DE3028561A1 - Integrated MOS electronic component - has V=shaped grooves arranged next to bit conductive diffusion region, using additional etch-selective layer - Google Patents

Integrated MOS electronic component - has V=shaped grooves arranged next to bit conductive diffusion region, using additional etch-selective layer

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DE3028561A1
DE3028561A1 DE19803028561 DE3028561A DE3028561A1 DE 3028561 A1 DE3028561 A1 DE 3028561A1 DE 19803028561 DE19803028561 DE 19803028561 DE 3028561 A DE3028561 A DE 3028561A DE 3028561 A1 DE3028561 A1 DE 3028561A1
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Abstract

The V-shaped grooves of the highly integrated MOS components are arranged adjacent to the diffusion region, serving as a bit line, using an additional etch,selective layer. They form with this region at least one transistor. The additional layer pref. consists of a silicon nitride. This layer is deposited on the diffusion layer after thermal oxidation. After a selective etching it serves for structuring of the diffusion layer. The nitride layer is selectively etched away after etching the V-shaped holes. The nitride layer (5) is pref. deposited on the substrate (8) prior to depositing of the diffusion layer (3). The second selective etching of the nitride layer provides structuring of the V-MOS regions (11). After a local thermal oxidation of the uncovered silicon region, the remaining nitride layer is removed by third etching step. A highly integrated memory is produced with reduced capacitive coupling between word and bit lines.

Description

Hochintegrierter Baustein in V-MOS-Technologie.Highly integrated component in V-MOS technology.

Die Erfindung betrifft einen hochintegrierten Baustein in V-MOS-Technologie.The invention relates to a highly integrated module in V-MOS technology.

In hochintegrierten NOS-Bausteinen müssen die einzelnen Bauelemente wie Transistoren, Widerstände, Kapazitäten mit möglichst kleinem Flächenbedarf angeordnet werden.In highly integrated NOS modules, the individual components must such as transistors, resistors, capacitors are arranged with the smallest possible space requirement will.

Dieses Problem tritt besonders in dynamisch arbeitenden Speicherbausteinen bei der Auslegung der Speicherzelle auf. Durch Verwendung der V-MOS-Technologie (z.B. Solid State Electronics, 1976, Vol. 19, Seiten 159 bis 166; Electronic Letters, 20. Sept. 1973, Vol. 9, Seiten 457, 458) ist hierbei bei gleicher Strukturfeinheit bereits eine deutliche Flächenreduktion gegenüber Oberflächenzellen erreicht worden. Bei dieser V-MOS-Technik wird zur Herstellung der Steuerelektrode des MOS-Transistors ein V-förmiger Graben in eine auf einem Si-Halbleitersubstrat aufgebrachte Epitaxieschicht geätzt. In dem Graben wird eine Isolierschicht aus Siliziumdioxid aufgebracht, auf der dann der Anschluß für die Steuerelektrode des MOS-Transistors angeordnet ist. Der Kanal des MOS-Transistors verläuft inden Flanken des V-formigen Grabens. Die beiden gesteuerten Elektroden des MOS-Transistors können z. B. neben dem V-förmigen Graben angeordnet sein. Nähere Einzelheiten dieser V-MOS-Technik konnen aus den angegebenen Literaturstellen entnommen werden. Nachteilig bei der bisher verwendeten V-MOS-Pyramidenzelle ist die noch relativ große Koppelkapazität zwischen der Wort- und der Bitleitung. Dadurch wird nicht nur die Belastung der Wortleitung (Geschwindigkeitsproblem), sondern auch diejenige der Bitleitung (Störproblem) deutlich erhöht.This problem occurs particularly in memory modules that work dynamically in the design of the memory cell. By using V-MOS technology (e.g. Solid State Electronics, 1976, Vol. 19, pages 159 to 166; Electronic Letters, Sept. 20, 1973, Vol. 9, pages 457, 458) is here with the same structural fineness a significant reduction in area compared to surface cells has already been achieved. In this V-MOS technology, the control electrode of the MOS transistor is produced a V-shaped trench in an epitaxial layer applied to a Si semiconductor substrate etched. An insulating layer made of silicon dioxide is applied in the trench which then the connection for the control electrode of the MOS transistor is arranged. The channel of the MOS transistor runs in the flanks of the V-shaped trench. the two controlled electrodes of the MOS transistor can, for. B. next to the V-shaped Be arranged ditch. Further details of this V-MOS technology can be found in the indicated references. Disadvantage of the previously used V-MOS pyramid cell is the still relatively large coupling capacity between the word and the bit line. This not only reduces the load on the word line (speed problem), but also that of the bit line (interference problem) is significantly increased.

