DE112013005770T5 - Halbleitervorrichtung, integrierte Schaltung und Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung - Google Patents

Halbleitervorrichtung, integrierte Schaltung und Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung Download PDF

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Abstract

Eine Halbleitervorrichtung umfasst einen Transistor, der in einem Halbleiterkörper gebildet ist, der eine erste Hauptoberfläche hat. Der Transistor umfasst einen Sourcebereich, einen Drainbereich, einen Kanalbereich, eine Driftzone, einen Sourcekontakt, der elektrisch mit dem Sourcebereich verbunden ist, einen Drainkontakt, der elektrisch mit dem Drainbereich verbunden ist, und eine Gateelektrode an dem Kanalbereich. Der Kanalbereich und die Driftzone sind längs einer ersten Richtung zwischen dem Sourcebereich und dem Drainbereich angeordnet, wobei die erste Richtung parallel zu der ersten Hauptoberfläche ist. Der Kanalbereich hat eine Gestalt eines ersten Kammes, der sich längs der ersten Richtung erstreckt. Ein Kontakt aus dem Sourcekontakt und dem Drainkontakt ist benachbart zu der ersten Hauptoberfläche, und der andere Kontakt aus dem Sourcekontakt und dem Drainkontakt ist benachbart zu einer zweiten Hauptoberfläche, die entgegengesetzt zu der ersten Hauptoberfläche ist.

Description

  • HINTERGRUND
  • Leistungstransistoren, die gewöhnlich in Automobil- und Industrie-Elektroniken verwendet werden, erfordern einen niedrigen Einschaltwiderstand (Ron), während eine hohe Spannungssperrfähigkeit sichergestellt ist. Beispielsweise sollte ein MOS-("Metall-Oxid-Halbleiter-")Leistungstransistor abhängig von Anwendungserfordernissen in der Lage sein, Drain-Source-Spannungen Vds von einigen zehn bis einigen hundert oder tausend Volt zu sperren. MOS-Leistungstransistoren leiten typischerweise sehr große Ströme, die bis zu einigen hundert Amperes bei typischen Gate-Source-Spannungen von etwa 2 bis 20 V sein können.
  • Laterale Leistungsvorrichtungen, in welchen ein Stromfluss hauptsächlich parallel zu einer Hauptoberfläche eines Halbleitersubstrates stattfindet, sind nützlich für integrierte Schaltungen, in welche weitere Komponenten bzw. Bauelemente, wie Schalter, Brücken und Steuerschaltungen, integriert sind.
  • Beispielsweise können Leistungstransistoren in Gleichstrom/Gleichstrom- oder Wechselstrom/Gleichstrom-Wandlern bzw. Konvertern verwendet werden, um einen Strom durch eine Spule bzw. einen Induktor zu schalten. In diesen Wandlern werden Frequenzen in einem Bereich von einigen kHz bis zu einigen MHz verwendet. Um Schaltverluste zu reduzieren, werden Versuche unternommen, Kapazitäten in den Leistungstransistoren zu minimieren. Dies erlaubt wiederum eine beschleunigte Schaltfähigkeit.
  • Bei höheren Strömen können Probleme auftreten, wenn die Source- und die Drainbereiche von der ersten Hauptoberfläche zu kontaktieren sind, aufgrund der begrenzten Möglichkeiten eines Kontaktierens der Source- und der Drainbereiche. Aus diesen Gründen werden Anstrengungen unternommen, eine quasi-vertikale Halbleitervorrichtung vorzusehen.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine quasi-vertikale Halbleitervorrichtung mit einer gesteigerten Performance bzw. einem verbesserten Betriebsverhalten vorzusehen. Es ist eine weitere Aufgabe, ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Vorrichtung zu schaffen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst eine Halbleitervorrichtung einen Transistor in einem Halbleiterkörper, der eine erste Hauptoberfläche hat. Der Transistor umfasst einen Sourcebereich, einen Drainbereich, einen Kanalbereich, eine Driftzone, einen Sourcekontakt, der elektrisch mit dem Sourcebereich verbunden ist, einen Drainkontakt, der elektrisch mit dem Drainbereich verbunden ist, eine Gateelektrode an dem Kanalbereich, wobei der Kanalbereich und die Driftzone längs einer ersten Richtung zwischen dem Sourcebereich und dem Drainbereich angeordnet sind, wobei die erste Richtung parallel zu der ersten Hauptoberfläche ist und der Kanalbereich eine Gestalt eines ersten Kammes bzw. Grates bzw. Firsts hat, der sich längs der ersten Richtung erstreckt. Ein Kontakt aus dem Sourcekontakt und dem Drainkontakt ist benachbart zu der ersten Hauptoberfläche, und der andere Kontakt aus dem Sourcekontakt und dem Drainkontakt ist benachbart zu einer zweiten Hauptoberfläche, die entgegengesetzt zu der ersten Hauptoberfläche ist.
  • Gemäß einem weiterem Ausführungsbeispiel umfasst eine integrierte Schaltung erste und zweite Transistoren in einem Halbleiterkörper, der jeweils eine erste Hauptoberfläche hat. Jeder der ersten und zweiten Transistoren umfasst einen Sourcebereich, einen Drainbereich, einen Kanalbereich, eine Driftzone, einen Sourcekontakt, der elektrisch mit dem Sourcebereich verbunden ist, einen Drainkontakt, der elektrisch mit dem Drainbereich verbunden ist, eine Gateelektrode an dem Kanalbereich. Der Kanalbereich und die Driftzone sind längs einer ersten Richtung zwischen dem Sourcebereich und dem Drainbereich vorgesehen. Die erste Richtung ist parallel zu der ersten Hauptoberfläche. Der Kanalbereich hat eine Gestalt eines ersten Kammes bzw. Grates bzw. Firsts, der sich längs der ersten Richtung erstreckt. Ein Kontakt aus dem Sourcekontakt und dem Drainkontakt des ersten Transistors ist benachbart zu der ersten Hauptoberfläche, der andere Kontakt aus dem Sourcekontakt und dem Drainkontakt des ersten Transistors ist benachbart zu einer zweiten Hauptoberfläche, die entgegengesetzt zu der ersten Hauptoberfläche ist.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung ein Bilden eines Transistors in einem Halbleiterkörper, der eine erste Hauptoberfläche hat. Das Verfahren umfasst ein Bilden eines Sourcebereiches und eines Drainbereiches benachbart zu der ersten Hauptoberfläche, ein Bilden eines Kanalbereiches und einer Driftzone benachbart zu der ersten Hauptoberfläche, ein Bilden einer Gateelektrode zwischen dem Source- und dem Drainbereich, ein Bilden einer Gateelektrode einschließlich eines Bildens eines Gatetrenches bzw. -grabens in der ersten Hauptoberfläche und ein Bilden einer Kontaktöffnung, die sich von der ersten Hauptoberfläche zu einer zweiten Hauptoberfläche erstreckt, die entgegengesetzt zu der ersten Hauptoberfläche ist.
  • Der Fachmann wird zusätzliche Merkmale und Vorteile nach Lesen der folgenden Detailbeschreibung und Betrachten der begleitenden Zeichnungen erkennen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die begleitenden Zeichnungen sind beigeschlossen, um ein weiteres Verständnis von Ausführungsbeispielen der Erfindung vorzusehen, und sie sind in die Offenbarung einbezogen und bilden einen Teil von dieser. Die Zeichnungen veranschaulichen die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zum Erläutern der Prinzipien. Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung und zahlreiche der beabsichtigten Vorteile werden sofort gewürdigt, da sie unter Hinweis auf die folgende Detailbeschreibung besser verstanden werden. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu relativ zueinander. Gleiche Bezugszeichen geben entsprechend ähnliche Teile an.
  • 1A zeigt eine Draufsicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 1B zeigt eine Schnittdarstellung der Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 1C zeigt eine Schnittdarstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
  • 1D zeigt eine Schnittdarstellung, die senkrecht bezüglich der jeweils in den 1B oder 1C dargestellten Schnittdarstellung geführt ist.
  • 1E zeigt eine verschiedene Schnittdarstellung, die jeweils senkrecht bezüglich der in den 1B und 1C dargestellten Schnittdarstellungen geführt ist.
  • 2A zeigt ein Ausführungsbeispiel einer integrierten Schaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 2B zeigt eine Schnittdarstellung einer integrierten Schaltung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
  • 2C zeigt eine Schnittdarstellung einer integrierten Schaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 3A zeigt eine Schnittdarstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 3B zeigt eine Schnittdarstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 3C zeigt eine Schnittdarstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 4 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 5A zeigt eine Schnittdarstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 5B zeigt eine Schnittdarstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
  • 5C ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 6A bis 6C zeigen Draufsichten einer Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen.
  • 7A bis 7D zeigen Schnittdarstellungen einer Halbleitervorrichtung, wenn das Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel vorgenommen wird.
  • 8A bis 8D veranschaulichen Schnittdarstellungen einer Halbleitervorrichtung, wenn das Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel durchgeführt wird.
  • DETAILBESCHREIBUNG
  • In der folgenden Detailbeschreibung wird Bezug genommen auf die begleitenden Zeichnungen, die einen Teil der Offenbarung bilden und in denen für Veranschaulichungszwecke spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgebildet werden kann. In dieser Hinsicht wird eine Richtungsterminologie wie "Oberseite", "Boden", "Vorderseite", "Rückseite", "vorne", "hinten" usw. im Hinblick auf die Orientierung der gerade beschriebenen Figuren verwendet. Da Komponenten von Ausführungsbeispielen der Erfindung in einer Anzahl von verschiedenen Orientierungen positioniert werden können, wird die Richtungsterminologie für Zwecke der Darstellung benutzt und ist in keiner Weise begrenzend. Es ist zu verstehen, dass andere Ausführungsbeispiele verwendet und strukturelle oder logische Änderungen gemacht werden können, ohne von dem durch die Patentansprüche definierten Bereich abzuweichen.
  • Die Beschreibung der Ausführungsbeispiele ist nicht begrenzend. Insbesondere können Elemente der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele mit Elementen von verschiedenen Ausführungsbeispielen kombiniert werden.
  • Die Begriffe "Wafer", "Substrat" oder "Halbleitersubstrat", die in der folgenden Beschreibung verwendet sind, können jegliche auf Halbleiter beruhende Struktur umfassen, die eine Halbleiteroberfläche hat. Wafer und Struktur sind so zu verstehen, dass sie Silizium, Silizium-auf-Isolator (SOI), Silizium-auf-Saphir (SOS), dotierte und undotierte Halbleiter, epitaktische Schichten von Silizium, getragen durch eine Basishalbleiterunterlage, und andere Halbleiterstrukturen umfassen. Der Halbleiter braucht nicht auf Silizium zu beruhen. Der Halbleiter kann ebenso Silizium-Germanium, Germanium oder Galliumarsenid sein. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen können Siliziumcarbid (SiC) oder Galliumnitrid (GaN) das Halbleitersubstratmaterial bilden.
  • Der Begriff "Halbleiterkörper" kann irgendeines der oben erwähnten Beispiele eines Substrats umfassen. Speziell kann sich dieser Begriff auf eine Halbleiterschicht, insbesondere eine monokristalline Halbleiterschicht, beziehen, in welcher Komponenten bzw. Bauelemente einer Halbleitervorrichtung hergestellt werden können. Beispielsweise kann sich der Begriff "Halbleiterkörper" auf einen Teil einer geschichteten Struktur oder auf einen Teil eines SOI-Substrats beziehen.
