicheR und Ränderr . Durch die Ränderr werden entsprechende erste oder obere und untere RandbereicheR des ZellenfeldesZ bzw. des Halbleitermaterialbereichs20 oder des Substrats20 bzw. des Chips gebildet. - Auch seitlich sind zweite oder seitliche Ränder
r' mit entsprechenden zweiten oder seitlichen RandbereichenR' des ZellenfeldesZ ausgebildet. -
2 zeigt im größeren Detail einen entsprechenden Endbereich30e eines Grabens30 aus der1 . Dies dient der deutlicheren Darstellung der konkreten Einzelheiten dieses Endbereichs30e . Der Graben30 hat einen gleichmäßigen oder uniformen äußeren DurchmesserDTRENCH . Der Wandbereich30w , und zwar in Bezug auf die seitlichen Wände und die Wände an den Enden, ist mit einer isolierenden Oxidschicht ausgebildet, nämlich einem Gateoxid im weiteren Sinne. Dieses Gateoxid im weiteren Sinne wird gebildet von einer vergleichsweise dünnen Schicht eines GateoxidsGOX im engeren Sinne bzw. gegebenenfalls von einem sogenannten FeldoxidFOX oder Dickoxid. Durch diese isolierende Oxidschicht wird der innere und mit Gateelektrodenmaterial füllbare Durchmesser oder die innere Weite des Grabens30 zum Teil eingeengt. - Das Gateoxid
GOX im engeren Sinne, d. h. die vergleichsweise dünne isolierende Oxidschicht, kleidet bis auf die äußersten Bereiche30e des Grabens30 den gesamten Graben30 aus. Nur im äußersten Endbereich30e ist das relativ stärkere FeldoxidFOX zur Auskleidung der Wandbereiche30w vorgesehen, so wie das in2 dargestellt ist. Das GatoxidGOX im engeren Sinne besitzt eine Schichtstärke DGOX, die kleiner ist als die Schichtstärke DFOX des Feldoxids FOX: DGOX < DFOX. - Nach diesen grundsätzlichen Erläuterungen der Detailstrukturen werden nun weitere bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements dargestellt.
-
3 gibt in Form einer schematischen und geschnittenen Draufsicht einen Überblick über die Schichtstärkenverhältnisse der das GateG oder den Gatebereich in den Gräben30 isolierenden OxidschichtenGOX undFOX im RandbereichR undR' eines ZellenfeldesZ der Grabenstrukturtransistoranordnung10 eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements1 . Zu sehen sind Grabenstrukturen30 oder Gräben30 , welche im Inneren des ZellenfeldesZ angeordnet sind, sowie eine Randgrabenstruktur30' , welche seitlich den Abschluss des ZellenfeldesZ bildet. Die inneren Gräben30 oder Grabenstrukturen30 sind sämtlich gleichartig ausgebildet. Die erzeugten Strukturen sind im Hinblick auf die Transistorfunktion von sogenannten Feldplattentransistoren gebildet. Dabei ist ab einer bestimmten Tiefe der Grabenstruktur30 die isolierende Oxidschicht ein Dickoxid in Form eines FeldoxidsFOX , so wie das in5 und auch in4 im Querschnitt gezeigt ist. Für die inneren Grabenstrukturen30 , welche vom Rand des seitlichen ZellenfeldesR' des ZellenfeldesZ abgewandt liegen, findet dann zum oberen Bereich des jeweiligen Grabens30 eine Ausdünnung zu einem GateoxidGOX im engeren Sinne statt, wie das in5 im Querschnitt und in3 in Draufsicht dargestellt ist. Nur die seitliche randständige Grabenstruktur30' besitzt auf der Seite zum Randr' des ZellenfeldesZ hin durchgehend ein DickoxidFOX . Das DickoxidFOX oder FeldoxidFOX dient dazu, die am Rand des Chips auftretende Sperrspannung halten zu können, oder mit anderen Worten dazu, die GatesG in den Gräben30 gegen das am Chiprand vorliegende und ggf. hohe Drainpotenzial zu isolieren. - Die Endbereiche
