DE10361697A1 - Verfahren zum Herstellen einer Grabenstruktur mit Oxidationsauskleidung - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer Grabenstruktur mit Oxidationsauskleidung Download PDF

Info

Publication number
DE10361697A1
DE10361697A1 DE2003161697 DE10361697A DE10361697A1 DE 10361697 A1 DE10361697 A1 DE 10361697A1 DE 2003161697 DE2003161697 DE 2003161697 DE 10361697 A DE10361697 A DE 10361697A DE 10361697 A1 DE10361697 A1 DE 10361697A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
oxidation
trench
layer
lining
oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE2003161697
Other languages
English (en)
Other versions
DE10361697B4 (de
Inventor
Ralf Dr. Henninger
Franz Dr. Hirler
Sven Gustav Dr. Lanzerstorfer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE2003161697 priority Critical patent/DE10361697B4/de
Publication of DE10361697A1 publication Critical patent/DE10361697A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10361697B4 publication Critical patent/DE10361697B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/28008Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
    • H01L21/28017Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
    • H01L21/28158Making the insulator
    • H01L21/28229Making the insulator by deposition of a layer, e.g. metal, metal compound or poysilicon, followed by transformation thereof into an insulating layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components
    • H01L21/762Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
    • H01L21/76224Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using trench refilling with dielectric materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42364Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the insulating layer, e.g. thickness or uniformity
    • H01L29/42368Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the insulating layer, e.g. thickness or uniformity the thickness being non-uniform