  • Die Begriffe "lateral" und "horizontal", wie diese in der vorliegenden Beschreibung verwendet sind, sollen eine Orientierung parallel zu einer ersten Oberfläche eines Halbleitersubstrats oder eines Halbleiterkörpers angeben. Dies kann beispielsweise die Oberfläche eines Wafers oder einer Die bzw. eines Chips sein.
  • Der Begriff "vertikal", wie dieser in der vorliegenden Beschreibung verwendet ist, soll eine Orientierung angeben, die senkrecht zu der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats oder Halbleiterkörpers angeordnet ist.
  • Die hier verwendeten Begriffe "haben", "enthalten", "umfassen", "aufweisen" und ähnliche Begriffe sind offene Begriffe, und diese Begriffe geben das Vorhandensein der festgestellten Elemente oder Merkmale an, schließen jedoch zusätzliche Elemente oder Merkmale nicht aus. Die unbestimmten Artikel und die bestimmten Artikel sollen sowohl den Plural als auch den Singular umfassen, falls sich aus dem Zusammenhang nicht klar etwas anderes ergibt.
  • Die in dieser Beschreibung verwendeten Begriffe "gekoppelt" und/oder "elektrisch gekoppelt" sollen nicht bedeuten, dass die Elemente direkt miteinander gekoppelt sein müssen, vielmehr können dazwischenliegende Elemente zwischen den "gekoppelten" oder "elektrisch gekoppelten" Elementen vorgesehen sein. Der Begriff "elektrisch verbunden" soll eine niederohmige elektrische Verbindung zwischen den elektrisch miteinander verbundenen Elementen beschreiben.
  • Die Figuren und die Beschreibung veranschaulichen relative Dotierungskonzentrationen durch Angabe von "–" oder "+" nächst zu dem Dotierungstyp "n" oder "p". beispielsweise bedeutet "n–" eine Dotierungskonzentration, die niedriger ist als die Dotierungskonzentration eines "n"-Dotierungsbereiches, während ein "n+"-Dotierungsbereich eine höhere Dotierungskonzentration hat als ein "n"-Dotierungsbereich. Dotierungsbereiche der gleichen relativen Dotierungskonzentration haben nicht notwendigerweise die gleiche absolute Dotierungskonzentration. Beispielsweise können zwei verschiedene "n"-Dotierungsbereiche die gleichen oder verschiedene absolute Dotierungskonzentrationen haben. In den Figuren und der Beschreibung sind für ein besseres Verständnis die dotierten Teile oft als "p"- oder "n"-dotiert bezeichnet. Wie klar zu verstehen ist, soll diese Bezeichnung in keiner Weise begrenzend sein. Der Dotierungstyp kann beliebig sein, solange die beschriebene Funktionalität erzielt wird. Weiterhin können in allen Ausführungsbeispielen die Dotierungstypen umgekehrt werden.
  • Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf einen "ersten" und einen "zweiten" Leitfähigkeitstyp bzw. Leitungstyp von Dotierstoffen, mit welchen Halbleiterteile dotiert sind. Der erste Leitfähigkeitstyp kann ein p-Typ sein, und der zweite Leitfähigkeitstyp kann ein n-Typ sein, oder umgekehrt. Wie allgemein bekannt ist, können abhängig von dem Dotierungstyp oder der Polarität der Source- und Drainbereiche MOSFETs n-Kanal- oder p-Kanal-MOSFETs sein. Beispielsweise sind in einem n-Kanal-MOSFET der Source- und der Drainbereich mit n-Typ-Dotierstoffen dotiert, und die Stromrichtung verläuft von dem Drainbereich zu dem Sourcebereich. In einem p-Kanal-MOSFET sind der Source- und der Drainbereich mit p-Typ-Dotierstoffen dotiert, und die Stromrichtung verläuft von dem Sourcebereich zu dem Drainbereich. Wie klar zu verstehen ist, können im Zusammenhang der vorliegenden Beschreibung die Dotierungstypen umgekehrt werden. Wenn ein spezifischer Strompfad mittels einer Richtungssprache beschrieben ist, soll diese Beschreibung lediglich so verstanden werden, dass sie den Pfad und nicht die Polarität des Stromflusses angibt, d.h., ob der Transistor ein p-Kanal- oder ein n-Kanal-Transistor ist. Die Figuren können polaritätsempfindliche Komponenten, beispielsweise Dioden, umfassen. Wie klar zu verstehen ist, ist die spezifische Anordnung dieser polaritätsempfindlichen Komponenten als ein Beispiel gegeben und kann umgekehrt werden, um die beschriebene Funktionalität zu erzielen, abhängig davon, ob der erste Leitfähigkeitstyp einen n-Typ oder einen p-Typ bedeutet.
  • 1A zeigt eine Draufsicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, und die 1B und 1C zeigen Schnittdarstellungen der Halbleitervorrichtung, die zwischen I und I' geführt sind.
  • Die in 1 gezeigte Halbleitervorrichtung umfasst eine Vielzahl von Transistorzellen, wobei die Transistorzellen einen Sourcebereich 201, einen Drainbereich 205, einen Kanalbereich 220 und eine Driftzone 260 aufweisen. Die Transistorzellen sind parallel verbunden, so dass die Sourcebereiche 201 und die Drainbereiche 205 ein einziges Gebiet bilden können. Der Sourcebereich 201, der Drainbereich 205 und die Driftzone 260 können einen ersten Leitfähigkeitstyp haben und können mit Dotierstoffen des ersten Leitfähigkeitstyps, beispielsweise n-Typ-Dotierstoffen, dotiert sein. Die Dotierungskonzentration des Source- und des Drainbereiches 201, 205 kann höher sein als eine Dotierungskonzentration der Driftzone 260. Der Kanalbereich 220 ist zwischen dem Sourcebereich 201 und der Driftzone 260 angeordnet. Der Kanalbereich 220 hat einen zweiten Leitfähigkeitstyp und ist mit Dotierstoffen des zweiten Leitfähigkeitstyps dotiert, beispielsweise mit p-Typ-Dotierstoffen. Die Driftzone 260 kann zwischen dem Kanalbereich 220 und dem Drainbereich 205 angeordnet sein. Der Sourcebereich 201, der Kanalbereich 220, die Driftzone 260 und der Drainbereich 205 sind längs einer ersten Richtung angeordnet. Die erste Richtung erstreckt sich von I nach I' parallel zu der ersten Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers oder Substrates.
  • Wenn eine geeignete Spannung an die Gateelektrode 210 angelegt wird, wird die Leitfähigkeit eines Kanals, der in dem Kanalbereich 220 gebildet wird, durch die Gatespannung gesteuert. Die Gateelektrode 210 ist von dem Kanalbereich 220 mittels eines isolierenden Gatedielektrikummaterials 201, wie Siliziumoxid, isoliert. Durch Steuern der Leitfähigkeit eines in dem Kanalbereich gebildeten Kanals kann der Stromfluss von dem Sourcebereich 201 über den in dem Kanalbereich 220 gebildeten Kanal und die Driftzone 260 zu dem Drainbereich 205 gesteuert werden. Der Transistor 200 kann weiterhin eine Feldplatte 250 aufweisen, die benachbart zu der Driftzone 260 angeordnet ist. Die Feldplatte 250 ist von der Driftzone 260 mittels einer isolierenden Felddielektrikumschicht 251, wie eines Feldoxids, isoliert.
  • Der Sourcebereich 201 ist mit der Sourceelektrode 202 verbunden. Der Drainbereich 205 ist mit der Drainelektrode 206 verbunden.
  • Wenn ein Einschalten vorgenommen wird, wird eine Inversionsschicht an der Grenze zwischen dem Kanalbereich 220 und dem isolierenden Gatedielektrikummaterial 211 gebildet. Demgemäß ist der Transistor in einem leitenden Zustand von dem Sourcebereich 201 zu dem Drainbereich 205 über die Driftzone 260. Wenn der Transistor ausgeschaltet wird, wird kein leitender Kanal an der Grenze zwischen dem Kanalbereich 220 und dem Isolierenden Gatedielektrikummaterial 211 gebildet, so dass kein Strom fließt. Weiterhin kann eine geeignete Spannung an die Feldplatte 250 in einem Aus-Zustand gelegt werden. In einem Aus-Zustand verarmt die Feldplatte Ladungsträger von der Driftzone, so dass die Durchbruchspannungseigenschaften des Transistors 200 verbessert werden. In einer Halbleitervorrichtung, die eine Feldplatte aufweist, kann die Dotierungskonzentration der Driftzone erhöht werden, ohne die Durchbruchspannungseigenschaften im Vergleich mit einer Vorrichtung ohne eine Feldplatte zu verschlechtern. Aufgrund der höheren Dotierungskonzentration der Driftzone wird der Einschaltwiderstand Rdson weiter vermindert, was in verbesserten Vorrichtungseigenschaften resultiert.
  • Die 1B und 1C zeigen Beispiele von Schnittdarstellungen der in 1A dargestellten Halbleitervorrichtung zwischen I und I'. Die Richtung zwischen I und I' entspricht der ersten Richtung. Wie gezeigt ist, erstreckt sich der Sourcebereich 201 von der ersten Hauptoberfläche 110 in eine Tiefenrichtung des Körpers 100, das heißt senkrecht bezüglich der ersten Hauptoberfläche 110. Der Kanalbereich 220 und die Driftzone 260 sind längs einer ersten Richtung, die parallel zu der ersten Hauptoberfläche 110 ist, zwischen dem Sourcebereich 201 und dem Drainbereich 205 angeordnet. Der Drainbereich 205 erstreckt sich in ähnlicher Weise von der ersten Hauptoberfläche 110 in einer Tiefenrichtung des Körpers. Der Drainbereich 205 kann durch eine leitende Schicht ausgeführt sein, die eine Drainelektrode 206 bildet. Optional kann der Drainbereich 205 einen dotierten Bereich des ersten Leitfähigkeitstyps umfassen. Wie durch Strichlinien angezeigt ist, sind in einer Ebene vor und hinter der angegebenen Zeichenebene Gatetrenches 212 benachbart zu dem Kanalbereich 220 angeordnet. In einer entsprechenden Weise können Feldplattentrenches 252 benachbart zu der Driftzone 260 angeordnet sein. Der Gatetrench 212 und der Feldplattentrench 252 erstrecken sich von der ersten Hauptoberfläche 110 in einer Tiefenrichtung des Körpers. Als eine Folge hat der Kanalbereich 220 die Gestalt eines ersten Kammes. Aufgrund des Vorhandenseins der Feldplattentrenches 252 hat auch die Driftzone 260 die Gestalt eines zweiten Kammes.
  • Die Halbleitervorrichtungen der 1B und 1C umfassen weiterhin eine Vorder- bzw. Frontseitenmetallisierung 270, die von der ersten Hauptoberfläche 110 mittels eines Vorderseitendielektrikums 265 isoliert ist. Die Halbleitervorrichtungen umfassen weiterhin eine Rückseitenmetallisierung 275, die von der zweiten Hauptoberfläche 120 mittels eines Rückseitendielektrikums 280 isoliert ist.
  • 1B zeigt weiterhin einen Bodykontaktbereich 225, der unterhalb des Bodybereiches 220 und unterhalb eines Teiles der Driftzone 260 angeordnet ist. Der Bodykontaktbereich 225 verbindet den Kanalbereich mit dem Sourcekontakt über die Kontaktteile 226, um einen parasitären Bipolartransistor zu vermeiden, der sonst an diesem Teil gebildet werden könnte. Optional kann sich der Bodykontaktteil 225 unterhalb der Driftzone 260 erstrecken, so dass in einem Aus-Zustand des Transistors die Driftzone 260 einfacher verarmt werden kann.