30e der Gräben30 oder Grabenstrukturen30 sind auf der ganzen vertikalen Ausdehnung an ihren Wandbereichen30w mit Dickoxid in Form eines FeldoxidsFOX ausgekleidet, so wie das in der4 im Querschnitt und in3 in Draufsicht dargestellt ist. - In den Querschnittsansichten der
4 und5 sind ebenfalls die Füllungen mit dem Material für die GatesG sowie die Gateabschlussbereiche in Form einer im oberen Bereich aufgefüllten Isolierung in Form eines TrenchtopoxidsTTO dargestellt. - Die
6 zeigt ebenfalls in schematischer Draufsicht eine Struktur für einen RandbereichR ,R' oder Eckbereich eines ZellenfeldesZ einer Grabenstrukturtransistoranordnung10 einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements1 , wobei jedoch hier zusätzlich zu den Dimensionierungsverhältnissen in Bezug auf die die Wandbereiche30w , Grabenstrukturen30 oder Gräben30 isolierende OxidschichtFOX ,GOX entsprechende SourcebereicheS , BodybereicheB und BodykontaktbereicheBk angedeutet sind. - Deutlich erkennbar ist, dass die Sourcebereiche
S in den MesagebietenM oder MesabereichenM der Zwischenbereiche benachbarter Grabenstrukturen30 ausgebildet sind. Dabei befinden sich die SourcebereicheS strikt in denjenigen Bereichen der MesaM , welcher definiert wird durch die im oberen Grabenabschnitt ausschließlich vom dünnen GateoxidGOX ausgekleideten Wandbereiche. Das heißt, die SourcebereicheS liegen, lateral betrachtet, strikt außerhalb der vom FeldoxidFOX oder DickoxidFOX definierten Bereich oder strikt auf der Höhe des GateoxidsGOX . Direkt im Anschluss daran sind die sogenannten BodykontaktbereicheBk ausgebildet, welche sowohl mit dem GateoxidGOX im engeren Sinne als auch mit dem FeldoxidFOX in der MesaM lateral überlappen. Direkt anschließend an die BodykontaktbereicheBk und von den SourcebereichenS abgewandt folgen die BodybereicheB . Diese sind derart ausgebildet, dass sie endlich beabstandet sind vom oberen Randr des oberen RandbereichsR bzw. der Endbereiche30e der Grabenstrukturen30 . Dies bedeutet auch, dass die EndbereicheBe der BodybereicheB lateral strikt auf der Höhe der FeldoxidbereicheFOX ausgebildet sind, d. h. ohne Überlapp zum GateoxidGOX im engeren Sinne. - Alternativ können jedoch auch die Positionen der Bodybereiche
B und der BodykontaktbereicheBk lateral vertauscht sein. - Auch können die Bodybereiche
B und die BodykontaktbereicheBk lateral, also parallel zur Längsrichtung der Grabenstrukturen30 verschoben sein, solange die SourcebereicheS lateral strikt auf der Höhe des GateoxidsGOX im engeren Sinne verbleiben und solange die BodybereicheB strikt auf der Höhe des FeldoxidsFOX und echt beabstandet zum oberen Randr des ZellenfeldesZ verbleiben. - Auch können die Sourcebereiche
S und Die BodykontaktbereicheBk alternieren vorgesehen sein, solange nur die SourceendenSe oder SourceendbereicheSe im GateoxidbereichGOX und die BodykontaktendenBke oder BodykontaktendbereicheBke im Feld- oder DickoxidbereichFOX liegen. - Mit den Sourceenden
Se oder SourceendbereichenSe , den BodyendenBe oder BodyendbereichenBe sowie den BodykontaktendenBke oder BodykontaktendbereichenBke sind jeweils die Endbereiche der jeweiligen Dotierungsgebiete gemeint. -
7 zeigt zusätzlich zur Anordnung der6 , dass beim in Bezug auf den seitlichen Randr' randständigen Graben30' in der entsprechenden MesaM' im Gegensatz zur Ausführungsform bei der6 kein SourcebereichS vorgesehen ist, sondern dass statt dessen ein durchgehender BodykontaktbereichBk ausgebildet ist. Dies dient dazu, einen am Rand möglicherweise auftretenden parasitären npn-Bipolartransistor oder dessen Einfluss zu beseitigen. -