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Element Separation (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen einer Grabenstruktur mit Oxidauskleidung vorgeschlagen. Nach dem Ausbilden eines Grabens (30) in einem Halbleitermaterialbereich (20) wird ein erster Auskleidungsschritt durchgeführt, durch welchen der Wandbereich (30b) und der Bodenbereich (30a) des Grabens (30) konform mit einer ersten Oxidationsschicht (40) ausgekleidet werden. Es wird dann eine Materialschicht (50) derart abgeschieden, dass der Wandbereich (30b) und der Bodenbereich (30a) des Grabens (30) konform ausgekleidet werden. Danach wird ein zweiter Oxidationsschritt durchgeführt, um die abgeschiedene Materialschicht (50) oxidativ umzuwandeln, wodurch dann in Kombination der ersten und zweiten Oxidationsschichten (40, 60) eine gewünschte Zielschichtstärke erreicht wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Grabenstruktur mit Oxidationsauskleidung.
  • Bei vielen modernen Halbleiterschaltungsanordnungen sind Halbleiterbauelemente maßgeblich, die auf einer in einem Halbleitermaterialbereich ausgebildeten Grabenstruktur beruhen. Dies betrifft zum Beispiel bestimmte Transistorkonzepte, zum Beispiel so genannte Grabenstrukturtransistoren oder Trench Transistoren. Die Grabenstrukturkonzeption wird aber auch im Bereich der Speichertechniken verwendet.
  • In vielen Anwendungsfällen ist bei einer ausgebildeten Grabenstruktur eine so genannte Oxidationsauskleidung oder Oxidauskleidung im Innern der ausgebildeten Grabenstruktur oder des ausgebildeten Grabens maßgeblich. Häufig ist dabei eine möglichst konforme Auskleidung wünschenswert. Des weiteren ist häufig eine bestimmte Schichtdicke notwendig oder wünschenswert, die über eine minimale Schichtdicke hinausgeht.
  • Problematisch bei herkömmlichen Herstellungsverfahren von Gräben oder Grabenstrukturen mit Oxidationsauskleidung oder Oxidauskleidung ist, dass eine besonders gleichmäßige Oxidationsauskleidung oder Oxidauskleidung im Innern einer Grabenstruktur oder eines Grabens nicht oder nur mit einem erheblichen Prozessaufwand realisierbar ist. Häufig lassen sich jedoch bestimmte Unregelmäßigkeiten in der Oxidationsauskleidung oder Oxidauskleidung nicht vermeiden, da aufgrund der Grabengeometrie bestimmte Bereiche im Innern des Grabens aufgrund von Faltungsprozessen und aufgrund mit der Geometrie in Zusammenhang stehender physikalisch/chemischer Vorgänge immer inhärent inhomogene lokale Prozessbedingungen erzeugt werden, die nicht oder nur unzureichend kompensiert werden können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer Grabenstruktur mit Oxidationsauskleidung oder Oxidauskleidung anzugeben, bei welchem eine besonders zuverlässige und gleichwohl in gewünschter Weise steuerbare Ausbildung einer Oxidationsauskleidung oder Oxidauskleidung auf einfache Art und Weise realisierbar ist.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen einer Grabenstruktur mit Oxidationsauskleidung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Grabenstruktur mit Oxidationsauskleidung sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Grabenstruktur mit Oxidationsauskleidung wird in einem Schritt (a) ein Halbleitermaterialbereich mit einem Oberflächenbereich ausgebildet oder bereitgestellt. Des Weiteren wird dann in einem Schritt (b) ein Graben ausgebildet, der sich vom Oberflächenbereich des Halbleiterbereichs ins Innere des Halbleitermaterialbereichs erstreckt. Vorzugsweise wird der Graben so ausgebildet, dass er sich im Wesentlichen vertikal vom Oberflächenbereich des Halbleitermaterialbereichs aus erstreckt. Der Graben wird mit einem Wandbereich und einem Bodenbereich ausgebildet. Es wird dann in einem Schritt (c) der Graben oder ein Teil im Innern des Grabens und insbesondere der Wandbereich und/oder der Bodenbereich des Grabens oder eines Teils davon mit einer ersten Oxidationsschicht ausgekleidet. Dies geschieht insbesondere in im Wesentlichen konformer Art und Weise. Es folgt dann ein Schritt (d) des Ausbildens oder Abscheidens einer Materialschicht des Grabens oder im Innern des Grabens und dadurch ein teilweises oder vollständiges – insbesondere im Wesentlichen konformes – Auskleiden des Innern des Grabens und insbesondere des Wandbereichs und/oder des Bodenbereichs des Grabens mit der Halbleitermaterialschicht, und zwar insbesondere in einer den Graben nicht füllenden und/oder insbesondere die erste Oxidationsschicht direkt oder indirekt bzw. unmittelbar oder mittelbar bedeckenden Art und weise. Schließlich wird ein zweiter Oxidationsschritt durchgeführt, durch welchen ein teilweises oder vollständiges – insbesondere im Wesentlichen konformes – Auskleiden des Grabens oder im Innern des Grabens und insbesondere des Wandbereichs und/oder des Bodenbereichs des Grabens erfolgt, und zwar mit einer zweiten Oxidationsschicht durch teilweises oder vollständiges oxidatives Umwandeln der ausgebildeten oder abgeschiedenen Materialschicht.
  • Es ist somit eine Kernidee der vorliegenden Erfindung, bei einem Verfahren zum Herstellen einer Grabenstruktur mit Oxidationsauskleidung den Schritt des Auskleidens mit einer Oxidationsschicht mehrschrittig zu führen. Dabei wird in einem ersten Schritt zunächst eine erste Auskleidung durchgeführt, an welche sich dann ein Vorgang des Ausbildens oder Abscheidens einer Materialschicht anschließt, die dann ihrerseits in einem zweiten Oxidationsschritt oxidativ in eine zweite Oxidationsschicht umgewandelt wird. Vorteilhaft an diesem mehrschrittigen Verfahren ist, dass sich aufgrund der Mehrzahl der Schritte und insbesondere aufgrund der expliziten Abfolge oder Reihenfolge der unterschiedlichen Prozessierungsschritte Ungleichmäßigkeiten bei der insgesamt ausgebildeten Oxidationsauskleidung vermeiden lassen. Dies betrifft insbesondere so genannte Ausdünnungen im Übergangsbereich zwischen dem Bodenbereich des Grabens und dem Wandbereich des Grabens, also insbesondere die zweidimensionalen Kanten der ausgebildeten Gräben oder Grabenstrukturen.
  • Der Schritt (c) des Auskleidens des Grabens oder eines Teils im Innern des Grabens kann in unterschiedlicher Form realisiert werden.
  • Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass der Schritt (c) teilweise oder vollständig mittels eines ersten Oxidationsschritts realisiert wird, bei welchem insbesondere die erste Oxidationsschicht teilweise oder vollständig durch teilweises oder vollständiges oxidatives Umwandeln erzeugt wird.
  • Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass der Schritt (c) teilweise oder vollständig durch Abscheiden einer oder mehrerer Materialschichten realisiert wird. Dabei wird insbesondere TEOS (Tetraethylenorthosilikat) oder dergleichen verwendet. Mögliche Materialien sind Siliziumnitrid, High-K- oder Low-K-Materialien, wie AlN, Al2O3, Si3N4, Ta2O5, TiO2, HfO2 und ZrO2.
  • Die zuletzt genannten Verfahrensschritte zur Realisierung des Schritts (c) können auch miteinander kombiniert werden.
  • Als weitere Kombination der beim erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehenen Schritte bietet sich an, dass gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Schritt (c) und/oder die Schritte (c), (d), (e) und/oder die Schritte (d), (e) einmal oder mehrmals wiederholt werden. Auf diese Art und Weise lässt sich eine Vielzahl unterschiedlicher Schichtstrukturen mit einer Abfolge erster und/oder zweiter Oxidationsschichten realisieren.
  • Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Grabenstruktur mit Oxidauskleidung ist es vorgesehen, dass die erste Oxida tionsschicht zuoberst mit einer Oxidationssperrschicht ausgebildet wird. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass auf der ersten Oxidationsschicht zuoberst eine Oxidationssperrschicht ausgebildet wird. In beiden Fällen ist es dabei von besonderem Vorteil, wenn als Material für die Oxidationssperrschicht insbesondere ein Nitrid eingesetzt wird.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Grabenstruktur mit Oxidationsauskleidung ist es vorgesehen, dass die erste Oxidationsschicht und/oder die zweite Oxidationsschicht jeweils als Oxidschichten ausgebildet werden.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass der erste Oxidationsschritt und/oder der zweite Oxidationsschritt als thermische Oxidationen geführt werden.
  • Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass der erste Oxidationsschritt und/oder der zweite Oxidationsschritt als Feuchtoxidation geführt werden.
  • Bei einer anderen alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass als erste Schichtdicke d1 für die erste Oxidationsschicht und/oder als zweite Schichtdicke d2 für die zweite Oxidationsschicht jeweils eine Schichtdicke gewählt wird, die geringer ist als eine gewünschte Vielschichtdicke der Oxidationsauskleidung im Graben oder in der Grabenstruktur.
  • Die einzelnen Schichtstärken d1, d2 und/oder deren Summe d1 + d2 können auch temporär größer als die Zielschichtstärke D ausgebildet werden, falls weitere Prozessschritte vorgesehen sind, z. B. Zwischenätzschritte, durch welche die Schicht stärke dann insgesamt wieder reduziert wird, um die Zielschichtstärke D entsprechend einzustellen.
  • Es wird ferner bevorzugt, dass als Schichtdicke d2' für die Materialschicht, eine Schichtdicke derart gewählt wird, dass sich durch den zweiten Oxidationsschritt die Schichtdicke d2 der zweiten Oxidationsschicht ergibt.
  • Ferner ist es alternativ oder zusätzlich vorgesehen, dass die Schichtdicken d1 der ersten Oxidationsschicht und d2 der zweiten Oxidationsschicht so gewählt werden, dass ihre Summe in etwa die gewünschte Zielschichtdicke oder Zielschichtstärke der Oxidationsauskleidung im Graben ergibt oder im Bereich der Zielschichtstärke oder Zielschichtdicke der Oxidationsauskleidung im Graben liegt.
  • Es wird ferner alternativ oder zusätzlich vorgesehen, dass eine Zeitspanne t1 für den ersten Oxidationsschritt so gewählt wird, dass sich durch den ersten Oxidationsschritt eine gewünschte Schichtdicke d1 der ersten Oxidationsschicht ergibt.
  • Ferner ist es alternativ oder zusätzlich vorgesehen, dass eine Zeitspanne t2 für den zweiten Oxidationsschritt so gewählt wird, dass sich durch den zweiten Oxidationsschritt eine gewünschte Schichtdicke oder Schichtstärke d2 der zweiten Oxidationsschicht ergibt.
  • Bei einer anderen alternativen oder zusätzlichen und bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Grabenstruktur mit Oxidationsauskleidung ist es vorgesehen, dass als Materialschicht eine Halbleitermaterialschicht und insbesondere eine Schicht aus Polysilizium oder aus amorphem Silizium gewählt wird.
  • Bevorzugt wird, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Halbleiterschaltungsanordnung mit Grabenstrukturtransistoren, insbesondere in Form so genannter Feldeffekttransistoren vom Feldplattentyp ausgebildet wird.
  • Die Erfindung schafft somit ein Verfahren zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltungsanordnung oder eines Chips, bei welchem mindestens eine Grabenstruktur vorgesehen und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ausbilden oder Herstellen einer Grabenstruktur mit Oxidationsauskleidung oder Oxidauskleidung ausgebildet wird.
  • Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements, insbesondere einer Grabenstrukturtransistoreinrichtung, eines Trenchtransistors, eines Feldplattentransistors, bei welchem mindestens eine Grabenstruktur vorgesehen und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ausbilden oder Herstellen einer Grabenstruktur mit Oxidationsauskleidung oder Oxidauskleidung ausgebildet wird.
  • Die Erfindung schafft ferner eine integrierte Halbleiterschaltungsanordnung oder einen Chip, bei welchen mindestens eine Grabenstruktur vorgesehen und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ausbilden oder Herstellen einer Grabenstruktur mit Oxidationsauskleidung oder Oxidauskleidung ausgebildet ist.
  • Die Erfindung schafft ferner ein Halbleiterbauelement, insbesondere eine Grabenstrukturtransistoreinrichtung, einen Trenchtransistor, einen Feldplattentransistors, bei welchen mindestens eine Grabenstruktur vorgesehen und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ausbilden oder Herstellen einer Grabenstruktur mit Oxidationsauskleidung oder Oxidauskleidung ausgebildet ist.
  • Diese und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Bemerkungen weiter im Detail erläutert:
    Ein wesentliches Merkmal eines so genannten Feldplattentrenchtransistors ist eine Elektrode, die durch ein Feldoxid vom Siliziumkörper isoliert ist und in die Tiefe des Trenches reicht. Die Feldplatten zweier benachbarter Trenches sind in der Lage, die zwischen ihnen befindliche Driftzone auszuräumen. Im Vergleich zu einem Transistor, der seine Spannungsfestigkeit über zwei übereinander liegende Halbleitergebiete, nämlich den Body und die Driftzone, realisiert, kann die Driftzone eines Feldplattentrenchtransistors gleicher Durchbruchspannung durch den Feldplatteneffekt deutlich höher dotiert werden. Ein Feldplattentrenchtransistor weist deshalb bei gleicher Kanalweite einen deutlich geringeren Einschaltwiderstand auf. Die erforderliche Dicke des Feldoxides im Trench resultiert aus dem genauen Feldverlauf zwischen den Trenches sowie Zuverlässigkeitsanforderungen (Lebensdauer des Feldoxids unter Applikationsbedingungen). Für die Realisierung von Feldplattentransistoren mit einer Durchbruchspannung von ca. 150V sind dazu Feldoxiddicken von ca. 1um erforderlich. Je höher die Spannungsklasse des Transistors ist, desto dicker muss das Feldoxid ausgebildet werden. Beim Wachsen von thermischen Oxiden im Trench treten in den Trenchbodenkrümmungen Oxiddünnungen auf. Dieser Effekt wird durch Verspannungen im Oxid, sowie eine Reaktandenverarmung in 2D- oder zweidimensionalen Ecken hervorgerufen. Derartige Dünnungen reduzieren die optimal erreichbare Durchbruchspannung des Transistors, durch einen ungünstigen Feldverlauf in der Driftstrecke. Außerdem sind relativ hohe Temperaturbudgets für das Wachsen des Oxides erforderlich.
  • Eine bekannte Abhilfemaßnahme ist, nur einen Teil der erforderlichen Oxiddicken thermisch zu wachsen und den anderen Teil z. B. durch ein abgeschiedenes Oxid, z. B. TEOS, auszu bilden. Der wesentliche Nachteil derartiger Abscheidungen ist die nichtkonforme Abscheidung. Die Schichtdicke nimmt entlang der Trenchseitenwände in die Tiefe ab, was zu einer schlechten Verfüllbarkeit mit Elektrodenmaterial zur Folge hat. Durch Abscheidung einer amorphen oder polykristallinen Siliziumschicht auf einer Oxidschicht einer Teilzieldicke und anschließende vollständige thermische Oxidation werden die Nachteile einer Oxidschicht aus einer einzigen thermischen Oxidation oder Oxidabscheidung minimiert. Die Ausbildung der ersten Oxidschicht ist dabei so einzustellen, dass Dünnungen oder überhängendes Wachstum keine negativen Wirkungen entfalten kann. Ein zusätzliches Polysilizium wird anschließend konform abgeschieden, das den Trench jedoch nicht verfüllt. Nach der Oxidation des Polysiliziums werden deutlich geringere Dünnungen in den kritischen Trenchrundungen im Bodenbereich ausgebildet. Diese Prozessführung verhindert überhängendes Oxidwachstum auf der Trenchseitenwand sowie reduziert das Temperaturbudget pro Schichtdicke, weil die Oxidationsrate von hochdotiertem Polysilizium erhöht ist und die Diffusionslimitierung während der Oxidation reduziert ist.