  • Wie weiterhin in 1B gezeigt ist, können der Sourcebereich 201 und die Sourceelektrode 202 mit einer Vorderseitenmetallisierung 720 über einen leitenden Stöpsel bzw. Plug 208 und einen Sourcekontakt 267 verbunden sein. Weiterhin kann der Drainbereich 205 einschließlich der Drainelektrode 206 mit einer Rückseitenmetallisierung 275 über einen leitenden Stöpsel 207 und einen Drainkontakt 277 verbunden sein, der benachbart zu der zweiten Hauptoberfläche 120 ist, die entgegengesetzt zu der ersten Hauptoberfläche 110 ist.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1C können der Sourcebereich 201 und die Sourceelektrode 202 mit einer Rückseitenmetallisierung 275 über einen leitenden Stöpsel 208 und einen Sourcekontakt 267, der benachbart zu der zweiten Hauptoberfläche ist, verbunden sein. Der Drainbereich 205 einschließlich der Drainelektrode 206 kann mit einem Vorderseitenmetall 270 über einen leitenden Stöpsel 207 und einen Drainkontakt 277, der benachbart zu der ersten Hauptoberfläche 110 des Halbleiterkörpers ist, verbunden sein.
  • Demgemäß bildet die in den 1A bis 1C veranschaulichte Halbleitervorrichtung eine Halbleitervorrichtung aus, die einen Transistor 200 umfasst, der in einem Halbleiterkörper 100 gebildet ist, der eine erste Hauptoberfläche 110 hat. Der Transistor umfasst einen Sourcebereich 201, einen Drainbereich 206, einen Kanalbereich 220, eine Driftzone 260, einen mit dem Sourcebereich verbundenen Sourcekontakt 267, einen mit dem Drainbereich 206 verbundenen Drainkontakt 277 und eine Gateelektrode 210 an dem Kanalbereich 220. Der Kanalbereich 220 und die Driftzone 260 sind längs einer ersten Richtung zwischen dem Sourcebereich 201 und dem Drainbereich 206 angeordnet. Die erste Richtung ist parallel zu der ersten Hauptoberfläche 110, und der Kanalbereich 220 hat eine Gestalt eines Kammes bzw. eines Grates bzw. eines Firsts, der sich längs der ersten Richtung erstreckt. Ein Kontakt aus dem Sourcekontakt und dem Drainkontakt ist benachbart zu der ersten Hauptoberfläche 110, und der andere Kontakt aus dem Sourcekontakt 267 und dem Drainkontakt 277 ist benachbart zu der zweiten Hauptoberfläche 120 entgegengesetzt zu der ersten Hauptoberfläche 110.
  • Die Halbleitervorrichtung bildet einen quasi-vertikalen Leistungstransistor aus, in welchem der Strom, der mittels einer an die Gateelektrode angelegten Spannung gesteuert ist, in einer lateralen Richtung fließt, d.h. parallel zu der ersten Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers. Weiterhin ist ein Kontakt aus dem Sourcekontakt und dem Drainkontakt an der ersten Hauptoberfläche angeordnet, und der andere Kontakt aus dem Sourcekontakt und dem Drainkontakt ist an der zweiten Hauptoberfläche vorgesehen. Damit fließt der sich ergebende Strom in einer vertikalen Richtung.
  • Die 1D und 1E veranschaulichen Schnittdarstellungen des Substrats oder Körpers, die zwischen II und II' und III und III' in 1A geführt sind. Die Richtungen zwischen II und II' und zwischen III und III' sind senkrecht zu der ersten Richtung. Wie in 1D gezeigt ist, hat der Kanalbereich 220 die Gestalt eines Kammes, wobei der Kamm eine Breite d1 und eine Tiefe oder Höhe t1 hat. Beispielsweise kann der Kamm eine Oberseite 220a und zwei Seitenwände 220b haben. Die Seitenwände 220b können sich senkrecht oder unter einem Winkel von mehr als 75° bezüglich der ersten Hauptoberfläche 110 erstrecken. Die Gateelektrode 210 kann benachbart zu wenigstens zwei Seiten des Kammes angeordnet sein.
  • Darüber hinaus kann in einer Schnittdarstellung zwischen III und III' die Driftzone 260 auch die Gestalt eines zweiten Kammes haben, wobei der zweite Kamm eine Breite d2 und eine Tiefe oder Höhe t2 hat. Beispielsweise kann der zweite Kamm eine Oberseite 260a und zwei Seitenwände 260b haben. Die Seitenwände 260b können sich senkrecht oder unter einem Winkel von mehr als 75° in Bezug auf die erste Hauptoberfläche 110 erstrecken. Die Feldplatte 260 kann benachbart zu der Oberseite 260a oder benachbart zu wenigstens zwei Seiten des Kammes angeordnet sein.
  • Unterhalb des Kanalbereiches und optional der Driftzone kann der tiefe Bodykontaktteil 225 angeordnet sein, wie dies oben erläutert wurde.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel beträgt die Breite d1 des Kanalbereiches 220 d1 ≤ 2 ld, wobei ld eine Länge einer Verarmungszone bezeichnet, die an der Zwischenfläche zwischen der Gatedielektrikumschicht 211 und dem Kanalbereich 220 gebildet wird. Beispielsweise kann die Breite der Verarmungszone bestimmt werden zu:
    Figure DE112013005770T5_0002
    wobei εs die Dielektrizitätskonstante des Halbleitermaterials angibt (11,9 × ε0 für Silizium, ε0 = 8,85 × 1014 F/cm), k die Boltzmann-Konstante ist (1,38066 × 10–23 J/K), T die Temperatur bezeichnet, ln den natürlichen Logarithmus angibt, NA die Fremdstoffkonzentration des Halbleiterkörpers ist, ni die intrinsische Trägerkonzentration angibt (1,45 × 1010 cm–3 für Silizium bei 27°C) und q die Elementarladung ist (1,6 × 10–19 C).
  • Im Allgemeinen wird angenommen, dass in einem Transistor die Länge der Verarmungszone bei einer Gatespannung entsprechend der Schwellenspannung der maximalen Breite der Verarmungszone entspricht. Beispielsweise kann die Breite der ersten Trenches angenähert 20 bis 130 nm, beispielsweise 40 bis 120 nm, längs der ersten Hauptoberfläche 110 des Halbleiterkörpers 100 sein.
  • Darüber hinaus kann das Verhältnis der Länge zur Breite die folgende Beziehung erfüllen: s1/d1 > 2,0, wobei s1 die Länge des Kammes, gemessen längs der ersten Richtung, wie dies auch in 1A dargestellt ist, bezeichnet. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen gilt s1/d1 > 2,5. Wie in 1D und in 1E gezeigt ist, kann die Breite d1 der Kanalbereiche 220 verschieden von der Breite d2 der Driftzone 260 sein. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Driftzone 260 eine flache Oberfläche umfassen, die nicht gemustert bzw. strukturiert ist, um Kämme zu bilden, wie dies in 1D gezeigt ist.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel, in welchem die Breite d1 ≤ 2 ld vorliegt, ist der Transistor 200 ein sogenannter "vollständig verarmter" Transistor, in welchem der Kanalbereich 220 vollständig verarmt, wenn die Gateelektrode auf ein Ein-Potential gesetzt ist. In einem solchen Transistor kann eine optimale Unterschwellenspannung erzielt werden, und Kurzkanaleffekte können wirksam unterdrückt werden, was in verbesserten Vorrichtungseigenschaften resultiert.
  • In einem Transistor, der eine Feldplatte umfasst, ist es andererseits wünschenswert, eine Driftzone 260 zu verwenden, die eine Breite d2 hat, welche viel größer als die Breite d1 ist. Aufgrund der größeren Breite d2 der Driftzone kann der Widerstand Rdson der Driftzone und somit des Transistors weiter vermindert werden, was in weiter verbesserten Vorrichtungseigenschaften resultiert. Um die Eigenschaften der Halbleitervorrichtung in dem Kanalbereich zu verbessern und weiter die Vorrichtungseigenschaften in der Driftzone zu verbessern, wird ein Strukturieren der Gateelektrode und der Feldplatte vorgenommen, damit eine verschiedene Breite der ersten und der zweiten Kämme erhalten wird.
  • Wie weiter anhand von 1B und 1C erläutert wurde, erstrecken sich der Source- und der Drainbereich 201, 205 in der Tiefenrichtung des Körpers. Demgemäß können durch geeignetes Einstellen der Tiefe des Source- und des Drainbereiches 201, 205 die elektrischen Eigenschaften der Transistoren gemäß den Anforderungen eingestellt werden. Aufgrund der speziellen zusätzlichen Merkmale, dass sich die Gateelektrode 210 und die Feldplatte 250 in der Tiefenrichtung benachbart zu dem Kanalbereich 220 und der Driftzone 260 erstrecken, ist es möglich, die Leitfähigkeit eines Kanal, der in dem Kanalbereich 220 gebildet wird, mittels der Gateelektrode längs der vollen Tiefe t1 des Kanalbereiches 220 zu steuern. In einer entsprechenden Weise beeinflusst die Feldplatte 250 das Verhalten der Driftzone längs der Tiefe t2 des zweiten Kammes. Daher bestimmen die Tiefe des Sourcebereiches und des Drainbereiches die effektive Breite des Transistors. Durch Einstellen der Tiefe der Source- und der Drainbereiche können die Breite und folglich die Eigenschaften der Vorrichtung bestimmt werden. Beispielsweise kann die Tiefe der Source- und Drainbereiche größer als 1 µm sein.
  • Die 2A, 2B und 2C veranschaulichen Beispiele von integrierten Schaltungen gemäß Ausführungsbeispielen. Gemäß diesen Ausführungsbeispielen kann eine integrierte Schaltung eine Vielzahl von Halbleitervorrichtungen umfassen, wie diese oben angegeben sind. Beispielsweise veranschaulicht 2A eine integrierte Schaltung, die einen ersten Transistor 3001 und einen zweiten Transistor 3002 umfasst. Jeder der ersten und zweiten Transistoren 3001, 3002 umfasst im Wesentlichen die in 1 veranschaulichten Komponenten. Die Transistoren 3001, 3002 umfassen einen Sourcebereich 301, einen Drainbereich 305, einen Kanalbereich 320 und eine Driftzone 360. Eine Gateelektrode 310, die spezielle Strukturen hat, wie diese anhand von 1 erläutert sind, ist in dem Kanalbereich 320 angeordnet. Die Transistoren können weiterhin eine Feldplatte 350 umfassen, die an der Driftzone 360 angeordnet sein kann. Die Gateelektrode 310 ist von dem Kanalbereich 320 mittels des Gatedielektrikums 311 isoliert, und die Feldplatte 350 ist von der Driftzone 360 mittels einer Felddielektrikumschicht 351 isoliert. Der Sourcebereich 301 ist über eine Sourceelektrode 302 mit einem ersten leitenden Stöpsel 308 gekoppelt. Der Drainbereich 305 kann als eine leitende Schicht ausgeführt sein, die eine Drainelektrode 306 bildet. Optional kann der Drainbereich 305 einen dotierten Bereich des ersten Leitfähigkeitstyps umfassen.
  • Wie in 2A dargestellt ist, kann der erste Transistor 3001 einen ersten Sourcekontakt 3671 umfassen, der benachbart zu der zweiten Hauptoberfläche 120 des Halbleiterkörpers 100 ist. Weiterhin umfasst der erste Transistor 3001 einen ersten Drainkontakt 3771, der an der ersten Hauptoberfläche 110 angeordnet ist. Der erste Sourcekontakt 3671 ist mit dem Sourcebereich 301 des ersten Transistors 3001 verbunden, und der erste Drainkontakt ist mit dem Drainbereich 305 des ersten Transistors 3001 verbunden.