Auch sind bereits Eintransistor-Speicherzellen in V-MOS-Technik bekannt, (vergleiche z. B. die Zeitschrift Elektronik 1977, Heft 11, Seite 48, Bild 5). Das Koppelproblem kann bisher bei diesen V-MOS-Speicherbausteinen nur dadurch beherrscht werden, daß die Zahl der Speicherzellen pro Bitleitung niedrig gehalten, die flächenspezifische Kapazität des Koppelkondensators klein gemacht und die Diffusionstiefe der Bitleitung reduziert wird. Letztere Maßnahme erhöht aber den Bitleitungswiderstand und damit die Laufzeit der Lesesignale (Geschwindigkeitsproblem).Single-transistor memory cells in V-MOS technology are also already known, (compare e.g. the magazine Elektronik 1977, issue 11, page 48, fig. 5). That Coupling problem with these V-MOS memory modules can only be mastered in this way that the number of memory cells per bit line is kept low, the area-specific Capacitance of the coupling capacitor made small and the diffusion depth of the bit line is reduced. However, the latter measure increases the bit line resistance and thus the runtime of the read signals (speed problem).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, hochintegrierte V-MOS-Bausteine mit Hilfe geeigneter Verfahren zu schaffen, bei denen der störende Einfluß der Koppelkapazität zwischen Wort- und Bitleitung verringert wird.The object of the present invention is to provide highly integrated V-MOS components to create with the help of suitable methods, in which the disturbing influence of the coupling capacitance between word and bit lines is reduced.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung der hochintegrierte Baustein derart ausgebildet, daß die V-förmigen Graben unter Verwendung einer zusätzlichen ätzselektiven Schicht neben dem als Bitleitung dienenden Diffusionsgebiet angeordnet sind und mit diesem jeweils mindestens einen Transistor bilden.To solve this problem, according to the invention, the highly integrated Building block designed in such a way that the V-shaped trench using an additional Etch-selective layer arranged next to the diffusion region serving as a bit line are and with this each form at least one transistor.

Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß bei sogenannten Pyramidentransistoren nur noch etwa 25 % der bisherigen Koppelkapazität vorhanden sind. Die hierfür erforderliche Prozessvariante kann relativ leicht und ohne Erhöhung der Maskenzahl in den bestehenden Prozess eingeführt werden.By these measures it is achieved that with so-called pyramid transistors only about 25% of the previous coupling capacity is available. The necessary Process variants can be implemented relatively easily and without increasing the number of masks in the existing ones Process to be introduced.

Vorteilhafterweise wird als ätzselektive Schicht Siliziumnitrid verwendet.Advantageously, silicon nitride is used as the etch-selective layer.

Zur Erzeugung entsprechender V-MOS-Strukturen wird dabei so verfahren, daß die Nitridschicht nach der thermischen Oxidation der auf das Substrat aufgebrachten Diffusionsschicht ganzflächig aufgebracht wird und daß sie nach einer ersten selektiven Ätzung zur Strukturierung der Diffusionsschicht dient und daß die Nitrid:schicht nach der V-Lochätzung durch eine zweite selektive Ätzung entfernt wird. (Fig. 3 und 5).To generate the corresponding V-MOS structures, the procedure is as follows: that the nitride layer after the thermal oxidation of the applied to the substrate Diffusion layer is applied over the entire area and that it is selective after a first Etching to structure the Diffusion layer is used and that the Nitride: layer removed by a second selective etching after the V-hole etching will. (Figures 3 and 5).

Eine andere Verfahrensvariante besteht darin, daß die Nitridschicht ganzflächig vor dem Aufbringen der Diffusionsschicht auf das Substrat erfolgt und daß sie nach einer ersten selektiven Ätzung zur Strukturierung der Diffusionsbahnen dient, daß nach dem Aufbringen der Diffusionsbahnen durch eine zweite selektive Ätzung der Nitridschicht die V-MOS-Bereiche strukturiert werden und daß nach einer lokalen thermischen Oxidation der nichtabgedeckten Siliziumbereiche die restliche Nitridschicht durch eine dritte selektive Ätzung entfernt wird (Fig. 4 und 5).Another variant of the method is that the nitride layer takes place over the entire area before the diffusion layer is applied to the substrate and that after a first selective etching for structuring the diffusion paths serves that after the application of the diffusion paths through a second selective Etching of the nitride layer, the V-MOS areas are structured and that after a local thermal oxidation of the uncovered silicon areas the remaining Nitride layer is removed by a third selective etch (Fig. 4 and 5).

Bei diesen beiden Verfahren wird die Nitridschicht zur Strukturierung der diffundierten Bereiche verwendet. Die entstehenden V-MOS-Transistoren sind dabei selbst justiert. In these two processes, the nitride layer is used for structuring of the diffused areas are used. The resulting V-MOS transistors are included self adjusted.

Ein anderes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß auf die epitaktische Schicht ganzflächig Siliziumnitrid aufgebracht und dieses nach einer ersten Ätzung zur Strukturierung der Diffusionsbahnen und Feldbereiche dient, daß anschließend die Wannenbereiche geätzt und die Diffusionsschicht aufgebracht und nach einer thermischen Oxidation der dotierten Bereiche durch eine zweite selektive Ätzung die restliche Nitridschicht entfernt wird (Fig. 6 und 7).Another method is characterized in that on the epitaxial Layer silicon nitride applied over the entire area and this after a first etching that then serves to structure the diffusion paths and field areas the well areas etched and the diffusion layer applied and after a thermal Oxidation of the doped areas by a second selective etching of the rest Nitride layer is removed (Figs. 6 and 7).