  • Ein Kernaspekt der Erfindung ist inter alia z. B. die im Wesentlichen vollständige Oxidation einer Polysiliziumschicht auf einer Oxidschicht im Trench oder Graben zur Ausbildung einer dicken konformen Oxidschicht in einem Trench oder Graben.
  • Verschiedene Szenarien sind denkbar:
  • Szenario a
  • Hier erfolgen Feuchtoxidationen zur Erzeugung eines Dickoxides im Trench oder Graben. Der Stand der Technik gemäß 2 und die erfindungsgemäße Struktur 3A und 3B haben als Ausgangspunkt der dargestellten Simulation und/oder Messung dieselbe Trenchbreite oder Grabenweite. Angaben der Bemaßung im Innern der Figuren erfolgen in nm.
  • 2 zeigt ein Dickoxid mit Oxiddünnung 40V herkömmlicher Art.
  • 3A zeigt ein dünneres Oxid 40 mit Dünnung herkömmlicher Art und darauf abgeschieden eine erfindungsgemäße zusätzlichen Polysiliziumschicht 50.
  • 3B zeigt ein Prozessergebnis aus 3A nach zusätzlichem zweiten oxidativen Schritt.
  • 4 zeigt ein Struktur, die zu der aus 3B im Wesentlichen ähnlich ist, nur mit breiterem Trench vor der ersten Oxidation, damit der Trench nicht mit Oxid zuwächst und damit die verspannungsbedingte Reduktion der Schichtdicke im Bodenbereich entfällt.
  • Vorteile dazu sind:
    • I. Zum Teil bedingt durch die geringere Verrundung im Silizium fällt die Dünnung des entstandenen Dickoxids in diesem Beispiel um etwa 170nm geringer aus. Der geringere Verbrauch an Silizium und damit eine geringere Verrundung der Trenchform durch die erfindungsgemäße Prozessfolge wird erzielt, weil die Substanz des Oxids zur Hälfte aus dem zusätzlich eingebrachten Polysilizium gebildet wird.
    • II. Anders als bei einem abgeschiedenen Oxid (z. B. TEOS) kann Polysilizium konform abgeschieden werden Die resultierende Dickoxidschicht im Bild rechts ist daher nach der Polyoxidation nahezu konstant. Der Dickenunterschied zwischen Seitenwand und Bodenoxid ist zum großen Teil durch in der Simulation zu geringen Querschnitt des offenen Trenches gegen Ende der Oxidation zu erklären. (Ausgangstrenchbreite ist für Stand der Technik und erfindungsgemäße Prozessfolge dieselbe).
    • III. Ein floatendes Polygebietes füllt den Bereich der Oxiddünnung des ersten Dickoxids auf. Wegen des Füllverhaltens des Polys im Dünnungsbereich des ersten Oxids ist die Polydicke hier am größten und kann unter Umständen nicht ganz oxidiert werden. Deshalb kann hier unter Umständen ein floatendes Polygebiet entstehen, was nicht stören muss. Durch zusätzliche Prozessschritte, nämlich Abscheidung eines dünneren Polys zur Auffüllung dieser Dünnung und vollständigen Oxidation diese Polys vor der Abscheidung und vollständigen Oxidation der dickeren Polyschicht), kann diese Bildung eines floatenden Polygebietes unterbunden werden. Dickere Polysiliziumschichten können mittels Feuchtoxidation bei Temperaturen oberhalb von etwa 1100°C vollständig durchoxidiert werden.
  • Szenario b
  • Wie Szenario a, jedoch werden die Schichtdicken und Oxidationen so angepasst, dass kein floatendes Polygebiet entsteht.
  • Szenario b'
  • Dieses Szenario entspricht dem Szenario b, wobei jedoch die erste Oxidationsschicht über einen TEOS-Prozess realisiert wird. Es folgt dann die Abscheidung von Polysilizium und eine entsprechende oxidative Umwandlung dieses Polysiliziums in ein Oxid für die zweite Oxidationsschicht.
  • Szenario c
  • Wie Szenario a, jedoch mit zusätzlichem Poly und zusätzlicher Oxidation.
  • Folgende Aspekte sind relevant:
    • • Ausbildung einer Wachstumslinie im Dickoxid.
    • • Darstellung der Wachstumslinie im Polysilizium über die farbliche Unterscheidung der Orientierung der Polykörner.
    • • Die Dünnstelle im Oxid würde ebenfalls gefüllt werden, wenn zunächst als ein zusätzlicher Prozess ein dünnes Polysilizium abgeschieden würde und anschließend oxidiert würde.
    • • Die Polyoberfläche dieses zusätzlichen Polysiliziums vor der zusätzlichen Oxidation ist im mittleren Bild durch eine schwarze Kontur angedeutet.
    • • Orientierung der Polykörner im floatenden Polygebiet.
  • Vorteilhaft ist, dass kein floatendes Polygebiet inmitten des Dickoxids auftritt.
  • Szenario d
  • Lokales Rückätzen des Polys durch Fototechnik (FT) oder Spacertechnik möglich. Der zusätzlich Anteil des Polyoxids an der gesamten Dickoxiddicke wäre damit lokal einzuschränken.
  • Szenario e
  • Die Prozessfolge: Abscheiden des amorphen/kristallinen Siliziums und Aufoxidation kann einmal oder mehrmals wiederholt werden, um noch homogenere Oxiddicken und/oder stärkere Gesamtschichtdicken zu erreichen.
  • Szenario f
  • Um das Oxid an den Dünnstellen am Trenchboden selektiv dicker zu gestalten, kann folgendes Verfahren verwendet werden:
    • • Abscheiden eines Polys auf dem Oxid, so dass der Trench vollständig gefüllt ist.
    • • Rückätzen des Polys bis auf einen Rest am Trenchboden
    • • Aufoxidieren des Oxids am Boden
  • Szenario g
  • Szenario g ist ähnlich zu Szenario f:
    • • Abscheiden eines dünnen Polys auf dem Oxid, das den Trench nicht füllt,
    • • Abscheiden einer Hilfsschicht (z. B. Fotolack), die den Trench füllt,
    • • Rückätzen der Hilfsschicht,
    • • Isotropes Ätzen des Polys in den unmaskierten Bereichen
    • • Entfernen der Hilfsschicht und
    • • Oxidation des Polys.
  • Szenario h
  • Alle Ausführungsbeispiele können mit den weiteren Prozessen kombiniert werden, die zur Herstellung eines Feldplattenttrenches mit einer oder mehreren Elektroden im Trenches bekannt sind:
    • • Abscheiden und Rückätzen der Feldelektrode oder einer Hilfsschicht,
    • • Wegätzen des in a bis g hergestellten Oxids in den unmaskierten Bereichen,
    • • Bilden des Gateoxids, ggf. auch auf der Feldelektrode
    • • Abscheiden und Rückätzen der Gateelektrode und
    • • Ausbilden Zwischenoxid, Body- und Sourcegebiet, Metallisierung.
  • Ein Nachweis der Vorgehensweise gemäß der vorliegenden Erfindung ist über REM einfach möglich über floatendes Polygebiet im Trenchbodenbereich bzw. über die Relation der Trenchrundung zur Dickoxiddicke
  • In der 5 sind die Ergebnisse als REM-Abbildung dargestellt. Das REM-Bild zeigt im Querschnitt den Zustand nach Trenchätzung, Abscheidung eines 30 nm Oxids (Padoxid), Abscheidung von 325 nm kristallinem Poly und anschließender Feuchtoxidation bei 1000°C, wodurch nicht das gesamte Poly aufoxidierte
  • Diese und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden anhand bevorzugter Ausführungsformen auf der Grundlage der beigefügten Zeichnungen im Detail erläutert.
  • 1A–E sind seitliche Querschnittsansichten von Zwischenstufen, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens erreicht werden können.
  • 2 ist ein Ausschnitt aus einer seitlichen Querschnittsansicht einer gemäß dem Stand der Technik erzeugten Grabenstruktur mit Oxidationsschicht.
  • 3A, 3B sind Ausschnitte aus seitlichen Querschnittsansichten von Zwischenstufen, die bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens erreicht werden können.
  • 4 ist ein Ausschnitt einer seitlichen Querschnittsansicht einer erfindungsgemäß hergestellten Grabenstruktur mit Oxidationsauskleidung im Graben.