  • Ein zweiter Transistor 3002 umfasst im Wesentlichen die gleichen Komponenten wie der erste Transistor 3001, so dass eine Beschreibung hiervon in Einzelheiten weggelassen wird. Der zweite Transistor 3002 ist in dem gleichen Halbleiterkörper 100 wie der erste Transistor 3001 gebildet. Der zweite Transistor 3002 ist von dem ersten Transistor 3001 mittels einer Isolationsstruktur 390 isoliert. Beispielsweise kann die Isolationsstruktur 390 ein isolierendes Material und optional eine leitende Füllung 391 umfassen, die von dem benachbarten Halbleitermaterial isoliert ist. Beispielsweise kann die Isolationsstruktur 390 durch Bilden eines Trenches in dem Halbleiterkörper und Bilden der jeweiligen isolierenden und leitenden Materialien in diesem Trench gebildet werden. Beispielsweise kann der Trench, der die Isolationsstruktur 390 definiert, gleichzeitig mit Trenches gebildet werden, die Feldplattentrenches 352 oder Gateelektrodentrenches 312 definieren.
  • Der zweite Sourcekontakt 3672 ist elektrisch mit dem Sourcebereich 302 des zweiten Transistors 3002 verbunden. Beispielsweise kann der zweite Sourcekontakt 3672 an der ersten Hauptoberfläche 110 des Halbleiterkörpers 100 angeordnet sein. Weiterhin ist der zweite Drainkontakt 3772 mit dem Drainbereich 305 des zweiten Transistors 3002 verbunden. Der zweite Drainkontakt 3772 kann an der zweiten Hauptoberfläche 120 des Halbleiterkörpers 100 angeordnet sein. Die in 2A gezeigte integrierte Schaltung umfasst weiterhin ein Vorderseitendielektrikummaterial 365 und eine Vorderseitenmetallisierung. Beispielsweise kann die Vorderseitenmetallisierung eine Vorderseitendrainmetallisierung 3701 und eine Vorderseitensourcemetallisierung 3702 sein. Weiterhin kann die integrierte Schaltung eine Rückseitenmetallisierung 375 umfassen, die mit dem Sourcebereich 301 des ersten Transistors 3001 und dem Drainbereich 306 des zweiten Transistors 3002 verbunden ist. Die Rückseitenmetallisierung 375 kann von der zweiten Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers 100 mittels einer Rückseitendielektrikumschicht 380 isoliert sein.
  • Beispielsweise kann die Vorderseitenmetallisierungsschicht 3701 mit einem VS-("Versorgungsspannungs-")Potential verbunden sein. Weiterhin kann die Vorderseitenmetallisierungsschicht 3702 mit Massespannung verbunden sein. Zusätzlich kann die Rückseitenmetallisierung 375 mit dem Phasenanschluss verbunden sein. Beispielsweise kann eine bipolare Last (beispielsweise ein Motor) mit der Phase verbunden sein. In dieser Konfiguration kann der Motor mit Vorwärts- und Rückwärtsstrom versehen sein. Demgemäß bildet die in 2A gezeigte integrierte Schaltung einen integral gebildeten Halbbrückenschalter aus, der beispielsweise für Abwärtswandler verwendet werden kann.
  • Das spezifische Zwischenverbindungsschema von 2A ist als ein Beispiel gegeben. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen können der erste Sourcekontakt 3671 und der zweite Sourcekontakt 3672 benachbart zu der ersten Hauptoberfläche 110 des Halbleiterkörpers sein, und der erste Drainkontakt 3771 und der zweite Drainkontakt 3772 können benachbart zu der zweiten Hauptoberfläche 120 des Halbleiterkörpers sein, oder umgekehrt. Die ersten und zweiten Sourcekontakte 3671, 3672 können elektrisch mit einer gemeinsamen Metallisierung verbunden sein und können folglich miteinander verbunden sein. Der erste Drainkontakt 3771 und der zweite Drainkontakt 3772 können elektrisch mit verschiedenen Anschlüssen verbunden sein. Alternativ können der erste Drainkontakt 3771 und der zweite Drainkontakt 3772 elektrisch mit einer gemeinsamen Metallisierung verbunden sein und können folglich miteinander verbunden sein. In diesem Fall können der erste Sourcekontakt 3671 und der zweite Sourcekontakt 3672 elektrisch mit verschiedenen Anschlüssen verbunden sein. Gemäß diesen Ausführungsbeispielen kann die integrierte Schaltung einen rückwärts sperrenden Schalter ausgestalten.
  • 2B zeigt eine Modifikation des Ausführungsbeispiels von 2A. Die integrierte Schaltung von 2B umfasst ähnliche Komponenten wie das Ausführungsbeispiel von 2A. Abweichend von dem Ausführungsbeispiel von 2A umfasst jeder der ersten und zweiten Transistoren 3002 Kontaktöffnungen 304, die sich von der ersten Hauptoberfläche 110 zu der zweiten Hauptoberfläche 120 erstrecken. Die Kontaktöffnungen sind mit einem leitenden Material gefüllt, um den ersten Sourcekontakt 3671 und den zweiten Drainkontakt 3772 zu bilden. Durch Bilden des ersten Sourcekontakts 3671 und/oder des zweiten Drainkontakts 3772 mittels einer Kontaktöffnung 304, die sich von der ersten Hauptoberfläche 110 zu der zweiten Hauptoberfläche 120 erstreckt, kann das Herstellungsverfahren weiter vereinfacht werden. Eine isolierende Schicht 380 ist benachbart zu der zweiten Hauptoberfläche 120 angeordnet und isoliert elektrisch Komponenten der integrierten Schaltung voneinander. Die Kontaktöffnungen 304 sind auch in der isolierenden Schicht 380 gebildet. Die integrierte Schaltung umfasst weiterhin eine dotierte Halbleiterschicht 135, die zwischen der isolierenden Schicht 380 und der Rückseitenmetallisierungsschicht 375 angeordnet ist. Gemäß einer Ausgestaltung kann die dotierte Halbleiterschicht den ersten Leitfähigkeitstyp haben. Beispielsweise können der Halbleiterkörper 100, die isolierende Schicht 380 und die dotierte Halbleiterschicht 135 einen Teil eines SOI-Substrats bilden.
  • 2C zeigt eine Schnittdarstellung einer integrierten Schaltung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Gemäß dem in 2C dargestellten Ausführungsbeispiel sind ein erster und ein zweiter Transistor 3001, 3002 in einem einzigen Halbleiterkörper 100 gebildet. Der erste Transistor 3001 umfasst einen ersten Sourcebereich 3010, einen ersten Drainbereich 3050, eine erste Gateelektrode 3100 und optional eine erste Feldplatte 3500. Der Transistor 3001 umfasst weiterhin einen ersten Kanalbereich 3201 und eine erste Driftzone 3601.
  • 2C ist ein grundsätzliches Diagramm einer integrierten Schaltung, in welcher die jeweiligen Komponenten schematisch veranschaulicht sind, ohne die genaue Position dieser Komponenten anzugeben. In der in 2C gezeigten integrierten Schaltung ist der erste Sourcekontakt 3671 an der ersten Hauptoberfläche 110 des Halbleiterkörpers angeordnet, und der erste Drainkontakt 3771 ist an der zweiten Hauptoberfläche 120 des Halbleiterkörpers 100 vorgesehen. In ähnlicher Weise umfasst der zweite Transistor 3002 einen ersten Sourcebereich 3010, einen zweiten Drainbereich 3050, eine zweite Gateelektrode 3100, die benachbart zu der zweiten Gateelektrode ist, und eine zweite Driftzone 3602, die benachbart zu der Feldplatte 3500 sein kann. Der erste Sourcekontakt 3672 ist an der ersten Hauptoberfläche 110 des Halbleiterkörpers angeordnet, und der zweite Drainkontakt 3772 ist an der zweiten Hauptoberfläche 120 des Halbleiterkörpers 100 vorgesehen. Wie klar zu verstehen ist, kann die integrierte Schaltung eine Vielzahl von weiteren Transistoren aufweisen, die den gleichen Aufbau haben. Ein Vorderseitenmetall 370 ist an einem Teil der ersten Hauptoberfläche 110 des Halbleiterkörpers 100 angeordnet. Das Vorderseitenmetall 370 ist von dem Halbleiterkörper 100 mittels einer Vorderseitendielektrikumschicht 365 isoliert. Weiterhin kann ein stark dotierter Bodyteil 130 des zweiten Leitfähigkeitstyps benachbart zu der zweiten Hauptoberfläche 120 des Halbleiterkörpers 100 angeordnet sein. Die Bodyteile des ersten und des zweiten Transistors 3001, 3002 können mittels einer isolierenden Struktur 390 isoliert sein. Ein erster Rückseitenmetallteil 3751 kann an einem Teil des ersten Transistors 3001 angeordnet sein, und ein zweiter Rückseitenmetallteil 3752 kann an einem Teil des zweiten Transistors 3002 angeordnet sein. Weiterhin kann eine erste Leiterplatte 395 benachbart zu dem ersten Rückseitenmetall 3751 angeordnet sein, und eine zweite Leiterplatte 396 kann benachbart zu dem zweiten Rückseitenmetall 3752 vorgesehen sein. Beispielsweise können die ersten und zweiten Leiterplatten mit verschiedenen Potentialen verbunden sein. Beispielsweise kann die zweite Leiterplatte 396 mit Massepotential verbunden sein, während die erste Leiterplatte 395 mit Vbb oder Vs verbunden ist. Unter Verwendung der Strukturen können einige Halbbrücken monolithisch integriert werden, um eine Halbbrücke, eine Vollbrücke, eine Treiberschaltung für verschiedene Arten von Motoren, wie beispielsweise einem BLDC-("bürstenloser Gleichstrom-")Motor oder einen Schrittmotor, zu bilden.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Halbbrückenschaltung, die eine integrierte Schaltung umfasst, die erste und zweite Transistoren in einem Halbleiterkörper aufweist, der jeweils eine erste Hauptoberfläche hat, wobei jeder der ersten und zweiten Transistoren einen Sourcebereich, einen Drainbereich, einen Kanalbereich, eine Driftzone, einen Sourcekontakt, der elektrisch mit dem Sourcebereich verbunden ist, einen Drainkontakt, der elektrisch mit dem Drainbereich verbunden ist, eine Gateelektrode an dem Kanalbereich aufweist, wobei der Kanalbereich und die Driftzone längs einer ersten Richtung zwischen dem Sourcebereich und dem Drainbereich vorgesehen sind, die erste Richtung parallel zu der ersten Hauptoberfläche ist, der Kanalbereich eine Gestalt eines ersten Kammes bzw. Grates bzw. Firsts hat, der sich längs der ersten Richtung erstreckt, ein Kontakt aus dem Sourcekontakt und dem Drainkontakt des ersten Transistors benachbart zu der ersten Hauptoberfläche ist, der andere Kontakt aus dem Sourcekontakt und dem Drainkontakt des ersten Transistors benachbart zu einer zweiten Hauptoberfläche entgegengesetzt zu der ersten Hauptoberfläche ist. Der Sourcekontakt des ersten Transistors und der Drainkontakt des zweiten Transistors sind benachbart zu der ersten Hauptoberfläche, und der Drainkontakt des ersten Transistors und der Sourcekontakt des zweiten Transistors sind benachbart zu der zweiten Hauptoberfläche, oder umgekehrt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind der Sourcekontakt des ersten Transistors und der Drainkontakt des zweiten Transistors elektrisch mit einem Anschluss verbunden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind der Drainkontakt des ersten Transistors und der Sourcekontakt des zweiten Transistors mit verschiedenen Anschlüssen verbunden.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Brückenschaltung, die mehrere bzw. einige Halbbrückenschaltungen, wie oben beschrieben, umfasst, die in einer geeigneten Weise verbunden sind.