Eine vierte Prozessvariante sieht vor, daß nach der Ätzung der Wannenbereiche ganzflächig Siliziuinnitrid abgeschieden wird, das nach einer ersten selektiven Ätzung zur Strukturierung der Diffusionsbahnen dient und daß nach einer thermischen Oxidation der Dotierungsbereiche durch eine zweite selektive Ätzung die restliche Nitridschicht entfernt wird (Fig. 8).A fourth process variant provides that after the etching of the tub areas silicon nitride is deposited over the entire surface, which after an initial selective Etching is used to structure the diffusion paths and that after a thermal Oxidation of the doping areas by a second selective etching of the rest Nitride layer is removed (Fig. 8).

Bei den beiden letztgenannten Verfahren wird die Nitridschicht als Ersatz für die V-Lochmaske verwendet. Auch bei diesen beiden Verfahren entstehen selbstjustierte V-MOS- Transistoren.In the latter two processes, the nitride layer is used as Used as a replacement for the V-hole mask. These two procedures also arise self-aligned V-MOS transistors.

Sieht man in üblicher Weise eine verdeckte Schicht (buried layer) vor, so lassen sich dadurch in einfacher Weise Eintransistor-Speicherzellen in verbesserter V-MOS-Technologie erzeugen.If you see a buried layer in the usual way before, single-transistor memory cells can thereby be improved in a simple manner Generate V-MOS technology.

Anhand der bekannten Anordnungen nach den Figuren 1 und 2 sowie den erfindungsgemäßen Anordnungen nach den Figuren 3 bis 12 wird die Erfindung näher erläutert.Based on the known arrangements according to Figures 1 and 2 and the Arrangements according to the invention according to FIGS. 3 to 12, the invention becomes more detailed explained.

Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt einer V-MOS-Speicherzelle in herkömmlicher V-MOS-Technologie, Fig. 2 die Draufsicht einer V-MOS-Speicherzelle in herkömmlicher V-MOS-Technologie, Fig. 3 eine Draufsicht für die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 4 und 5, Fig. 4 die wesentlichen Schritte der Prozessfolge für ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 3, Fig. 5 die wesentlichen Schritte einer Prozessfolge für ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 3, Fig. 6 eine Draufsicht für ein Ausführungsbeispiel nach Fig. 7, Fig. 8 die wesentlichen Schritte einer Prozessfolge für ein viertes Ausführungsbeispiel, bei dem die Nitridmaske als Ersatz für die V-Loch-Maske verwendet wird nach Fig. 9, Fig. 9 eine Draufsicht für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 8, Fig. 10 eine V-MOS-Transistor-Speicherzelle, bei der die Bitleitungen stirnseitig an den V-förmigen Graben herangeführt sind, Fig. 11 eine Draufsicht auf eine V-M0S-Transistorstruktur mit großer effektiver Kanallänge, Fig. 12a eine Draufsicht auf eine platzsparende V-MOS-Doppeltransistoranordnung nach der Erfindung, Fig. 12b das zur Fig. 12a gehörige Schaltbild.1 shows a cross section of a conventional V-MOS memory cell V-MOS technology, FIG. 2 shows the plan view of a V-MOS memory cell in conventional V-MOS technology, Fig. 3 is a plan view for the embodiments according to the FIGS. 4 and 5, FIG. 4 the essential steps of the process sequence for a first exemplary embodiment of the invention according to FIG. 3, FIG. 5, the essential steps of a process sequence for a second embodiment of the invention according to FIG. 3, FIG. 6 is a plan view for an embodiment according to FIG. 7, FIG. 8, the essential steps of a Process sequence for a fourth exemplary embodiment in which the nitride mask is used as a replacement is used for the V-hole mask according to Fig. 9, Fig. 9 is a plan view for the Embodiment according to FIG. 8, FIG. 10 a V-MOS transistor memory cell, at of the bit lines at the end of the V-shaped trench introduced Fig. 11 is a top plan view of a V-MOS transistor structure with great efficiency Channel length, FIG. 12a shows a plan view of a space-saving V-MOS double transistor arrangement according to the invention, FIG. 12b shows the circuit diagram associated with FIG. 12a.

Figur 1 zeigt eine bekannte MOS-Eintransistorspeicherzelle in V-MOS-Technik im Querschnitt. Die verdeckte Schicht 5 wird dabei durch eine n+-Diffusion im Substrat erzeugt. Anschließend läßt man eine gegenüber dem Substrat schwach dotierte epitaktische Schicht aufwachsen, auf deren Oberfläche dann eine strukturierte n+-Diffusion erfolgt.FIG. 1 shows a known MOS single-transistor memory cell using V-MOS technology in cross section. The concealed layer 5 is created by an n + diffusion in the substrate generated. Subsequently, one leaves an epitaxial which is weakly doped with respect to the substrate Grow layer, on the surface of which a structured n + diffusion then takes place.