  • 5A7C sind seitliche Querschnittsansichten von Zwischenstufen, die gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren erreicht werden können.
  • Nachfolgend werden für strukturell ähnliche oder äquivalente oder funktionsmäßig ähnliche oder äquivalente Elemente und Strukturen dieselben Bezugszeichen verwendet. Es wird nicht in jedem Fall ihres Auftretens eine detaillierte Beschreibung dieser Elemente wiederholt.
  • Bei der Abfolge der 1A bis 1E handelt es sich um schematische und seitliche Querschnittsansichten von Herstellungszwischenzuständen, die bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Grabenstruktur mit Oxidauskleidung oder Oxidationsauskleidung im Graben erreicht werden.
  • Bei der gemäß den 1A bis 1E gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird gemäß 1A von einem Halbleitermaterialbereich 20 ausgegangen, welcher eine im Wesentlichen planare Oberfläche 20a oder einen im Wesentlichen planaren Oberflächenbereich 20a besitzt.
  • Im Übergang zum Zwischenzustand der 1B wird dann an einer vordefinierten Stelle eine Grabenstruktur 30 oder ein Graben 30 in das Halbleitersubstrat oder Halbleitermaterial 20 eingebracht, und zwar derart, dass sich der Graben 30 im Wesentlichen vertikal vom Oberflächenbereich 20a des Halbleitermaterialbereichs 20 in das Innere des Halbleitermaterialbereichs 20 hinein erstreckt. Der Graben 30 besitzt einen Wandbereich 30b sowie einen Bodenbereich 30a. Angedeutet ist auch der Übergangsbereich 30k oder Kantenbereich 30k, welcher sich im Übergang zwischen dem Bodenbereich 30a des Grabens und dem Wandbereich 30b des Grabens 30 befindet.
  • Im Übergang zum Zwischenzustand der 1C wird dann ein erster Oxidationsschritt durchgeführt, durch welchen der Oberflächenbereich 20a des Halbleitermaterialbereichs 20 sowie der Oberflächenbereich des Wandbereichs 20b und des Bodenbereichs 30a des Grabens 30 in eine erste Oxidationsschicht 40 umgewandelt werden. Dies geschieht insbesondere in im Wesentlichen konformer Art und Weise, so dass die erste Oxidationsschicht 40 oder Oxidschicht 40 im Wesentlichen der Geometrie der erwähnten Oberflächenbereiche 20a des Halbleitermaterialbereichs 20 sowie des Wandbereichs 20b und des Bodenbereichs 30a des Grabens 30 folgt. Durch Wahl der Zeitspanne t1 des ersten Oxidationsschritts kann eine definierte Schichtstärke oder Schichtdicke d1 der ersten Oxidationsschicht oder Oxidschicht 40 eingestellt werden. Diese erste Schichtdicke d1 der ersten Oxidationsschicht oder ersten Oxidschicht 40 wird kleiner gewählt als die gewünschte oder zu erzielende Zielschichtdicke oder Zielschichtstärke D der gesamten Auskleidung oder Oxidationsauskleidung im Innern des Grabens 30.
  • Im Übergang zur Zwischenstufe der 1D wird dann eine Halbleitermaterialschicht als Materialschicht 50 auf die Struktur der Zwischenstufe der 1C abgeschieden. Dies geschieht in konformer Art und Weise, wobei dann sämtliche Oberflächenbereiche der Struktur aus 1C bedeckt werden, ohne dass das Innere des Grabens 30 vollständig gefüllt wird. Dabei wird eine Schichtstärke d2' für die Halbleitermaterialschicht 50 gewählt, welche insbesondere geringer ist, als die insgesamt zu erreichende oder insgesamt gewünschte Zielschichtstärke oder Zielschichtdicke D der gesamten Oxidationsauskleidung oder Oxidauskleidung im Graben 30.
  • Im Übergang zu dem in 1E gezeigten Zwischenzustand wird dann ein zweiter Oxidationsschritt ausgeführt, durch welchen die abgeschiedene Materialschicht 50 in Form einer Halbleitermaterialschicht der in 1D gezeigten Zwischenstruktur zu einer zweiten Oxidationsschicht 60 oder Oxidschicht 60 oxidiert wird, und zwar in der in 1E gezeigten Struktur in im Wesentlichen konformer und vollständiger Art und Weise, so dass die Oberflächenbereiche der in 1D gezeigten Struktur, nämlich der Oberflächenbereich des inzwischen ausgekleideten Grabens vollständig mit der zweiten Oxidschicht oder Oxidationsschicht 60 ausgekleidet wird, ohne dass es zu einer vollständigen Verfüllung des Innern des Grabens 30 kommt. Die Schichtstärke d2 oder Schichtdicke d2 der zweiten Oxidationsschicht oder Oxidschicht 60 ist dabei wiederum kleiner gewählt als die insgesamt gewünschte Zielschichtstärke der Oxidationsauskleidung oder Oxidauskleidung im Graben 30. Die Prozessparameter und insbesondere die ersten und zweiten Schichtstärken d1, d2', d2 werden so gewählt, dass insgesamt die Beziehung D = d1 + d2 im Wesentlichen erfüllt werden kann, was bedeuten soll, dass idealerweise eine bestimmte Schichtstärke, nämlich die Zielschichtstärke D gewünscht und erreicht werden soll, aufgrund von Prozessvariationen aber eine gewisse Fluktuation im Bereich um die gewünschte Zielschichtstärke D erfolgt.
  • 2 zeigt in Form eines Ausschnitts einer seitlichen Querschnittsansicht eine Situation, wie sie gemäß dem Stand der Technik experimentell und/oder durch Simulation zu erwarten ist. Im Halbleitermaterialbereich 20 ist ein Graben 30 eingebracht mit einem Wandbereich 30b, der im Wesentlichen vertikal verläuft, und einem Bodenbereich 30a, der im Wesentlichen lateral verläuft. Der Übergangsbereich 30k zwischen dem Wandbereich 30b und dem Bodenbereich 30a des Grabens 30 ist hier nicht eine Kante im strikten Sinne, sondern wird gebildet von einem Krümmungsbereich 30k. Gemäß dem Stand der Technik wird nun auf diese Struktur eine Prozessierung mit einem einzigen thermischen Oxidationsschritt angewandt, um in einem Schritt die Oxidationsauskleidung oder Oxidauskleidung im Sinne einer Einzeloxidschicht auszuführen, die in der 2 mit 40' bezeichnet ist. Wie sich aus 2 ergibt, besitzt die Oxidationsauskleidung 40' in der 2 im Wandbereich 30b des Grabens eine Stärke von etwa 800 nm und im Bodenbereich eine Stärke von etwa 780 nm. Im Bereich des Übergangs 30k zwischen Bodenbereich 30a und Wandbereich 30b des Grabens 30 ist aber eine deutliche Einschnürung oder Verdünnung auf 700 nm zu erkennen. Die Verdünnung ist mit 40 V bezeichnet und hat die Form einer hier zykloidalen Oberflächenverformung des Auskleidungsbereichs 40' aus dem Stand der Technik.
  • Im Gegensatz dazu ist aus der Prozessabfolge gemäß den 3A und 3B ersichtlich, dass erfindungsgemäß eine Verdünnung oder Ausdünnung im Kantenbereich 30k, die hier mit 40v bezeichnet ist, weit geringer ausfällt. In 3a ist noch einmal gezeigt, wie im Graben 30, welcher im Halbleitermaterialbereich 20 ausgebildet ist, zunächst eine erste Oxidschicht oder Oxidationsschicht 40 ausgebildet wird mit einer Vergleichsweise geringen ersten Schichtstärke d1 von 360 nm. Auf dieser ersten Oxidationsschicht oder Oxidschicht 40 ist dann eine Halbleitermaterialschicht 50 im Sinne einer Polysiliziumschicht aufgebracht, und zwar mit einer Schichtstärke d2' = 200 nm. Im Übergang zu dem in 3B gezeigten Zwischenzustand wurde dann die Halbleitermaterialschicht 50 durch einen zweiten Oxidationsschritt in eine zweite Oxidationsschicht 60 oder Oxidschicht 60 umgewandelt, wobei die Umwandlung nur im Wesentlichen vollständig erfolgt, weil im Krümmungsbereich 30k oder Übergangsbereich 30k zwischen dem Bodenbereich 30a und dem Wandbereich 30b des Grabens 30 eine isolierte Halbleitermaterialinsel 50' verbleibt, die auch als floatendes Polysilizium bezeichnet wird, da sie nicht direkt an ein Potenzial kontaktiert ausgebildet ist. Dieses floatende Polysilizium 50' stört in der Regel weder die Struktur noch den Betrieb eines Halbleiterbauelements, welches auf einer derart ausgebildeten Grabenstruktur basiert.
