JP2024511470A - Power MOSFET shield contact layout - Google Patents
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Abstract
方法は、半導体基板内に縦方向に延在する第1のタイプの複数のトレンチ(101、101-1、101-2、102-3、10-4、101-c、101-L、101-M、101-U)を画定することと、横方向に延在し、第1のタイプの複数のトレンチ(101、101-1、101-2、102-3、10-4、101-c、101-L、101-M、101-U)と交差する第2のタイプのトレンチ(105、105-1、105-2、105-3、105-4)を画定することと、を含む。第2のタイプのトレンチ(105、105-1、105-2、105-3、105-4)は、第1のタイプの交差する複数のトレンチ(101、101-1、101-2、102-3、10-4、101-c、101-L、101-M、101-U)の各々と流体連通している。方法は更に、第1のタイプの複数のトレンチ(101、101-1、101-2、102-3、10-4、101-c、101-L、101-M、101-U)及び第2のタイプのトレンチ(105、105-1、105-2、105-3、105-4)内にシールドポリ層(111)を配置することと、第1タイプの複数のトレンチ(101、101-1、101-2、102-3、10-4、101-c、101-L、101-M、101-U)及び第2のタイプのトレンチ(105、105-1、105-2、105-3、105-4)内のシールドポリ層(111)の上にポリ間誘電体層(112)及びゲートポリ層(108)を配置することと、第2のタイプのトレンチ内に配置されたポリ間誘電体層(112)及びゲートポリ層(108)の開口部(106、16)を通してシールドポリ層(111)への電気的コンタクトを形成することと、を含む。【選択図】図6The method includes defining a first type of trenches (101, 101-1, 101-2, 102-3, 10-4, 101-c, 101-L, 101-M, 101-U) extending vertically in a semiconductor substrate, and defining a second type of trenches (105, 105-1, 105-2, 105-3, 105-4) extending laterally and intersecting the first type of trenches (101, 101-1, 101-2, 102-3, 10-4, 101-c, 101-L, 101-M, 101-U). The second type of trench (105, 105-1, 105-2, 105-3, 105-4) is in fluid communication with each of the plurality of intersecting trenches (101, 101-1, 101-2, 102-3, 10-4, 101-c, 101-L, 101-M, 101-U) of the first type. The method further includes disposing a shield poly layer (111) within the plurality of trenches of the first type (101, 101-1, 101-2, 102-3, 10-4, 101-c, 101-L, 101-M, 101-U) and the plurality of trenches of the second type (105, 105-1, 105-2, 105-3, 105-4); and disposing an interpoly dielectric layer (112) and a gate poly layer (108) over the shield poly layer (111) in the first type trenches (105, 105-1, 105-2, 105-3, 105-4) and the second type trenches (105, 105-1, 105-2, 105-3, 105-4), and forming electrical contacts to the shield poly layer (111) through the openings (106, 16) in the interpoly dielectric layer (112) and the gate poly layer (108) disposed in the second type trenches.
Description
(関連出願の相互参照)
本出願は、2021年3月26日付で出願された米国仮特許出願第63/166,242号の優先権と利益を主張する2022年3月21日付で出願された米国仮出願第17/655,579号の優先権と利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
(Cross reference to related applications)
This application is filed under U.S. Provisional Application No. 17/655, filed March 21, 2022, which claims priority to and benefits from U.S. Provisional Patent Application No. 63/166,242, filed March 26, 2021. , 579, which is incorporated herein by reference in its entirety.
本出願は、2021年3月26日に出願された米国仮特許出願第63/166,242号の優先権及び利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。 This application claims priority to and benefits from U.S. Provisional Patent Application No. 63/166,242, filed March 26, 2021, which is incorporated herein by reference in its entirety.
(発明の分野)
この説明は、シールドゲートトレンチMOSFETにおけるコンタクトに関する。
(Field of invention)
This description relates to contacts in shielded gate trench MOSFETs.
埋め込みポリシリコンシールド電極は、電荷バランスをとり、デバイスのドレイン-ソースオン抵抗(drain-source on resistance、RDSon)を低減するために、シールドゲートトレンチMOSFETにおいて使用される。しかしながら、ポリシリコンシールド電極に関連付けられる抵抗及び浮遊容量は、例えば、デバイス回路における非クランプ誘導性スイッチング(unclamped inductive switching、UIS)中に望ましくないゲートバウンス又は低いアバランシェ能力を引き起こすことによって、デバイスの電気的性能に影響を及ぼす可能性があり、あるいはアプリケーション効率に影響を及ぼす可能性がある。半導体デバイス(例えば、デバイスセル寸法)及びリソグラフィ設計ルールが縮小するにつれて、例えば、ゲートバウンス及び不十分なアバランシェ能力を回避又は低減するために、半導体デバイス(例えば、シールドゲートトレンチMOSFET)内に低抵抗埋め込みポリシリコンシールド電極を作製することがますます困難になる。 A buried polysilicon shield electrode is used in shield gate trench MOSFETs to balance charge and reduce the drain-source on resistance (RDS on ) of the device. However, the resistance and stray capacitance associated with the polysilicon shield electrode can reduce the electrical power of the device by, for example, causing undesirable gate bounce or poor avalanche capability during unclamped inductive switching (UIS) in the device circuit. performance or application efficiency. As semiconductor devices (e.g., device cell dimensions) and lithography design rules shrink, lower resistance is introduced into semiconductor devices (e.g., shielded gate trench MOSFETs) to avoid or reduce gate bounce and poor avalanche capability, for example. It becomes increasingly difficult to make buried polysilicon shield electrodes.
一般的な態様において、デバイスは、半導体基板内で縦方向に延在する第1の方向タイプの複数のトレンチと、横断方向に延在し、かつ第1の方向タイプの複数のトレンチと交差する第2の方向タイプのトレンチとを含む。縦方向は、横断方向に直交する。第2の方向タイプのトレンチは、第1の方向タイプの交差した複数のトレンチの各々と流体連通している。 In a general aspect, a device includes a plurality of trenches of a first direction type extending longitudinally in a semiconductor substrate and a plurality of trenches extending transversely and intersecting a plurality of trenches of a first direction type in a semiconductor substrate. and a second direction type trench. The longitudinal direction is perpendicular to the transverse direction. The second directional type trench is in fluid communication with each of the plurality of intersecting trenches of the first directional type.
デバイスは、第1の方向タイプの複数のトレンチ及び第2の方向タイプのトレンチ内に配置されたシールドポリ層と、第1の方向タイプの複数のトレンチ及び第2の方向タイプのトレンチ内のシールドポリ層の上に配置されたポリ間誘電体層(inter-poly dielectric layer、IPL)及びゲートポリ層と、第2の方向タイプのトレンチ内に配置されたポリ間誘電体層及びゲートポリ層の開口部内に配置された、シールドポリ層への電気的コンタクトと、を更に含む。 The device includes a shielding poly layer disposed within the plurality of trenches of the first orientation type and the trenches of the second orientation type, and a shielding poly layer disposed within the plurality of trenches of the first orientation type and the trenches of the second orientation type. an inter-poly dielectric layer (IPL) and gate poly layer disposed above the poly layer and within the opening of the inter-poly dielectric layer (IPL) and gate poly layer disposed within a second direction type trench; and an electrical contact to the shield poly layer disposed on the shield poly layer.
一般的な態様では、デバイスは、半導体基板を横切って縦方向に平行に延在する第1の方向タイプの複数の縦トレンチ及び縦メサと、縦方向に直交する横断方向に延在し、第1の方向タイプの複数の縦トレンチ及び縦メサと垂直に交差する第2の方向タイプの横トレンチと、を含む。横トレンチは、第1の方向タイプの複数の縦トレンチと流体連通している。横トレンチは、複数の縦トレンチ及び縦メサの各々を、横トレンチの第1の側の第1のセクション縦トレンチ及び第1のセクションメサと、横トレンチの第1の側の反対側の第2の側の第2のセクション縦トレンチ及び第2のセクション縦メサと、に分割する、横トレンチは、複数の第1のセクション縦トレンチ及び第2のセクション縦トレンチの各々と流体連通する。 In a general aspect, the device includes a plurality of longitudinal trenches and mesas of a first directional type extending parallel to the longitudinal direction across a semiconductor substrate and a plurality of longitudinal mesas of a first directional type extending in a transverse direction perpendicular to the longitudinal direction. a plurality of vertical trenches of one directional type and horizontal trenches of a second directional type perpendicularly intersecting the vertical mesa. The lateral trenches are in fluid communication with the plurality of vertical trenches of the first directional type. The horizontal trench includes a first section vertical trench and a first section mesa on a first side of the horizontal trench, and a second section mesa on the opposite side of the first side of the horizontal trench. A lateral trench is in fluid communication with each of the plurality of first section longitudinal trenches and second section longitudinal trenches.
デバイスは、複数の縦トレンチ及び横トレンチ内に配置されたシールドポリ層と、複数の縦トレンチ及び横トレンチ内のシールドポリ層の上に配置されたポリ間誘電体層(IPL)及びゲートポリ層と、ポリ間誘電体層及び横トレンチ内に配置されたゲートポリ層を通って延在する少なくとも1つの絶縁体で覆われた導電性プラグによるシールドポリ層への電気的コンタクトと、を更に含む。 The device includes a shielding poly layer disposed within the plurality of vertical trenches and horizontal trenches, and an interpoly dielectric layer (IPL) and gate poly layer disposed over the shielding poly layer within the plurality of vertical trenches and horizontal trenches. , an electrical contact to the shield poly layer by at least one insulator covered conductive plug extending through the interpoly dielectric layer and the gate poly layer disposed within the lateral trench.
一般的な態様では、方法は、半導体基板内に第1のタイプの複数のトレンチを画定することを含む。第1のタイプの複数のトレンチは縦方向に延在する。本方法は、横方向に延在し、第1のタイプの複数のトレンチと交差する第2のタイプのトレンチを画定することを更に含む。第2のタイプのトレンチは、第1のタイプの交差した複数のトレンチの各々と流体連通している。方法は、第1のタイプの複数のトレンチ及び第2のタイプのトレンチ内にシールドポリ層を配置することと、第1のタイプの複数のトレンチ及び第2のタイプのトレンチ内のシールドポリ層の上にポリ間誘電体層(IPD)及びゲートポリ層を配置することと、第2のタイプのトレンチ内に配置されたポリ間誘電体層及びゲートポリ層の開口部を通して、シールドポリ層への電気的コンタクトを形成することと、を更に含む。 In a general aspect, a method includes defining a plurality of trenches of a first type in a semiconductor substrate. The plurality of trenches of the first type extend longitudinally. The method further includes defining a second type of trench that extends laterally and intersects the plurality of trenches of the first type. The second type of trench is in fluid communication with each of the first type of intersecting trenches. The method includes placing a shielding poly layer within a plurality of trenches of a first type and a trench of a second type; disposing an interpoly dielectric layer (IPD) and a gate poly layer thereon and providing electrical connection to the shield poly layer through openings in the interpoly dielectric layer and gate poly layer disposed in a second type of trench. forming a contact.
