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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung bezieht sich auf Gleichrichter und insbesondere auf Schottky-Grabengleichrichter und
auf Verfahren zur Bildung derselben.
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HINTERGRUND
UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gleichrichter
weisen einen relativ kleinen Widerstand für den Stromfluss in einer Durchlassrichtung
und einen hohen Widerstand für
den Stromfluss in der umgekehrten Richtung auf. Schottky-Gleichrichter
sind Gleichrichter, welche als Ausgangsgleichrichter in Schaltnetzteilen
und anderen schnellen Leistungsschaltanwendungen, wie z.B. bei Motorantrieben,
eingesetzt werden. Diese Vorrichtungen sind in der Lage, große Durchlassströme zu führen und
große
Rückwärts-Sperrspannungen
zu liefern.
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Das
US-Patent Nr. 5,365,102 von Mehrotra et al. mit dem Titel "Schottky Barrier
Rectifier with MOS Trench" offenbart
Schottky-Gleichrichter, die eine höhere Durchbruchspannung aufweisen
als theoretisch mit einem idealen, abrupten pn-Übergang mit parallelen Flächen erreichbar.
Eine Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform der beschriebenen
Gleichrichter ist in 1 dargestellt. In dieser Figur
umfasst der Gleichrichter 10 ein Halbleitersubstrat 12 eines
ersten Leitungstyps, typischerweise des n-Leitungstyps, mit einer
ersten Fläche 12a und
einer zweiten entgegengesetzten Fläche 12b. Das Substrat 12 weist
einen relativ hoch dotierten Kathodenbereich 12c (gezeigt
als N+) benachbart zur ersten Fläche 12a auf.
Ein Driftbereich 12d des ersten Leitungstyps (gezeigt als
N) erstreckt sich vom Kathodenbereich 12c zur zweiten Fläche 12b.
Entsprechend ist die Dotierungskonzentration des Kathodenbereichs 12c größer als
die des Driftbereichs 12d. Eine Mesa 14 mit der
Querschnittsbreite "Wm", definiert durch
die entgegengesetzten Seiten 14a und 14b, ist
im Driftbereich 12d gebildet. Die Mesa kann streifenförmig, rechtwinklig,
zylindrisch oder von einer anderen ähnlichen Geometrie sein. Isolierbereiche 16a und 16b (beschrieben
als SiO2) sind ebenfalls auf den Seiten
der Mesa vorgesehen. Der Gleichrichter weist ebenso eine Anodenelektrode 18 auf
den Isolierbereichen 16a, 16b auf. Die Anodenelektrode 18 bildet
einen Schottky-Gleichrichterkontakt mit der Mesa 14 an
der zweiten Fläche 12b.
Die Höhe
der an der Grenzfläche
Anodenelektrode/Mesa gebildeten Schottky-Barriere hängt vom
Typ des verwendeten Elektrodenmetalls und Halbleiters (z.B. Si, Ge,
GaAs und SiC) und weiterhin von der Dotierungskonzentration in der
Mesa 14 ab. Schließlich
ist eine Kathodenelektrode 20 benachbart zum Kathodenbereich 12c an
der ersten Fläche 12a vorgesehen.
Die Kathodenelektrode 20 kontaktiert ohmsch den Kathodenbereich 12c.
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Bei
einem im US-Patent Nr. 5,365,102 beschriebenen Verfahren wird der
Driftbereich 12d durch epitaktisches Aufwachsen auf dem
Substrat 12c geschaffen. Gräben werden dann durch mit Fotolack
strukturierte Nitridschichten geätzt,
wodurch diskrete Mesas 14 mit gegen thermische Oxidation resistenten
Nitridkappen gebildet werden. Isolierbereiche 16, vorzugsweise
Siliziumdioxid, werden auf den Seitenwänden und den Böden der
Gräben 22b gebildet,
aber wegen der Anwesenheit der Nitridbereiche nicht oben auf den
Mesas 14 (Flächen 12b). Die
Nitridbereiche (ebenso wie etwaige Oxidbereiche für den Spannungsabbau,
falls vorhanden) werden entfernt, und die Metallisierung von Anode 18 und Kathode 20 wird
vorgenommen. Weitere Informationen sind im US-Patent Nr. 5,365,102
gegeben.