8 zeigt in schematischer Draufsicht zusätzlich zu der in6 gezeigten Darstellung GatekontaktbereicheGk , die strikt in den Endbereichen30e der jeweiligen Grabenstrukturen30 oder Gräben30 angeordnet sind. Zusätzlich ist auch ein entsprechender Kontaktierungsring40 zum externen Anschluss der GatekontakteGk vorgesehen, welcher beabstandet vom seitlichen Randr' des ZellenfeldesZ das ZellenfeldZ außen umgibt. - Noch weiter außerhalb ist ein Sourceimplantationsgebiet
50 in Form eines Sourceimplantationsrings50 dargestellt, welcher das ZellenfeldZ ebenfalls beabstandet zum ersten oder oberen Randr außen umgibt. Der zweite oder seitliche Randr' kann optional vom Sourceimplantationsring50 berührt werden. - Der Sourceimplantationsring
50 hat die Funktion, einen parasitären p-Kanal-Transistor oder dessen Einfluss vom Chiprand zum inneren Zellenfeld hin zu unterdrücken. -
9 zeigt in schematischer und geschnittener Draufsicht eine zur Ausführungsform der8 vergleichbare Ausführungsform für ein erfindungsgemäßes Halbleiterbauelement. Dort sind jedoch die GatekontaktbereicheGk zwar noch im Endbereich30e der jeweiligen Grabenstrukturen30 und somit strikt auf Höhe des FeldoxidsFOX angeordnet, jedoch sind die GatekontaktbereicheGk vom oberen Randr des ZellenfeldesZ beabstandet ausgebildet. Dargestellt sind auch wieder der Gateanschlussring40 sowie der Sourceimplantationsring50 . - Die
10 und11 zeigen schließlich eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements1 in schematischer Drauf- bzw. geschnittener Seitenansicht, wobei zwei GatebereicheG1 undG2 mit entsprechenden GatekontaktierungenGk1 bzw.Gk2 und entsprechende Gateanschlussringe40-1 bzw.40-2 vorgesehen sind. Zwischen den Füllungen für die ersten und zweiten GatesG1 bzw.G2 ist in den Grabenstrukturen30 jeweils ein Trennoxid ausgebildet, das die beiden GateelektrodenG1 undG2 voneinander isoliert. - Die
12A und12B zeigen in Form einer schematischen und geschnitten Seitenansicht bzw. in Form einer Draufsicht verschiedene geometrische Aspekte des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements10 . - Insbesondere ist der Übergangsbereich
Ü zwischen dem relativ dünnen GateoxidGOX und dem relativ dicken FeldoxidFOX oder DickoxidFOX im Endbereich30e einer Grabens30 dargestellt. - Im Halbleitersubstrat
20 sind ein Bodybereich p-dotiert, ein Bodykontaktbereich p+-dotiert sowie ein SourcebereichS n+-dotiert in der MesaM ausgebildet. Der BodybereichB reicht bis zu einer bestimmten Tiefe in der MesaM . Der EndbereichBe des Bodybereichs, also insbesondere die entsprechende Dotierstoffkonzentrationsgrenze, liegt lateral echt in dem Bereich, der vom Feldoxid definiert wird, also insbesondere nicht im ÜbergangsbereichÜ , sowie vom ersten und oberen Randr echt beabstandet. Der Sourcebereich ist im Bodybereich echt enthalten und hat mit diesem einen gemeinsamen Oberflächenbereich der Oberfläche20a des Halbleitersubstrats20 . Der EndbereichSe des SourcebereichS und somit die Grenze zum BodykontaktbereichBk liegen lateral echt außerhalb des Bereiches, der vom FeldoxidFOX definiert wird, hier also lateral echt innerhalb des vom relativ dünnen GateoxidbereichsGOX definierten Bereichs, lateral also strikt auf der Höhe des GateoxidsGOX . Denkbar ist aber auch eine Position im ÜbergangsbereichÜ . -
13 und14 zeigen Ort und Bereich erhöhter elektrischer Feldstärken, wie sie bei Halbleiterbauelementen 100 aufgrund der Grabengeometrie und -ausgestaltung entstehen. - In
13 sind bei T-Stücken EckbereicheX undY zu beachten. - Bei der Ausführungsform der