金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(Metal oxide semiconductor field effect transistor、MOSFET)デバイスは、多くの電力スイッチング用途において使用される。典型的なMOSFETデバイスにおいて、ゲート電極は、印加されたゲート電圧に応答して、デバイスのターンオン及びターンオフ制御を提供する。例えば、N型エンハンスメントモードMOSFETにおいて、ターンオンは、固有の閾値電圧を超える正のゲート電圧に応答して導電性N型反転層(すなわち、チャネル領域)がp型ボディ領域に形成されるときに生じる。反転層は、N型ソース領域をN型ドレイン領域に接続し、これらの領域間の多数キャリア伝導を可能にする。 Metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) devices are used in many power switching applications. In a typical MOSFET device, a gate electrode provides turn-on and turn-off control of the device in response to an applied gate voltage. For example, in an N-type enhancement mode MOSFET, turn-on occurs when a conductive N-type inversion layer (i.e., channel region) is formed in the p-type body region in response to a positive gate voltage that exceeds a unique threshold voltage. . The inversion layer connects the N-type source region to the N-type drain region and allows majority carrier conduction between these regions.
トレンチMOSFETデバイスでは、ゲート電極は、シリコンなどの半導体材料(半導体領域とも呼ばれ得る)の主面から下方に(例えば、垂直下方に)延在するトレンチ内に形成される。更に、シールド電極は、トレンチ内のゲート電極の下に形成されてもよい(及び電極間又はポリ間誘電体を介して絶縁されてもよい)。トレンチMOSFETデバイスにおける電流の流れは、主に垂直であり(例えば、Nドープドリフト領域において)、その結果、デバイスセルをより高密度に実装することができる。デバイスセルは、例えば、ゲート電極及びシールド電極を含有するトレンチと、デバイスのドレイン領域、ソース領域、ボディ領域、及びチャネル領域を含有する隣接メサとを含むことができる。 In a trench MOSFET device, the gate electrode is formed in a trench that extends downwardly (e.g., vertically downward) from a major surface of a semiconductor material (which may also be referred to as a semiconductor region), such as silicon. Additionally, a shield electrode may be formed below the gate electrode within the trench (and may be isolated via an interelectrode or interpoly dielectric). Current flow in trench MOSFET devices is primarily vertical (eg, in the N-doped drift region), allowing for higher density packing of device cells. A device cell can include, for example, a trench containing a gate electrode and a shield electrode and an adjacent mesa containing a drain region, source region, body region, and channel region of the device.
トレンチMOSFETデバイスの電流処理能力は、そのゲートチャネル幅によって決定される。コストを最小化するために、トランジスタのダイ領域サイズを可能な限り小さく保ち、MOSFETダイの全領域にわたって繰り返されるセル構造を作成することによってチャネル表面領域の幅を増加させる(すなわち、「チャネル密度」を増加させる)ことが重要であり得る。チャネル密度を増加させる(したがって、チャネル幅を増加させる)方法は、デバイスセルのサイズを低減し、所与の表面積内により小さいピッチでより多くのデバイスセルを実装することである。 The current handling capability of a trench MOSFET device is determined by its gate channel width. To minimize cost, we keep the transistor die area size as small as possible and increase the width of the channel surface area by creating cell structures that repeat across the entire area of the MOSFET die (i.e., "channel density"). ) may be important. A way to increase channel density (and thus increase channel width) is to reduce the size of the device cells and implement more device cells with a smaller pitch within a given surface area.
例示的なトレンチMOSFETデバイスは、数百又は数千のデバイスセル(各々がトレンチ及び隣接するメサを含む)のアレイを含み得る。デバイスセルは、各デバイスセルがトレンチ及びメサ(又は2つのハーフメサ)構造を幾何学的に含むので、本明細書ではトレンチ-メサセルと呼ばれることがある。シールド及びゲート電極は、メサ(例えば、メサ102)に沿って延びる(例えば、沿って整列された)線形トレンチ(例えば、トレンチ101)の内側に形成されてもよい。シールド電極及びゲート電極は、ポリシリコン(例えば、「n+シールドポリシリコン」及び「n+ゲートポリシリコン」)から作製され、誘電体層(例えば、ポリ間誘電体(inter-poly dielectric、IPD)層112、図2B)によって互いに隔離され得る。IPD層は、例えば、酸化物層であってもよい。シールド及びゲート電極はまた、誘電体層(例えば、シールド誘電体及びゲート誘電体層)によってメサ内のシリコンから隔離される。 An exemplary trench MOSFET device may include an array of hundreds or thousands of device cells, each including a trench and an adjacent mesa. Device cells may be referred to herein as trench-mesa cells because each device cell geometrically includes a trench and a mesa (or two half-mesa) structure. The shield and gate electrodes may be formed inside a linear trench (eg, trench 101) extending along (eg, aligned with) a mesa (eg, mesa 102). The shield and gate electrodes are fabricated from polysilicon (e.g., "n+ shield polysilicon" and "n+ gate polysilicon") and are fabricated from a dielectric layer (e.g., inter-poly dielectric (IPD) layer 112). , FIG. 2B). The IPD layer may be, for example, an oxide layer. The shield and gate electrodes are also separated from the silicon in the mesa by dielectric layers (eg, a shield dielectric and a gate dielectric layer).
全てのセルの適切な電気的コンタクトを確実にするために、半導体ダイ表面上に製作されるトレンチMOSFETに対して「平面ストライプ(planar stripe)」構造がしばしば使用される。平面ストライプ構造では、トレンチ(例えば、線形トレンチ)内のゲート電極(「ゲート」)及びシールド電極(「シールドポリ」)が、縦ストライプ内のトレンチの長さに沿って延びる(例えば、整列する)ように配置される。ゲート電極及びシールド電極を含むトレンチは、アクティブトレンチと呼ぶことができる、ゲート電極(例えば、ゲートポリで作製される)は、アクティブトレンチの長さに沿ってシールド電極(例えば、シールドポリで作製される)の上(又は上方)に配置される。アクティブトレンチ内のゲートポリは、露出され、ゲートランナ(例えば、ゲート金属)によってストライプ端部でコンタクトされ、トレンチ内のシールド電極(シールドポリ)は、ソース金属によるコンタクトのためにアクティブトレンチの長さに沿った場所で露出され、(マスキングステップを使用して)表面まで持ち上げられ得る。 To ensure proper electrical contact of all cells, a "planar stripe" structure is often used for trench MOSFETs fabricated on the semiconductor die surface. In a planar stripe structure, the gate electrode ("gate") and shield electrode ("shield poly") in the trench (e.g., linear trench) extend (e.g., are aligned) along the length of the trench in the vertical stripe. It is arranged like this. A trench containing a gate electrode and a shield electrode can be referred to as an active trench; the gate electrode (e.g., made of gate poly) is connected along the length of the active trench with the shield electrode (e.g., made of shield poly). ) is placed above (or above). The gate poly in the active trench is exposed and contacted at the stripe ends by gate runners (e.g. gate metal), and the shield electrode (shield poly) in the trench is exposed and contacted at the stripe ends by gate runners (e.g. gate metal), and the shield electrode (shield poly) in the trench is exposed and contacted at the stripe edges by the source metal. can be exposed at locations along and lifted to the surface (using a masking step).
現代のトレンチMOSFETデバイス(例えば、狭い線幅を有する)において、シールド抵抗は、デバイスの効率及び性能に影響を及ぼす要因である。より低いシールド抵抗は、アクティブトレンチ内のシールドポリへの複数のコンタクトを作製することによって(例えば、ソース金属との複数のシールドコンタクトを作製するために、複数の場所でゲートポリを通してシールドポリを表面まで垂直に持ち上げることによって)得ることができる。 In modern trench MOSFET devices (eg, those with narrow linewidths), shield resistance is a factor that affects the efficiency and performance of the device. Lower shield resistance can be achieved by making multiple contacts to the shield poly in the active trench (e.g., passing the shield poly through the gate poly to the surface in multiple locations to make multiple shield contacts with the source metal). by lifting it vertically).
シールドポリを(ゲートポリの直下から)表面に対して垂直に持ち上げることにより、アクティブトレンチの長さに沿って延びるゲートポリの連続性が遮断又は破壊される。ゲートポリは、表面に対して垂直に持ち上げられたシールドポリの各インスタンスによって、アクティブトレンチの長さに沿って2つの不連続なセグメントに分かれる。例示的な実装形態では、ストライプの端部に2つの別個のゲートランナ又はゲート金属ストリップ(例えば、図6及び図7に示されるゲート金属710-1、710-2)は、アクティブトレンチを通って表面に垂直に持ち上げられるシールドポリの単一インスタンスによって生成される2つの不連続ゲートポリセグメントにコンタクトする必要がある場合がある。アクティブトレンチの長さに沿ってゲートポリを通って表面まで垂直に引き上げられるシールドポリの複数のインスタンスは、その結果、フローティングになるいくつかの隔離されたゲートポリセグメント(つまり、2つの別々のゲートランナによって接続されていない)をもたらし得、したがって、複数のゲートランナが各ゲートポリセグメントにコンタクトする必要があり、これがダイ領域を取り上げる。 By lifting the shield poly perpendicular to the surface (from just below the gate poly), the continuity of the gate poly along the length of the active trench is interrupted or destroyed. The gate poly is divided into two discrete segments along the length of the active trench by each instance of shield poly raised perpendicular to the surface. In an exemplary implementation, two separate gate runners or gate metal strips at the ends of the stripes (e.g., gate metal 710-1, 710-2 shown in FIGS. 6 and 7) run through the active trenches. It may be necessary to contact two discontinuous gate poly segments created by a single instance of shield poly raised perpendicular to the surface. Multiple instances of shield poly that are pulled vertically up to the surface through the gate poly along the length of the active trench result in several isolated gate poly segments that become floating (i.e. two separate gate runners). Therefore, multiple gate runners are required to contact each gate poly segment, which takes up die area.
本明細書の開示は、半導体基板内に製作されたMOSFETデバイスのアクティブトレンチ内のゲート電極の下に埋め込まれたシールド電極へのコンタクトを作製するための例示的なデバイス構成又はレイアウトを説明する。コンタクト(例えば、金属、金属合金、金属シリサイド、導電性ポリ、又は他の導電性材料コンタクト)は、アクティブトレンチに垂直でかつ横断するシールド接続トレンチ内のゲートポリの下に埋め込まれたシールドポリに対して作製される。シールド接続トレンチは、アクティブトレンチの側部のトレンチ部分であってもよい。コンタクトは、埋め込みシールドポリに達するように、シールド電極に重ね合わされたゲートポリ(及び他の誘電体、例えば、層間誘電体)を通って上面から延在する垂直な絶縁体で覆われた(例えば、酸化物で覆われた)開口部を通して作製される。埋め込みシールドポリは、ゲートポリの下の所定の位置に残され、表面に持ち上げられない。代わりに、シールドポリへのコンタクトは、開口部内に導電性材料(例えば、金属、タングステン)を堆積することによって作製される。ゲートポリは、シールド接続トレンチ内の開口部の周りの水平面内にルーティングされて、コンタクトの一方の側部のアクティブトレンチの一部とコンタクト部の反対側のアクティブトレンチの対応する部分とにおけるゲート電極の連続性を維持する。 This disclosure describes example device configurations or layouts for making contacts to a shield electrode buried beneath a gate electrode in an active trench of a MOSFET device fabricated in a semiconductor substrate. Contacts (e.g., metal, metal alloy, metal silicide, conductive poly, or other conductive material contacts) to the shield poly buried below the gate poly in the shield connection trench perpendicular to and across the active trench. It is made by The shield connection trench may be a side trench portion of the active trench. The contacts were covered with vertical insulators extending from the top surface through the gate poly (and other dielectric, e.g. interlayer dielectric) overlaid on the shield electrode to reach the buried shield poly (e.g. through an opening (covered with oxide). The buried shield poly is left in place below the gate poly and is not lifted to the surface. Alternatively, contacts to the shield poly are made by depositing a conductive material (eg, metal, tungsten) within the opening. The gate poly is routed in a horizontal plane around the opening in the shield connection trench to connect the gate electrode in a portion of the active trench on one side of the contact and a corresponding portion of the active trench on the opposite side of the contact. Maintain continuity.