  • Noch ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine rückwärts sperrende Schaltung, die eine integrierte Schaltung umfasst, die erste und zweite Transistoren aufweist, die in einem Halbleiterkörper gebildet sind, der jeweils eine erste Hauptoberfläche hat, wobei jeder der ersten und zweiten Transistoren einen Sourcebereich, einen Drainbereich, einen Kanalbereich, eine Driftzone, einen elektrisch mit dem Sourcebereich verbundenen Sourcekontakt, einen elektrisch mit dem Drainbereich verbundenen Drainkontakt, eine Gateelektrode an dem Kanalbereich aufweist, wobei der Kanalbereich und die Driftzone längs einer ersten Richtung zwischen dem Sourcebereich und dem Drainbereich angeordnet sind, die erste Richtung parallel zu der ersten Hauptoberfläche ist, der Kanalbereich eine Gestalt eines ersten Kammes bzw. Grates bzw. Firsts hat, der sich längs der ersten Richtung erstreckt, ein Kontakt aus dem Sourcekontakt und dem Drainkontakt des ersten Transistors benachbart zu der ersten Hauptoberfläche ist, der andere Kontakt aus dem Sourcekontakt und dem Drainkontakt des ersten Transistors benachbart zu einer zweiten Hauptoberfläche entgegengesetzt zu der ersten Hauptoberfläche ist. Der Sourcekontakt des ersten Transistors und der Sourcekontakt des zweiten Transistors sind benachbart zu der ersten Hauptoberfläche, und der Drainkontakt des ersten Transistors und der Drainkontakt des zweiten Transistors sind benachbart zu der zweiten Hauptoberfläche, oder umgekehrt. Gemäß einer Ausgestaltung sind der Sourcekontakt des ersten Transistors und der Sourcekontakt des zweiten Transistors elektrisch mit einem Anschluss verbunden. Gemäß dieser Ausgestaltung sind der Drainkontakt des ersten Transistors und der Drainkontakt des zweiten Transistors mit verschiedenen Anschlüssen verbunden. Gemäß einer anderen Ausgestaltung sind der Drainkontakt des ersten Transistors und der Drainkontakt des zweiten Transistors elektrisch mit einem Anschluss verbunden. Gemäß dieser Ausgestaltung sind der Sourcekontakt des ersten Transistors und der Sourcekontakt des zweiten Transistors mit verschiedenen Anschlüssen verbunden.
  • Allgemein kann die Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen mittels eines SOI-("Silizium-auf-Isolator"-)Substrats als ein Start- bzw. Ausgangsmaterial gebildet werden. Nach Bilden der Komponenten des Transistors in der ersten Hauptoberfläche kann das Substrat von der Rückseite gedünnt werden, um dadurch die vergrabene Isolatorschicht abzudecken. Demgemäß können Teile des Substratmaterials von der Rückseite entfernt werden. Danach kann der Sourcekontakt oder der Drainkontakt gebildet werden, um benachbart zu einer zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats zu sein. Alternativ kann ein Substrat oder Körper ohne eine vergrabene Oxidschicht verwendet werden. In diesem Fall kann nach einem Dünnen des Wafers die Rückseite des Wafers oxidiert werden, um eine Rückseitendielektrikumschicht zu bilden. Dann kann der Sourcekontakt oder der Drainkontakt, der benachbart zu der zweiten Hauptoberfläche des Körpers ist, gebildet werden. Alternativ kann ein Trench bzw. Graben, vor Dünnen des Wafers gebildet werden, in welchem der Sourcekontakt oder der Drainkontakt, der benachbart zu der zweiten Hauptoberfläche ist, später gebildet wird. Beispielsweise können Trenches mittels einer Plasma-Dicingbzw. Vereinzelungsmethode gebildet werden, um ein hohes Seitenverhältnis zu erzielen. Gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Halbleitervorrichtung ohne Dünnen des Halbleiterkörpers gebildet werden. Beispielsweise kann eine Öffnung zum Bilden des Sourcekontaktes oder des Drainkontaktes gebildet werden, um sich von der ersten Hauptoberfläche zu der zweiten Hauptoberfläche zu erstrecken.
  • Im Folgenden werden Beispiele von Strukturen gezeigt, während Bezug genommen wird auf verschiedene Prozesse zum Bilden des Rückseitenkontaktes des Transistors. Bezug genommen wird allgemein auf einen Rückseitenkontakt, ohne explizit zu bestimmen, ob der Source- oder der Drainkontakt den Rückseitenkontakt ausgestaltet. Wie klar zu verstehen ist, kann das jeweilige Verfahren in gleicher Weise zum Bilden des Sourcekontaktes angewandt werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel, das in 3A veranschaulicht ist, kann nach Bilden der Komponenten des Transistors in der ersten Hauptoberfläche 110 des Halbleiterkörpers ein Dünnungsprozess vorgenommen werden. Danach kann ein Kontakttrench 490 zum Kontaktieren des Drainbereiches 405 von der zweiten Hauptoberfläche 120 gebildet werden. Beispielsweise kann dies durch Ätzen vorgenommen werden. Nach Ätzen der jeweiligen Trenches kann ein Oxidationsprozess durchgeführt werden, um eine Rückseitenisolationsschicht 480 und weiterhin eine Isolationsstruktur 495 zu bilden, die das leitende Material der Kontakttrenches 490 von dem Halbleiterkörper 100 isoliert. Danach kann ein leitendes Material in den Kontakttrench 490 gefüllt werden. Die sich ergebende Struktur umfasst einen Drainkontakt benachbart zu der zweiten Hauptoberfläche 120 des Halbleiterkörpers 100.
  • Die in 3A gezeigte Halbleitervorrichtung umfasst einen Transistor 400. Der Transistor 400 umfasst einen Sourcebereich 401 in Kontakt mit einer Sourceelektrode und einen Drainbereich 405 in Kontakt mit einer Drainelektrode 406. Der Sourcebereich 401 und der Drainbereich 405 sind längs einer ersten Richtung angeordnet, die parallel zu der ersten Hauptoberfläche 110 ist. Der Kanalbereich 420 und eine Driftzone 460 sind zwischen dem Sourcebereich 401 und dem Drainbereich 405 längs der ersten Richtung angeordnet. Eine Gateelektrode 410 ist benachbart zu dem Kanalbereich 420 angeordnet, wobei ein Gatedielektrikum 411 zwischen der Gateelektrode 410 und dem Kanalbereich 420 vorgesehen ist. Weiterhin ist eine Feldplatte 450 benachbart zu der Driftzone 460 vorgesehen, wobei die Felddielektrikumschicht 451 zwischen der Feldplatte und der Driftzone 460 vorgesehen ist. Ein Bodykontaktbereich 425 ist benachbart zu dem Kanalbereich 420 und optional der Driftzone 460 angeordnet. Der Rückseitenkontakttrench 490 ist in der zweiten Hauptoberfläche 120 des Halbleiterkörpers gebildet. Wie oben erläutert wurde, kann der Kontakttrench 490 nach Dünnen des Wafers geätzt werden. Aufgrund des Ätzens des Kontakttrenches 490 von der zweiten Hauptoberfläche 120 kann die Ätzzeit reduziert werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel können ein Bilden der Rückseitenmetallisierung und ein Bilden eines leitenden Materials in dem Rückseitenkontakttrench durch gemeinsame Prozessschritte durchgeführt werden.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann eine Kontaktöffnung 491 von der ersten Oberfläche 110 des Halbleiterkörpers geätzt werden. 3B zeigt ein Beispiel einer Halbleitervorrichtung, die mittels dieses Verfahrens hergestellt werden kann. Die in 3B gezeigte Halbleitervorrichtung umfasst ähnliche Komponenten wie die in 3A dargestellte Halbleitervorrichtung. Im Gegensatz wird die Kontaktöffnung 491 von der ersten Hauptoberfläche 110 zu der zweiten Hauptoberfläche 120 geätzt. Aufgrund des Ätzens der Kontaktöffnung 491 von der ersten Hauptoberfläche wird der Wafer von lediglich einer Seite strukturiert bzw. gemustert. Damit können Handhabungsprobleme und Justierprobleme vermieden werden, wenn die erste Hauptoberfläche mit der zweiten Hauptoberfläche ausgerichtet wird. Nach Bilden der Kontaktöffnung 491 von der ersten Hauptoberfläche 110 kann eine Oxidschicht 480 auf der Rückseite des Halbleiterkörpers gebildet werden. Weiterhin kann eine Metallisierungsschicht gebildet werden, um die Rückseitenmetallisierung 475 und zur gleichen Zeit das den Drainkontakt 477 definierende leitende Material zu bilden.
  • Als eine Modifikation dieses Verfahrens kann die Kontaktöffnung 491 in der ersten Hauptoberfläche 110 gebildet werden, um nicht die zweite Hauptoberfläche 120 zu erreichen. In diesem Fall kann ein Kontaktdotieren 497 in einem unteren Teil des Halbleiterkörpers unterhalb der Kontaktöffnung 491 gebildet werden, um einen Kontakt zu der zweiten Hauptoberfläche 120 herzustellen. 3C zeigt ein Beispiel einer Halbleitervorrichtung, die mittels dieses Verfahrens hergestellt werden kann. Wie gezeigt ist, wird die Kontaktöffnung 491 in der ersten Hauptoberfläche 110 des Halbleiterkörpers gebildet. Weiterhin ist ein Kontaktdotieren bzw. eine Kontaktdotierung 497 unterhalb der Kontaktöffnung 491 angeordnet und erstreckt sich zu der zweiten Hauptoberfläche 120 des Halbleiterkörpers. Optional kann ein weiterer dotierter Bodyteil unterhalb des dotierten Teiles 130 angeordnet sein. Beispielsweise kann der weitere dotierte Teil den ersten Leitfähigkeitstyp haben und kann mit Dotierstoffen des ersten Leitfähigkeitstyps bei einer höheren Dotierungskonzentration als der Teil 130 dotiert sein. Danach können weitere Prozessschritte durchgeführt werden, um den Drainkontakt zu definieren.
  • Gemäß den beschriebenen Ausführungsbeispielen ist ein Kontakt aus dem Sourcekontakt und dem Drainkontakt benachbart zu der ersten Hauptoberfläche, und der andere Kontakt aus dem Sourcekontakt und dem Drainkontakt ist benachbart zu der zweiten Hauptoberfläche entgegengesetzt zu der ersten Hauptoberfläche. Dennoch können, wie aus den Zeichnungen zu ersehen ist, die Source- und die Drainbereiche benachbart zu der ersten Hauptoberfläche sein, obwohl der entsprechende Kontakt benachbart zu der zweiten Hauptoberfläche angeordnet ist. Wenn die Source- und die Drainbereiche benachbart zu der ersten Hauptoberfläche sind, bildet die Halbleitervorrichtung eine laterale Halbleitervorrichtung aus, in welcher ein Stromfluss hauptsächlich in einer Richtung parallel zu der ersten Hauptoberfläche verwirklicht wird.