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Wie
im folgenden näher
dargelegt, betrifft die vorliegende Erfindung Verbesserungen an
mit denen im US-Patent Nr. 5,365,102 verwandten Schottky-Grabengleichrichtern
und auf Verfahren zur Herstellung derartiger Schottky-Grabengleichrichtern.
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Das
US-Patent Nr. 6,078,090 offenbart einen Schottky-Grabengleichrichter
mit Grabenkreuzungen gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 18.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird ein Verfahren zur Bildung eines Schottky-Grabengleichrichters
vorgeschlagen. Das Verfahren besteht aus:
- (a)
Der Bildung eines Halbleiterbereichs mit einer ersten und einer
zweiten gegenüberliegenden Fläche. Der
Halbleiterbereich weist benachbart zur ersten Fläche einen Driftbereich von
einem ersten Leitungstyp und benachbart zur zweiten Fläche einen
Kathodenbereich von dem ersten Leitungstyp auf. Der Driftbereich
hat eine geringere Gesamtdotierungskonzentration als die Gesamtdotierungskonzentration
des Kathodenbereichs.
- (b) Der Bildung einer Vielzahl von sich von der ersten Fläche in den
Halbleiterbereich erstreckenden Gräben. Diese Gräben definieren
eine Vielzahl von Mesas innerhalb des Halbleiterbereichs und bilden
Grabenkreuzungen an einer Vielzahl von Stellen.
- (c) Der Bildung einer Oxidschicht, die den Halbleiterbereich
an Stellen entsprechend den Grabenböden und den unteren Teilen
der Grabenseitenwände
bedeckt.
- (d) Der Bildung eines Polysiliziumbereichs, der innerhalb der
Gräben über der
Oxidschicht angeordnet ist.
- (e) Der Bildung von Isolierbereichen über dem Polysiliziumbereich
und der Oxidschicht an den Grabenkreuzungen.
- (f) Der Bildung einer Anodenelektrode, die sich benachbart zu
dem Driftbereich befindet und mit diesem einen Schottky-Gleichrichterkontakt
bildet.
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Falls
gewünscht,
kann der Gleichrichter mit einer Kathodenelektrode auf der zweiten
Fläche
des Halbleiterbereichs versehen sein.
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Der
Halbleiter ist vorzugsweise ein Silizium-Halbleiter, und der Leitungstyp
ist n-Leitungstyp. Bevorzugte Isolierschichten sind Bor-Phosphor-Silikat-Glas-Bereiche.
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Der
Schritt der Bildung eines Halbleiterbereichs umfasst vorzugsweise
das Vorsehen eines Halbleitersubstrats, das dem Kathodenbereich
entspricht, sowie dann das Aufwachsen einer epitaktischen Halbleiterschicht,
die dem Driftbereich auf dem Substrat entspricht.
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Der
Schritt der Bildung von Gräben
umfasst vorzugsweise: die Bildung einer strukturierten Maskenschicht über der
ersten Fläche
des Halbleiterbereichs und die Ätzung
der Gräben
durch die Maskenschicht. In einigen Ausführungsformen werden die Gräben in die
Driftbereiche, aber nicht in den Kathodenbereich geätzt. In
anderen werden die Gräben ausreichend
tief geätzt,
so dass sie sich durch den Driftbereich und in den Kathodenbereich
erstrecken.