図1は、シールドゲートトレンチMOSFETデバイス(例えば、図2A、図2B、及び図2Cのデバイス200)の例示的なデバイスマスクレイアウト100の一部を示しており、デバイス内のシールド電極に対して複数のコンタクトを作製することができる。図1は、例えば、x-y平面におけるデバイスマスクレイアウト100を示す(x-y平面は、トランジスタデバイスのシリコンウェハ又は半導体基板の平面に沿って整列することができる)。
FIG. 1 shows a portion of an exemplary
説明の便宜上、開示されるトレンチMOSFETデバイスの特徴(例えば、トレンチ101及び105、メサ102など)の相対的な向き又は座標は、本明細書では、例えば図1のページ上に示されるx軸及びy軸を参照して説明され得る。ページのx-y平面に垂直な方向(例えば、z軸)は、垂直方向又は軸と呼ばれることがある。z方向は、半導体基板の深さに下向きの方向とすることができ、例えば、半導体基板内に製作されたMOSFETデバイス内のトレンチの深さの方向に整列させることができる。更に、視覚的に明確にするために、デバイスマスクレイアウト100内のトレンチ/デバイスセルのアレイの限定された数のトレンチ/デバイスセル(例えば、3~5個のトレンチ/デバイスセル)が図1に示されている。前述したように、実際のMOSFETデバイスは、数百又は数千のトレンチ/デバイスセルのアレイを含むことができ、これらは、例えば、例示的なデバイスマスクレイアウト100に示されている限定されたアレイ構造を(例えば、x方向に)繰り返すことによって得ることができる。
For convenience of explanation, the relative orientations or coordinates of the features of the disclosed trench MOSFET devices (e.g.,
デバイスマスクレイアウト100は、図1に示されるように、互いに平行(例えば、実質的に平行)に(例えば、y方向)に延びるデバイスのいくつかのアクティブトレンチ(すなわち、縦トレンチ101)を含む。メサ102は、縦トレンチ101の対の間に形成され得る。トレンチ101及びメサ102は、それぞれ線形トレンチ及び線形メサ(例えば、y方向に延びる)であってもよい。トレンチ101及びメサ102は、それぞれ均一な幅Wt及びWm(例えば、x方向の水平幅)を有してもよい。デバイス要素(例えば、ソース及びボディ領域(図示せず))は、メサ102内に形成されてもよく、例えば、ソースコンタクト領域103においてソース金属(図示せず)によってコンタクトされてもよい。デバイス要素(例えば、ソース領域及びボディ領域)は、例えば、デバイスマスクレイアウト100のセクション104内のn型ソース及びドレイン(n-type source and drain、NSD)注入によって形成され得る。
図1(及び本明細書の他の図)には、少数のトレンチ101及びメサ102(例えば、4つのトレンチ及び3つのメサ)のみが示されているが、実際のMOSFETデバイスには、数百又は数千のトレンチ/デバイスセルのアレイが含まれる場合があることに留意すべきであり、これは、例えば、図に示すトレンチ及びメサの構造又はパターンを(例えば、x方向に)繰り返すことによって得ることができる。
Although only a small number of
水平又は横のトレンチ(例えば、シールド接続トレンチ105)(サイドトレンチ)は、横方向に(例えば、x方向に)延在して、y軸に沿って距離Yでトレンチ101及びメサ102をインターセプトし、横断する(すなわち、横切る)ことができる。シールド接続トレンチ105は、例えば、y方向に垂直幅Wvを有してもよい。シールド接続トレンチ105は、各縦トレンチ101及び各メサ102を2つのセクションに効果的に分割し得る(例えば、y方向においてシールド接続トレンチ105の上のデバイスマスクレイアウト100の上部領域(例えば、領域10U)内の縦トレンチ101の上部セクション、及びy方向においてシールド接続トレンチ105の下のデバイスマスクレイアウト100の下部領域(例えば、領域10L)内のトレンチ101の下部セクションで)。トレンチ(すなわち、トレンチ101及びトレンチ105)は、例えば、メサ102の上面から参照されるほぼ同じ深さ(図示せず)を有してもよい。
A horizontal or lateral trench (e.g., shield connection trench 105) (side trench) extends laterally (e.g., in the x direction) to intercept
例示的な実装形態では、いずれかの側(すなわち、上方及び下方)のシールド接続トレンチ105の上の縦トレンチ101の2つのセクション(すなわち、上部領域10U内の縦トレンチ101の上部セクション、及び下部領域10L内の対応するトレンチ101の下部セクション)は、水平x方向に整列され得る(すなわち、ページの右から第2の垂直なトレンチについて図1に例示するように、共通のy軸Ytを共有するか、又はその上に置く)。
In an exemplary implementation, two sections of
シールド接続トレンチ105は、トレンチ101の分割セクションの各々と流体連通する(換言すれば、シールド接続トレンチ105は、トレンチ101の分割セクションの各々に物理的な開口部を有し、その結果、流体(すなわち、形状が固定されていない気体又は液体)が開口部を通ってシールド接続トレンチ105からトレンチ101、又はその逆の場合も同様、の分割セクションの各々に容易に流れることができる)。デバイスのシールド電極及びゲート電極(図示せず)は、例えば、トレンチ101及び105内にシールドポリ及びゲートポリを堆積させることによって、トレンチ101内に形成することができる。シールドポリ及びゲートポリは、ポリ間誘電体(IPD)層(図1には図示せず)によって分離され得る。
シールド接続トレンチ105内のシールドポリは、(シールド接続トレンチ105内のゲートポリ及びIPD層を通って、下にあるシールドポリに到達するようにゲートポリの上部表面から作製された1つ以上の開口部(例えば、開口部106)を通してトレンチ101及び105内のシールド電極にコンタクトするために露出され得る。例示的な実装形態では、絶縁体で覆われた導電性プラグ(例えば、少なくとも図2A、図2B、及び図2Cに示される絶縁体で覆われた導電性プラグ116)が開口部106内に製作され得る。絶縁体で覆われた導電性プラグ116は、例えば、(酸化物110(図2A)で作製された)同心の絶縁性外側部部分によって囲まれた導電性材料109(図2A)で作製された導電性中央部分を含むことができる。
The shield poly in
例示的な実装形態では、デバイスマスクレイアウト100(図1)を再び参照すると、開口部106は、最初に酸化物(例えば、酸化物110、図2A)又は他の絶縁体で充填されてもよく、次いで、別の開口部が、酸化物又は他の絶縁体充填物を貫通して作製されて、絶縁体で覆われた開口部(例えば、開口部16)を形成して、下にあるシールドポリに再び到達してもよい。図1に示されるデバイスマスクレイアウト100において、この別の絶縁体で覆われた開口部(すなわち、開口部16)は、開口部106内の破線形式の長方形として示される。
In an example implementation, referring again to device mask layout 100 (FIG. 1), opening 106 may first be filled with an oxide (e.g.,
金属又は他の導電性材料(例えば、導電性材料109、図2A)は、例えば、デバイスのソース金属(例えば、ソース金属720、図6~図9)との接続のために、下にあるシールドポリとの電気的コンタクトを確立するために、酸化物で覆われた開口部16内に堆積され得る。
A metal or other electrically conductive material (e.g., electrically
例示的な実装形態では、開口部106内に形成された絶縁体で覆われた導電性プラグ116の側部、又は周囲に沿ってシールド接続トレンチ105内に堆積されたゲートポリは、シールド接続トレンチ105を横切るトレンチ101内のゲート電極の構造的及び電気的連続性を提供し得る(換言すれば、上部領域10Uのトレンチ101のセクションのゲートポリは、下部領域10Uのトレンチ101の対応するセクションのゲートポリと連続している)。
In an exemplary implementation, the gate poly deposited within the
例示的な実装形態では、開口部106及び16(及び絶縁体で覆われた導電性プラグ116)は、x-y平面において正方形、長方形、円形、楕円形、又は任意の他の形状を有することができる。例示的な実装形態では、図1に示すように、開口部106は、例えば、x方向に幅Woを有し、y方向に長さLoを有する矩形形状を有することができる。例示的な実装形態では、幅Woは、メサ102の幅Wmよりも大きくてもよく、同じであってもよく、又は小さくてもよい。
In example implementations,
例示的な実装形態では、25V~30Vの降伏電圧BVDSSを有するMOSFETの場合、トレンチ101は、例えば約0.2μm~1.0μmの範囲(例えば、0.3μm)の幅Wtを有することができ、メサ102は、例えば約0.2μm~1.0μmの範囲(例えば、0.3μm)の幅Wmを有することができ、シールドコンタクトトレンチ105は、例えば、約0.5μm~2.0μmの範囲(例えば、1.0μm)の幅Wvを有することができ、絶縁体で覆われた導電性プラグ116は、約0.3μm~2.0μmの範囲(例えば、1.4μm)の幅Woと、約0.3μm~1.2μmの範囲(例えば、0.6μm)の長さLoとを有することができ、コンタクト開口部16は、約0.1μm~1.8μmの範囲(例えば、1.0μm)のx方向の幅、及び約0.1μm~1.0μm(例えば、0.2μm)のy方向の長さを有することができる。
In an exemplary implementation, for a MOSFET with a breakdown voltage BVDSS of 25V to 30V,
ブレークダウン電圧BVDSSが30Vを超えるMOSFETの場合、前述の形体の寸法は、(例えば、トレンチ101の幅Wt、メサ102の幅Wm、シールドコンタクトトレンチ105の幅Wv、絶縁体で覆われた導電性プラグ116の幅Wo及び長さLo、並びにコンタクト開口部16の幅及び長さ)ブレークダウン電圧BVDSSが25V~30VのMOSFETについて上記の例の数値よりも大きくなり得る。
For MOSFETs with a breakdown voltage BVDSS greater than 30 V, the dimensions of the aforementioned features are (e.g., width Wt of
例示的な実装形態では、いくつかの開口部106のアレイ(例えば、アレイ106A)は、絶縁体で覆われた導電性プラグ116の対応するアレイ116A(図2A)を形成するために、シールド接続トレンチ105内のx軸に沿って配置され得る。
In an exemplary implementation, several arrays of openings 106 (e.g.,
例示的な実装形態では、図2Aに示すように、シールド接続トレンチ105内の絶縁体で覆われた導電性プラグ116は、上部領域10Uのメサ102及び下部領域10Lの対応するメサ102とy方向に整列され得る(換言すれば、各絶縁体で覆われた導電性プラグ116、上部領域10Uのメサ102、及び下部領域10Lの対応するメサ102は全て、y方向の共通軸(例えば、図2Aの軸Ym)に沿って置いてもよい。
In an exemplary implementation, as shown in FIG. 2A, the insulator-covered
図2Aは、周囲が連続しており、ゲート電極の下のシールドポリに作製されたシールドコンタクトによって中断されていない(すなわち、非中断)ゲート電極を有する例示的なシールドゲートトレンチMOSFETデバイス200を示す。例示的な実装形態では、デバイス200は、例えば、デバイスマスクレイアウト100を使用して製作されてもよい。図2Aに示す例では、デバイス200は、y方向に延びるアクティブトレンチ101及びメサ102と、トレンチ101及びメサ102を横切って横方向に(例えば、x方向に)延在する水平シールド接続トレンチ105(サイドトレンチ)とを含む。水平シールド接続トレンチ105の上下でy方向に延在するアクティブトレンチ101(及びメサ102)の対応するセクションは、x方向に互いに整列していてもよい(換言すれば、上のトレンチ101のセクションと、下の対応するトレンチ101のセクションは、共通のy軸(例えば、軸Yt)を共有してもよく、互いにx方向ずらしていなくてもよい)。図2Aは、例えば、共通のy軸(すなわち、Yt)上に整列された水平シールド接続トレンチ105の上のトレンチ101のセクション101-U及び下の対応するトレンチ101のセクション101-Lを示す。同様に、水平シールド接続トレンチ105の上及び下のメサ102の隣接するセクションは、共通のy軸(すなわち、Ym)上に整列される。
FIG. 2A shows an exemplary shield gate
例示的な実装形態では、絶縁体で覆われた導電性プラグ116の側部、又は周囲に沿ってシールド接続トレンチ105内に堆積されたゲートポリは、シールド接続トレンチ105を横切るトレンチ101内のゲート電極の構造的及び電気的連続性を提供し得る(換言すれば、上部領域10Uのトレンチ101のセクションのゲートポリは、シールド接続用トレンチ105を通して、下部領域10Uのトレンチ101の対応するセクションのゲートポリと連続している)。