  • 4 fasst ein Verfahren zum Bilden einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zusammen. Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung umfasst ein Bilden eines Transistors in einem Halbleiterkörper, der eine erste Hauptoberfläche hat. Ein Bilden des Transistors umfasst ein Bilden eines Sourcebereiches, ein Bilden eines Drainbereiches, ein Bilden eines Kanalbereiches, ein Bilden einer Driftzone (S10), ein Bilden eines Sourcekontakts, der elektrisch mit dem Sourcebereich verbunden ist (S20), und ein Bilden eines Drainkontaktes, der elektrisch mit dem Drainbereich verbunden ist (S30). Das Verfahren umfasst weiterhin ein Bilden einer Gateelektrode (S40) an dem Kanalbereich. Der Kanalbereich und die Driftzone sind gebildet, um längs einer ersten Richtung zwischen dem Sourcebereich und dem Drainbereich angeordnet zu sein, wobei die erste Richtung parallel zu der ersten Hauptoberfläche ist und der Kanalbereich gebildet wird, um eine Gestalt eines ersten Kammes zu haben, der sich längs der ersten Richtung erstreckt. Ein Kontakt aus dem Sourcekontakt und dem Drainkontakt ist benachbart zu der ersten Hauptoberfläche gebildet, und der andere Kontakt aus dem Sourcekontakt und dem Drainkontakt ist benachbart zu der zweiten Hauptoberfläche entgegengesetzt zu der ersten Hauptoberfläche gebildet.
  • Das Verfahren kann weiterhin ein Dünnen (S50) des Halbleiterkörpers und optional ein Bilden einer isolierenden Schicht (S60) über der zweiten Hauptoberfläche des Körpers umfassen. Weiterhin kann das Verfahren ein Bilden (S70) einer Rückseitenkontaktöffnung umfassen, die sich von der ersten Hauptoberfläche zu der zweiten Hauptoberfläche erstreckt. Das Verfahren kann weiterhin ein Bilden von Gatetrenches in der ersten Hauptoberfläche umfassen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren ein Bilden von Feldplattentrenches in der ersten Hauptoberfläche.
  • Beispielsweise kann ein Bilden von Komponenten des Transistors ein Bilden der Komponenten in der ersten Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers umfassen. Das Verfahren kann weiterhin ein Entfernen eines Teiles des Halbleiterkörpers von der zweiten Hauptoberfläche umfassen, um den Halbleiterkörper zu dünnen. Der Halbleiterkörper kann ein Silizium-auf-Isolator-Substrat sein, und der Teil des Halbleitersubstrats wird entfernt, um eine in dem Halbleitersubstrat vergrabene Isolatorschicht abzudecken bzw. freizulegen. Das Verfahren kann weiterhin ein Bilden einer Isolatorschicht über der zweiten Hauptoberfläche umfassen. Ein Bilden des Sourcekontaktes oder des Drainkontaktes, der benachbart zu der zweiten Hauptoberfläche ist, kann ein Ätzen eines Kontakttrenches in der zweiten Hauptoberfläche umfassen. Alternativ kann der Kontakttrench in die erste Hauptoberfläche geätzt werden. Das Verfahren kann weiterhin ein Bilden von Rückseitenkontaktöffnungen umfassen, die sich von der ersten Hauptoberfläche zu der zweiten Hauptoberfläche erstrecken. Das Verfahren kann ein Bilden von Gatetrenches oder Feldplattentrenches in der ersten Hauptoberfläche umfassen. Ein Bilden der Gatetrenches oder ein Bilden der Feldplattentrenches kann durch verbundene bzw. gemeinsame Prozessmethoden durchgeführt werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel haben die Rückseitenkontaktöffnungen eine Breite und eine Tiefe größer als eine Breite und eine Tiefe der Gatetrenches oder der Feldplattentrenches.
  • Die folgenden Figuren veranschaulichen verschiedene Ausführungsbeispiele einer Halbleitervorrichtung, beispielsweise der Halbleitervorrichtung, die oben diskutiert wurde, wobei weiterhin Zwischenverbindungselementen 633 vorgesehen sind, um eine Zwischenverbindung zwischen der ersten Hauptoberfläche 110 und der zweiten Hauptoberfläche 120 vorzusehen. Die Zwischenverbindungselemente 633 können in verschiedenen Weisen angeordnet sein. Die in 5A gezeigte Halbleitervorrichtung umfasst einen Transistor 500, der eine ähnliche Konfiguration wie die in den vorangehenden Figuren gezeigten Halbleitervorrichtungen hat. Die Halbleitervorrichtung umfasst einen Transistor 500, der einen Sourcebereich 501, eine Sourceelektrode 502, einen Kanalbereich 520, eine Driftzone 560 und einen Drainbereich 505 aufweist, der mit einer Drainelektrode 506 verbunden ist oder eine solche umfasst. Der Sourcebereich und der Drainbereich sind benachbart zu der ersten Hauptoberfläche angeordnet. Der Kanalbereich und die Driftzone sind benachbart zu der ersten Hauptoberfläche angeordnet. Die Gateelektrode 510 ist zwischen dem Source- und dem Drainbereich vorgesehen. Die Halbleitervorrichtung umfasst weiterhin eine Kontaktöffnung, die sich von der ersten Hauptoberfläche zu der zweiten Hauptoberfläche entgegengesetzt zu der ersten Hauptoberfläche erstreckt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Gateelektrode 510 dargestellt, wie sie in verschiedenen Gatetrenches 512 angeordnet ist. Es ist zu bemerken, dass die Gatetrenches 512 sich in einer Richtung erstrecken, die senkrecht bezüglich der gezeigten Schnittdarstellung ist. Die Struktur einschließlich der Trenches 512 ist lediglich veranschaulicht, um anzuzeigen, dass die Gateelektrode in diesen Trenches 512 angeordnet sein kann, die sich parallel zu der gezeigten Zeichenebene erstrecken. Das heißt, die Gateelektrode kann so sein, wie dies in den 1A, 1B, 1C und 1D dargestellt ist. In ähnlicher Weise können sich Feldplattentrenches 552 in einer Richtung erstrecken, die parallel zu der angegebenen Zeichenebene ist. Die Feldplattentrenches einschließlich der Feldplatten können jeweils derart sein, wie dies in den 1A, 1B, 1C und 1E gezeigt ist.
  • Die Gateelektrode 510 ist elektrisch über einen Gatekontakt 568 mit einer Gatemetallisierung 530 verbunden. Die Gatemetallisierung 530 kann auf der Seite der ersten Hauptoberfläche 110 angeordnet sein. Die Gatemetallisierung 530 kann von der ersten Hauptoberfläche mittels einer Vorderseitendielektrikumschicht 565 isoliert sein. Die Halbleitervorrichtung umfasst weiterhin eine Feldplatte 550, die in Feldplattentrenches 552 angeordnet ist. Die Feldplatte 550 umfasst ein leitendes Material, das elektrisch über einen Feldplattenkontakt 536 mit der Rückseitenmetallisierung 575 verbunden ist, die auf einem Sourcepotential gehalten ist.
  • Weiterhin kann der Drainbereich 505 mit einer Drainmetallisierung 532 mittels eines Drainkontaktes 577 verbunden sein. Die Drainmetallisierung 532 kann auf einer Seite der ersten Hauptoberfläche 110 des Halbleiterkörpers angeordnet sein. Die Drainmetallisierung 532 und die Gatemetallisierung 530 sind voneinander isoliert und können sich in einer Ebene senkrecht bezüglich der angegebenen Zeichenebene erstrecken. Ein Rückseitenmetall 575 ist auf der Seite der zweiten Hauptoberfläche 120 des Halbleiterkörpers angeordnet. Die Rückseitenmetallisierung 575 kann von der zweiten Hauptoberfläche 120 mittels einer Rückseitendielektrikumschicht 580 isoliert sein. Der Sourcebereich 502 kann mit der Rückseitenmetallisierung 575 mittels eines Sourcekontaktes 567 verbunden sein. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 5A umfasst die Halbleitervorrichtung weiterhin ein Zwischenverbindungselement 633, das eine Verbindung zwischen der Rückseitenmetallisierung 575 und einem Vorderseitenkontakt 531 herstellt. Beispielsweise kann der Vorderseitenkontakt 531 einen Sourcesensorkontakt ausgestalten. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 5A kann das Zwischenverbindungselement 533 in einer Rückseitenkontaktöffnung 553 angeordnet sein, die eine Gestalt ähnlich zu einem Feldplattentrench 552 hat.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann die Rückseitenkontaktöffnung 553 gleichzeitig mit den Feldplattentrenches 552 gebildet werden. Ein isolierendes Material, wie das isolierende Material, das das Feldplattendielektrikum 551 bildet, kann benachbart zu den Seitenwänden der Rückseitenkontaktöffnung 553 gebildet sein. Weiterhin kann ein leitendes Material, wie das leitende Material, das die Feldplatte bildet, in die Rückseitenkontaktöffnung 553 gefüllt werden. Das Zwischenverbindungselement 633 ist über einen Rückseitenmetallkontakt 535 mit der Rückseitenmetallisierungsschicht 575 verbunden. Weiterhin ist das Zwischenverbindungselement 633 mit einem Vorderseitenkontakt 531 über einen Kontaktteil 534 verbunden.
  • Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel können einige der Trenches 552, 553, die benachbart zu der Driftzone 560 angeordnet sind, einen Feldplattentrench 552 ausgestalten und können lediglich mit einer Rückseitenmetallisierung 575 verbunden sein, während andere der Trenches 553 eine Zwischenverbindungsstruktur 633 herstellen und mit dem Vorderseitenkontakt 531 und der Rückseitenmetallisierung 575 verbunden sind. Der Vorderseitenkontakt 531 gestaltet einen Sourcesensorkontakt aus. In dem in 5A dargestellten Ausführungsbeispiel sind der Sourcebereich und der Drainbereich benachbart zu der ersten Hauptoberfläche gebildet, die auf einer Seite der Oberseite der Halbleitervorrichtung ist. Weiterhin ist die Gateelektrode 510 benachbart zu der ersten Hauptoberfläche, die auf einer Seite der Vorderseite der Halbleitervorrichtung ist.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Halbleitervorrichtung gewendet bzw. gekippt werden, so dass die erste Hauptoberfläche 110 des Halbleiterkörpers und die jeweiligen Komponenten benachbart zu der ersten Hauptoberfläche 110 auf einer Rückseite der Halbleitervorrichtung angeordnet sind.
  • 5B zeigt eine entsprechende Struktur. Wie gezeigt ist, wird nach Bilden der jeweiligen Komponenten des Transistors der Körper gewendet, so dass die erste Hauptoberfläche 110 benachbart zu einer Rückseite der Halbleitervorrichtung ist. Demgemäß umfasst die in 5B gezeigte Halbleitervorrichtung einen mit einer Sourceelektrode 502 verbundenen Sourcebereich 501, einen Kanalbereich 520, eine Driftzone 560 und einen Drainbereich 505, der mit einer Drainelektrode 506 verbunden ist oder eine solche umfasst. Die Drainelektrode 506 ist über einem Metallstöpsel 507 und einem Drainkontakt 577 mit einem Vorderseitenmetallteil 532 verbunden, der auf einer Vorderseite der Halbleitervorrichtung angeordnet ist.
  • Weiterhin ist die Sourceelektrode 502 elektrisch über einen Metallstöpsel 508 und einen Sourcekontakt 567 mit einer Rückseitenmetallisierung 575 verbunden, die auf Sourcepotential gehalten ist. Gemäß der gezeigten Struktur ist die Gateelektrode 510 mit einem Gateelektrodenkissen bzw. -pad 530 verbunden, das auf einer Vorderseite der Halbleitervorrichtung angeordnet ist, mittels eines Zwischenverbindungselements 633, das sich über die Halbleitervorrichtung von der ersten Hauptoberfläche 110 zu der zweiten Hauptoberfläche 120 erstreckt. Die in 5B gezeigte Halbleitervorrichtung umfasst weiterhin eine Gatekontaktstruktur, die die Gateelektrode 510 mit dem Zwischenverbindungselement 633 verbindet. In ähnlicher Weise, wie dies in 5A veranschaulicht ist, kann das Zwischenverbindungselement 633 in einer Rückseitenkontaktöffnung 553 angeordnet sein, die eine ähnliche Gestalt wie die Feldplattentrenches 552 hat. Die Rückseitenkontaktöffnung 553 ist mit einem isolierenden Material und einem leitenden Material gefüllt.
  • Gemäß dem in 5B gezeigten Ausführungsbeispiel sind einige der Trenches 552, 553 mit einem leitenden Material zum Bilden der Feldplatte 550 gefüllt, wobei das leitende Material lediglich mit der Rückseitenmetallisierung 575 verbunden ist, während das leitende Material innerhalb anderer Trenches 553 mit einem Gatekontakt 530 verbunden ist, der auf der Vorderseite der Halbleitervorrichtung angeordnet ist.
  • Demgemäß umfasst die in den 5A und 5B dargestellte Halbleitervorrichtung einen Transistor 500, der in einem Halbleiterkörper 100 gebildet ist, der eine erste Hauptoberfläche 110 hat. Der Transistor umfasst einen Sourcebereich 501, 502, einen Drainbereich 505, 506, einen Kanalbereich 520, eine Driftzone 560 und eine Gateelektrode 510 an dem Kanalbereich 520. Der Kanalbereich 520 und die Driftzone 560 sind längs einer ersten Richtung zwischen dem Sourcebereich 501, 502 und dem Drainbereich 505, 506 angeordnet, wobei die erste Richtung parallel zu der ersten Hauptoberfläche 110 ist. Der Kanalbereich 520 hat eine Gestalt eines ersten Kammes, der sich längs der ersten Richtung erstreckt. Die Halbleitervorrichtung umfasst weiterhin eine Rückseitenkontaktöffnung 553, die sich von der ersten Hauptoberfläche 110 zu der zweiten Hauptoberfläche 120 entgegengesetzt zu der ersten Hauptoberfläche 110 erstreckt. Beispielsweise kann die Halbleitervorrichtung weiterhin eine leitende Füllung in der Rückseitenkontaktöffnung 553 umfassen, wobei die leitende Füllung von einem benachbarten Halbleiterkörpermaterial isoliert ist.
  • 5C veranschaulicht ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung. Das Verfahren umfasst ein Bilden eines Transistors in einem Halbleiterkörper, der eine erste Hauptoberfläche hat. Ein Bilden des Transistors umfasst ein Bilden eines Sourcebereiches und eines Drainbereiches, benachbart zu der ersten Hauptoberfläche S100, ein Bilden eines Kanalbereiches und einer Driftzone benachbart zu der ersten Hauptoberfläche S200 und ein Bilden einer Gateelektrode S300 zwischen dem Source- und dem Drainbereich. Ein Bilden der Gateelektrode umfasst ein Bilden eines Gatetrenches in der ersten Hauptoberfläche. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Bilden einer Kontaktöffnung, die sich von der ersten Hauptoberfläche zu der zweiten Hauptoberfläche entgegengesetzt zu der ersten Hauptoberfläche erstreckt S400.
  • Das Verfahren kann weiterhin ein Bilden von Gatetrenches oder Feldplattentrenches in der ersten Hauptoberfläche umfassen. Beispielsweise können die Gatetrenches 512 gebildet werden, um einen Kanalbereich auszugestalten, der eine Gestalt eines Kammes hat. Optional können Feldplattentrenches gebildet werden, um eine Driftzone auszugestalten, die eine Gestalt eines Kammes hat. Ein Bilden der Gatetrenches oder Feldplattentrenches und ein Bilden der Kontaktöffnungen können durch verbundene bzw. gemeinsame Prozessmethoden vorgenommen werden. Die Kontaktöffnungen können eine Breite und eine Tiefe größer als eine Breite und eine Tiefe der Gatetrenches oder der Feldplattentrenches haben. Beispielsweise können die Kontaktöffnungen eine Breite und eine Tiefe größer als eine Breite und eine Tiefe der Gatetrenches oder der Feldplattentrenches haben. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Bilden der Gatetrenches oder ein Bilden der Feldplattentrenches ein Ätzverfahren, das die Kontaktöffnungen bei einer höheren Ätzrate als die Gatetrenches und die Feldplattentrenches ätzt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Verfahren weiterhin ein Entfernen eines Teiles des Halbleiterkörpers von der zweiten Hauptoberfläche umfassen, um den Halbleiterkörper zu dünnen.
  • Beispielsweise können die Kontaktöffnungen eine Breite und eine Tiefe größer als eine Breite und eine Tiefe der Gatetrenches oder der Feldplattentrenches haben. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Bilden der Gatetrenches oder ein Bilden der Feldplattentrenches ein Ätzverfahren, das die Kontaktöffnungen mit einer höheren Ätzrate als die Gatetrenches und die Feldplattentrenches ätzt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Verfahren weiterhin ein Entfernen eines Teiles des Halbleiterkörpers von der zweiten Oberfläche umfassen, um den Halbleiterkörper zu dünnen.
  • Das Zwischenverbindungselement 633 kann an beliebigen Positionen innerhalb der Halbleitervorrichtung oder der integrierten Schaltung angeordnet sein. Beispielsweise können, wie oben erwähnt wurde, einige der Feldplattentrenches 552 gebildet werden, um das Zwischenverbindungselement 633 zu bilden.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Halbleitervorrichtung, die eine Vielzahl von einzelnen Transistorzellen umfasst, die jeweilige Gateelektroden 610 aufweisen, durch eine Kontaktöffnung umrundet sein, die das Zwischenverbindungselement 633 bildet. 6A zeigt eine entsprechende Halbleitervorrichtung. Die in 6A dargestellte Halbleitervorrichtung umfasst einen Sourcebereich 601, der mit einer Sourceelektrode 602 verbunden ist, einen Kanalbereich 620, eine Driftzone 660 und einen mit einer Drainelektrode 606 verbundenen Drainbereich 605. Die Gateelektrode 610 ist an dem Kanalbereich 620 angeordnet. Die Gateelektrode 610 ist von dem Kanalbereich 620 mittels einer Gatedielektrikumschicht 611 isoliert. Weiterhin sind die Feldplatten 650 in Feldplattentrenches 652 angeordnet. Die Feldplatten 650 sind von der Driftzone 660 mittels eines Felddielektrikums 651 isoliert. Die Feldplatte 650 kann weggelassen oder in verschiedener Weise ausgestaltet sein. Die Halbleitervorrichtung einschließlich einer Vielzahl von einzelnen Transistorzellen ist durch eine Kontaktöffnung 630 umgeben. Eine leitende Füllung 632 ist in den Kontaktöffnungen 633 vorgesehen, wobei die leitende Füllung 632 von benachbartem Halbleitermaterial mittels eines dielektrischen Materials 631 isoliert ist. Die Kontaktöffnungen können sich von einer ersten Hauptoberfläche 110 der Halbleitervorrichtung zu der zweiten Hauptoberfläche 120 der Halbleitervorrichtung erstrecken. Die Kontaktöffnungen 630 und die Feldplattentrenches 652 können durch gemeinsame oder gleichzeitige Prozessschritte gebildet sein.
  • 6B zeigt eine weitere Halbleitervorrichtung, die Feldplattentrenches 642 und kombinierte Kontaktöffnungen 640 umfasst. Feldplatten 650 sind innerhalb der Feldplattentrenches 652 in ähnlicher Weise angeordnet, wie dies beispielsweise anhand von 1 beschrieben ist. Die Halbleitervorrichtung umfasst weiterhin kombinierte Kontaktöffnungen 640, die eine leitende Füllung 642 haben, die auf einem Gatepotential gehalten ist. Die leitende Füllung 642 innerhalb der kombinierten Kontaktöffnungen 640 ist von der Driftzone 660 mittels eines dielektrischen Materials 641 isoliert. Ein anderer Teil der leitenden Füllung gestaltet eine Gateelektrode 610 in einem Bereich benachbart zu dem Kanalbereich 620 aus. Die kombinierten Kontaktöffnungen 640 erstrecken sich nicht zu der zweiten Hauptoberfläche 120 in einem Bereich benachbart zu dem Kanalbereich 620. In einem Bereich benachbart zu der Driftzone 660 können die kombinierten Kontaktöffnungen beispielsweise das Zwischenverbindungselement 633 ausführen, das in 5B dargestellt ist. In diesem Bereich können sich die kombinierten Kontaktöffnungen 640 von der ersten Hauptoberfläche 110 zu der zweiten Hauptoberfläche 120 erstrecken. Die größere Tiefe der Kontaktöffnungen 640 in den verschiedenen Bereichen kann aus einer unterschiedlichen Breite der Trenchbereiche resultieren. Die weiteren Komponenten der in 6B gezeigten Halbleitervorrichtung sind ähnlich zu denjenigen, die in 6A dargestellt sind.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Halbleitervorrichtung zweite Trenches 643 umfassen, die zwischen den Feldplattentrenches 652 und dem Drainbereich 605 längs der ersten Richtung angeordnet sind. Die zweiten Trenches 643 sind mit einem leitenden Material 662 gefüllt, wobei das leitende Material 662 von benachbartem Halbleitermaterial mittels eines zweiten dielektrischen Materials 661 isoliert ist. Beispielsweise kann das leitende Material 662 innerhalb der zweiten Trenches 643 auf einem Gatepotential gehalten werden und somit das in 5B dargestellte Zwischenverbindungselement ausgestalten. Die weiteren Komponenten der in 6C dargestellten Halbleitervorrichtung sind identisch zu den jeweiligen Komponenten der in 1 oder 6A gezeigten Halbleitervorrichtung.
  • Die 7 und 8 veranschaulichen Elemente von Verfahren zum Bilden einer Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen.
  • 7A zeigt einen Halbleiterkörper oder ein Substrat 100, der bzw. das eine vergrabene Oxidschicht 105 hat. Erste Trenches 710 und zweite Trenches 720 sind in der ersten Hauptoberfläche 110 des Halbleiterkörpers 100 gebildet. Die ersten Trenches 710 und die zweiten Trenches 720 können fotolithographisch definiert werden, wie dies üblich ist. Beispielsweise können die ersten Trenches 710 eine kleinere Breite d7 als die zweiten Trenches mit d8 haben, wobei die Breite in der Richtung parallel zu der Zeichenebene gemessen ist. Danach wird ein Ätzschritt vorgenommen, wie dies üblich ist. Aufgrund der gesteigerten Breite d8 der zweiten Trenches 720 können die Trenches mit einer höheren Ätzrate als die ersten Trenches 710 geätzt werden. Beispielsweise können die Trenches mittels eines anisotropen Ätzverfahrens, wie eines RIE-("reaktives Ionenätz-")Verfahrens geätzt werden. Demgemäß haben die zweiten Trenches 720 eine tiefere Tiefe als die ersten Trenches 710. Die zweiten Trenches 720 erstrecken sich zu der vergrabenen Oxidschicht 105. 7B zeigt ein Beispiel einer sich ergebenden Struktur.
  • Danach wird eine dielektrische Schicht in jedem der Trenches gebildet, gefolgt von einer leitenden Schicht 740. Ein Planarisierungsschritt wird durchgeführt. 7C zeigt ein Beispiel der sich ergebenden Struktur.
  • Danach wird ein Dünnungsprozess durchgeführt, um Substratteile unterhalb der vergrabenen Oxidschicht 105 zu entfernen. Dies kann beispielsweise durch Ätzen, Schleifen oder ein CMP-(chemisch-mechanisches Polier-)Verfahren vorgenommen werden. Ein Teil der vergrabenen Oxidschicht 105 wird nach diesem Prozess beibehalten. Dann kann eine weitere Metallisierungsschicht 750 über der Rückseite des Halbleiterkörpers gebildet werden. Als Ergebnis kann eine in 7D gezeigte Struktur erhalten werden. Wie dargestellt ist, können sich die zweiten Trenches 720 über der Rückseitenmetallisierungsschicht 750 erstrecken, während die ersten Trenches 710 sich nicht bis zu der vergrabenen Oxidschicht 105 erstrecken. Beispielsweise gestalten die ersten Trenches 710 die Gatetrenches aus, wie diese hier weiter erläutert sind, und die zweiten Trenches 720 können die Feldplattentrenches ausführen. Die zweiten Trenches 720 können gleichzeitig als Kontaktöffnungen wirken. Mittels der oben erläuterten Prozessschritte können die ersten und die zweiten Trenches 710, 720 gebildet werden, indem gemeinsame und gleichzeitige Prozessschritte verwendet werden. Wie klar zu verstehen ist, können gemäß alternativen Verfahren die ersten und zweiten Trenches mittels verschiedener Prozesse gebildet werden.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, das in 8 veranschaulicht ist, können dritte Trenches 725 in dem Halbleiterkörper gebildet werden. Weiterhin können die ersten und zweiten Trenches 710, 720 so gebildet werden, dass weder die ersten Trenches 710 noch die zweiten Trenches 720 sich zu der vergrabenen Oxidschicht 105 erstrecken. Mittels dieses Prozesses können gesonderte Kontaktöffnungen 720 gebildet werden, während gleichzeitig Gatetrenches und Feldplattentrenches gebildet werden. Ausgangspunkt zum Durchführen des Verfahrens gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann ein SOI-Substrat sein, wie dies beispielsweise in 8A gezeigt ist. Das SOI-Substrat 100 umfasst eine vergrabene Oxidschicht 105. Danach werden erste Trenches 710, zweite Trenches 720 und dritte Trenches 725 in der ersten Hauptoberfläche 110 des Halbleitersubstrates gebildet.
  • Obwohl dies nicht explizit in 8B gezeigt ist, haben die dritten Trenches 725 eine Breite d9 in einer Richtung senkrecht bezüglich der angegebenen Zeichenebene, welche viel größer als die Breite der Feldplattentrenches 720 und der ersten Trenches 710 ist. Beispielsweise können die dritten Trenches 725 eine Ringstruktur gestalten, wie dies auch in 6B gezeigt ist. Demgemäß können mittels eines einzigen Ätzverfahrens die dritten Trenches 725 bis zu einer viel tieferen Tiefe als die ersten Trenches 710 und die zweiten Trenches 720 geätzt werden. Beispielsweise können die dritten Trenches 725 geätzt werden, um sich zu der vergrabenen Oxidschicht 105 zu erstrecken. Danach wird eine dielektrische Schicht 730 aufgetragen oder abgeschieden, gefolgt von einer leitenden Schicht 740.
  • 8C zeigt ein Beispiel der sich ergebenden Struktur. Danach wird ein Dünnungsverfahren vorgenommen, um das Substratmaterial unterhalb der vergrabenen Oxidschicht 105 und einen Teil der vergrabenen Oxidschicht 105 zu entfernen, damit ein Bodenteil des leitenden Materials 740 innerhalb des dritten Trenches 725 abgedeckt bzw. freigelegt wird. Dann kann eine Rückseitenmetallisierungsschicht 750 als die Bodenseite der vergrabenen Oxidschicht 105 gebildet werden. 8D zeigt ein Beispiel der sich ergebenden Struktur. Wie dargestellt ist, wird ein Verbindungselement durch den dritten Trench 725 ausgeführt, der eine leitende Füllung 740 umfasst, die die Rückseitenmetallisierungsschicht 750 kontaktiert.
  • Während Ausführungsbeispiele der Erfindung oben beschrieben sind, können weitere Ausführungsbeispiele ausgestaltet werden.
  • Beispielsweise können weitere Ausführungsbeispiele jegliche Unterkombination von Merkmalen, die in den Patentansprüche angegeben sind, oder jegliche Unterkombinationen von Elementen, die in den oben gegebenen Beispielen beschrieben sind, umfassen. Demgemäß sollten der Kern und der Bereich der beigefügten Patentansprüche nicht auf die Beschreibung der hier enthaltenen Ausführungsbeispiele begrenzt sein.

Claims (22)

  1. Halbleitervorrichtung, die einen Transistor in einem Halbleiterkörper umfasst, der eine erste Hauptoberfläche hat, wobei der Transistor aufweist: einen Sourcebereich, einen Drainbereich, einen Kanalbereich, eine Driftzone, einen elektrisch mit dem Sourcebereich verbundenen Sourcekontakt, einen elektrisch mit dem Drainbereich verbundenen Drainkontakt, eine Gateelektrode an dem Kanalbereich, wobei der Kanalbereich und die Driftzone längs einer ersten Richtung zwischen dem Sourcebereich und dem Drainbereich angeordnet sind, die erste Richtung parallel zu der ersten Hauptoberfläche ist und der Kanalbereich eine Gestalt eines ersten Kammes hat, der sich längs der ersten Richtung erstreckt, wobei ein Kontakt aus dem Sourcekontakt und dem Drainkontakt benachbart zu der ersten Hauptoberfläche ist und der andere Kontakt aus dem Sourcekontakt und dem Drainkontakt benachbart zu einer zweiten Hauptoberfläche ist, die entgegengesetzt zu der ersten Hauptoberfläche ist.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Rückseitenmetallisierung über der zweiten Hauptoberfläche, wobei die Rückseitenmetallisierung mit dem Sourcekontakt oder dem Drainkontakt, benachbart zu der zweiten Hauptoberfläche, verbunden ist.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, weiterhin umfassend einen Sensorkontakt an der ersten Hauptoberfläche, wobei der Sensorkontakt mit der Rückseitenmetallisierung über einen Rückseitenkontakt verbunden ist.
  4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, bei der der Rückseitenkontakt in einer Rückseitenkontaktöffnung vorgesehen ist, die sich von der ersten zu der zweiten Hauptoberfläche erstreckt.
  5. Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der Source- und der Drainbereich benachbart zu der ersten Hauptoberfläche angeordnet sind.
  6. Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiterhin umfassend Gatetrenches, die in der ersten Hauptoberfläche angeordnet sind und sich in der ersten Richtung erstrecken, wobei Teile der Gateelektrode in den Gatetrenches angeordnet sind.
  7. Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiterhin umfassend Feldplattentrenches, die in der ersten Hauptoberfläche angeordnet sind und sich in der ersten Richtung erstrecken, wobei Teile einer Feldplatte in den Feldplattentrenches angeordnet sind.
  8. Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiterhin umfassend eine isolierende Schicht in Kontakt mit der zweiten Hauptoberfläche.
  9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, weiterhin umfassend eine weitere Halbleiterschicht in Kontakt mit einer Rückseite der isolierenden Schicht.
  10. Integrierte Schaltung mit ersten und zweiten Transistoren in einem Halbleiterkörper, der jeweils eine erste Hauptoberfläche hat, wobei jeder der ersten und zweiten Transistoren aufweist: einen Sourcebereich, einen Drainbereich, einen Kanalbereich, eine Driftzone, einen mit dem Sourcebereich elektrisch verbundenen Sourcekontakt, einen mit dem Drainbereich elektrisch verbundenen Drainkontakt, eine Gateelektrode an dem Kanalbereich, wobei der Kanalbereich und die Driftzone längs einer ersten Richtung zwischen dem Sourcebereich und dem Drainbereich angeordnet sind, die erste Richtung parallel zu der ersten Hauptoberfläche ist und der Kanalbereich eine Gestalt eines ersten Kammes hat, der sich längs der ersten Richtung erstreckt, wobei ein Kontakt aus dem Sourcekontakt und dem Drainkontakt des ersten Transistors benachbart zu der ersten Hauptoberfläche ist und der andere Kontakt aus dem Sourcekontakt und dem Drainkontakt des ersten Transistors benachbart zu einer zweiten Hauptoberfläche ist, die entgegengesetzt zu der ersten Hauptoberfläche ist.
  11. Integrierte Schaltung nach Anspruch 10, bei der der Sourcekontakt des ersten Transistors und der Drainkontakt des zweiten Transistors benachbart zu einer der ersten und zweiten Hauptoberflächen sind und der Drainkontakt des ersten Transistors und der Sourcekontakt des zweiten Transistors benachbart zu der anderen Oberfläche der ersten und zweiten Hauptoberflächen sind.
  12. Integrierte Schaltung nach Anspruch 11, weiterhin umfassend eine Metallisierungsschicht, die elektrisch den Sourcekontakt des ersten Transistors und den Drainkontakt des zweiten Transistors verbindet.
  13. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, weiterhin umfassend einen Isolationstrench, der den ersten Transistor von dem zweiten Transistor isoliert, wobei der Isolationstrench zwischen dem ersten und dem zweiten Transistor angeordnet ist.
  14. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei der die Sourcekontakte der ersten und der zweiten Transistoren benachbart zu einer Oberfläche aus den ersten und zweiten Hauptoberflächen sind und die Drainkontakte der ersten und zweiten Transistoren benachbart zu der anderen Oberfläche aus den ersten und zweiten Hauptoberflächen sind.
  15. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, umfassend ein Bilden eines Transistors in einem Halbleiterkörper, der eine erste Hauptoberfläche hat, umfassend: Bilden eines Sourcebereiches und eines Drainbereiches benachbart zu der ersten Hauptoberfläche, Bilden eines Kanalbereiches und einer Driftzone benachbart zu der ersten Hauptoberfläche, Bilden einer Gateelektrode zwischen dem Source- und dem Drainbereich, wobei ein Bilden einer Gateelektrode ein Bilden eines Gatetrenches in der ersten Hauptoberfläche umfasst, und Bilden einer Kontaktöffnung, die sich von der ersten Hauptoberfläche zu einer zweiten Hauptoberfläche erstreckt, die entgegengesetzt zu der ersten Hauptoberfläche ist.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, weiterhin umfassend Bilden eines Feldplattentrenches in der ersten Hauptoberfläche, wobei ein Bilden des Feldplattentrenches und ein Bilden der Kontaktöffnung durch gemeinsame bzw. verbundene Prozessmethoden durchgeführt werden.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die Kontaktöffnung eine Breite und eine Tiefe größer als eine Breite und eine Tiefe des Feldplattentrenches hat.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, weiterhin umfassend ein Entfernen eines Teiles des Halbleiterkörpers von der zweiten Hauptoberfläche, um den Halbleiterkörper zu dünnen.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, weiterhin umfassend ein Entfernen eines Teiles des Halbleiterkörpers von der zweiten Hauptoberfläche, um den Halbleiterkörper zu dünnen, wodurch ein Bodenteil der Kontaktöffnungen entfernt wird.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, weiterhin umfassend ein Bilden einer isolierenden Schicht benachbart zu der zweiten Hauptoberfläche.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, bei dem der Halbleiterkörper ein Silizium-auf-Isolator-Substrat ist und die zweite Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers benachbart zu einer vergrabenen Isolatorschicht ist.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, weiterhin umfassend ein Bilden von Gatetrenches in der ersten Hauptoberfläche und ein Bilden einer Gateelektrode in den Gatetrenches.
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