  • Die Zahlenangaben in den 3A und 3B beziehen sich auch auf die jeweiligen Schichtdicken und sind in nm angegeben. 4 ist eine Ausschnittsdarstellung einer seitlichen Querschnittsansicht einer erfindungsgemäß hergestellten Graben struktur mit Oxidationsauskleidung oder Oxidauskleidung, und zwar gemäß einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welcher nämlich mit einer breiteren Grabenstruktur in Bezug auf den Zustand vor dem Durchführen des ersten Oxidationsschritts begonnen wurde. Ansonsten sind die Verhältnisse zu denen der Anordnung aus 3B vergleichbar.
  • Die 5A und 5B zeigen in seitlicher Querschnittsansicht Verfahrenszwischenstufen, die bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Grabenstruktur mit Oxidationsauskleidung erreicht werden.
  • Diese Querschnittsansichten entsprechen im Wesentlichen den in den 1D und 1E dargestellten Zwischenstufen, wobei jedoch zwischen der ersten Oxidationsschicht 40 und der sich anschließenden Materialschicht 50, welche ja der Ausbildung der zweiten Oxidationsschicht 60 dient, eine Oxidationssperrschicht 45 vorgesehen wird, wie dies in der 5A dargestellt ist.
  • Im Übergang zu dem in 5B gezeigten Zwischenzustand kann dann eine vollständige Oxidation des auf der Oxidationssperrschicht 40 abgeschiedenen Materials 50 erfolgen, ohne dass die Oxidationsphase, d. h. also der zweite Oxidationsschritt, im Hinblick auf darunter liegende Schichten kritisch wären, weil die vorgesehene Oxidationssperrschicht 45 ein Durchoxidieren auf darunter liegende Materialschichten verhindert.
  • Gemäß der Ausführungsform der 5A und 5B wird somit ein vollständiges Oxidieren von z. B. Polysilizium mittels einer ausreichend langen Oxidationszeitspanne unter Zuhilfenahme einer darunter liegenden Oxidationssperre möglich. Die Oxidationssperrschicht 45 besteht z. B. aus einem Nitrid. Die Oxidationssperre verhindert, dass Substratmaterial bei der Oxidation des Polysiliziums ebenfalls oxidiert wird. Auf diese Weise bleiben das ursprüngliche Trenchmaß oder die ursprüngliche Trenchweite erhalten. Vorteilhaft ist, wenn als Oxidationssperrschicht 45 eine dünne Oxidschicht und eine darüber liegende Nitridschicht verwendet werden. Die Nitridschicht dient als Oxidationssperre im engeren Sinne, wogegen die Oxidschicht als Schutz des Substrats vor Spannungen und als Ätzstoppschicht beim lokalen Entfernen des Nitrids dient. Vorteilhaft bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Grabenstruktur mit Oxidationsauskleidung ist, dass der zweite Oxidationsprozess für das Polysilizium, also für das Material 50, so gewählt werden kann, dass eine vollständige Umsetzung mit einem Oxid erfolgt, ohne dass die Trenchweite verändert wird.
  • Die 6A bis 6E zeigen in seitlicher Querschnittsansicht Zwischenstufen, die bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Grabenstruktur mit Oxidationsauskleidung erreicht werden.
  • Ausgangspunkt ist dabei die in 6A gezeigte Struktur, die im Wesentlichen der Struktur der 1D entspricht. Dies bedeutet, dass eine Grabenstruktur 30 zugrunde gelegt wird, die in einen Halbleitermaterialbereich 20 eingebracht ist. Ausgekleidet ist die Grabenstruktur 30 mit einer ersten Oxidationsschicht 40 aus einem Oxid und einer Polysiliziumschicht, welche die Materialschicht 50 bildet. Diese Struktur ist in der 6A dargestellt.
  • Im Übergang zur Zwischenstufe der 6B wird dann ein Maskenmaterial 55 auf die Struktur der 6A derart abgeschieden, dass der Graben 30 im Wesentlichen mitverfüllt wird. Es folgt dann ein teilweises Entfernen des Maskenmaterials 55 derart, dass im unteren Teil des Grabens 30 ein so genannter Maskenstöpsel 55' verbleibt, der den Bodenbereich 30a und den unteren Bereich des Wandbereichs 30b bedeckt und dort den Graben verfüllt.
  • Dieser Maskenstöpsel 55' maskiert dann den im unteren Grabenbereich vorhandenen Anteil des Materialbereichs 50, also des dort vorhandenen Polysiliziums. Diese Zwischenstufe ist in der 6B dargestellt.
  • Im Übergang zur 6C wird dann in Bezug auf das Polysilizium oder die Materialschicht 50 aus 6B ein selektier Rückätzprozess durchgeführt. Aufgrund des Maskierungseffekts durch den Maskenstöpsel 55' werden durch den Rückätzprozess das maskierte Polysilizium oder der maskierte Bereich der Materialschicht 50 nicht angegriffen und verbleiben somit im unteren Bereich des Wandbereichs 30b und des Bodenbereichs 30a des Grabens 30.
  • Im Übergang zur Zwischenstufe der 6D wird dann der Maskenstöpsel 55' selektiv entfernt.
  • Im Übergang zum Zwischenzustand der 6E wird dann das verbliebene Material der Materialschicht 50 im unteren Bereich des Wandbereichs 30b und des Bodenbereichs 30a des Grabens 30 vollständig oxidiert, so dass sich dort im unteren Bereich des Grabens 30 insgesamt gesehen ein Dickoxid ausbildet, wobei die Ausdünnungen im Bereich der Kanten 30k vermieden werden.
  • Nach der zweiten Oxidation entsteht dabei nur am Trenchboden ein Dickoxid. Für das Rückätzen des Polys wird zunächst der Trench mit z. B. Fotolack gefüllt, der dann z. B. isotrop zurückgeätzt wird und so ein Lackstöpsel als Maskierung für die anschließende Polyrückätzung im Trenchbodenbereich entsteht.
  • Die 7A bis 7C zeigen eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Grabenstruktur mit Oxidationsauskleidung, und zwar wiederum in seitlicher Querschnittsansicht entsprechend der Zwischenzustände.
  • Bei dieser Ausführungsform wird von einer Struktur ausgegangen, bei welcher in einem Halbleitermaterialbereich 20 eine Grabenstruktur 30 eingebracht ist. Diese Grabenstruktur 30 wird mit einer ersten Oxidationsschicht 40 ausgekleidet und nachfolgend mit einem Materialbereich 50, z. B. in Form von Polysilizium, vollständig verfüllt, wie das in der 7A dargestellt ist.
  • Im Übergang zum Zwischenzustand der 7B findet dann ein selektiver Rückätzprozess im Hinblick auf das Material der Materialschicht 50, also im Hinblick auf Polysilizium statt, und zwar derart, dass ausschließlich im unteren Bereich des Bodenbereichs 30a und des unteren Bereichs des Wandbereichs 30b des Grabens 30 Polysilizium oder ein Anteil der Materialschicht 50 verbleiben.
  • Im Übergang zu der in 7C gezeigten Zwischenstufe wird dann ein Oxidationsschritt, nämlich der zweite Oxidationsschritt im Sinne der Erfindung, durchgeführt, so dass das verbliebene Polysilizium im Bereich des Bodens 30a des Grabens 30 vollständig umgesetzt wird und sich somit an dieser Stelle ein Dickoxidbereich ausbildet, der auch als Polysiliziumstöpsel oder -plug bezeichnet werden kann.
  • 1
    Halbleiterbauelement
    10
    Grabenstruktur
    20
    Halbleitermaterialbereich
    20a
    Oberflächenbereich
    30
    Graben
    30a
    Bodenbereich
    30b
    Wandbereich
    30k
    Übergangsbereich zwischen Bodenbereich und Wand
    bereich des Grabens, Krümmungsbereich, Kantenbe
    reich
    40
    erste Oxidationsschicht, erste Oxidschicht
    40'
    Oxidationsauskleidung/Oxidauskleidung beim Stand
    der Technik
    40a
    Oberflächenbereich
    40v
    Verdünnungsbereich/Ausdünnungsbereich
    40V
    Verdünnungsbereich/Ausdünnungsbereich beim Stand
    der Technik
    45
    Oxidationssperrschicht
    50
    Halbleitermaterialschicht, Polysiliziumschicht
    50'
    nicht oxidierter Teil/Bereich des Materialbe
    reichs 50, Inselbereich
    50a
    Oberflächenbereich
    55
    Maskenmaterial
    55'
    Maskenstöpsel
    60
    zweite Oxidationsschicht, zweite Oxidschicht
    60a
    Oberflächenbereich