Durch diese Diffusionsschicht 3 und die epitaktische Schicht 7 hindurch wird anschließend ein V-förmiger Graben bis in den Bereich der verdeckten Schicht 5 eingeätzt.Through this diffusion layer 3 and the epitaxial layer 7 Then a V-shaped trench is made up to the area of the hidden layer 5 etched in.

Nach mehreren weiteren Schritten, bei denen Siliziumoxid und Silizium als ätzselektive Schichten dienen, wird dann die aus Aluminium bestehende Wortleitung 2 aufgebracht, die in den V-förmigen Graben sowohl zwischen der Diffusionsschicht 3 als auch der epitaktischen Schicht 7 und dem verdeckten Leiter-5 zu liegen kommt, wobei zwischen diesen drei Schichten und dem Aluminium eine Siliziumoxidschicht 4 angeordnet ist. Die störenden Koppelkapazitäten 1 bilden sich dabei zwischen der Wortleitung 2 und der als Bitleitung dienenden Diffusionsschicht 3 aus.After several more steps involving silicon oxide and silicon serve as etch-selective layers, the word line made of aluminum is then used 2 applied in the V-shaped trench both between the diffusion layer 3 as well as the epitaxial layer 7 and the hidden conductor 5 come to lie, a layer of silicon oxide between these three layers and the aluminum 4 is arranged. The interfering coupling capacitances 1 are formed between the Word line 2 and the diffusion layer 3 serving as a bit line.

In Fig. 2 ist eine Draufsicht auf diese V-MOS-Zelle nach Fig. 1 gezeigt. Da der V-förmige Einbruch inmitten der Diffusionsschicht 3 liegt, bildet sich die Koppelkapazität 1 gleichmäßig rund um den V-förmigen Einstich aus.FIG. 2 shows a plan view of this V-MOS cell according to FIG. 1. Since the V-shaped indentation lies in the middle of the diffusion layer 3, the Coupling capacity 1 evenly around the V-shaped recess.

Eine wesentliche Verbesserung erreicht man, wenn man entsprechend dem Vorschlag nach der Erfindung die Diffusionsbahnen 3 seitlich neben dem V-förmigen Einstich 12 anordnet, so daß sich die Wortleitung 2 und die Bitleitung 3 nur in einem kleinen Bereich überdecken, wie das in Fig. 3 in Draufsicht dargestellt ist.A substantial improvement can be achieved if one works accordingly the proposal according to the invention, the diffusion paths 3 laterally next to the V-shaped Puncture 12 is arranged so that the word line 2 and the bit line 3 are only in one Cover small area, as shown in Fig. 3 in plan view.

In Fig. 4 sind die wesentlichen Schritte der Prozessfolge für ein erstes Ausführungsbeispiel nach Fig. 3, in denen sich die V-MOS-Technik nach der Erfindung von der bisherigen V-MOS-Technik unterscheidet, dargestellt.In Fig. 4 the essential steps of the process sequence for a first embodiment of FIG. 3, in which the V-MOS technology according to the Invention from the previous V-MOS technology is shown.

Die einzelnen Schritte ergeben sich dabei wie folgt: Schritt 1a,#n+-Diffusion des Buried-layer (Maske 1) 1b, Aufwachsen der epitaktischen Schicht 7 1o, Ganzflächige n+-Diffusion 3 der Oberfläche 1d, Thermische Oxidation 6 der Oberfläche: ca. 5000 i SiO2 (wahlweise pyrolytische Oxid-Abscheidung) le, Ganzflächige Abscheidung von Siliziumnitrid 9 und Strukturierung (Maske 2) durch selektive Nitridschichtätzung If, Ätzung des thermischen Oxids 6 im Feldbereich Ig, Entfernung der n+-Diffusion 3 im Feldbereich Ih, Lokale Oxidation 10 im Feldbereich: ca. 7000 i SiO2 ii, V-Lochung 11 mit Nitridschicht als zusätzliche Ätzkante (Maske 3) Ij, Entfernung der Nitridschicht 9 (selektive Nitridschichtätzung) 1k, Gateoxidation 11, Ätzung der Kontaktlöcher (Maske 4) Im, Abscheiden und Strukturieren des Gatemetalls 2, z. B Aluminium (Maske 5) In, Abscheidung des Schutzoxids 1o, Freisetzung der Anschlußpads (Maske 6) Fig. 4a zeigt dabei den Zustand nach dem Schritt 1d, Fig. 4b nach dem Schritt Ig, Fig. 4c nach dem Schritt 1i und Fig. 4d nach dem Schritt Im.The individual steps are as follows: Step 1a, # n + diffusion of the buried layer (mask 1) 1b, growth of the epitaxial layer 7 1o, all-over n + diffusion 3 of the surface 1d, thermal oxidation 6 of the surface: approx. 5000 i SiO2 (optionally pyrolytic oxide deposition) le, full-surface deposition of Silicon nitride 9 and structuring (mask 2) by selective nitride layer etching If, etching of the thermal oxide 6 in the field area Ig, removal of the n + diffusion 3 in the field area Ih, local oxidation 10 in the field area: approx. 7000 i SiO2 ii, V-perforation 11 with nitride layer as an additional etched edge (mask 3) Ij, removal of the nitride layer 9 (selective nitride layer etching) 1k, gate oxidation 11, etching of the contact holes (Mask 4) Im, depositing and structuring the gate metal 2, e.g. B aluminum (mask 5) In, deposition of the protective oxide 1o, release of the connection pads (mask 6) Fig. 4a shows the state after step 1d, FIG. 4b after step Ig, FIG. 4c after step 1i and FIG. 4d after step Im.

Ein zweites Ausfiibrungsbeispi el nach Fig. 3 ist in Fig. 5 dargestellt. Es unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 durch die unterschiedliche Reihenfolge einzelner Prozesschritte. Sie ergeben sich für dieses zweite Ausführungsbeispiel wie folgt: Schritt 2a, wie 1. Modifikation 2b, 2c, Ganzflächige Abscheidung von Siliziumnitrid 9 (auf ca. 100 i Silo2) und Strukturierung der Diffusionsbahnen (Maske 2) durch erste Ätzung der Nitridschicht 2d, n+-Diffusion 3 oder n+ -Implantation in die freiliegenden Wannenbereiche dünne Oxidschicht stehen lassen 2e, Strukturierung der V-MOS-Bereiche 11 durch zweite Ätzung der Nitridschicht (Maske 3) 2f, Lokale Oxidation 10 der nichtabgedeckten Siliziumbereiche (Feldbereich und Diffusionsbahnen)#ca. 700 i SiO2 2g, Entfernung der Nitridschicht 9 (selektive Nitridschichtätzung) mit darunterliegender dünner (ca. 100 #)Oxidschicht 2h, V-Loch-Ätzung 11 mit den vorhandenen Oxidkanten als Ätzmaske Weiter mit den Schritten 1k...1o des ersten AusfUhrungsbeispieles.A second embodiment according to FIG. 3 is shown in FIG shown. It differs from the first exemplary embodiment according to FIG. 4 in that it is different Order of individual process steps. They result for this second exemplary embodiment as follows: Step 2a, like 1st modification 2b, 2c, full-area deposition of Silicon nitride 9 (on approx. 100 i Silo2) and structuring of the diffusion paths (mask 2) by first etching the nitride layer 2d, n + diffusion 3 or n + implantation Leave a thin oxide layer in the exposed tub areas 2e, structuring of the V-MOS regions 11 by second etching of the nitride layer (mask 3) 2f, local Oxidation 10 of the uncovered silicon areas (field area and diffusion paths) #ca. 700 i SiO2 2g, removal of the nitride layer 9 (selective nitride layer etching) with underlying thin (approx. 100 #) oxide layer 2h, V-hole etching 11 with the existing Oxide edges as an etching mask Continue with steps 1k ... 1o of the first exemplary embodiment.

Die Fig. 5 zeigt dabei wesentliche Schritte der Prozessfolge anhand von Querschnitten,und zwar Fig. 5a den Zustand nach dem Schritt 2c, Fig. 5b nach dem Schritt 2d, Fig. 5c nach dem Schritt 2f und Fig. 5d nach dem Schritt 2m.5 shows the essential steps of the process sequence of cross-sections, namely Fig. 5a the state after step 2c, Fig. 5b after the step 2d, FIG. 5c after the step 2f and FIG. 5d after the step 2m.

Bei diesen beiden Ausführungsformen wird die Nitridschicht zur Strukturierung der diffundierten Bereiche verwendet.In these two embodiments, the nitride layer is used for structuring of the diffused areas are used.

Die Draufsicht für ein drittes Ausftihrungsbeispiel ist in Fig. 6 gezeigt. Dabei ergibt sich für das dritte Ausführrngsbeispiel nachstehende Schrittfolge.The top view for a third exemplary embodiment is shown in FIG. 6 shown. The following sequence of steps results for the third exemplary embodiment.

Schritt 3a, wie 1. Modifikation 3b 3c, Ganzflächige Abscheidung von Siliziumnitrid 9 (auf ca. 100 i Silo2) und Strukturierung (Maske 2) 3d, Lokale Oxidation 10 der nichtabgedeckten Siliziumbereiche (Feldbereich und Diffusionsbahnen): ca. 7000 2 Si02 3e, Ätzung der Wannenbereiche (Maske 3) mit Nitridschicht als zusätzliche Ätzkante 3f, n+ -Diffusion 3 oder n+-Implantation in die freiliegenden Wannenbereiche 3g, Thermische Oxidation 6 der dotierten Bereiche: ca. 5000 i SiO2 3h, Entfernung der Nitridschicht 9 (selektive Ätzung) mit darunterliegender dünner (ca.Step 3a, like 1st modification 3b 3c, full-area deposition of Silicon nitride 9 (on approx. 100 i Silo2) and structuring (mask 2) 3d, local oxidation 10 of the uncovered silicon areas (field area and diffusion paths): approx. 7000 2 Si02 3e, etching of the well areas (mask 3) with additional nitride layer Etching edge 3f, n + diffusion 3 or n + implantation in the exposed well areas 3g, thermal oxidation 6 of the doped areas: approx. 5000 i SiO2 3h, removal the nitride layer 9 (selective etching) with a thin layer underneath (approx.