14 treten Probleme durch EinengungenV der MesaM und dadurch hervor gerufene EckenU auf. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Erfindungsgemäßes Halbleiterbauelement
- 10
- Grabenstrukturtransistoranordnung
- 20
- Halbleitermaterialbereich, Halbleitermaterialsubstrat, Chip
- 20a
- Oberflächenbereich
- 30
- Grabenstruktur, Graben
- 30e
- Endbereich des Grabens
- 30w
- Wandbereich des Grabens
- 30'
- Seitlich randständiger Graben
- 40
- Gateanschlussbereich, Gateanschlussring
- 40-1, 40-2
- Gateanschlussbereich, Gateanschlussring
- 50
- Sourceimplantationsring, Sourceimplantationsbereich
- B
- Bodybereich, Body
- Be
- Ende, Endung, Endbereich des Bodybereichs B
- Bk
- Bodykontaktbereich, Bodykontakt
- Bke
- Ende, Endung, Endbereich des Bodykontaktbereichs B
- D
- Drainbereich, Drain
- DGOX
- Schichtstärke Gateoxidbereich
- DFOX
- Schichtstärke Feldoxidbereich
- DMESA
- Mesabreite
- DTRENCH
- Grabenbreite, äußere Grabenbreite
- FOX
- Feldoxid, Feldoxidbereich
- G
- Gatebereich
- Gk
- Gatekontaktbereich, Gatekontakt
- Gk1, Gk2
- Gatebereich
- G1, G2
- Gatekontaktbereich, Gatekontakt
- GOX
- Gateoxidbereich im engeren Sinne
- M
- Mesabereich, Mesa
- r
- erster oder oberer/unterer Rand des Zellenfelds/Halbleitersubstrats
- r'
- zweiter oder seitlicher Rand des Zellenfelds/Halbleitersubstrats
- R
- erster oder oberer Randbereich des Zellenfelds/Halbleitersubstrats
- R'
- zweiter oder seitlicher Randbereich des Zellenfelds/Halbleitersubstrats
- S
- Sourcebereich, Source
- Se
- Ende, Endung, Endbereich des Sourcebereichs S
- T
- Transistoreinrichtung, Feldeffekttransistor, Grabenstrukturtransistoreinrichtung, Trenchtransistor
- TTO
- Trenchtopoxid
- Ü
- lateraler Übergangsbereich zwischen Gateoxid GOX und Feldoxid FOX
- U
- mögliche Durchbruchstelle
- V
- mögliche Durchbruchstelle
- X
- mögliche Durchbruchstelle
- Y
- mögliche Durchbruchstelle
- Z
- Zellenfeld
Claims (34)
- Halbleiterbauelement, - bei welchem in einem Halbleitermaterialbereich (20) eine Grabenstrukturtransistoranordnung (10) mit einem Transistorzellenfeld (Z) einer Mehrzahl in Grabenstrukturen (30) des Halbleitermaterialbereichs (20) im Wesentlichen streifenförmig angeordneter vertikaler Grabenstrukturtransistoreinrichtungen (T) mit im aufgesteuerten Zustand vertikalem Stromfluss vorgesehen ist, - bei welchem das Transistorzellenfeld (Z) offen strukturiert ausgebildet ist, - bei welchem die Gatebereiche (G) der Grabenstrukturtransistoreinrichtungen (T) im Wesentlichen im Inneren der Grabenstruktur (30) und durch eine isolierende Oxidschicht (GOX, FOX) von den Wandbereichen (30w) der jeweiligen Grabenstruktur (30) elektrisch isoliert ausgebildet sind, - bei welchem die Sourcebereiche (S), die Bodybereiche (B) und gegebenenfalls die Bodykontaktbereiche (Bk) der Grabenstrukturtransistoreinrichtungen (T) jeweils in den Mesabereichen (M) des Halbleitermaterialbereichs (20) zwischen benachbarten Grabenstrukturen (30) angeordnet sind, wobei die Sourcebereiche (S) jeweils vollständig in den zugeordneten Bodybereichen (B) enthalten sind und mit diesen insbesondere einen gemeinsamen Oberflächenbereich aufweisen, und - bei welchem in einem ersten lateralen Randbereich (R) des Zellenfeldes (Z) und/oder des Halbleitermaterialbereichs (20) die isolierende Oxidschicht (FOX) in Endbereichen (30e) der jeweiligen Grabenstruktur (30) eine vergleichsweise große Schichtstärke (DFOX) in Form eines Feldoxids (FOX) oder Dickoxids aufweist, und zwar im Vergleich zur Schichtstärke (DGOX) des isolierenden Oxids (GOX) oder des Gateoxids (GOX) außerhalb des ersten lateralen Randbereichs (R).