Claims (19)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Grabenstruktur mit Oxidauskleidung mit den Schritten: (a) Ausbilden oder Bereitstellen eines Halbleitermaterialbereichs (20) mit einem Oberflächenbereich (20a), (b) Ausbilden eines Grabens (30), der sich – insbesondere im Wesentlichen vertikal – vom Oberflächenbereich (20a) des Halbleitermaterialbereichs (20) ins Innere des Halbleitermaterialbereichs (20) erstreckt und einen Wandbereich (30b) und einen Bodenbereich (30a) aufweist, (c) Auskleiden des oder eines Teils im Innern des Grabens (30) und insbesondere des Wandbereichs (30b) und/oder des Bodenbereichs (30a) des Grabens (30) oder eines Teils davon mit einer ersten Oxidationsschicht (40), insbesondere in im Wesentlichen konformer Art und Weise, (d) Ausbilden oder Abscheiden einer Materialschicht (50) des oder im Innern des Grabens (30) und dadurch teilweises oder vollständiges – insbesondere im Wesentlichen konformes – Auskleiden des Innern des Grabens (30) und insbesondere des Wandbereichs (30b) und/oder des Bodenbereichs (30a) des Grabens (30) mit der Materialschicht (50), insbesondere in einer den Graben nicht füllenden und/oder insbesondere die erste Oxidationsschicht direkt oder indirekt bedeckenden Art und Weise, und (e) Durchführen eines zweiten Oxidationsschritts und dadurch teilweises oder vollständiges – insbesondere im Wesentlichen konformes – Auskleiden des oder im Innern des Grabens (30) und insbesondere des Wandbereichs (30b) und/oder des Bodenbereichs (30a) des Grabens (30) mit einer zweiten Oxidationsschicht (60) durch teilweises- oder vollständig oxidatives Umwandeln der ausgebildeten oder abgeschiedenen Materialschicht (50).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (c) teilweise oder vollständig mittels eines ersten Oxidationsschritts realisiert wird, bei welchem insbesondere die erste Oxidationsschicht (40) teilweise oder vollständig durch teilweises oder vollständig oxidatives Umwandeln erzeugt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (c) teilweise oder vollständig durch Abscheiden einer oder mehrerer Materialschichten realisiert wird, wobei insbesondere TEOS und High-K- oder Low-K-Material verwendet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (c) und/oder die Schritte (c), (d), (e) und/oder die Schritte (d), (e) einmal oder mehrmals wiederholt werden.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass die erste Oxidationsschicht (40) zuoberst mit einer Oxidationssperrschicht (45) ausgebildet wird oder – dass auf der ersten Oxidationsschicht (40) zuoberst eine Oxidationssperrschicht (45) ausgebildet wird, – wobei jeweils als Material für die Oxidationssperrschicht (45) insbesondere ein Nitrid eingesetzt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Oxidationsschicht (40) und/oder die zweite Oxidationsschicht (60) als Oxidschichten ausgebildet werden.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Oxidationsschritt und/oder der zweite Oxidationsschritt als thermische Oxidationen geführt werden.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Oxidationsschritt und/oder der zweite Oxidationsschritt als Feuchtoxidationen geführt werden.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als erste Schichtdicke (d1) für die erste Oxidationsschicht (40) und/oder als zweite Schichtdicke (d2) für die zweite Oxidationsschicht (60) jeweils eine Schichtdicke gewählt werden, die geringer ist als eine gewünschte Zielschichtdicke (D) der Oxidationsauskleidung im Graben (30).
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, – dass als Schichtdicke (d2') für die Materialschicht (50) eine Schichtdicke derart gewählt wird, – dass sich durch den zweiten Oxidationsschritt die Schichtdicke (d2) der zweiten Oxidationsschicht (60) ergibt.
  11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, – dass die Schichtdicken (d1) der ersten Oxidationsschicht (40) und (d2) der zweiten Oxidationsschicht (60) so gewählt werden, – dass ihre Summe in etwa die gewünschte Zielschichtstärke (D) der Oxidationsauskleidung im Graben (30) ergibt oder im Bereich der Zielschichtstärke (D) der Oxidationsauskleidung im Graben (30) liegt.
  12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, – dass eine Zeitspanne (t1) für den ersten Oxidationsschritt so gewählt wird, – dass sich durch den ersten Oxidationsschritt eine gewünschte Schichtdicke (d1) der ersten Oxidationsschicht (40) ergibt.
  13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, – dass eine Zeitspanne (t2) für den zweiten Oxidationsschritt so gewählt wird, – dass sich durch den zweiten Oxidationsschritt eine gewünschte Schichtdicke (d2) der zweiten Oxidationsschicht (60) ergibt.
  14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Materialschicht (50) eine Schicht aus oder mit einem Halbleitermaterial, insbesondere aus oder mit Polysilizium oder amorphem Silizium gewählt wird.
  15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Oxidationsschritt und/oder der zweite Oxidationsschritt bei einer Temperatur von 1100°C oder darüber durchgeführt werden.
  16. Verfahren zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltungsanordnung oder eines Chips, bei welchem mindestens eine Grabenstruktur vorgesehen und mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet wird.
  17. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements, insbesondere einer Grabenstrukturtransistoreinrichtung, eines Trenchtransistors, eines Feldplattentransistors, bei welchem mindestens eine Grabenstruktur vorgesehen und mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet wird.
  18. Integrierte Halbleiterschaltungsanordnung oder Chip, bei welchen mindestens eine Grabenstruktur vorgesehen und mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.
  19. Halbleiterbauelement, insbesondere Grabenstrukturtransistoreinrichtung, Trenchtransistor, Feldplattentransistors, bei welchem mindestens eine Grabenstruktur vorgesehen und mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.
DE2003161697 2003-12-30 2003-12-30 Verfahren zum Herstellen einer Grabenstruktur mit Oxidationsauskleidung, zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltungsanordnung oder eines Chips, zum Herstellen eines Halbleiterbauelements sowie mit diesem Verfahren hergestellte integrierte Halbleiterschaltungsanordnung, hergestellter Chip, hergestelltes Halbleiterbauelement Expired - Fee Related DE10361697B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2003161697 DE10361697B4 (de) 2003-12-30 2003-12-30 Verfahren zum Herstellen einer Grabenstruktur mit Oxidationsauskleidung, zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltungsanordnung oder eines Chips, zum Herstellen eines Halbleiterbauelements sowie mit diesem Verfahren hergestellte integrierte Halbleiterschaltungsanordnung, hergestellter Chip, hergestelltes Halbleiterbauelement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2003161697 DE10361697B4 (de) 2003-12-30 2003-12-30 Verfahren zum Herstellen einer Grabenstruktur mit Oxidationsauskleidung, zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltungsanordnung oder eines Chips, zum Herstellen eines Halbleiterbauelements sowie mit diesem Verfahren hergestellte integrierte Halbleiterschaltungsanordnung, hergestellter Chip, hergestelltes Halbleiterbauelement