100 i) Oxidschicht 3i, V-Loch-Ätzung 1 mit den vorhandenen Oxidkanten als Ätzmaske Weiter mit den Schritten 1k...1o des ersten Ausführungsbeispieles. 100 i) Oxide layer 3i, V-hole etching 1 with the existing oxide edges as an etching mask, continue with steps 1k ... 1o of the first exemplary embodiment.

Die wichtigsten Prozess-Schritte sind in Fig. 7 dargestellt, wobei Fig. 7a den Zustand nach dem Schritt 3c, Fig. 7b nach dem Schritt 3f, Fig. 7c nach dem Schritt 3e und Fig. 7c nach dem Schritt 3m zeigt.The most important process steps are shown in Fig. 7, where 7a shows the state after step 3c, FIG. 7b after step 3f, FIG. 7c after shows step 3e and Fig. 7c after step 3m.

Ein viertes Ausführungsbeispiel wird anhand von Fig. 8 erläutert. Die#Prozess-Schritte ergeben sich dabei wie folgt: Schritt 4a, 4b wie 1. Modifikation 4c, Ganzflächiges Aufwachsen des Dickoxids 13 4d, Ätzung der Wannenbereiche 14 (Maske 2) 4e, Ganzflächige Abscheidung von Siliziumnitrid 9 (ca. 100 i Si O, als Unterlage) und Strukturierung (Maske 3) 4f, Ganzflächige Scheibenüberätzung zur Entfernung des dünnen (ca. 100 i) Siliziumoxides 4g, n -Diffusion 3 oder n+-Implantation in die freiliegenden Wannenbereiche 4h, Thermische Oxidation 6 der dotierten Bereiche: ca. 5000 i SiO2 4i, Entfernung der Nitridschicht 9 (selektive Ätzung) mit darunterliegender dünner (ca. 100 i) Oxidschicht 4j, V-Loch-Ätzung 11 mit den vorhandenen Oxidkanten als Ätzmaske Schritte 4k...4o wie beim ersten Ausführungsbeispiel.A fourth exemplary embodiment is explained with reference to FIG. 8. The #process steps result as follows: Step 4a, 4b as 1st modification 4c, all-over growth of the thick oxide 13 4d, etching of the well areas 14 (mask 2) 4e, full-surface deposition of silicon nitride 9 (approx. 100 i Si O, as a base) and structuring (mask 3) 4f, Over-etching of the pane over the entire surface to remove the thin (approx. 100 i) silicon oxide 4g, n -diffusion 3 or n + -implantation in the exposed well areas 4h, thermal oxidation 6 of the doped areas: approx. 5000 i SiO2 4i, removal of the nitride layer 9 (selective etching) with the one underneath thin (approx. 100 i) oxide layer 4j, V-hole etching 11 with the existing oxide edges as an etching mask, steps 4k ... 4o as in the first exemplary embodiment.

Die Ausführungsbeispiele nach den Figuren 7 und 8 verwenden die Nitridmaske als Ersatz für die V-Loch-Mtske.The exemplary embodiments according to FIGS. 7 and 8 use the nitride mask as a replacement for the V-hole Mtske.

Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam,daß selbstjustierte V-MOS-Transistoren erzeugt werden. Figur 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Justierungsfehler einkalkuliert sind, so daß die n+-Diffusionsschicht 3 etwas über die andere Seite des V-Einschnitts hinausragt. Dieser Teil der Diffusionsschicht ist jedoch völlig von der eigentlichen Diffusionsschicht 3, die imSild links neben dem V-Graben ersichtlich ist, getrennt, so daß sie keinen Beitrag zur Koppelkapazität mit der Wortleitung liefern kann. Die Berücksichtigung der speziellen Toleranzen ergibt sich bei dieser Ausführungsform durch die Reihenfolge der Prozess-Schritte, doch sind die Diffusionsstrukturen aller Ausführungsbeispiele nicht mit Minimalmaßen ausgelegt, so daß bei Dejustierungen die elektrische Funktion der Zellen gewährleistet ist.All the exemplary embodiments have in common that self-aligned V-MOS transistors be generated. Figure 8 shows an embodiment in which the adjustment errors are factored in, so that the n + diffusion layer 3 is somewhat over the other side of the V-notch protrudes. However, this part of the diffusion layer is complete from the actual diffusion layer 3, which can be seen in the picture to the left of the V-groove is separated so that it does not contribute to the coupling capacitance with the word line can deliver. The consideration of the special tolerances results from this Embodiment by the order of the process steps, but are the diffusion structures of all embodiments are not designed with minimum dimensions, so that in the event of misalignments the electrical function of the cells is guaranteed.