In an exemplary implementation, the gate poly deposited in the
ゲート酸化物107は、アクティブトレンチ101及びシールド接続トレンチ105に隣接するメサ102の側部壁上に成長又は堆積され得る。ゲートポリ108の層をアクティブトレンチ101及びシールド接続トレンチ105内に堆積させて、先にトレンチ内に堆積させたシールドポリ(シールドポリ層111、図2B)及びインターポリ間誘電体(IPD)層112(IPD層112、図2B)の層の上にゲート電極を形成することができる。シールドポリの層及びIPDの層は、ゲートポリ108の下に埋め込まれているので、図2Aでは見えない。
デバイス200において、埋め込みシールドポリ層は、シールド接続トレンチ105内のゲートポリ108及びIPD112の層を貫通して作製された垂直絶縁体で覆われた導電性プラグ116のアレイ(例えば、アレイ116A)によってコンタクトされる。各絶縁体で覆われた導電性プラグ116は、絶縁ライナによって囲まれた導電性中央部分を含むことができる。例示的な実装形態では、絶縁ライナは、酸化物110などの絶縁材料から作製されてよく、導電性中央部分は、導電性材料109(例えば、タングステン)から作製されてもよい。各絶縁体で覆われた導電性プラグの導電性材料109(例えば、タングステン)は、デバイス200内のゲートポリ108及びIPD層112の下に埋め込まれたシールドポリに電気的にコンタクトし得る。垂直絶縁体で覆われた導電性プラグ116に沿った及びその周囲のゲートポリ108は、シールド接続トレンチ105を横切ってアクティブトレンチ101内に形成されたゲート電極の電気的連続性を維持することができる。
In
埋め込みシールドポリ層への電気的コンタクトは、埋め込みシールドポリ層に達するように、ポリ間誘電体層112及びシールド接続トレンチ105内に配置されたゲートポリ層108を貫通する少なくとも1つの絶縁体で覆われた導電性プラグ116によって作製される。
Electrical contacts to the buried shield poly layer are covered with at least one insulator that penetrates the
例示的な実装形態では、シールド接続トレンチ105内の垂直絶縁体で覆われた導電性プラグ116の数は、シールド接続トレンチ105によって交差されるアクティブトレンチ101(又はメサ102)の数に等しい(又はほぼ等しい)場合がある。更に、例示的な実装形態では、図2Aに示すように、各絶縁体で覆われた導電性プラグ116は、上部領域10A内のメサ102のセクションと下部領域10L内のメサ102の対応するセクションとの間の空間に配置され得る。各絶縁体で覆われた導電性プラグ116は、x方向に幅Wo、y方向に長さLoを有する矩形形状を有することができる。例示的な実装形態では、前述のように、幅Woは、メサ102の幅Wmよりも大きくてもよく、同じであってもよく、又は小さくてもよい。例えば、図2Aに示される例示的な実装形態では、幅Woは、長さLoの約2~3倍の大きさであり得る。
In an exemplary implementation, the number of vertical insulator covered
図2B及び図2Cは、デバイス200の一部の断面図を示す。図2Bは、例えば、上部領域10Aのメサ102のセクションの一部、下部領域10Lのメサ102の対応するセクションの一部、シールド接続トレンチ105、絶縁体で覆われた導電性プラグ116(メサ102の間に配置される)、を横切る(図2Aの線A-Aに沿ってz-y平面で切った)断面図を示す。絶縁体で覆われた導電性プラグ116は、同心の絶縁性外側部部分(例えば、酸化物110)によって囲まれた導電性中央部分(例えば、導電性材料109)を含む。図2Bは、ゲートポリ108及びIPD112を貫通して、シールド接続トレンチ105内の埋め込みシールドポリ層111に達する、絶縁体で覆われた導電性プラグ116を示す。絶縁体で覆われた導電性プラグ116の導電性中央部分の導電性材料109(例えば、タングステン)は、シールド接続トレンチ105内の埋め込みシールドポリ層111に電気的にコンタクトする。埋め込みシールドポリ層111は、誘電体層(例えば、酸化物層113)によってシールド接続トレンチ105の底部及び側部から隔離され得る。
2B and 2C show cross-sectional views of a portion of
図2Cは、例えば、シールド接続トレンチ105及び2つの絶縁体で覆われた導電性プラグ116の一部に沿って横切る断面図(図2Aの線B-Bに沿ってz-x平面で取られた)を示す。図2Cは、例えば、ゲートポリ108及びIPD112を貫通してシールド接続トレンチ105内の埋め込みシールドポリ層111に到達する2つの絶縁体で覆われた導電性プラグ116を示す。図2Bと同様に、絶縁体で覆われた2つの導電性プラグ116の各々は、同心の絶縁性外側部部分(例えば、酸化物110)によって囲まれた導電性中央部分(例えば、導電性材料109)を含む。導電性材料109(例えば、タングステン)は、シールド接続トレンチ105内の埋め込みシールドポリ層111に電気的にコンタクトする。
FIG. 2C shows, for example, a cross-sectional view (taken in the z-x plane along line BB in FIG. ). FIG. 2C shows, for example, two insulator-covered
前述したように、図2Aに示される例示的な実装形態では、水平シールド接続トレンチ105の上及び下でy方向に延在するアクティブトレンチ101(及びメサ102)の対応するセクションは、x方向において互いに整列され、x方向において互いに対してずらされていない。シールド接続トレンチ105と、ずらされていないセクションを有する縦トレンチ101との交差は、図2Aの矢印11によって描写されるように、トレンチの4方向(x-y)クロスを生成することができる。
As previously mentioned, in the exemplary implementation shown in FIG. 2A, the corresponding sections of active trenches 101 (and mesas 102) that extend in the y direction above and below horizontal
図3は、周囲で連続しており、水平シールド接続トレンチ内のゲート電極の下のシールドポリに作製されたシールドコンタクトによって中断されず(例えば、非中断)、ゲート電極を有する別の例示的なシールドゲートトレンチMOSFETデバイス300を示す。デバイス300において、水平シールド接続トレンチ105の上及び下でy方向に延在するアクティブトレンチ101(及びメサ102)の対応するセクションは、例えばx方向に距離DSだけ、x方向に互いに対してずらされている。シールド接続トレンチ105は、縦トレンチ101のずらされたセクションのための終端トレンチとして機能してもよく、図3の矢印12によって描写されるように、トレンチの3方向(x-x-y)クロスを生成してもよい。トレンチの3方向クロスを処理することは、いくつかの処理条件下でトレンチの4方向クロス(図2Aの矢印11)を処理することよりも好ましい場合がある。
FIG. 3 shows another exemplary structure having a gate electrode that is continuous at the periphery and uninterrupted (e.g., non-interrupted) by a shield contact made to the shield poly under the gate electrode in a horizontal shield connection trench. A shield gate
図4及び図5は、周囲で連続しており、水平シールド接続トレンチ内のゲート電極の下のシールドポリに作製されたシールドコンタクトによって中断されていないゲート電極を有する他の例示的なシールドゲートトレンチMOSFETデバイス(すなわち、それぞれデバイス400及びデバイス500)を示す。デバイス400及びデバイス500では、デバイス200と同様に、水平シールド接続トレンチ105の上及び下でy方向に延在するアクティブトレンチ101(及びメサ102)の対応するセクションは、x方向に互いに整列され、x方向において互いに対してずらされていない。しかしながら、シールド接続トレンチ105内の垂直絶縁体で覆われた導電性プラグ116の数は、シールド接続トレンチ105によって交差されるアクティブトレンチ101(又はメサ102)の数よりも少ない場合がある。
4 and 5 show other exemplary shielded gate trenches having gate electrodes that are continuous at the periphery and uninterrupted by shield contacts made to the shield poly below the gate electrodes in horizontal shield connection trenches. MOSFET devices (ie,
例示的な実装形態では、シールド接続トレンチ105内の垂直絶縁体で覆われた導電性プラグ116の数は、シールド接続トレンチ105が交差するアクティブトレンチ101(又はメサ102)の数の約半分に等しくてもよい。
In an exemplary implementation, the number of vertical insulator covered
図4に示される例示的な実装形態(デバイス400)では、各絶縁体で覆われた導電性プラグ116は、メサ102のWmよりも大きい(x方向の)幅Woを有し得る(例えば、WoはWmの約2倍の大きさであり得る)。例示的な実装形態では、Woは、メサ102の幅(Wm)とトレンチ101の幅(Wt)との合計にほぼ等しいか、又はそれより大きくてもよい。更に、例示的な実装形態では、図4に示すように、各絶縁体で覆われた導電性プラグ116は、上部領域10U内の一対のメサ102のセクションと、下部領域10L内の一対のメサ102の対応する一対のセクションとの間の空間内のシールド接続トレンチ105内に配置され得る。各絶縁体で覆われた導電性プラグ116は、x方向に幅Wo、及びy方向に長さLoを有する矩形形状を有することができる。例示的な実装形態では、前述のように、幅Woはメサ102の幅Wmよりも大きくてもよい。例えば、図4に示される例示的な実装形態では、幅Woは、2つのメサの幅(2Wm)及びトレンチの幅(Wt)にほぼ等しくてもよく、すなわち、Woは2*Wm+Wtにおよそ等しくてもよい。
In the exemplary implementation (device 400) shown in FIG. Wo can be about twice as large as Wm). In example implementations, Wo may be approximately equal to or greater than the sum of the width of mesa 102 (Wm) and the width of trench 101 (Wt). Additionally, in the exemplary implementation, each insulator-covered
図5は、シールド接続トレンチ105内の垂直コンタクト絶縁体で覆われた導電性プラグ116の数がデバイス500内のアクティブトレンチ101の数の約半分に等しいデバイスの別の例示的な実装形態を示し、各絶縁体で覆われた導電性プラグ116は、メサ102の幅Wmよりも小さい幅Wo(x方向)を有し得る。更に、例示的な実装形態では、図5に示すように、絶縁体で覆われた各導電性プラグ116は、上部領域10A内の交互のメサ102のセクションと下部領域10L内の交互のメサ102の対応するセクションとの間の空間内のシールド接続トレンチ105内に配置され得る。換言すれば、第1のメサ102に関しては、開口絶縁体で覆われた導電性プラグは、上部領域10Uの第1のメサ102のセクションと下部領域10Lの第1のメサ102の対応するセクションとの間の空間内のシールド接続トレンチ105内に配置され得るが、しかしながら、第2の(隣接する)メサ102に関して、絶縁体で覆われた導電性プラグ116は、第2のメサ102の上部セクションと下部セクションとの間に配置されない。
FIG. 5 shows another exemplary implementation of a device in which the number of vertical contact insulator-covered
図1~図5に示す例では、縦アクティブトレンチ及びメサ(例えば、トレンチ101及びメサ102)は、ゲートコンタクト領域(ゲートフィード)から縦方向に(例えば、y軸又はy方向に沿って)延在する。縦アクティブトレンチ及びメサは、例えば、2つのゲートフィード(例えば、図6~図8のゲート金属710-1及びゲート金属710-2)の間に延在し得る。複数の縦アクティブトレンチ及びメサは、例えば、単一の水平シールド接続トレンチ105によって垂直に横断されてもよく、シールド接続トレンチ105内に配置された絶縁体で覆われた導電性プラグの単一の線形アレイ(例えば、アレイ116A)は、デバイス内のシールドポリへのシールドコンタクトを作製するために使用される。
In the examples shown in FIGS. 1-5, vertical active trenches and mesas (e.g.,
図6、図7、図8、及び図9は、2つのゲートフィード(例えば、図6~図8のゲート金属710-1及び710-2)間の縦方向のアクティブトレンチ及びメサ(例えば、トレンチ101及びメサ102)が、2つ以上の水平シールド接続トレンチが垂直に横切っており、絶縁体で覆われた導電性プラグの2つ以上の線形アレイ(例えば、アレイ116A)を使用して、デバイスの水平シールド接続トレンチ内のシールドポリへのシールドコンタクトを形成することができる他の例示的な実装形態を示す。
6, 7, 8, and 9 illustrate vertical active trenches and mesas (eg, trenches) between two gate feeds (eg, gate metals 710-1 and 710-2 in FIGS. 6-8). 101 and mesa 102) are vertically traversed by two or more horizontal shield connection trenches, using two or more linear arrays (e.g.,
図6は、周囲が連続しており、ゲート電極の下のシールドポリに作製されたシールドコンタクトによって中断されていないゲート電極を有する別の例示的なシールドゲートトレンチMOSFETデバイス600を示す。図6に示す例では、デバイス600は、2つのゲートフィード間で縦方向に(例えば、y方向に沿って)平行に延在する第1の方向タイプのアクティブトレンチ101及びメサ102を含む。2つのゲートフィードは、アクティブトレンチ101の端部領域においてゲート電極コンタクト(例えば、コンタクト702)に接続されたゲート金属(例えば、ゲート金属710-1及びゲート金属710-2)の2つのシート又はストリップによって形成される。
FIG. 6 shows another exemplary shield gate
第2の方向タイプの第1の水平シールド接続トレンチ105-1(側部トレンチ)は、横断方向に(例えば、x方向に沿って)横方向に延在し、y軸上の場所Y1付近でトレンチ101及びメサ102と交差する。第2の方向タイプの第2の水平シールド接続トレンチ105-1(側部トレンチ)は、縦方向に直交する横断方向に(例えば、x方向に沿って)横方向に延在し、y軸上の位置Y2付近でトレンチ101及びメサ102と交差する。シールド接続トレンチ105-1及び105-2は、各縦トレンチ101及び各メサ102を3つのセクションに効果的に分割することができる(例えば、シールド接続トレンチ105-1の側(y方向においてシールド接続トレンチ105-2に近い側から離れた側)の第1の領域(例えば、上部領域10U)にある縦トレンチ101の第1のセクション、y方向におけるシールド接続トレンチ105-1と105-2との間の第2の領域(例えば、中間領域10M)における縦トレンチ101の第2のセクション、及びシールド接続トレンチ105-2の側(y方向においてシールド接続トレンチ105-1に近い側から離れた側)の第3の領域(例えば、下部領域10L)におけるトレンチ101の第3のセクション)。3つ全ての領域におけるメサ102上のソースコンタクト領域103は、例えば、ソース金属720によってコンタクトされ得る。
A first horizontal shield connection trench 105-1 (side trench) of the second direction type extends laterally in the transverse direction (e.g., along the x direction) and near location Y1 on the y axis. It intersects with
水平シールド接続トレンチ105-1及び105-2の上(例えば、上部領域10U内)、間(例えば、中間領域10M内)、及び下(例えば、下部領域10L内)にy方向に延在するトレンチ101及びメサ102のセクション、並びにアクティブトレンチ101(及びメサ102)の対応するセクションは、x方向に互いに整列され得る(換言すれば、水平シールド接続トレンチ105-1の上のトレンチ101の第1のセクション、水平シールド接続トレンチ105-1と105-2との間のトレンチ101の第2のセクション、水平シールド接続トレンチ105-2の下の対応するトレンチ101の第3のセクションは、共通のy軸(例えば、軸Yt)を共有し、x方向に互いに対してずらされない可能性がある)。図6は、例えば、全て共通のy軸(すなわち、Yt)上に整列している、水平シールド接続トレンチ105-1上のトレンチ101のトレンチセクション101-U、水平シールド接続トレンチ105-1と105-2との間のトレンチ101のトレンチセクション101-M、水平シールド接続トレンチ105-2の下のトレンチ101のトレンチセクション101-Lを示す。同様に、水平シールド接続トレンチ105-1及び105-2の上、間、及び下のメサ102の隣接するセクションは全て、共通のy軸(すなわち、Ym)上に整列される。デバイス600では、デバイス200と同様に、上(例えば、トレンチセクション10-U)、間(例えば、トレンチセクション10-M)、及び下(例えば、トレンチセクション10-L)水平シールド接続トレンチ105-1及び105-2のy方向に延在するアクティブトレンチ101(及びメサ102)の対応するセクションは、x方向に互いに整列しており、x方向に互いに対してずれていない。
A trench extending in the y direction above (for example, within
例示的な実装形態では、水平シールド接続トレンチ105-1及び105-2の両方が、デバイス内のゲートポリの下に埋め込まれたシールドポリにコンタクトするための領域として使用され得る。例えば、シールドポリコンタクトを作製するために、絶縁体で覆われた導電性プラグ116のアレイ116Aをトレンチ105-1内に配置することができ、絶縁体で覆われた導電性プラグ116のアレイ116Bをトレンチ105-2内に配置することができる。2つの水平シールド接続トレンチ105-1及び105-2を有することは、単一のシールド接続トレンチのみを使用してデバイス内に作製され得るシールドコンタクトの数と比較して、作製され得るシールドコンタクトの数を増加させ得る。例示的な実装形態では、ソース金属720を使用して、2つの水平シールド接続トレンチ105-1及び105-2内に形成されたシールドコンタクトに接続することができる。
In an exemplary implementation, both horizontal shield connection trenches 105-1 and 105-2 may be used as areas for contacting shield poly buried below the gate poly in the device. For example, an
例示的な実装形態では、デバイス200(図2A~図2C)を参照して上述したように、デバイス600において、絶縁体で覆われた導電性プラグ116の側部、又は周囲に沿って、シールド接続トレンチ105-1及び105-2内に堆積されたゲートポリは、シールド接続トレンチ105-1及び105-2を横切るトレンチ101内のゲート電極の構造的及び電気的連続性を提供し得る。
In an exemplary implementation, the
デバイス200を参照して前述したように、デバイス600内の埋め込みシールドポリ層は、シールド接続トレンチ105-1及び105-2内のゲートポリ108(図2A)の層を貫通して作製された垂直絶縁体で覆われた導電性プラグ116のアレイ(116A及び116B)によってコンタクトされ得る。各絶縁体で覆われた導電性プラグ116は、内側開口部16を形成するために絶縁体(例えば、図2Aの酸化物110)で覆われてもよい。内側開口部16は、デバイス600内のゲートポリ108の下に埋め込まれたシールドポリにコンタクトするように、導電性材料(例えば、図2A~図2Cの導電性材料109)で充填され得る。垂直コンタクト絶縁体で覆われた導電性プラグ116に沿って及びその周囲に配置されたゲートポリ108は、デバイス600内のシールド接続トレンチ105-1及び105-2を横切るアクティブトレンチ101内に形成されたゲート電極の電気的連続性を維持する。
As previously discussed with reference to
図6を参照して上で述べたように、デバイス600では、上(例えば、トレンチセクション10-U)、間(例えば、トレンチセクション10-M)、及び下((例えば、トレンチセクション10-L)水平シールド接続トレンチ105-1及び105-2のy方向に延在するアクティブトレンチ101(及びメサ102)の対応するセクションは、x方向に互いに整列しており、x方向に互いに対してずれていない。
As discussed above with reference to FIG. 6,
図7は、デバイス600と同様に、アクティブトレンチ101及びメサ102と垂直に交差する2つのシールド接続トレンチ105-1及び105-2を有する例示的なシールドゲートトレンチMOSFETデバイス700を示す。しかしながら、デバイス700では、デバイス600とは異なり、2つのシールド接続トレンチ105-1及び105-2は、アクティブトレンチ101のセクションのための終端トレンチとして構成される。更に、2つの水平シールド接続トレンチ105-1及び105-2の間でy方向に延在するアクティブトレンチ101(及びメサ102)のセクション(例えば、トレンチセクション10-M)は、2つの水平シールド接続トレンチ105-1及び105-2の上下のトレンチセクション(例えば、トレンチセクション10-U及び10-L)に対してx方向にずれている。図7において、異なるトレンチセクション間のずれ距離は、x方向の距離DSとして指し示されている。換言すれば、中央セクション縦トレンチ(例えば、トレンチセクション10-M内のトレンチ101-M)は、第1のセクション及び第2のセクション縦トレンチ(例えば、トレンチ101-U及び101-L)に対して第1及び第2の横トレンチ(例えば、水平シールド接続トレンチ105-1、及び105-2)に対して平行に、ずれ距離DSだけオフセットされる。アクティブトレンチセクションをずらして配置することにより、大きな(4方向)トレンチ交差部を処理する必要がなくなる。
FIG. 7 shows an exemplary shield gate
例示的な実装形態では、トレンチ101及びメサ102をインタ-セプト及び横断する(すなわち、横切る)ために使用され、シールドポリコンタクトを作製するための領域を生成する水平トレンチ(例えば、シールド接続トレンチ105)は、各々が少数のトレンチ101及びメサ102(例えば、2~5個のトレンチ101)のみを横断する複数の短い長さの不連続なトレンチセグメントを含むことができる。更に、これらの短い長さの水平トレンチセグメントは、デバイスレイアウト内の異なる場所で少数のトレンチ101を横断することができる。
In an exemplary implementation, horizontal trenches (e.g., shield connection trenches 105 ) may include a plurality of short length, discontinuous trench segments, each traversing only a small number of
図8は、例示的なシールドゲートトレンチMOSFETデバイス800を示し、ここでは、短い長さの水平トレンチセグメントが、少数のアクティブトレンチと垂直に交差し、これを横断して、シールドポリコンタクトを作製するための側部領域を生成する。
FIG. 8 shows an exemplary shielded gate
デバイス800は、デバイス600及び700と同様に、2つのゲートフィード間でy方向に延びるアクティブトレンチ101及びメサ102を含むことができる。2つのゲートフィードは、アクティブトレンチ101の端部領域においてゲート電極コンタクト(例えば、コンタクト702)に接続されたゲート金属(例えば、ゲート金属710-1及びゲート金属710-2)の2つのシート又はストリップによって形成される。
第1の短い長さのシールド接続トレンチ105-3は、y軸上のほぼ位置Y1において、トレンチ101-1、101-2、及び101-c(並びにメサ102-1及び102-2)を横切って横方向に(例えば、x方向に)延在する。第2の短い長さのシールド接続トレンチ105-4は、y軸上のほぼ位置Y2において、トレンチ101-c、101-3、及び101-4(並びにメサ102-3及び102-4)にわたって横方向に(例えば、x方向に)延在する。 A first short length shield connection trench 105-3 traverses trenches 101-1, 101-2, and 101-c (as well as mesas 102-1 and 102-2) at approximately location Y1 on the y-axis. and extending laterally (eg, in the x direction). A second short length shield connection trench 105-4 extends across trenches 101-c, 101-3, and 101-4 (as well as mesas 102-3 and 102-4) at approximately location Y2 on the y-axis. (e.g., in the x direction).
図8に示すように、短い長さのシールド接続トレンチ105-3は、各縦トレンチ101-1及び101-2、及び各メサ102-1及び102-2を2つのセクションに効果的に分割する(例えば、y方向において、シールド接続トレンチ105-3よりも上の上部領域(例えば、領域12U)の上部セクション、及びy方向において、シールド接続トレンチ105-3よりも下の下部領域(例えば、領域12L)の下部セクション)。短い長さのシールド接続トレンチ105-4は、各縦トレンチ101-3及び101-4、及び各メサ102-3及び102-4を2つのセクションに効果的に分割する(例えば、y方向において、シールド接続トレンチ105-4よりも上の上部領域(例えば、領域14U)の上部セクション、及びy方向において、シールド接続トレンチ105-4よりも下の下部領域(例えば、領域14L)の下部セクション)。
As shown in FIG. 8, the short length shield connection trench 105-3 effectively divides each vertical trench 101-1 and 101-2 and each mesa 102-1 and 102-2 into two sections. (For example, an upper section of an upper region (e.g.,
短い長さのシールド接続トレンチ105-3及び105-4は、それらの限られた長さ又は領域のために、デバイス800内にシールドポリコンタクトを作製するための限られた数の絶縁体で覆われた導電性プラグ116のみを収容することができる。例えば、各々が2つの絶縁体で覆われた導電性プラグ116を備えるアレイ116C及びアレイ116Dは、それぞれ、短い長さのシールド接続トレンチ105-3及び105-4内に配置され得る。しかしながら、短い長さのシールド接続トレンチ105-3及び105-4を使用できる場所(例えば、位置Y1及びY2)の多様性及びシールドポリコンタクトを作製するための絶縁体で覆われた導電性プラグ116の場所の結果としての多様性は、デバイス設計の柔軟性及び処理の堅牢性をもたらす。
Due to their limited length or area, short length shield connection trenches 105-3 and 105-4 may be covered with a limited number of insulators to create shield poly contacts within
例示的な実装形態では、MOSFETデバイスは、ゲートフィードから半導体基板を横切って長手方向に延在する縦トレンチ及び縦メサのセットを含む。デバイスは、ゲートフィードから第1の距離で縦トレンチ及び縦メサのセットのうちの少なくとも1つと垂直に交差する第1の横トレンチであって、交差する縦トレンチのセットのうちの少なくとも1つと流体連通している、第1の横トレンチと、ゲートフィードから第2の距離で、半導体基板内の縦トレンチ及び縦メサのセットのうちの少なくとも1つと垂直に交差する第2の横トレンチであって、交差する縦トレンチのセットのうちの少なくとも1つと流体連通している、第2の横トレンチと、を更に含む。 In an exemplary implementation, a MOSFET device includes a set of vertical trenches and mesas that extend longitudinally across a semiconductor substrate from a gate feed. The device includes a first horizontal trench perpendicularly intersecting at least one of the set of vertical trenches and a vertical mesa at a first distance from the gate feed, the first horizontal trench perpendicularly intersecting at least one of the set of vertical trenches and the vertical mesa at a first distance from the gate feed; a second lateral trench in communication with the first lateral trench and perpendicularly intersecting at least one of the set of vertical trenches and vertical mesas in the semiconductor substrate at a second distance from the gate feed; , a second lateral trench in fluid communication with at least one of the set of intersecting longitudinal trenches.
MOSFETデバイスにおいて、シールドポリ層は、縦トレンチのセット並びに第1及び第2の横トレンチ内に配置される。ポリ間誘電体層(IPD)及びゲートポリ層は、縦トレンチ及び横トレンチのセット内のシールドポリ層の上に配置される。 In a MOSFET device, a shield poly layer is disposed within a set of vertical trenches and first and second horizontal trenches. An interpoly dielectric layer (IPD) and a gate poly layer are disposed over the shield poly layer within the set of vertical and horizontal trenches.
更に、MOSFETデバイスでは、シールドポリ層への第1の電気的コンタクトは、ポリ間誘電体層及び第1の横トレンチ内に配置されたゲートポリ層を通過する第1の絶縁体で覆われた導電性プラグによって作製され、シールドポリ層への第2の電気的コンタクトは、ポリ間誘電体層及び第2の横トレンチ内に配置されたゲートポリ層を通過する第2の絶縁体で覆われた導電性プラグによって作製される。 Additionally, in the MOSFET device, the first electrical contact to the shield poly layer includes a first insulator covered conductor that passes through the interpoly dielectric layer and the gate poly layer disposed within the first lateral trench. A second electrical contact to the shield poly layer is made by a conductive plug covered with a second insulator through an interpoly dielectric layer and a gate poly layer disposed within a second lateral trench. Produced by sex plug.
MOSFETデバイスでは、第1の横トレンチによって交差する縦トレンチのセットのうちの少なくとも1つに配置されたゲートポリは、ポリ間誘電体層内を通過する第1の絶縁体で覆われた導電性プラグ及び第1の横トレンチ内に配置されたゲートポリ層によって作製されるシールドポリ層への電気的コンタクトによって中断されていないデバイスの連続ゲート電極を形成する。第2の横トレンチによって交差する縦トレンチのセットのうちの少なくとも1つに配置されたゲートポリはまた、ポリ間誘電体層を通過する第1の絶縁体で覆われた導電性プラグ及び第2の横トレンチ内に配置されたゲートポリ層によって作製されるシールドポリ層への電気的コンタクトによって中断されていないデバイスの連続ゲート電極を形成する。 In a MOSFET device, a gate poly disposed in at least one of the set of vertical trenches intersected by a first horizontal trench includes a conductive plug covered with a first insulator passing within an interpoly dielectric layer. and forming a continuous gate electrode of the device uninterrupted by electrical contact to the shield poly layer made by the gate poly layer disposed within the first lateral trench. The gate poly disposed in at least one of the sets of vertical trenches intersected by the second lateral trench also includes a first insulator-covered conductive plug and a second insulator-covered conductive plug passing through the inter-poly dielectric layer. Forming a continuous gate electrode of the device uninterrupted by electrical contact to the shield poly layer made by the gate poly layer disposed within the lateral trenches.
MOSFETデバイスのいくつかの例示的な実装形態では、第1の横トレンチが第1の距離で交差する縦トレンチのセットのうちの少なくとも1つは、第2の横トレンチが第2の距離で交差する少なくとも1つの縦トレンチとは異なる縦トレンチのセットうちの1つである。 In some example implementations of MOSFET devices, at least one of the set of vertical trenches intersected by the first lateral trench at a first distance is intersected by the second lateral trench at a second distance. one of a set of different vertical trenches.
MOSFETデバイスのいくつかの例示的な実装形態では、第1の横トレンチが第1の距離で交差する縦トレンチのセットのうちの少なくとも1つは、は、第2の横トレンチが第2の距離で交差する少なくとも1つの縦トレンチと同じ縦トレンチのセットうちの1つである。 In some exemplary implementations of MOSFET devices, at least one of the set of vertical trenches that the first lateral trench intersects at a first distance is such that the second lateral trench intersects at a second distance. one of a set of vertical trenches that are the same as the at least one vertical trench that intersects the at least one vertical trench;
MOSFETデバイスのいくつかの例示的な実装形態では、第1の横トレンチと第1の距離で交差し、第2の横トレンチと第2の距離で交差する縦トレンチのセットうちの少なくとも1つは、第1の横セクションの側にある第1のセクション縦トレンチ、第1と第2の横トレンチとの間の中央セクション縦トレンチ、及び第2の横トレンチの側の第3のセクション縦トレンチに分割される。デバイスのいくつかの例示的な実装形態では、中間セクション縦トレンチは、第1のセクション及び第2のセクション縦トレンチに対して、第1及び第2の横トレンチに平行なずれ距離だけオフセットされる。 In some exemplary implementations of MOSFET devices, at least one of the set of vertical trenches intersects a first lateral trench at a first distance and intersects a second lateral trench at a second distance. , a first section longitudinal trench on the side of the first transverse section, a central section longitudinal trench between the first and second transverse trenches, and a third section longitudinal trench on the side of the second transverse trench. be divided. In some exemplary implementations of the device, the intermediate section longitudinal trench is offset with respect to the first section and second section longitudinal trench by an offset distance parallel to the first and second transverse trenches. .
図9は、シールドゲートトレンチMOSFETデバイスにおけるシールド電極抵抗を低減するための例示的な方法900を示す。
FIG. 9 illustrates an
方法900は、半導体基板内に第1のタイプの複数のトレンチを画定すること(910)を含む。第1のタイプの複数のトレンチは、(例えば、ゲートフィード領域から)縦方向に延在する。方法900は、横方向に延在し、第1のタイプの複数のトレンチと交差する第2のタイプのトレンチと交差すること(920)を更に含む、第2のタイプのトレンチは、第1のタイプの交差した複数のトレンチの各々と流体連通している。方法900は、第1のタイプの複数のトレンチ及び第2のタイプのトレンチ内にシールドポリ層を配置する(930)ことと、第1のタイプの複数のトレンチ及び第2のタイプのトレンチ内のシールドポリ層の上にポリ間誘電体層(IPL)及びゲートポリ層を配置する(940)ことと、第2のタイプのトレンチ内に配置されたポリ間誘電体層及びゲートポリ層の開口部を通して、シールドポリ層への電気的コンタクトを形成する(950)ことと、を更に含む。
方法900において、開口部を通してシールドポリ層への電気的コンタクトを形成することは、開口部を絶縁体(例えば、酸化物)で覆うことと、金属(例えば、タングステン)、金属合金、金属シリサイド、又は導電性ポリシリコンのうちの1つを開口部内に配置することとを含む。
In the
方法は:半導体基板内に第1のタイプの複数のトレンチであって、縦方向に延在している、第1のタイプの複数のトレンチを画定することと、横方向に延在し、第1のタイプの複数のトレンチと交差する第2のタイプのトレンチであって、第1のタイプの交差した複数のトレンチの各々と流体連通している、第2のタイプのトレンチを画定することと、第1のタイプの複数のトレンチ及び第2のタイプのトレンチ内にシールドポリ層を配置することと、第1のタイプの複数のトレンチ及び第2のタイプのトレンチ内のシールドポリ層の上にポリ間誘電体層(IPL)及びゲートポリ層を配置することと、第2のタイプのトレンチ内に配置されたポリ間誘電体層及びゲートポリ層内の開口部を通してシールドポリ層への電気的コンタクトを形成することと、を含む。 The method includes: defining a plurality of trenches of a first type in a semiconductor substrate, the plurality of trenches of a first type extending longitudinally; defining a second type of trench intersecting the first type of trench, the second type of trench intersecting with each of the first type of intersecting plurality of trenches; , disposing a shielding poly layer within the plurality of trenches of the first type and the trenches of the second type; and overlying the shielding poly layer within the plurality of trenches of the first type and the trenches of the second type. placing an interpoly dielectric layer (IPL) and a gate poly layer and providing electrical contact to the shield poly layer through openings in the interpoly dielectric layer and gate poly layer disposed within a second type of trench; and forming.
前述の方法において、開口部を通してシールドポリ層への電気的コンタクトを形成することは、開口部を絶縁体で覆うことを含む。 In the aforementioned method, forming electrical contact to the shield poly layer through the opening includes covering the opening with an insulator.
前述の方法において、開口部を通してシールドポリ層への電気的コンタクトを形成することは、開口部内に、金属、金属合金、金属シリサイド、又は導電性ポリシリコンのうちの1つを配置することを含む。 In the aforementioned method, forming an electrical contact to the shield poly layer through the opening includes disposing within the opening one of a metal, a metal alloy, a metal silicide, or a conductive polysilicon. .
前述の方法において、開口部を通してシールドポリ層への電気的コンタクトを形成することは、開口部内に、タングステンを配置することを含む。 In the aforementioned method, forming electrical contact to the shield poly layer through the opening includes placing tungsten within the opening.
本明細書で開示される特定の構造的及び機能的詳細は、例示的な実施形態を説明する目的のための単に代表的なものである。しかしながら、例示的な実施形態は、多くの代替形態で具現化されてもよく、本明細書に記載される実施形態のみに限定されると解釈されるべきではない。 The specific structural and functional details disclosed herein are merely representative for the purpose of describing example embodiments. However, the example embodiments may be embodied in many alternative forms and should not be construed as limited only to the embodiments set forth herein.
シールド接続トレンチ内の電気的コンタクトの特定の数及び幾何学的サイズ及び分布は、本明細書の図面に示されたものに限定されないことが理解されるであろう。 It will be understood that the particular number and geometric size and distribution of electrical contacts within the shield connection trenches are not limited to those shown in the drawings herein.
例えば、本明細書の図面に示される代表的な実施形態は、シールド接続トレンチ内の電気的コンタクト(例えば、絶縁体で覆われた導電性プラグ116による)の特定の数、及び幾何学的サイズ、及びアライメントを含み得る。図面に例示される代表的な実施形態は、例えば、メサごと又は2つのメサごとにシールド接続トレンチ内の1つの電気的コンタクト、1つのメサの幅又は2つのメサの幅に匹敵する幅を有する電気的コンタクト、及び一般にメサなどと幾何学的に整列された電気的コンタクトを示す。本開示の範囲内の他の実施形態は、本明細書の図に示される代表的な例に限定される必要はない。他の実施形態は、例えば、メサ間トレンチと整列された、又はメサ及びメサ間トレンチと部分的に整列された、又はメサ若しくはメサ間トレンチとの整列に関係なくシールド接続トレンチ内にランダムに位置決めされた電気的コンタクトを含むことができる。他の実施形態は、例えば、メサ幅(又はメサ間トレンチ幅)の整数倍又は整数分の1である必要はない任意の幅の電気的コンタクトを含むことができる。同様に、他の実施形態は、例えば、メサ(又はメサ間トレンチ)の数の整数倍又は整数分の1ではないシールド接続トレンチ内のコンタクトの数を含むことができる。
For example, the exemplary embodiments shown in the drawings herein have a specific number of electrical contacts (e.g., by
いくつかの実装形態は、様々な半導体処理及び/又はパッケージング技術を使用して実装され得る。いくつかの実装形態は、例えば、シリコン(Si)、炭化シリコン(SiC)、ガリウムヒ素(GaAs)、窒化ガリウム(GaN)、及び/又はその他を含むがこれらに限定されない、半導体基板に関連付けられる様々なタイプの半導体処理技術を使用して実装され得る。 Some implementations may be implemented using various semiconductor processing and/or packaging techniques. Some implementations include, for example, various materials associated with semiconductor substrates, including, but not limited to, silicon (Si), silicon carbide (SiC), gallium arsenide (GaAs), gallium nitride (GaN), and/or others. can be implemented using various types of semiconductor processing technology.
本明細書で使用する用語は、特定の実装形態を説明することのみを目的としており、本実装形態を限定することは意図されていない。本明細書で使用する場合、単数形「a」、「an」及び「the」は、文脈上明白に別段に示されない限り、複数形も含むことが意図される。「備える(comprises)」、「備えている(comprising)」、「含む(includes)」及び/又は「含んでいる(including)」という用語は、本明細書で使用されるとき、述べられた特徴、ステップ、動作、要素、及び/又は構成要素の存在を指定するが、1つ以上の他の特徴、ステップ、動作、要素、構成要素、及び/又はそれらのグループの存在又は追加を排除しないことが更に理解されるであろう。 The terminology used herein is for the purpose of describing particular implementations only and is not intended to limit the implementations. As used herein, the singular forms "a," "an," and "the" are intended to include the plural forms unless the context clearly dictates otherwise. As used herein, the terms "comprises," "comprising," "includes," and/or "including" refer to the features described. , specifying the presence of a step, act, element, and/or component, but not excluding the presence or addition of one or more other features, steps, acts, elements, components, and/or groups thereof; will be better understood.
層、領域、又は基板などの要素が、別の要素上にある、接続する、電気的に接続する、結合する、あるいは、電気的に結合すると称される場合、これが、他の要素上に直接配置可能であるか、接続できるか、あるいは、結合可能であるか、又は1つ以上の介在要素が存在し得ることも、理解されよう。一方、要素が、別の要素又は層上に直接配置されるか、直接接続するか、あるいは、直接結合すると称される場合、介在要素又は層は、存在しない。本発明の詳細な説明を通じて、直接ある、直接接続する、又は、直接結合するという用語が使用されないこともあるが、直接ある、直接接続する、又は、直接結合するものとして図示される要素は、そのようなものとして言及され得る。本出願の請求項は、本明細書記載の、あるいは、図示される例示関係を述べるよう補正される場合がある。 When an element, such as a layer, region, or substrate, is referred to as being on, connected to, electrically connected to, coupled to, or electrically coupled to another element, it is referred to as being directly on, connecting to, electrically coupled to, or electrically coupled to another element. It will also be appreciated that there may be arrangable, connectable, or combinable or one or more intervening elements. On the other hand, when an element is referred to as being directly disposed on, directly connected to, or directly coupled to another element or layer, no intervening elements or layers are present. Throughout the detailed description of the present invention, elements illustrated as being directly, directly connected, or directly coupled may be may be referred to as such. The claims of this application may be amended to recite example relationships described or illustrated herein.
本明細書において使用される際、単数形は、文脈の観点において、特定の事例を明確に示さない限り、複数形を含み得る。空間的相対性を示す用語(例えば、全体にわたって、上、上方、下、下側、下方、下位など)は、図面で示す配向に加えて、使用中、又は、操作中のデバイスの異なる配向を包含することを意図している。いくつかの実装形態では、上及び下という相対的な用語はそれぞれ、垂直方向に上及び垂直方向に下を含むことができる。いくつかの実装形態では、隣接するという用語は、横方向に隣接するか、又は、水平方向に隣接することを含むことができる。 As used herein, the singular term may include the plural unless the context clearly dictates otherwise. Spatial relative terms (e.g., throughout, above, above, below, below, below, below, etc.) may be used to indicate different orientations of the device in use or operation in addition to that shown in the drawings. intended to be inclusive. In some implementations, the relative terms above and below can include vertically above and vertically below, respectively. In some implementations, the term adjacent can include laterally adjacent or horizontally adjacent.
本発明の概念の例示的な実装形態は、例示的な実装形態の理想化された実装形態(及び中間構造)の概略例示図である断面図を参照して本明細書で説明される。したがって、例えば、製造技術及び/又は公差の結果として、例示図の形状からの変形が予想されるべきである。したがって、本発明の概念の例示的な実装形態は、本明細書に例示された領域の特定の形状に限定されるものと解釈されるべきではなく、例えば製造から生じる形状の逸脱を含むべきである。したがって、図に例示される領域は、本質的に概略的であり、それらの形状は、デバイスの領域の実際の形状を例示することを意図するものではなく、例示的な実装形態の範囲を限定することを意図するものでもない。 Example implementations of the inventive concepts are described herein with reference to cross-sectional illustrations that are schematic illustrations of idealized implementations (and intermediate structures) of example implementations. Accordingly, variations from the shapes of the illustrative figures should be expected, for example as a result of manufacturing techniques and/or tolerances. Accordingly, example implementations of the inventive concepts should not be construed as limited to the particular shapes of regions illustrated herein, but should include deviations in shape resulting from, for example, manufacturing. be. Accordingly, the regions illustrated in the figures are schematic in nature and their shapes are not intended to illustrate the actual shapes of the regions of the device and to limit the scope of the example implementations. nor is it intended to.
「第1」、「第2」などの用語は、多様な要素を説明するために使用され得るが、これらの要素は、これらの用語によって限定されてはならない。これらの用語は、ある要素を別の要素から区別するためにのみ使用される。したがって、本実装形態の教示から逸脱することなく、「第1の」要素を「第2の」要素と呼ぶことができる。 Terms such as "first", "second", etc. may be used to describe various elements, but these elements should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element from another. Accordingly, a "first" element may be referred to as a "second" element without departing from the teachings of this implementation.
別途定義されない限り、本明細書において使用される全ての用語(技術及び科学用語)は、本発明の概念に係る当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。一般に使用される辞書に定義されているような用語は、関連技術及び/又は本明細書の文脈におけるそれらの意味と一致する意味を有するものとして解釈されるべきであり、本明細書において明示的にそのように定義されていない限り、理想化された意味又は過度に形式的な意味に解釈されないことが更に理解されよう。 Unless otherwise defined, all terms (technical and scientific) used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the inventive concepts pertain. Terms as defined in commonly used dictionaries are to be construed as having meanings consistent with their meaning in the relevant art and/or context of this specification, and are not expressly used herein. It will be further understood that the terms are not to be construed in an idealized or overly formal sense unless so defined.
説明された実装形態の特定の特徴を、本明細書において説明されるとおりに例解してきたが、ここで、当業者は、多くの修正、代用、変更、及び、均等物を着想するであろう。それ故、添付の特許請求の範囲は、そのような修正及び変更の全てを実装形態の範囲内に収まるよう網羅することを意図することが、理解されよう。これらは、限定ではなく、単なる例示として提示されており、形態及び細部に様々な変更がなされ得ることは、理解しているはずである。本明細書において説明される装置及び/又は方法のいずれの部分も、相互に排他的な組み合わせを除き、任意の組み合わせで組み合わされ得る。本明細書において説明される実装形態は、説明される異なる実装形態の機能の様々な組み合わせ及び/又は部分組み合わせ、構成要素及び/又は特徴を含み得る。 While certain features of the described implementations have been illustrated as described herein, many modifications, substitutions, changes, and equivalents will occur to those skilled in the art. Dew. It is therefore understood that the appended claims are intended to cover all such modifications and changes as fall within the scope of the implementations. It is to be understood that these are presented by way of example only and not limitation, and that various changes in form and detail may be made. Any portions of the apparatus and/or methods described herein may be combined in any combination, except in mutually exclusive combinations. Implementations described herein may include various combinations and/or subcombinations of functionality, components, and/or features of different implementations described.
Claims (23)
半導体基板内の第1の方向タイプの複数のトレンチ(101、101-1、101-2、102-3、10-4、101-c、101-L、101-M、101-U)であって、縦方向に延在する、第1の方向タイプの複数のトレンチ(101、101-1、101-2、102-3、10-4、101-c、101-L、101-M、101-U)と、
横断方向に延在し、かつ前記第1の方向タイプの前記複数のトレンチ(101、101-1、101-2、102-3、10-4、101-c、101-L、101-M、101-U)と交差する第2の方向タイプのトレンチ(105、105-1、105-2、105-3、105-4)であって、前記第1の方向タイプの前記交差する複数のトレンチ(101、101-1、101-2、102-3、10-4、101-c、101-L、101-M、101-U)の各々と流体連通しており、前記縦方向が前記横断方向と直交している、第2の方向タイプのトレンチ(105、105-1、105-2、105-3、105-4)と、
前記第1の方向タイプの前記複数のトレンチ(101、101-1、101-2、102-3、10-4、101-c、101-L、101-M、101-U)及び前記第2の方向タイプの前記トレンチ(105、105-1、105-2、105-3、105-4)内に配置されたシールドポリ層(111)と、
前記第1の方向タイプの前記複数のトレンチ(101、101-1、101-2、102-3、10-4、101-c、101-L、101-M、101-U))及び前記第2の方向タイプの前記トレンチ(105、105-1、105-2、105-3、105-4)内の前記シールドポリ層(111)の上に配置されたポリ間誘電体層(IPL)(112)及びゲートポリ層(108)と、
前記第2の方向タイプの前記トレンチ(105、105-1、105-2、105-3、105-4)内に配置された前記ポリ間誘電体層(112)及び前記ゲートポリ層(108)の開口部内に配置された前記シールドポリ層(111)への電気的コンタクト(116)と、を備える、デバイス(200、300、400、500、600、700、800)。 A device (200, 300, 400, 500, 600, 700, 800),
A plurality of trenches (101, 101-1, 101-2, 102-3, 10-4, 101-c, 101-L, 101-M, 101-U) of a first direction type in a semiconductor substrate. A plurality of trenches of the first direction type (101, 101-1, 101-2, 102-3, 10-4, 101-c, 101-L, 101-M, 101 -U) and
the plurality of trenches (101, 101-1, 101-2, 102-3, 10-4, 101-c, 101-L, 101-M, 101-U) of a second direction type, the trenches (105, 105-1, 105-2, 105-3, 105-4) intersect with the plurality of trenches of the first direction type; (101, 101-1, 101-2, 102-3, 10-4, 101-c, 101-L, 101-M, 101-U), and the longitudinal direction is in fluid communication with the transverse direction. a second direction type trench (105, 105-1, 105-2, 105-3, 105-4) perpendicular to the direction;
The plurality of trenches (101, 101-1, 101-2, 102-3, 10-4, 101-c, 101-L, 101-M, 101-U) of the first direction type and the second a shielding poly layer (111) disposed within said trenches (105, 105-1, 105-2, 105-3, 105-4) of a direction type;
the plurality of trenches (101, 101-1, 101-2, 102-3, 10-4, 101-c, 101-L, 101-M, 101-U)) of the first direction type; an interpoly dielectric layer (IPL) ( 112) and a gate poly layer (108),
of the interpoly dielectric layer (112) and the gate poly layer (108) disposed within the trenches (105, 105-1, 105-2, 105-3, 105-4) of the second direction type; an electrical contact (116) to said shielding poly layer (111) disposed within an opening.
半導体基板を横切って縦方向に平行に延在する第1の方向タイプの複数の縦トレンチ(101、101-1、101-2、102-3、10-4、101-c、101-L、101-M、101-U)及び縦メサ(102、102-1、102-2、102-3、102-4)と、
前記縦方向に直交し、前記第1の方向タイプの前記複数の縦トレンチ(101、101-1、101-2、102-3、10-4、101-c、101-L、101-M、101-U)及び縦メサ(102、102-1、102-2、102-3、102-4)と垂直に交差する横断方向内に延在する第2の方向タイプの横トレンチ(105、105-1、105-2、105-3、105-4)であって、前記横トレンチ(105、105-1、105-2、105-3、105-4)が、前記第1の方向タイプの前記複数の縦トレンチ(101、101-1、101-2、102-3、10-4、101-c、101-L、101-M、101-U)と流体連通しており、前記横トレンチ(105、105-1、105-2、105-3、105-4)が、前記複数の縦トレンチ及び縦メサ(102、102-1、102-2、102-3、102-4)の各々を、前記横トレンチ(105、105-1、105-2、105-3、105-4)の第1の側の第1のセクション縦トレンチ(101-U、101-L、101-M)及び第1のセクションメサと、前記横トレンチ(105、105-1、105-2、105-3、105-4)の前記第1の側の反対側の第2の側の第2のセクション縦トレンチ(101-U、101-L、101-M)及び第2のセクション縦メサと、に分割し、前記横トレンチ(105、105-1、105-2、105-3、105-4)が、前記第1のセクション縦トレンチ及び第2のセクション縦トレンチの各々と流体連通している、横トレンチ(105、105-1、105-2、105-3、105-4)と、
前記複数の縦トレンチ(101、101-1、101-2、102-3、10-4、101-c、101-L、101-M、101-U)及び前記横トレンチ(105、105-1、105-2、105-3、105-4)内に配置されたシールドポリ層(111)と、
前記複数の縦トレンチ(101、101-1、101-2、102-3、10-4、101-c、101-L、101-M、101-U)及び前記横トレンチ(105、105-1、105-2、105-3、105-4)内の前記シールドポリ層の上に配置されたポリ間誘電体層(IPL)(112)及びゲートポリ層(108)と、
前記横トレンチ(105、105-1、105-2、105-3、105-4)内に配置された前記ポリ間誘電体層(112)及び前記ゲートポリ層(108)を通って延在する少なくとも1つの絶縁体で覆われた導電性プラグ(116)による前記シールドポリ層(111)への電気的コンタクトと、を備える、デバイス(200、300、400、500、600、700、800)。 A device (200, 300, 400, 500, 600, 700, 800),
A plurality of vertical trenches of a first direction type (101, 101-1, 101-2, 102-3, 10-4, 101-c, 101-L, 101-M, 101-U) and vertical mesas (102, 102-1, 102-2, 102-3, 102-4),
The plurality of vertical trenches (101, 101-1, 101-2, 102-3, 10-4, 101-c, 101-L, 101-M, horizontal trenches (105, 105) of a second directional type extending in a transverse direction perpendicularly intersecting the longitudinal mesas (102, 102-1, 102-2, 102-3, 102-4); -1, 105-2, 105-3, 105-4), wherein the horizontal trench (105, 105-1, 105-2, 105-3, 105-4) is of the first direction type. fluid communication with the plurality of vertical trenches (101, 101-1, 101-2, 102-3, 10-4, 101-c, 101-L, 101-M, 101-U); (105, 105-1, 105-2, 105-3, 105-4) are each of the plurality of vertical trenches and vertical mesas (102, 102-1, 102-2, 102-3, 102-4). , the first section vertical trenches (101-U, 101-L, 101-M) on the first side of the horizontal trenches (105, 105-1, 105-2, 105-3, 105-4) and a first section mesa and a second section vertical trench on a second side opposite the first side of the horizontal trench (105, 105-1, 105-2, 105-3, 105-4); (101-U, 101-L, 101-M) and a second section vertical mesa, and the horizontal trenches (105, 105-1, 105-2, 105-3, 105-4) are divided into a lateral trench (105, 105-1, 105-2, 105-3, 105-4) in fluid communication with each of the first section longitudinal trench and the second section longitudinal trench;
The plurality of vertical trenches (101, 101-1, 101-2, 102-3, 10-4, 101-c, 101-L, 101-M, 101-U) and the horizontal trenches (105, 105-1) , 105-2, 105-3, 105-4);
The plurality of vertical trenches (101, 101-1, 101-2, 102-3, 10-4, 101-c, 101-L, 101-M, 101-U) and the horizontal trenches (105, 105-1) , 105-2, 105-3, 105-4) and an interpoly dielectric layer (IPL) (112) and a gate poly layer (108) disposed on the shield poly layer;
at least one layer extending through the interpoly dielectric layer (112) and the gate poly layer (108) disposed within the lateral trenches (105, 105-1, 105-2, 105-3, 105-4). an electrical contact to said shielding poly layer (111) by one insulator-covered conductive plug (116).
半導体基板内に第1のタイプの複数のトレンチ(101、101-1、101-2、102-3、10-4、101-c、101-L、101-M、101-U)であって、縦方向に延在している、第1のタイプの複数のトレンチ(101、101-1、101-2、102-3、10-4、101-c、101-L、101-M、101-U)を画定することと、
横方向に延在し、前記第1のタイプの前記複数のトレンチ(101、101-1、101-2、102-3、10-4、101-c、101-L、101-M、101-U)と交差する第2のタイプのトレンチ(105、105-1、105-2、105-3、105-4)であって、前記第1のタイプの前記交差する複数のトレンチ(101、101-1、101-2、102-3、10-4、101-c、101-L、101-M、101-U)の各々と流体連通している、第2のタイプのトレンチ(105、105-1、105-2、105-3、105-4)を画定することと、
前記第1のタイプの前記複数のトレンチ(101、101-1、101-2、102-3、10-4、101-c、101-L、101-M、101-U)及び前記第2のタイプの前記トレンチ(105、105-1、105-2、105-3、105-4)内にシールドポリ層(111)を配置することと、
前記第1のタイプの前記複数のトレンチ(101、101-1、101-2、102-3、10-4、101-c、101-L、101-M、101-U)及び前記第2のタイプの前記トレンチ(105、105-1、105-2、105-3、105-4)内の前記シールドポリ層(111)の上にポリ間誘電体層(IPD)(112)及びゲートポリ層(108)を配置することと、
前記第2のタイプの前記トレンチ(105、105-1、105-2、105-3、105-4)内に配置された前記ポリ間誘電体層(112)及び前記ゲートポリ層(108)の開口部(106、16)を通して前記シールドポリ層(111)への電気的コンタクトを形成することと、を含む、方法。 A method,
a plurality of trenches of the first type (101, 101-1, 101-2, 102-3, 10-4, 101-c, 101-L, 101-M, 101-U) in the semiconductor substrate; , a plurality of trenches of the first type (101, 101-1, 101-2, 102-3, 10-4, 101-c, 101-L, 101-M, 101 -U); and
The plurality of trenches of the first type (101, 101-1, 101-2, 102-3, 10-4, 101-c, 101-L, 101-M, 101- a second type of trench (105, 105-1, 105-2, 105-3, 105-4) that intersects with the plurality of intersecting trenches (101, 101) of the first type; -1, 101-2, 102-3, 10-4, 101-c, 101-L, 101-M, 101-U). -1, 105-2, 105-3, 105-4);
the plurality of trenches of the first type (101, 101-1, 101-2, 102-3, 10-4, 101-c, 101-L, 101-M, 101-U) and the second type; arranging a shielding poly layer (111) within said trenches (105, 105-1, 105-2, 105-3, 105-4) of type;
the plurality of trenches of the first type (101, 101-1, 101-2, 102-3, 10-4, 101-c, 101-L, 101-M, 101-U) and the second type; An interpoly dielectric layer (IPD) (112) and a gate poly layer ( 108) and
openings in the interpoly dielectric layer (112) and the gate poly layer (108) disposed within the trenches (105, 105-1, 105-2, 105-3, 105-4) of the second type; forming an electrical contact to the shield poly layer (111) through the portion (106, 16).
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