- Halbleiterbauelement nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im ersten lateralen Randbereich (R) des Zellenfeldes (Z) in Endbereichen (30e) der Grabenstruktur (30) die Sourcebereiche (S) der jeweiligen Grabenstrukturstransistoreinrichtungen (T) lateral strikt außerhalb des Bereichs der isolierenden Oxidschicht großer Schichtstärke (FOX), also außerhalb des Bereichs des Feldoxids (FOX) und lateral strikt auf der Höhe des Gateoxids (GOX) angeordnet sind. - Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten lateralen Randbereich (R) des Zellenfeldes (Z) in Endbereichen (30e) der Grabenstruktur (30) die Enden (Se) der Sourcebereiche (S) der jeweiligen Grabenstrukturstransistoreinrichtungen (T) lateral strikt außerhalb des Bereichs der isolierenden Oxidschicht großer Schichtstärke (FOX), also außerhalb des Bereichs des Feldoxids (FOX) und lateral strikt auf der Höhe des Gateoxids (GOX) angeordnet sind.
- Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten lateralen Randbereich (R) des Zellenfeldes (Z) in Endbereichen (30e) der Grabenstruktur (30) der Endbereich (Be) des jeweiligen Bodybereichs (B) der jeweiligen Grabenstrukturtransistoreinrichtung (T) lateral im Bereich des Feldoxids und lateral auf der Höhe des Feldoxids (FOX) und vom ersten lateralen Rand (r) des Zellenfeldes (Z) beabstandet ausgebildet ist.
- Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten lateralen Randbereich (R) des Zellenfeldes (Z) in Endbereichen (30e) der Grabenstruktur (30) der Endbereich (Bke) des jeweiligen Bodykontaktbereichs (Bk) der jeweiligen Grabenstrukturtransistoreinrichtung (T) lateral im Bereich des Feldoxids und lateral auf der Höhe des Feldoxids (FOX) und vom ersten lateralen Rand (r) des Zellenfeldes (Z) beabstandet ausgebildet ist.
- Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodykontaktbereich (Bk) jeweils vom ersten lateralen Rand (r) beabstandet angeordnet ist.
- Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodykontaktbereich (Bk) mit einem Kontakt oder mit einem Überlapp mit dem jeweiligen Bodybereich (B) ausgebildet ist.
- Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Bodykontaktbereiche (Bk) oder Teile davon einen Bereich des jeweiligen Sourcebereichs (S) ersetzen.
- Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Bodykontaktbereiche (Bk) oder Teile davon bezüglich des jeweiligen Sourcebereichs (S) randständig angeordnet sind auf den ersten lateralen Randbereich (R) zu.
- Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bodykontaktbereiche (Bk) in einem jeweiligen Sourcebereich (S) vorgesehen sind.
- Halbleiterbauelement nach
Anspruch 10 , dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Bodykontaktbereiche (Bk) mit einem vergleichsweise lateral weit ausgedehnten und zum Sourcebereich (S) randständigen Bodykontaktbereich und einem oder mehreren weiteren Bodykontaktbereichen vorgesehen sind, welche Bereich des jeweiligen Sourcebereichs (S) ersetzen. - Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodybereich (B) der jeweiligen Grabenstrukurtransistoreinrichtung (T) jeweils vom ersten lateralen Rand (r) des Zellenfeldes (Z) lateral beabstandet strikt innerhalb des jeweiligen durch das Feldoxid (FOX) definierten Bereichs oder innerhalb des jeweiligen ersten lateralen Randbereichs (R) angeordnet ist.
- Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich (Be) des Bodybereichs (B) der jeweiligen Grabenstrukurtransistoreinrichtung (T) jeweils vom ersten lateralen Rand (r) des Zellenfeldes (Z) lateral beabstandet strikt innerhalb des jeweiligen durch das Feldoxid (FOX) definierten Bereichs oder innerhalb des jeweiligen ersten lateralen Randbereichs (R) angeordnet ist.
- Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodykontaktbereich (Bk) der jeweiligen Grabenstrukturtransistoreinrichtung (T) jeweils zwischen dem entsprechenden Sourcebereich (S) und dem entsprechenden Bodybereich (B) angeordnet ist in einem Bereich, der jeweils durch den Übergang zwischen Feldoxid (FOX) und Gateoxid (GOX) der jeweiligen Grabenstrukturtransistoreinrichtung (T) definiert ist.
- Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich (Bke) des Bodykontaktbereichs (Bk) der jeweiligen Grabenstrukturtransistoreinrichtung (T) jeweils zwischen dem entsprechenden Sourcebereich (S) und dem entsprechenden Bodybereich (B) angeordnet ist in einem Bereich, der jeweils durch den Übergang zwischen Feldoxid (FOX) und Gateoxid (GOX) der jeweiligen Grabenstrukturtransistoreinrichtung (T) definiert ist.
- Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden
Ansprüche 1 bis11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Bodykontaktbereich (Bk) der jeweiligen Grabenstrukurtransistoreinrichtung (T) jeweils vom ersten lateralen Rand (r) des Zellenfeldes (Z) lateral strikt innerhalb des jeweiligen durch das Feldoxid (FOX) definierten Bereichs oder innerhalb des jeweiligen ersten lateralen Randbereichs (R) angeordnet ist. - Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden
Ansprüche 1 bis11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich (Bke) des Bodykontaktbereichs (Bk) der jeweiligen Grabenstrukurtransistoreinrichtung (T) jeweils vom ersten lateralen Rand (r) des Zellenfeldes (Z) lateral strikt innerhalb des jeweiligen durch das Feldoxid (FOX) definierten Bereichs oder innerhalb des jeweiligen ersten lateralen Randbereichs (R) angeordnet ist. - Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden
Ansprüche 1 bis11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Bodybereich (B) der jeweiligen Gatetransistoreinrichtung (T) jeweils zwischen dem entsprechenden Sourcebereich (S) und dem entsprechenden Bodykontaktbereich (Bk) angeordnet ist, insbesondere in einem Bereich, der jeweils durch den Übergang zwischen Feldoxid (FOX) und Gateoxid (GOX) der jeweiligen Grabenstrukturtransistoreinrichtung (T) definiert ist. - Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden
Ansprüche 1 bis11 , dadurch gekennzeichnet , dass der Endbereich (Be) des Bodybereichs (B) der jeweiligen Gatetransistoreinrichtung (T) jeweils zwischen dem entsprechenden Sourcebereich (S) und dem entsprechenden Bodykontaktbereich (Bk) angeordnet ist, insbesondere in einem Bereich, der jeweils durch den Übergang zwischen Feldoxid (FOX) und Gateoxid (GOX) der jeweiligen Grabenstrukturtransistoreinrichtung (T) definiert ist. - Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die offene Strukturierung dadurch realisiert ist, dass zwischen dem Zellenfeld (Z) und dem ersten lateralen Randbereich (R) des Zellenfeldes (Z) und/oder des Halbleitermaterialbereichs (20) auf der vertikalen Höhe der Grabenstruktur (30) durchgehend Halbleitermaterial und insbesondere in Form einer Mesa (M) vorgesehen ist, insbesondere ein Siliziummaterial und/oder insbesondere von der Oberfläche (20a) des Zellenfeldes (Z) oder des Halbleitermaterialbereichs (20) oder eines Chips bis zur Tiefe der Grabenstruktur (30) reichend.
- Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellenfeld (Z) von einer Mehrzahl im Wesentlichen gleicher und äquidistant beabstandeter Grabenstrukturen (30) in Form einer im Wesentlichen homogenen Streifenanordnung gebildet ist.
- Halbleiterbauelement nach
Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass eine im Wesentlichen homogene und streifenförmige Mesa (M) realisiert ist. - Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine im Wesentlichen vollständig randständige oder in einem zweiten lateralen Randbereich (R') des Zellenfeldes (Z) angeordnete Grabenstruktur (30) zumindest randseitig vollständig ein Feldoxid (FOX) oder Dickoxid als isolierende Oxidschicht (GOX, FOX) der Grabenwand (30w) aufweist.
- Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine im Wesentlichen vollständig randständige oder im zweiten lateralen Randbereich (R') des Zellenfeldes (Z) angeordnete Grabenstruktur (30) zumindest in ihrem randseitigen Mesabereich (M) ohne Sourcebereich (S) ausgebildet ist.
- Halbleiterbauelement nach
Anspruch 24 , dadurch gekennzeichnet, dass direkt benachbart zur im zweiten lateralen Randbereich (R') des Zellenfeldes (Z) angeordnete Grabenstruktur (30) zusammenhängend die Mesabereiche (M) weiterer Grabenstrukturen (30) ohne Sourcebereich (S) ausgebildet sind. - Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine im Wesentlichen vollständig randständige oder im zweiten lateralen Randbereich (R') des Zellenfeldes (Z) angeordnete Grabenstruktur (30) zumindest in ihrem randseitigen Mesabereich (M) mit einem vollständig den Mesabereich (M) randseitig durchmessenden Bodykontaktbereich (Bk) ausgebildet ist.
- Halbleiterbauelement nach
Anspruch 26 , dadurch gekennzeichnet, dass direkt benachbart zur im zweiten lateralen Randbereich (R') des Zellenfeldes (Z) angeordnete Grabenstruktur (30) zusammenhängend die Mesabereiche (M) weiterer Grabenstrukturen (30) jeweils mit einem den jeweiligen Mesabereich (M) lateral vollständig durchmessenden Bodykontaktbereich (Bk) ausgebildet sind. - Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grabenstruktureinrichtung (T) jeweils als Feldplattentransistoreinrichtung (T) ausgebildet ist.
- Halbleiterbauelement nach
Anspruch 28 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke DFOX des Feldoxids (FOX) deutlich größer ist als die Stärke DGOX des Gateoxids (GOX) jeweils im oberen Bereich der jeweiligen Grabenstruktur (30), wobei insbesondere DFOX > 1,5 DGOX und vorzugsweise DFOX ≥ 2,5 DGOX gilt. - Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite DMesa des jeweils zwischen zwei benachbarten Grabenstrukturen (30) befindlichen Mesabereichs (M) kleiner ist als die Breite DTRENCH der Grabenstruktur (30), wobei insbesondere DMesa < DTRENCH gilt
- Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (DMesa) des jeweils zwischen zwei benachbarten Grabenstrukturen (30) befindlichen Mesabereichs (M) kleiner ist als die 2,5-fache Stärke (DGOX) des Gateoxids (GOX) oder die 2,5-fache Stärke (DFOX) des Feldoxids (FOX).
- Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kontaktierung mindestens eines Gatebereichs (G, G1, G2) jeweils ein Gatekontaktbereich (Gk, Gk1, GK2) auf der jeweiligen Grabenstruktur (30) lateral im Bereich des Feldoxids (FOX) oder Dickoxids in jeweiligen Endbereichen (30e) der Grabenstrukturen (30) ausgebildet ist.
- Halbleiterbauelement nach
Anspruch 32 , dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Gatekontaktbereich (Gk, Gk1, Gk2) jeweils vom ersten lateralen Rand (r) des Zellenfeldes (Z) derart beabstandet angeordnet ist, dass der Gatekontaktbereich (Gk, Gk1, Gk2) vollständig innerhalb desjenigen Bereichs der jeweiligen Grabenstrukturen (30), welcher durch das Feldoxid (FOX) definiert ist, oder im Inneren des ersten lateralen Randbereichs (R) ausgebildet ist. - Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sourceimplantationsbereich (50) als Sourceimplantationsring außerhalb des Zellenfeldes (Z) vorgesehen ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10324754.8A DE10324754B4 (de) | 2003-05-30 | 2003-05-30 | Halbleiterbauelement |
US10/857,353 US7211860B2 (en) | 2003-05-30 | 2004-05-28 | Semiconductor component including plural trench transistors with intermediate mesa regions |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10324754.8A DE10324754B4 (de) | 2003-05-30 | 2003-05-30 | Halbleiterbauelement |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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