In Figur 9 ist die Draufsicht für zudas Ausführungsbeisptel nach Figur 8 gezeigt.In Figure 9 is the plan view for zudas Ausführungsbeisptel according to Figure 8 shown.

Figur 10 zeigt eine Transistorausführung mit einem Ver- hältnis was:4. Dabei stellt w die Breite des Diffusionsanschlusses (Bitleitung) und 1 die durch die V-förmige Einsenkung gebildete Kanallänge dar. Der V-förmige Graben ist dabei stirnseitig neben dem Diffusionsanschluss angebracht, ebenso bei Verwendung als Speicherbaugruppe die vergrabene Schicht 5.Figure 10 shows a transistor design with a ratio what: 4. Here, w represents the width of the diffusion connection (bit line) and 1 represents the represents the channel length formed by the V-shaped depression. The V-shaped trench is attached to the front next to the diffusion connection, also when used the buried layer 5 as a memory module.

Einen V-MOS-Transistor mit großer effektiver Kanallänge 1 zeigt die Figur 11. Der Diffusionsanschluß 3 ist dabei in zwei Abschnitte 3a, 3b aufgeteilt. Der V-förmige Graben, in Draufsicht dargestellt, ist rechteckförmig auseinandergezogen. Der linke Anschluß kann als Senkenanschluß und der rechte als Quellenanschluß verwendet werden.A V-MOS transistor with a large effective channel length 1 is shown in FIG FIG. 11. The diffusion connection 3 is divided into two sections 3a, 3b. The V-shaped trench, shown in plan view, is pulled apart in a rectangular shape. The left connection can be used as a sink connection and the right one as a source connection will.

Einen platzsparenden V-M0S-Doppeltransistor erhält man dadurch, daß man ähnlich wie bei der Anordnung nach Fig. 11 den Diffusionsanschluß 3 in zwei Diffusionsanschlüsse A und B aufteilt, und die beiden Anschlüsse als Quellenanschlüsse zweier unterschiedlicher Transistoren verwendet, während die unterhalb des V-förmigen Grabens liegende verdeckte Schicht C als gemeinsamer Senkenanschluß dient. Der Toranschluß G; der oberhalb des V-förmigen Grabens senkrecht zu den Diffusionsanschlüssen A und B liegt, ist in der üblichen Weise ausgebildet.A space-saving V-M0S double transistor is obtained in that similar to the arrangement according to FIG. 11, the diffusion connection 3 is split into two Diffusion ports A and B, and the two ports as source ports two different transistors are used while the one below is the V-shaped one Covered layer C lying on the trench serves as a common drain connection. The gate connection G; the one above the V-shaped trench perpendicular to the diffusion ports A. and B is formed in the usual way.

Die Fig. 12b zeigt den Stromlauf eines derartigen Doppeltransistors. Derartige Transistoren sind als Symmetrier-und Abtrenntransistoren verwendbar.12b shows the current flow of such a double transistor. Such transistors can be used as balancing and isolating transistors.

12 Figuren 10 Patentansprüche12 figures 10 claims

Claims (10)

Patentansprüche ÖÄ Hochintegrierter Baustein in V-MOS-Technologie, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die V-förmigen Graben unter Verwendung einer zusätzlichen ätzselektiven Schicht neben dem als Bitleitung dienenden Diffusionsgebiet angeordnet sind und mit diesem jeweils mindestens einen Transistor bilden.Patent claims ÖÄ Highly integrated module in V-MOS technology, d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that the V-shaped trench using an additional etch-selective layer next to the diffusion region serving as a bit line are arranged and each form at least one transistor with this. 2. Hochintegrierter Baustein in V-MOS-Technologie nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die ätzselektive Schicht aus Silizium-Nitrid besteht.2. Highly integrated module in V-MOS technology according to claim 1, d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that the etch-selective layer made of silicon nitride consists. 3. Verfahren zur Herstellung eines Bausteines nach einem der vorhergehenden AnsprUche, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Nitridschicht nach der thermischen Oxidation der auf das Substrat aufgebrachten Diffusionsschicht ganzflächig aufgebracht wird und daß sie nach einer ersten selektiven Ätzung zur Strukturierung der Diffusionsschicht dient und daß die Nitridschicht nach der V-Lochätzung durch eine zweite selektive Ätzung entfernt wird. (Fig. 3 und 4).3. A method for producing a module according to one of the preceding Claims that the nitride layer after the thermal oxidation of the diffusion layer applied to the substrate over the entire area is applied and that after a first selective etching for structuring the diffusion layer is used and that the nitride layer after the V-hole etching through a second selective etch is removed. (Figures 3 and 4). 4. Verfahren zur Herstellung eines Bausteines nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß die Nitridschicht (5) ganzflächig vor dem Aufbringen der Diffusionsschicht (3) auf das Substrat (8) erfolgt und daß sie nach einer ersten selektiven Ätzung zur Strukturierung der Diffusionsbahnen dient, daß nach dem Aufbringen der Diffusionsbahnen durch eine zweite selektive Ätzung der Nitridschicht die V-MOS-Bereiche (11) strukturiert werden und daß nach einer lokalen thermischen Oxidation der nichtabgedeckten Siliziumbereiche die restliche Nitridschicht durch eine dritte selektive Ätzung entfernt wird (Fig. 3 und 5).4. A method for producing a building block according to any one of the claims 1 or 2, that is, that the nitride layer (5) covers the entire surface takes place before the application of the diffusion layer (3) on the substrate (8) and that after a first selective etching to structure the diffusion paths serves that after the application of the diffusion paths through a second selective Etching of the nitride layer the V-MOS areas (11) are structured and that after a local thermal oxidation of the uncovered silicon areas the rest Nitride layer is removed by a third selective etch (Fig. 3 and 5). 5. Verfahren zur Herstellung eines Bausteines nach einem der Anspruche 1 oder 29 d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t, daß auf die epitaktische Schicht (7) ganzflächig Siliziumnitrid (5) aufgebracht und dieses nach einer ersten Ätzung zur Strukturierung der Diffusionsbahnen und Feldbereiche dient, daß ansdließend die Wannenbereiche geätzt und die Diffusionsschicht (3) aufgebracht und nach einer thermischen Oxidation der dotierten Bereiche durch eine zweite selektive Ätzung die restliche Nitridschicht (5) entfernt wird (Fig. 6 und 7).5. A method for producing a building block according to one of the claims 1 or 29 d a d u r c h g e k e n n n - I do not know that on the epitaxial layer (7) applied over the entire surface silicon nitride (5) and this after a first etching is used to structure the diffusion paths and field areas, that then the well areas are etched and the diffusion layer (3) is applied and after a thermal oxidation of the doped regions by a second selective one Etching the remaining nitride layer (5) is removed (Fig. 6 and 7). 6. Verfahren zur Herstellung eines Bausteines nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß nach der Ätzung der Wannenbereiche (13) ganzflächig Siliziumnitrid (5) abgeschieden wird, das nach einer ersten selektiven Ätzung zur Strukturierung der Diffusionsbahnen dient und daß nach einer thermischen Oxidation der Dotierungsbereiche durch eine zweite selektive Ätzung die restliche Nitridschicht entfernt wird (Fig.8).6. A method for producing a module according to one of the claims 1 or 2, that is, after the etching of the tub areas (13) silicon nitride (5) is deposited over the entire surface, which after a first selective Etching is used to structure the diffusion paths and that after a thermal Oxidation of the doping areas by a second selective etching of the rest Nitride layer is removed (Fig.8). 7. Verfahren zur Herstellung eines Bausteines nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß in üblicher Weise eine vergrabene Schicht (buried layer) vorgesehen ist (Fig. 3 bis 10).7. A method for producing a module according to one of the preceding Claims, d a d u r c h e k e n n -z e i c h n e t that in the usual way a buried layer is provided (Fig. 3 to 10). 8. Verfahren zur Herstellung eines Bausteines nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß der V-förmige Graben stirnseitig zur Diffusionsschicht angeordnet ist (Fig. 10).8. A method for producing a module according to one of the preceding Claims that the V-shaped trench is at the front is arranged to the diffusion layer (Fig. 10). 9. Verfahren zur Herstellung eines Bausteines nach einem der AnsprUche 1 bis -7,-da du r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß die Diffusionsschicht (3) vom V-förmigen Einstich in zwei getrennte Schichten (3a und Db) aufgetrennt ist und der V-fdrmige Graben in Draufsicht rechteckförmig ausgebildet ist (Fig. 11).9. A method for producing a module according to one of the claims 1 to -7, -due to the fact that the diffusion layer (3) is separated by the V-shaped recess into two separate layers (3a and Db) and the V-shaped trench is rectangular in plan view (FIG. 11). 10. Verfahren zur Herstellung eines Bausteines nach einem der Patentansprtiche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Diffusionsschicht (3) durch den V-förmigen Graben in zwei Teilschichten unterteilt ist, die jeweils die Quellenelektrode für einen Transistor bilden, und daß die unterhalb des V-förmigen Einstiches liegende verdeckte Schicht (C) als gemeinsame Senkenelektrode beider Transistoren dient (Fig. 12).10. Process for the production of a building block according to one of the patent claims 1 to 7, d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the diffusion layer (3) is divided into two sub-layers by the V-shaped trench, each form the source electrode for a transistor, and that the one below the V-shaped The concealed layer (C) in the puncture acts as a common drainage electrode for both Transistors is used (Fig. 12).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5298442A (en) * 1988-12-27 1994-03-29 Siliconix Incorporated Trench DMOS power transistor with field-shaping body profile and three-dimensional geometry
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