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Die
Schritte der Bildung der Oxidschicht, der Polysiliziumschicht und
der Isolierbereiche umfassen vorzugsweise weiterhin: (a) die Bildung
einer Oxidschicht auf der ersten Fläche des Halbleiterbereichs und
innerhalb der Gräben,
beispielsweise durch thermisches Aufwachsen oder durch Oxidabscheidungsverfahren;
(b) die Bildung einer Polysilizium-Schicht über der Oxidschicht; (c) die Ätzung der
Polysilizium-Schicht, so dass Teile der Oxidschicht über der ersten
Fläche
und Teile der Oxidschicht über
den oberen Teilen der Grabenseitenwände frei liegen; (d) die Bildung
einer Isolierschicht über
der Oxidschicht und der geätzten
Polysilizium-Schicht; (e) die Bildung einer strukturierten, ätzungsbeständigen Schicht über der Isolierschicht
an den Grabenkreuzungen; und (f) die Ätzung der Isolierschicht und
der Oxidschicht, wo sie von der strukturierten, ätzungsbeständigen Schicht nicht bedeckt
sind.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird ein Schottky-Grabengleichrichter geschaffen.
Der Gleichrichter umfasst:
- (a) einen Halbleiterbereich
mit einer ersten und einer zweiten gegenüberliegenden Fläche. Der Halbleiterbereich
weist benachbart zur ersten Fläche
einen Driftbereich von einem ersten Leitungstyp und benachbart zur
zweiten Fläche
einen Kathodenbereich von dem ersten Leitungstyp auf. Der Driftbereich
hat eine geringere Gesamtdotierungskonzentration als die Gesamtdotierungskonzentration
des Kathodenbereichs.
- (b) eine Vielzahl von sich von der ersten Fläche in den Halbleiterbereich
erstreckenden Gräben.
Die Gräben
definieren eine Vielzahl von Mesas innerhalb des Halbleiterbereichs,
und die Gräben
bilden eine Vielzahl von Grabenkreuzungen.
- (c) eine Oxidschicht, die den Halbleiterbereich am Boden der
Gräben
und den unteren Teilen der Grabenseitenwände bedeckt.
- (d) einen Polysiliziumbereich, der innerhalb der Gräben über der
Oxidschicht angeordnet ist.
- (e) Isolierbereiche an den Grabenkreuzungen, die einen Teil
des Polysiliziumbereichs und einen Teil der Oxidschicht an den Grabenkreuzungen
bedecken.
- (f) eine Anodenelektrode, die sich benachbart zu dem Driftbereich
befindet und mit diesem einen Schottky-Gleichrichterkontakt bildet.
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Ein
Anzahl von Kreuzungswinkeln ist für die Gräben möglich. In einem bevorzugten
Fall kreuzen sich die Gräben
in rechten Winkeln zueinander. Eine Anzahl von Konfigurationen ist
für die
Isolierbereiche an den Grabenkreuzungen möglich. In einem bevorzugten
Fall sind die Isolierbereiche rechteckig, von oberhalb der Gräben gesehen.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass Schottky-Grabengleichrichter,
bei denen Zellen durch sich kreuzende Gräben definiert werden, mit hoher
Ausbeute gebildet werden können,
aufgrund verbesserter Prozesskontrolle an den Grabenkreuzungsbereichen.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass Schottky-Grabengleichrichter
ohne das Risiko des Güteverlusts
durch Abschnürung
an den Grabenkreuzungsbereichen gebildet werden können. Ein
Güteverlust
dieser Art führt
zur Abnahme der Rückwärts-Sperrspannungen
und zur Zunahme der Leckströme.
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Diese
und weitere Ausführungsformen
und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus
der folgenden Offenbarung schnell offensichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine teilweise Querschnittsdarstellung eines Schottky-Grabengleichrichters
gemäß dem Stand
der Technik.
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2 zeigt
eine teilweise Querschnittsdarstellung eines Schottky-Grabengleichrichters
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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3A–3G zeigen
teilweise Querschnittsdarstellungen entlang Linie A-A' von 5, welche
ein Verfahren darstellen, durch das ein Schottky-Grabengleichrichter
gemäß 2 hergestellt
werden kann.
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4A–4G zeigen
teilweise Querschnittsdarstellungen entlang Linie B-B' von 5, welche
ein Verfahren darstellen, durch das ein Schottky-Grabengleichrichter
gemäß 2 hergestellt
werden kann.
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5 zeigt
eine teilweise Draufsicht eines Schottky-Grabengleichrichters, welche
die relativen Positionen der Querschnitte von 3A–3G und 4A–4G darstellt.
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6A und 6B zeigen
teilweise Draufsichten eines Schottky-Grabengleichrichters, welche die
Positionen der Schutzmaßnahmen
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung relativ zu den Gräben und Mesas des Gleichrichters
darstellen.
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7A–7C zeigen
teilweise Querschnittsdarstellungen entlang Linie B-B' von 6B, welche
ein Verfahren darstellen, durch das ein Schottky-Grabengleichrichter
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hergestellt werden kann.
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8 zeigt
eine Teilansicht eines Grabenkreuzungsbereichs, die eine zweidimensionale
Darstellung der Bereiche liefert, wo das Polysilizium die Grabenwände nach
der Polysiliziumätzung
kontaktiert.
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Wie
es bei derartigen Figuren üblich
ist, sind die obigen Zeichnungen nicht maßstabsgerecht.
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EINGEHENDE
BESCHREIBUNG BESTIMMTER BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wird nun im folgenden unter Bezug auf die
beigefügten
Zeichnungen näher
beschrieben, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
gezeigt sind. Die Erfindung kann jedoch auf verschiedene Weisen
ausgeführt
werden und ist nicht als auf die hier aufgeführten Ausführungsformen beschränkt anzusehen.
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Die
gemeinsam eingereichte US-Anmeldung Serial No. 09/653,084 beschreibt
einen Gleichrichter, der einen niedrigen Vorwärts-Spannungsabfall, einen niedrigen
Rückwärts-Leckstrom
und eine hohe Rückwärts-Durchbruchspannung
aufweist. 2 stellt ein Beispiel eines
derartigen Gleichrichters 10 in einem teilweisen Querschnitt
dar. Der Gleichrichter 10 weist einen Halbleiterbereich 12 eines
ersten Leitungstyps, typischerweise des n-Leitungstyps, mit einer
ersten Fläche 12a und
einer zweiten entgegengesetzten Fläche 12b. Das Substrat
des Halbleiterbereichs 12 weist vorzugsweise einen relativ
hoch dotierten Kathodenbereich 12c (gezeigt als N+) benachbart zur ersten Fläche 12a auf.
In der gezeigten 30 Volt-Siliziumanordnung ist der Kathodenbereich 12c mit
einer Dotierungskonzentration von etwa 5 × 1019/cm3 dotiert. Ein Driftbereich 12d eines
ersten Leitungstyps (gezeigt als N) erstreckt sich vorzugsweise
vom Kathodenbereich 12c zu den zweiten Flächen 12b.
Der Driftbereich 12d ist bei der gezeigten Anordnung mit einer
Dotierungskonzentration von etwa 3,3 × 1016/cm3 dotiert. Driftbereich 12d und
Kathodenbereich 12c bilden einen nichtgleichrichtenden N+/N-Übergang.
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Mesas 14 (welche
nur teilweise dargestellt sind) sind im Driftbereich 12d durch
entgegengesetzte Gräben
definiert, wie bekannt. Bei der gezeigten Anordnung ist die Mesabreite
typisch in der Größenordnung
von 1 Mikrometer, und die Grabentiefe ist typisch in der Größenordnung
von 3 Mikrometer. Wie gezeigt, erstrecken sich die Gräben in den
Driftbereich 12d, können
sich aber auch weiter in den Kathodenbereich 12c erstrecken.
Die Mesas 14 erstrecken sich in einer dritten Dimension
(nicht gezeigt) und können
streifenförmig,
rechtwinklig, zylindrisch oder von einer anderen ähnlichen
Geometrie sein. Isolierbereiche 16 sind innerhalb der Gräben gebildet und
befinden sich benachbart zum Halbleiterbereich 12 entlang
den unteren Teilen 14b der Halbleiter/Graben-Schnittstellen.
In diesem Fall sind die Isolierbereiche 16 als Oxidschichten
gezeigt, insbesondere als Siliziumoxidschichten, die thermisch aufgewachsen
oder abgeschieden sein können.
Die Isolierbereiche 16 haben typischerweise eine Dicke
in der Größenordnung
von etwa 700 bis 2000 Angström.
Leitende Polysiliziumbereich 19 sind über den Isolierbereichen 16 in
den Gräben
zwischen den Mesas 14 vorgesehen.
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Eine
Anodenelektrode 18 befindet sich unmittelbar benachbart
zu dem Driftbereich 12d entlang den Flächen 12b und entlang
den oberen Teilen 14a der Halbleiter/Graben-Schnittstellen.
Die Anodenelektrode 18 befindet sich auch unmittelbar benachbart
zu den oberen Teilen der Isolierbereiche 16 und den Polysiliziumbereichen 19.
Die Anodenelektrode 18 bildet dort, wo sie den Halbleiter/Driftbereich 12d kontaktiert,
d.h. entlang den oberen Teilen 14a und den zweiten Flächen 12b,
einen Schottky-Gleichrichterübergang.
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Eine
Kathodenelektrode 20 ist benachbart zum Kathodenbereich 12c an
der ersten Fläche 12a vorgesehen.
Vorzugsweise bildet die Kathodenelektrode einen ohmschen Kontakt
mit dem Kathodenbereich 12c.
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Die
in 2 gezeigte Anordnung liefert verbesserte Spannungsabfalleigenschaften,
Rückwärts-Durchbruchspannungen
und Leckströme. Ohne
sich auf eine bestimmte Theorie der Wirkungsweise festzulegen, wird
angenommen, dass dieses Konzept verbesserte Vorwärts-Spannungsabfalleigenschaften
gegenüber
dem Konzept von 1 liefert, da die Oberfläche des
Schottky-Gleichrichterkontakts zwischen der Anodenelektrode 18 und
dem Driftbereich 12d erhöht wird, indem die Kontaktfläche über die
zweite Fläche 12b hinaus
und in die oberen Teile 14a erweitert wird. Gleichzeitig
bewirkt der Isolierbereich 16 benachbart zu den unteren
Teilen 14b das Auftreten einer Ladungskopplung zwischen
der Anodenelektrode 18 und der Mesa 14, mit der
resultierenden, einen wünschenswerten
Abschnürungseffekt
bildenden Verarmung. Dies beeinflusst in vorteilhafter Weise die
Spannungsprofile innerhalb der Mesastruktur, liefert hohe Rückwärts-Durchbruchspannungen
und niedrige Leckströme.
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Ein
Schema zur Herstellung eines Schottky-Grabengleichrichters wie der
nach 2 wird nun in Verbindung mit 3A–G und 4A–G beschrieben.
Eine Draufsicht, welche die Kreuzung zweier sich zwischen Mesas 14 befindlichen
Gräben 21 dar stellt,
ist in 5 gezeigt. Die Position des Querschnitts nach 3A–3G ist
durch die strichpunktierte Linie A-A' in dieser Figur gezeigt, welche sich
auf halbem Weg zwischen dem gezeigten horizontalen Graben und dem
nächsten
(nicht gezeigten) horizontalen Graben befindet. Die Position des
Querschnitts nach 4A–4G ist
durch die strichpunktierte Linie B-B' gezeigt und befindet sich unmittelbar
benachbart zur Grabenkreuzung.
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Unter
Bezug auf 3A–G und 4A–G wird
eine N-dotierte epitaktische Schicht (entsprechend dem Driftbereich 12d)
auf ein konventionell n-dotiertes Substrat (entsprechend dem Kathodenbereich 12c)
aufgewachsen. Die epitaktische Schicht 12d ist typisch
etwa 7 Mikrometer dick. Als nächstes wird
ein Fotolack-Maskierungsprozess zur Bildung von (nicht gezeigten)
Maskenteilen verwendet, welche die Position der Gräben 21 definieren.
Die Gräben 21 werden
vorzugsweise durch Öffnungen
zwischen den Maskenteilen durch reaktive Ionenätzung trocken-geätzt, typischerweise
bis zu einer Tiefe von etwa 3 Mikrometern. Die Maskenteile werden
entfernt, und es ergeben sich die Strukturen von 3A (weit
entfernt von der Grabenkreuzung) und 4A (benachbart
zur Grabenkreuzung). Diese Strukturen sind an diesem Punkt des Prozesses
im wesentlichen die gleichen.
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Eine
Isolierschicht, vorzugsweise eine Oxidschicht 16, wird
dann über
der Fläche
der Struktur gebildet (z.B. durch thermische Oxidation), wie in 3B und 4B gezeigt.
Dicken im Bereich von etwa 700 bis 2000 Angström sind für die thermische Oxidschicht 16 typisch.
Die Strukturen von 3B und 4B bleiben
an diesem Punkt des Prozesses im wesentlichen die gleichen.
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Dann
wird die Anordnung mit einer Polysiliziumschicht (d.h. polykristallines
Silizium) 19 bedeckt (und die Gräben gefüllt), unter Benutzung von bekannten
Techniken, wie beispielsweise CVD, um die in 3C und 4C gezeigte
Struktur zu liefern. Wie man in diesen Figuren sehen kann, ist das
Polysilizium 19 nahe den Grabenkreuzungsbereichen flacher
(4C) als weiter von der Grabenkreuzung entfernt
(3C). Die Polysiliziumschicht 19 ist typischerweise
N-Typ-dotiert, um ihren Widerstand zu erniedrigen. N-Typ-Dotierung
kann z.B. durch CVD mit Phosphorchlorid oder Implantation mit Arsen
oder Phosphor durchgeführt
werden.
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Die
Polysiliziumschicht 19 wird dann isotrop geätzt (z.B.
durch reaktive Ionenätzung),
um die Teile der Oxidschicht 16 entlang den Flächen 12b und
den oberen Teilen 14a freizulegen, wie in 3D und 4D gezeigt.
Teile der Oxidschicht 16 entlang den unteren Teilen 14b bleiben
mit Polysilizium 19 bedeckt. Da das Polysilizium vor dem Ätzen nahe
den Grabenkreuzungsbereichen flacher ist (vergleiche 4C mit 3C),
ist das Polysilizium auch nach dem Ätzen in diesen Bereichen flacher
(vergleiche 4D mit 3D). 8 ist
eine Teilansicht eines Grabenkreuzungsbereichs mit der Darstellung
eines Grabens 21 und von Mesas 14. Ebenso ist
in 8 eine zweidimensionale Darstellung der Bereiche
gezeigt, wo das Polysilizium 19 die Grabenwände nach dem Ätzschritt
kontaktiert.
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Eine
BPSG (Bor-Phosphor-Silikat-Glas)-Schicht 15 wird dann z.B.
durch PECVD über
der gesamten Struktur gebildet und mit einer strukturierten Fotolackschicht 17 in
den Endbereichen versehen. (Der Übersichtlichkeit
halber ist die Anordnung der BPSG-Schicht in den Endbereichen in
den Figurabfolgen gezeigt.) Die resultierende Struktur ist in 3E und 4E gezeigt.
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Die
Struktur wird geätzt,
typischerweise durch reaktive Ionenätzung, was in der Entfernung von
BPSG resultiert, wo es nicht durch Fotolack geschützt ist.
Die BPSG-Bereiche 15, die nach dem Ätzen übrig bleiben, liegen teilweise über den äußeren Driftbereichen 12d (siehe 3F).
Diese Bereiche wirken als Feldplatten, welche das vom Gleichrichter während des
Betriebs erzeugte elektrische Feld abschließen. Der Fotolack wird dann
entfernt, was in der Struktur von 3F und 4F resultiert.
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Zusätzlich zu
BPSG wird im Verlauf dieses Ätzprozesses
auch eine bestimmte Menge des Polysiliziums von der Struktur entfernt,
wodurch die Polysiliziumstrukturen 19 erodiert werden.
Im Ergebnis werden die bereits flachen Polysiliziumbereiche 19 an
den Grabenkreuzungen (siehe 4E) nach
diesen Verfahrensschritten noch flacher (siehe 4F).
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Nicht
von BPSG oder Polysilizium 19 bedecktes Oxid wird während dieses Ätzschritts
ebenso entfernt. Im Ergebnis wird Oxid 16 von Teilen der oberen
Flächen 12b des
Driftbereichs 12d ebenso wie von den oberen Teilen 14a der
diesen Bereichen zugeordneten Grabenwände entfernt. Nahe den Grabenkreuzungsbereichen
kann das Oxid 16 wegen der flachen Tiefe des Polysiliziums 19 in
diesen Bereichen im wesentlichen bis zum Grabenboden abgeätzt werden,
wie in 4F gezeigt.
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Dann
wird die Struktur mit einer metallischen Kontaktschicht 18 versehen,
um eine Anodenelektrode für
die Anordnung zu bilden, und wird mit einer metallischen Kontaktschicht 20 versehen,
um eine Kathodenelektrode für
die Anordnung zu bilden.
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Da
das Oxid nahe den Grabenkreuzungsbereichen so stark geätzt werden
kann, kontaktiert die Anode den Driftbereich entlang im wesentlichen
der gesamten Länge
der Grabenseitenwand (und in vielen Fällen einem Teil des Grabenbodens).
Eine Folge dieser Tatsache ist, dass der weiter oben diskutierte, gewünschte Abschnürungseffekt
wesentlich abgebaut wird. Im Ergebnis werden für die Anordnung die Rückwärts-Durchbruchspannungen
erniedrigt, und die Leckströme
werden erhöht,
was die Funktion und die Ausbeute beeinträchtigt.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Schutzprozess und eine Struktur
geschaffen, wodurch dieses unerwünschte Ergebnis
vermieden wird. Der Schutzprozess verändert den obigen Prozess nahe
den Grabenkreuzungsbereichen durch Bilden von Schutzbereichen über den
Grabenkreuzungsbereichen. Derartige Schutzbereiche sind vorzugsweise
oxidätzungsresistente
Bereiche wie z.B. BPSG-Bereiche, aber es können auch andere Materialien
benutzt werden.
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Wie
aus der folgenden Diskussion deutlich werden wird, bleiben mit dem
Schutzprozess die Querschnitte entsprechend der Position der Linie A-A' von 5 (3A–3G)
weitgehend unverändert.
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Wegen
der Bildung der Schutzbereiche ändern
sich jedoch die Querschnitte entsprechend der Position der Linie
B-B'. Genauer gesagt
ist der Schutzprozess der gleiche wie der obige Prozess bis zu dem
Punkt, wenn die Polysiliziumschicht geätzt wird (siehe 4D).
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In
dem obigen Prozess wird an diesem Punkt eine BPSG-Schicht 15 gebildet,
und die Struktur wird in den Endbereichen mit Fotolackmerkmalen
versehen (siehe 4E, mit dem Hinweis, dass diese
Fotolackmerkmale nicht in dieser Figur erscheinen; sondern in 3E).
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Demgegenüber ist
in dem Schutzprozess der vorliegenden Erfindung nach Bildung der BPSG-Schicht 15 eine
strukturierte Fotolackschicht 17 vorgesehen, die nicht
nur die BPSG-Schicht in den Endbereichen schützt, sondern die BPSG-Schicht
auch dort schützt,
wo die Gräben
sich kreuzen. Im Ergebnis wird statt der Bildung einer Struktur,
bei der die Grabenkreuzungsbereiche wie in 4E erscheinen,
eine Struktur geschaffen, bei der die BPSG-Schicht 15 durch
ein Fotolackmerkmal 17 geschützt wird, wie in 7A gezeigt.
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Eine
diese Fotolackmerkmale darstellende, teilweise Draufsicht ist in 6A und 6B gezeigt,
wobei 6A eine Ansicht der BPSG-Merkmale
in größerem Maßstab ist
als 6B. (6A und 6B stellen
einen Teil der Anordnung nahe der Mitte und daher nicht die BPSG-Merkmale
in den Endbereichen dar.) Die Anordnung der Fotolackmerkmale 17 relativ
zu den die Halbleiter-Mesastrukturen 14 definierenden Gräben 21 ist
gezeigt. Es ist anzumerken, dass zwar rechteckige Mesas gezeigt sind,
die vorliegende Erfindung sich auf jegliches Konzept bezieht, bei
dem Mesas durch sich kreuzende Gräben gebildet werden. Es ist
weiterhin anzumerken, dass, wie gezeigt, sich diese Bereiche etwas über die
Grabenkreuzungsbereiche hinaus erstrecken. Hierin sind "Grabenkreuzungsbereiche" (auch als "Grabenkreuzungen" bezeichnet) die
Grabenbereiche, die zwei oder mehr Gräben gemeinsam sind. Als spezielles
Beispiel ist der Grabenkreuzungsbe reich von 5 der Bereich,
der in einem von einer gestrichelten Linie definierten Rechteck 11 eingeschlossen
ist.
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In
Fortsetzung dieses Prozesses, wie für 4F oben
beschrieben, wird ein BPSG-Ätzschritt durchgeführt, gefolgt
von der Entfernung des Fotolacks. Dies resultiert in einer Struktur
wie der in 7B. Wie in dieser Figur erkannt
werden kann, verhindert die Anwesenheit der BPSG-Merkmale 15 nahe
den Grabenkreuzungsbereichen, dass das Oxid 16 im wesentlichen
bis zum Grabenboden weggeätzt
wird, wodurch der oben erwähnte
unerwünschte
Abbau der Abschnürung
vermieden wird. Es sind zwar rechteckige BPSG-Merkmale in dieser speziellen
Ausführungsform
gebildet, aber es ist dem Fachmann unmittelbar offensichtlich, dass
auch andere Geometrien möglich
sind, solange ein Überätzen des
Oxids innerhalb der Gräben
in der Nähe
der Grabenkreuzungspositionen vermieden wird.
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Die
Struktur wird dann mit den metallischen Kontaktschichten 18 und 20 versehen
(wie in 4G weiter oben), welche als
Anoden- und Kathodenelektroden für
die Anordnung wirken. Die resultierende Struktur ist in 7C gezeigt.
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Wiederum
sind die primären,
im Schutzprozess durchgeführten Änderungen
in den Grabenkreuzungsbereichen zu finden. Somit unterscheiden sich
die Querschnitte von 7A–7C wesentlich
von den Querschnitten von 4E–4G.
In den Nicht-Grabenkreuzungsbereichen sind jedoch die Querschnitte
(nicht gezeigt) im wesentlichen die gleichen wie die Querschnitte
von 3E–3G.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung unter Bezug auf eine beispielhafte Ausführungsform
beschrieben worden ist, gibt es viele andere Variationen der oben
beschriebenen Ausführungsformen,
die dem Fachmann offensichtlich sind. Es versteht sich, dass diese
Variationen innerhalb der Lehre der vorliegenden Erfindung liegen,
welche lediglich durch die angefügten
Ansprüche
begrenzt ist.