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10361697A1 true DE10361697A1 (de) 2005-08-04
DE10361697B4 DE10361697B4 (de) 2011-08-11

Family

ID=34716253

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2003161697 Expired - Fee Related DE10361697B4 (de) 2003-12-30 2003-12-30 Verfahren zum Herstellen einer Grabenstruktur mit Oxidationsauskleidung, zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltungsanordnung oder eines Chips, zum Herstellen eines Halbleiterbauelements sowie mit diesem Verfahren hergestellte integrierte Halbleiterschaltungsanordnung, hergestellter Chip, hergestelltes Halbleiterbauelement

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10361697B4 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1883116A1 (de) * 2006-07-26 2008-01-30 AMI Semiconductor Belgium BVBA Halbleiteranordnung mit hoher Durchbruchspannung und Verfahren zu deren Herstellung
DE102009038709A1 (de) * 2009-08-25 2011-04-07 Infineon Technologies Austria Ag Halbleiterbauelement mit dielektrischem Schichtstapel
CN115863413A (zh) * 2023-03-01 2023-03-28 通威微电子有限公司 一种沟槽氧化层制作方法与半导体器件

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0687003A1 (de) * 1994-06-06 1995-12-13 AT&T Corp. Lokaloxidierung von Silizium mit Isolierungsverfahren durch maskierte Seitenflächen
WO2000055901A1 (en) * 1999-03-17 2000-09-21 Semiconductor 300 Gmbh & Co. Kg Method for filling gaps on a semiconductor wafer
US6358785B1 (en) * 2000-06-06 2002-03-19 Lucent Technologies, Inc. Method for forming shallow trench isolation structures
US20030013271A1 (en) * 2001-07-13 2003-01-16 Infineon Technologies North America Corp. Method for high aspect ratio gap fill using sequential hdp-cvd
WO2003083167A1 (en) * 2002-03-28 2003-10-09 President And Fellows Of Harvard College Vapor deposition of silicon dioxide nanolaminates
DE10311314A1 (de) * 2002-07-10 2004-02-26 Mitsubishi Denki K.K. Halbleitervorrichtung mit Isolator und Verfahren zu ihrer Herstellung

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4626317A (en) * 1985-04-03 1986-12-02 Advanced Micro Devices, Inc. Method for planarizing an isolation slot in an integrated circuit structure
US4980734A (en) * 1988-05-31 1990-12-25 Texas Instruments Incorporated Dynamic memory cell using silicon-on-insulator transistor with trench capacitor
US6136664A (en) * 1997-08-07 2000-10-24 International Business Machines Corporation Filling of high aspect ratio trench isolation
US6291298B1 (en) * 1999-05-25 2001-09-18 Advanced Analogic Technologies, Inc. Process of manufacturing Trench gate semiconductor device having gate oxide layer with multiple thicknesses

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0687003A1 (de) * 1994-06-06 1995-12-13 AT&T Corp. Lokaloxidierung von Silizium mit Isolierungsverfahren durch maskierte Seitenflächen
WO2000055901A1 (en) * 1999-03-17 2000-09-21 Semiconductor 300 Gmbh & Co. Kg Method for filling gaps on a semiconductor wafer
US6358785B1 (en) * 2000-06-06 2002-03-19 Lucent Technologies, Inc. Method for forming shallow trench isolation structures
US20030013271A1 (en) * 2001-07-13 2003-01-16 Infineon Technologies North America Corp. Method for high aspect ratio gap fill using sequential hdp-cvd
WO2003083167A1 (en) * 2002-03-28 2003-10-09 President And Fellows Of Harvard College Vapor deposition of silicon dioxide nanolaminates
DE10311314A1 (de) * 2002-07-10 2004-02-26 Mitsubishi Denki K.K. Halbleitervorrichtung mit Isolator und Verfahren zu ihrer Herstellung

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HOPPE,B.: Mikroelektronik 2, Vogel Buchverlag, Kamprath-Reihe, 1.Auflage, 1998, ISBN 3-8023-1588- X, S.81-91
HOPPE,B.: Mikroelektronik 2, Vogel Buchverlag, Kamprath-Reihe, 1.Auflage, 1998, ISBN 3-8023-1588-X, S.81-91 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1883116A1 (de) * 2006-07-26 2008-01-30 AMI Semiconductor Belgium BVBA Halbleiteranordnung mit hoher Durchbruchspannung und Verfahren zu deren Herstellung
US7709889B2 (en) 2006-07-26 2010-05-04 Semiconductor Components Industries, L.L.C. Semiconductor device with improved breakdown properties and manufacturing method thereof
DE102009038709A1 (de) * 2009-08-25 2011-04-07 Infineon Technologies Austria Ag Halbleiterbauelement mit dielektrischem Schichtstapel
DE102009038709B4 (de) * 2009-08-25 2017-05-11 Infineon Technologies Austria Ag Halbleiterbauelement mit dielektrischem Schichtstapel
US9786659B2 (en) 2009-08-25 2017-10-10 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor component with dielectric layer stack and voltage divider
CN115863413A (zh) * 2023-03-01 2023-03-28 通威微电子有限公司 一种沟槽氧化层制作方法与半导体器件

Also Published As

Publication number Publication date
DE10361697B4 (de) 2011-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102004005506B4 (de) Verfahren zur Erzeugung von aktiven Halbleiterschichten verschiedener Dicke in einem SOI-Wafer
DE10353387B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Leistungstransistoranordnung und Leistungstransistoranordnung
DE102006012416B4 (de) Halbleiterbauelement (FET) mit einem runden Nano-Leitungstransistorkanal
DE19612948B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung mit vertiefter Kanalstruktur
DE102005014619B4 (de) Integriertes Schaltkreisbauelement mit Gatestruktur und zugehöriges Herstellungsverfahren
DE102006016550B4 (de) Feldeffekttransistoren mit vertikal ausgerichteten Gate-Elektroden und Verfahren zum Herstellen derselben
DE69534870T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines flachen Grabens zur Isolierung von zwei nebeneinanderliegenden tiefen Gräben unter Verwendung eines Silizidierungsprozesses
DE10236646B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer nichtflüchtigen Speichervorrichtung mit einer selbstausgerichteten Gate-Struktur
DE102013220852A1 (de) Integrierte Schaltungen und Verfahren zum Herstellen von integrierten Schaltungen mit Metall-Gate-Elektroden
DE112008002269T5 (de) Verfahren und Aufbau für einen Trench-Fet mit abgeschirmtem Gate
DE102006046425B4 (de) Verfahren zur Bildung einer Justiermarke eines Halbleiterbauelements
DE102005041285A1 (de) Grabenstrukturhalbleitereinrichtung und Verfahren zu deren Herstellung
DE102005048036B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit tiefen Grabenstrukturen
DE4233486B4 (de) Grabenkondensator-Speicherzelle und Verfahren zu deren Herstellung
DE10235793B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung (MOS-Transistor)
DE10052680C2 (de) Verfahren zum Einstellen einer Form einer auf einem Substrat gebildeten Oxidschicht
DE102006023607B4 (de) Verfahren zur Ausbildung von Seitenwand-Distanzstrukturen und Feldeffekttransistoren sowie Strukturierungsverfahren
DE10052208C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekttransistors mittels einer Justiertechnologie auf der Grundlage von Seitenwandabstandselementen
DE19835891B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Transistors
DE102011080439B4 (de) Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements
DE10039166A1 (de) Halbleitervorrichtung und zugehöriges Herstellungsverfahren
DE10361697B4 (de) Verfahren zum Herstellen einer Grabenstruktur mit Oxidationsauskleidung, zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltungsanordnung oder eines Chips, zum Herstellen eines Halbleiterbauelements sowie mit diesem Verfahren hergestellte integrierte Halbleiterschaltungsanordnung, hergestellter Chip, hergestelltes Halbleiterbauelement
DE10147120B4 (de) Grabenkondensator und Verfahren zur Herstellung desselben
EP1517362B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen in einem Halbleitersubstrat
DE102007014115B3 (de) Integrierte Schaltung und Verfahren zu deren Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20111112

R082 Change of representative
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee