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    Ein Trench-Transistor weist ein Zellenfeld, in dem wenigstens ein Zellenfeldtrench (2) vorgesehen ist, und eine Randstruktur, durch die das Zellenfeld eingerahmt wird, auf. In der Randstruktur ist ein Randtrench (15) vorgesehen, der gegenüber dem Zellenfeldtrenches (2) beabstandet ist.
    公开号:DE102004009602A1
    申请号:DE102004009602
    申请日:2004-02-27
    公开日:2005-09-15
    发明作者:Ralf Dr. Henninger；Franz Dr. Hirler
    申请人:Infineon Technologies AG；
    IPC主号:H01L29-78
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft einen Trench-Transistor.
    [0002] Einewichtige Kenngröße von Halbleiter-Bauelementenist deren Einschaltwiderstand. Eine Verringerung des Einschaltwiderstandszieht in der Regel eine Senkung der Herstellungskosten nach sich,da bei gleich bleibenden Leistungsdaten die Abmessungen des Halbleiter-Bauelementsverkleinert werden können.
    [0003] Inder Praxis muss jedoch häufigauf eine Optimierung des Einschaltwiderstands verzichtet werden,da zur Sicherung bestimmter Eigenschaften der Halbleiter-Bauelementeoft Maßnahmenergriffen werden, die einer Absenkung des Einschaltwiderstands entgegenstehen.
    [0004] Dieoben beschriebene Problematik sei im Folgenden unter Bezugnahmeauf die 1 bis 5 nochmalsbeispielhaft erläutert.
    [0005] 2 zeigt einen (vereinfachtdargestellt) Aufbau eines Trench-Transistors 1 in Querschnittdarstellung.Der in 2 zu sehendeAusschnitt dieses Trench-Transistors 1 weist einen erstenund einen zweiten Graben (Zellenfeldtrench) 2, in die jeweils eineGateelektrode 3 bzw. eine Feldelektrode 3' eingebrachtist, ein zwischen den Zellenfeldtrenches 2 befindlichesMesagebiet 4, das ein n+-dotiertesSourcegebiet 5, ein p-dotiertes Body- bzw. Körpergebiet 6,und ein n-dotiertes Driftgebiet 7 aufweist, sowie Feldoxidschichten 8 undGateoxidschichten 9, die die Gateelektrode 3 bzw.die Feldelektrode 3' einfassen, auf.Die Gateelektrode 3 ist gegenüber der Feldelektrode 3' in der Regelelektrisch isoliert (hier nicht gezeigt). In der Driftzone 7 vorhandeneLadungen werden größtenteilsdurch die Feldelektroden 3' kompensiert.Durch eine derartige Kompensation kann je nach Abhängigkeitder Beabstandung zwischen den Zellenfeldtrenches 2 dieDriftzone 7 trotz hoher Dotierung noch ausgeräumt werden,womit die Sperrfähigkeitdes Trench-Transistors 1 verbessert wird.
    [0006] Sobaldim Randbereich des Trench-Transistors 1 Feldelektrodenin einem zusätzlichenTrench vorgesehen werden, der ebenso bzw. annähernd so tief wie die Zellenfeldtrenches 2 ausgestaltetist, um das Eindringen von Randleckströmen in das Zellenfeld zu blockieren,werden an den Ecken, an denen die Trenchböden zusammentreffen, Feldüberhöhungen erzeugt,die die Durchbruchspannung absenken. Diese Problematik ist in 5 verdeutlicht.
    [0007] 4 zeigt ein Beispiel eines „offenen" Chipdesigns in Draufsicht.Zu sehen sind mehrere Trenches 2, in die jeweils eine Feldelektrode 3' und Feldoxidschichten 8 sowienicht zu sehende Gateelektroden 3 bzw. Gateoxidschichten 9 eingebrachtsind. Der Schnitt in 4–11 verläuft entlang einer Ebene, diehinsichtlich 2 und 3 senkrecht zur Zeichenebenein horizontaler Ausrichtung verläuftund die Gebiete 8, 3' und 4 schneidet ("tiefergelegte Draufsicht"). Der obere Teilin 5 zeigt einen Teildes Rands des Chipdesigns, der untere Teil in 5 einen Teil des Zellenfelds bzw. Zellenfeldrandsdes Chipdesigns. Der mittlere Trench 2 symbolisiert hierbeieinen oder mehrere Zellenfeldtrenches (d. h. es können auchmehrere Zellenfeldtrenches vorgesehen sein), die links und rechtsdes mittleren Zellenfeldtrenches 2 vorgesehenen Trenches 2' symbolisierenjeweils Randtrenches. Der Vorteil dieses Chipdesigns ist ein gleichmäßig über dasZellenfeld des Trench-Transistors 1 verteilter Lawinendurchbruch.
    [0008] Nachteiligan einem derartigen Chipdesign ist, dass Leckströme aus dem Randbereich des Trench-Transistors 1 ungehindertin die Mesagebiete 4 eindringen können, wie durch die mit Bezugsziffer 12 gekennzeichnetenPfeile angedeutet ist. Ein weiterer Nachteil ist, dass zur Herstellungdes Bodygebiets im Randbereich des Chipdesigns eine eigene Maskenotwendig ist.
    [0009] DerartigeLeckströmekönnen,wie in 5 gezeigt ist,durch einen zusätzlichenQuertrench 13, der senkrecht zu den übrigen Trenches 2, 2' verläuft, unddessen Feldelektrode 3'' mit den Stirnseitender Feldelektroden 3' derTrenches 2, 2' verbundenist, vermieden werden. Nachteilig hierbei ist jedoch wiederum, dassim Randbereich, d. h. an der Schnittstelle zwischen den Trenches 2, 2' und dem Quertrench 13 geringereDurchbruchspannungen auftreten, der Lawinendurchbruch in diesemBereich also bei niedrigeren Spannungen auftritt, was durch diemit Bezugsziffer 14 gekennzeichneten Pfeile symbolisiert wird:An den Enden (Stirnseiten) der Mesagebiete 4 tritt eineca. 30% geringere Durchbruchspannung als innerhalb des Zellenfeldesauf.
    [0010] Dasdurch den Quertrench bewirkte Absenken der Durchbruchsspannung kann,wie bereits erwähnt,durch das Vorsehen von Vorhalten in der Durchbruchsspannung, z.B. durch größere Epidicke undTrenchtiefe kompensiert werden. Der Durchbruch („Avalanche-Lawinendurchbruch") erfolgt dennochlokal, beispielsweise in 5 imBereich des Quertrenchs des Trench-Transistors. Damit würde auch ein Großteil derEnergie des Lawinendurchbruchimpulses in diesem flächenmäßig begrenzten Randvolumendissipiert werden, was ohne weitere kostenintensive Gegenmaßnahmenzu einer frühzeitigenZerstörungdes Trench-Transistors führenwürde.Zudem zieht das Vorsehen derartiger Vorhalte eine Erhöhung desEinschaltwiderstands nach sich. Das Einführen eines Quertrenchs 13,wie in 5 gezeigt, wirktaufgrund der zusätzlichen,durch die Feldplatten bewirkten Ladungsausräumung ähnlich wie eine Verkleinerungder Mesaweite und führtzur Absenkung der Durchbruchspannung.
    [0011] In 1 ist die Durchbruchspannungeines Trench-Transistors mit geringem Trenchabstand in Abhängigkeitder Breite der Mesagebiete (Halbleitergebiete zwischen den Zellenfeldtrenches)gezeigt. 1 zeigt deutlich,dass bei Trench-Transistoren mit geringem Trenchabstand („Dense-Trench-Regime") die Durchbruchspannungmit Zunahme des Trenchabstands, d. h. mit Zunahme der Breite der Mesagebiete,ansteigt. HerkömmlicheTrench-Transistoren mit deutlich größerem Trenchabstand zeigen dasumgekehrte Verhalten.
    [0012] BeiAnliegen hoher Spannungen erfolgt bei Trench-Transistoren mit geringemTrenchabstand der Avalanche-Lawinendurchbruch im Bereich der Böden derTrenches 2, 2',wie durch den mit Bezugsziffer 10 gekennzeichneten Pfeilin 2 symbolisiert wird.Im Gegensatz hierzu erfolgt, wie in 3 gezeigtist, bei einem Trench-Transistor 1' mit großem Trenchabstand der Lawinendurchbruchvornehmlich innerhalb des Bodygebietes 6, was durch denmit Bezugsziffer 11 gekennzeichneten Pfeil angedeutet ist.
    [0013] Dieder Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist, einen Trench-Transistoranzugeben, mit dem Leckströmeaus einem Randbereich des Trench-Transistors in das Zellenfeld abgeblocktwerden können,und gleichzeitig einer lokalen Absenkung der Durchbruchspannungim Randbereich des Zellenfelds vorgebeugt werden kann, so dass das Vorsehenvon Vorhalten überflüssig wird.
    [0014] ZurLösungdieser Aufgabe stellt die Erfindung einen Trench-Transistor gemäß Patentanspruch 1 bereit.Weiterhin stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einesTrench-Transistorsgemäß Patentanspruch13 bereit. Vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen desErfindungsgedankens finden sich in den Unteransprüchen.
    [0015] Dererfindungsgemäße Trench-Transistor weistein Zellenfeld, in dem wenigstens ein Zellenfeldtrench vorgesehenist, und eine Randstruktur, durch die das Zellenfeld eingerahmtwird, auf. In der Randstruktur ist ein Randtrench vorgesehen, dergegenüberden Zellenfeldtrenches beabstandet ist.
    [0016] Aufdiese Weise ist es möglich,Randleckströmeabzuschirmen, und gleichzeitig den Durchbruchsbereich auf die gesamteChipflächeauszudehnen.
    [0017] Ineiner bevorzugten Ausführungsformverlaufen die Zellenfeldtrenches im Wesentlichen parallel zueinander.In diesem Fall ist es vorteilhaft, einen Abstand A, mit dem dieZellenfeldtrenches untereinander beabstandet sind, einen AbstandB zwischen den Längsseitender beiden äußerstenZellenfeldtrenches und dem Randtrench, und einen Abstand C zwischendem Randtrench und den Stirnseiten der Zellenfeldtrenches so zuwählen,dass die folgende Relation erfülltwird: A <= B, A <= C. Alternativbzw. zusätzlichgilt vorzugsweise folgende Relation: A <= B <=C.
    [0018] DieLängender Zellenfeldtrenches müssen nichtgleich sein. Beispielsweise könnendie Längen derbeiden äußerstenZellenfeldtrenches gegenüber denLängender restlichen Zellenfeldtrenches verkürzt sein.
    [0019] Ineiner bevorzugten Ausführungsformweisen den Stirnseiten der Mesagebiete und/oder den Stirnseitender Zellenfeldtrenches gegenüberliegendeTeile des Randtrenchs jeweils leichte Ausbuchtungen (im Folgenden(übertrieben)als "V-förmige Gestalt" bezeichnet) auf,wobei die Spitzen der V-förmigenAusgestaltungen auf die entsprechenden Stirnseiten der Mesagebiete/Zellenfeldtrencheszulaufen.
    [0020] Alternativhierzu könnenden Stirnseiten der Mesagebiete und/oder den Stirnseiten der ZellenfeldtrenchesgegenüberliegendeTeile des Randtrenchs jeweils leichte Ausbuchtungen ("eine V-förmige Gestalt") aufweisen, wobeidie Spitzen der V-förmigen Ausgestaltungenvon den jeweiligen Stirnseiten der Mesagebiete/Zellenfeldtrenchesweglaufen. Derartige Ausführungsformenkönnenbeispielsweise dazu herangezogen werden, um (geringe) Schwankungen derlokalen Durchbruchspannung, die die Folge von Segregationseffektenvon Dotierstoffen (Anreicherung oder Abreicherung während oxidativerProzessschritte) sind, auszugleichen.
    [0021] Daserfindungsgemäße Prinziplässt sichbesonders vorteilhaft auf Feldplatten-Trench-Transistoren anwenden,insbesondere auf Feldplatten-Trench-Transistoren im so genannten „Dense-Trench-Regime", die sich dadurchauszeichnen, dass sich deren Durchbruchspannung vergrößert, jeweiter die Trenches voneinander beabstandet sind.
    [0022] Vorzugsweiseist der Randtrench geschlossen und umläuft das gesamte Zellenfeld.Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Der Randtrench weistvorteilhafterweise keine rechten Winkel auf, da auf diese Weiseeiner lokalen Herabsetzung der Durchbruchspanung und damit einerinhomogenen Durchbruchsverteilung vorgebeugt werden kann. Stattdessenwerden vorzugsweise in den Ecken des Zellenfeldes gegenüberliegendenTeilen des Randtrenchs Ausbuchtungen vorgesehen, um die rechten Winkelund damit die Lawinendurchbrüchezu vermeiden.
    [0023] Vorzugsweiseist die Feldelektrode im Randtrench also derart ausgestaltet, dassFeldüberhöhungen vermiedenwerden. Beispielsweise kann die Feldelektrode auf Sourcepotenzialoder Gatepotenzial gelegt werden.
    [0024] DieZellenfeldtrenches sind vorzugsweise einheitlich voneinander beabstandet.Der Einheitsabstand sollte hierbei in etwa dem Abstand der Zellenfeldtrencheszum Randtrench entsprechen.
    [0025] Zumindestauf der Innenwand des Randtrenchs, die dem Zellenfeld abgewandtist, ist vorteilhafterweise eine homogene Isolationsschicht vorgesehen,die dicker als die Dicken der Gateisolationsschichten (Gateoxidschichten)der Zellenfeldtrenches sind.
    [0026] Einweiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Trench-Transistors ist,dass durch den Randtrench das Bodygebiet des Trench-Transistors durchschnittenwird, d. h. es kann bei einem geschlossenen Randtrench keinen Kurzschlusszwischen dem Bodygebiet(en), das durch den Randtrench eingeschlossenwird, und dem Bodygebiet(en), das durch den Randtrench ausgeschlossenwird, geben. Damit kann beim Herstellungsprozess des Trench-Transistors eineMaske (Body-Maske) eingespart werden.
    [0027] DieErfindung stellt deshalb ein Verfahren zum Herstellen des erfindungsgemäßen Trench-Transistorsbereit, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Herstellung desBodygebiets/der Bodygebiete ohne Maske (ganzflächig) erfolgt. Die sonst benötigte Maskewird durch das Vorsehen des Randtrenchs, der das Bodygebiet in einenRandteil und einen Zellenfeldteil trennt, ersetzt.
    [0028] DieErfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren inbeispielsweiser Ausführungsformnäher erläutert.
    [0029] Eszeigen:
    [0030] 1 denZusammenhang zwischen Durchbruchspannung und Mesabreite in einemTrenchtransistor mit geringem Trenchabstand (in relativen Einheiten).
    [0031] 2 eineQuerschnittsdarstellung eines Ausschnitts eines Trench-Transistorsmit geringem Trenchabstand.
    [0032] 3 eineQuerschnittsdarstellung eines Ausschnitts eines Trench-Transistorsmit großem Trenchabstand.
    [0033] 4 eineDraufsicht eines Ausschnitts eines Trench-Transistors gemäß dem Stand der Technik.
    [0034] 5 eineDraufsicht eines Ausschnitts eines weiteren Trench-Transistors gemäß dem Stand derTechnik.
    [0035] 6 eineDraufsicht einer ersten Ausführungsformdes erfindungsgemäßen Trench-Transistors.
    [0036] 7 eineDraufsicht einer zweiten Ausführungsformdes erfindungsgemäßen Trench-Transistors.
    [0037] 8 eineDraufsicht einer dritten Ausführungsformdes erfindungsgemäßen Trench-Transistors.
    [0038] 9 eineDraufsicht einer vierten Ausführungsformeines erfindungsgemäßen Trench-Transistors.
    [0039] 10 eineDraufsicht einer fünftenAusführungsformeines erfindungsgemäßen Trench-Transistors.
    [0040] 11 eineDraufsicht einer sechsten Ausführungsformeines erfindungsgemäßen Trench-Transistors.
    [0041] 12 eineerste Kontaktierungs-Anordnung zur Kontaktierung des erfindungsgemäßen Trench-Transistors.
    [0042] 13 einezweite Kontaktierungs-Anordnung zur Kontaktierung des erfindungsgemäßen Trench-Transistors.
    [0043] 14 einedritte Kontaktierungs-Anordnung zur Kontaktierung des erfindungsgemäßen Trench-Transistors.
    [0044] Inden Figuren sind identische bzw. einander entsprechende Figurenmit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet.
    [0045] Zielist es also, füreinen Feldplattentrench mit Durchbruchsort am Trenchboden (Dense-Trench) einRanddesign anzugeben, das überalleine höhere Durchbruchspannungaufweist als innerhalb des Zellenfelds.
    [0046] Inden Figuren sind Gateringe bzw. Channelstopper nicht gezeigt.
    [0047] Diein den 6 bis 14 gezeigten Ausführungsformendes erfindungsgemäßen Trench-Transistorskönnensowohl zur Homogenisierung als auch zur definierten lokalen Variationder Durchbruchspannung überdie Chipflächeeines Trench-Feldplatten-Transistors mit geringem Trenchabstand(Dense-Feldplat tentrench-Transistor) eingesetzt werden. In den Figurensind jeweils Draufsichten auf einen Teil des Rand-Layouts gezeigt.
    [0048] Diein 6 gezeigte erste Ausführungsform 20 unterscheidetsich von dem in 4 gezeigten Trench-Transistordadurch, dass die Zellenfeldtrenches 2 durch einen Randtrench 15 eingerahmtwerden, wobei der Randtrench 15 gegenüber den Zellenfeldtrenches 2 beabstandetist. Die Zellenfeldtrenches 2 stehen also mit dem Randtrench 15 nichtin direkter Verbindung, was beispielsweise in der in 5 gezeigtenAusführungsformder Fall ist. Dort bilden die Zellenfeldtrenches 2 sowieder Quertrench 13 eine „Einheit". Die in den Zellenfeldtrenches 2 vorgesehenenFeldelektroden 3' sowiedie in dem Randtrench 15 vorgesehene Feldelektrode 3'' sind vorteilhafterweise miteinanderelektrisch verbunden (durch eine entsprechende Kontaktierungsanordnung,siehe 13). Der Randtrench 15 kanndemnach einen Randbereich von Bodygebieten auf Sourcepotenzial trennen.
    [0049] Durchdas Vorsehen des beabstandeten Randtrenches 15 kann einehomogene Verteilung des Lawinendurchbruchs über das gesamte Zellenfeldhinweg bewirkt werden. Lediglich in den Eckbereichen des Randtrenchs 15 istdie Wahrscheinlichkeit eines Lawinendurchbruchs erhöht, da aufgrund derdort auftretenden rechten Winkel des Randtrenchs 15 Äquipotenziallinienin den Ecken verlaufen und Feldüberhöhungen bilden,die die Durchbruchspannung herabsetzen, was durch die mit Bezugsziffer 21 gekennzeichnetenPfeile symbolisiert ist.
    [0050] Umdie Herabsetzung der Durchbruchspannung in den Ecken des Randtrenchs 15 zuvermeiden, ist in der in 7 gezeigten zweiten Ausführungsform 30 derRandtrench 15 in den Ecken „abgeschrägt", weist also keine rechten Winkel auf.Weiterhin ist in 7 veranschaulicht, dass dieZellenfeldtrenches 2 nicht notwendigerweise die gleicheLänge aufweisenmüssen.Beispielsweise könnendie äußerstenZellenfeldtrenches in ihrer Längeverkürzt werden.Dies ist gleichermaßenauch fürdie inneren Zellenfeldtrenches möglich.Wie in der zweiten Ausführungsform 30 angedeutetist, erfüllenein Abstand A, mit dem die Zellenfeldtrenches untereinander beabstandetsind, ein Abstand B zwischen den Längsseiten der beiden äußerstenZellenfeldtrenches und dem Randtrench, sowie ein Abstand C zwischendem Randtrench und den Stirnseiten der Zellenfeldtrenches die folgendeRelation: A <=B <= C. Bei ausreichendgeringem Trenchabstand (Dense-Trench-Regime)verringert sich die Durchbruchspannung bei Reduktion des Trenchabstandes.Durch die Relation A <=B <= C wird sichergestellt,dass der Lawinendurchbruch homogen über das Zellenfeld verteilterfolgt.
    [0051] Inder in 8 gezeigten dritten Ausführungsform 40 sindin den Teilen des Randtrenchs 15, die den Stirnseiten derZellenfeldtrenches 2 gegenüberliegen, leichte Ausbuchtungen("V-förmige Spitzen 41" (übertriebengezeichnet)) vorgesehen, die von den Stirnseiten der Zellenfeldtrenchesweglaufen. Analog hierzu können,wie in der in 9 gezeigten vierten Ausführungsform 50 veranschaulicht ist,die "Spitzen" 41 auchin den Teilen des Randtrenchs 15 vorgesehen werden, dieden Stirnseiten der Mesagebiete 4 gegenüberliegen.
    [0052] Wiein der in 10 gezeigten fünften Ausführungsform 60 veranschaulichtist, könnendie V-förmigen "Spitzen" (allgemein die Maximader Ausbuchtungen) 41 auch auf die Stirnseiten der Mesagebiete 4 bzw.der Zellenfeldtrenches 2 zulaufen.
    [0053] Ineiner sechsten Ausführungsform 70,die in 11 gezeigt ist, sind in denEcken des Randtrenches 15 Ausbuchtungen („Ohren") 71 vorgesehen. DieAusbuchtungen sind übertriebengroß gezeichnetund könnenauch rund ausgestaltet sein.
    [0054] Inden in 6 bis 11 gezeigten Ausführungsformenwird demnach der lokale Wert der Durchbruchspannung in den Chipeckenbzw. in dem Chiprand durch lokale Variation der Beabstandung zwischenden Zellenfeldtrenches 2 bzw. den Mesagebieten 4 unddem umlaufenden Randtrench 15 bzw. durch lokale Variationder Form des Randtrenchs 15 gesteuert (Ausbuchtungen inden Ecken des Randtrenchs 15 bzw. V-förmige Trenchführung gegenüber denStirnseiten der Mesagebiete 4 bzw. der Zellenfeldtrenches 2).
    [0055] In 12 isteine erste Kontaktierungsanordnung 100 gezeigt, die eineerste Metallisierungszone 101 zur Kontaktierung von Source-und Bodygebieten bzw. zur Kontaktierung von Feldelektroden dient,eine zweite Metallisierungszone 102, die zur Kontaktierungvon Gateelektroden dient, sowie eine dritte Metallisierungszone 103,die zur Kontaktierung von Sourcegebieten des aktiven Zellenfeldsdient, aufweist.
    [0056] Dieerste Kontaktierungsanordnung 100 weist ferner erste Kontaktlöcher 104 zurKontaktierung von Bodygebieten, zweite Kontaktlöcher 105 zur Kontaktierungeiner floatenden Gateelektrode, dritte Kontaktlöcher 106 zur Kontaktierungdes Feldelektrodenmaterials, vierte Kontaktlöcher 107 zur Kontaktierungvon Bodygebieten, fünfteKontaktlöcher 108 zurKontaktierung von Gatelektroden, und sechste Kontaktlöcher 109 zurKontaktierung von Sourcegebieten als auch Bodygebieten auf.
    [0057] Dieerste Kontaktierungsanordnung 100 zeichnet sich dadurchaus, dass Gateelektroden direkt im Trench angeschlossen werden,womit prozesstechnisch eine Fototechnik eingespart werden kann.(Es ist keine Fotostrukturierung des Gate-Elektro denmaterials nötig). Weiterhinsind die Zellenfeldtrenches, angedeutet durch die mit Bezugsziffer 110 gekennzeichenetenBalken, von einem Randtrench, angedeutet durch den mit Bezugsziffer 111 gekennzeichnetenBalken, umgeben. Der mit Bezugsziffer 112 gekennzeichneteRahmen deutet die Begrenzung des Sourcegebietes des Trench-Transistorsan. Wie bereits erwähnt,kann bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Trench-Transistors auf eine Body-/Sourcemaskeverzichtet werden.
    [0058] Sämtlichebeschriebenen Kontaktlöcher 104 bis 109 stehenmit den entsprechenden darüberliegendenMetallisierungszonen 101 bis 103 in Verbindung,d. h. die Kontaktlöcher 104 bis 109 werden durchdas Kontaktlochmaterial, z. B. Wolfram, Polymaterial, oder Metallder entsprechenden Metallisierungszonen 101 bis 103 aufgefüllt.
    [0059] In 13 isteine zweite Kontaktierungsanordnung 200 zur Kontaktierungdes erfindungsgemäßen Trench-Transistorsgezeigt. Links ist eine Draufsicht zu sehen, die planares Feldplatten-Elektrodenmaterial 201,einen Randtrench 202, Zellenfeldtrenches 203,eine Begrenzung des Sourcegebiets 204 und eine Begrenzungdes Gategebiets 206 zeigt.
    [0060] Aufder rechten Seiten ist ein Querschnitt entlang der mit Bezugsziffer 207 markiertenSchnittebene gezeigt. Zu sehen ist eine Feldplatten-Polyschicht 208,eine Gate-Polyschicht 209, sowie eine Zellenfeldmetallschicht 210 undeine Gate-Metallschicht 211. Die mit Bezugsziffer 212 gekennzeichneteLinie deutet einen pn-Übergangzwischen einem Bodygebiet und einer Epischicht an. Die Feldplatten-Polyschicht 208 isteine zusammenhängende Schicht,die die Feldplatten innerhalb der Zellenfeldtrenches 203 mitder Feldplatte des Randtrenches 202 elektrisch verbindet.Die Feldplatten-Polyschicht 208 kann in einem einzigenSchritt abgeschieden werden.
    [0061] In 14 istein Metallkontakt-Layout 300 zur Kontaktierung des erfindungsgemäßen Trench-Transistorsgezeigt. Zu sehen sind die bereits in 12 gezeigteerste Metallisierungszone 101 zum Anschluss des Feldelektrodenmaterialsund der Bodygebiete im Rand, die zweite Metallisierungszone 102 zurKontaktierung des Gate-Elektrodenmaterials, das optional mit einerFeldelektrode zur elektrischen Abschirmung unterlegt ist, um die Gate-Drain-Kapazität zu reduzieren,die dritte Metallisierungszone 103 zur Kontaktierung derSourcegebiete des Zellenfelds, sowie eine vierte Metallisierungszone 102' und eine fünfte Metallisierungszone 101'. Die viertesowie die fünfteMetallisierungszone 102', 101' erfüllen dengleichen Zweck wie die zweite und die erste Metallisierungszone 102, 101.
    [0062] Diein 12 gezeigte erste Kontaktierungsanordnung 100 zeigtsomit einen Teil des in 14 gezeigtenMetallkontakt-Layouts 300. Die Abmessungen des Metallkontakt-Layouts 300 sindprinzipiell beliebig. Eine LängeL1 der Randkonstruktion kann beispielsweise 50 μm betragen, eine Länge L2 derskalierbaren aktiven Chipflächebeispielsweise 3000 μmund eine Breite B der skalierbaren aktiven Chip-Fläche beispielsweise5000 μm.
    [0063] DieGateoxidschichten und Feldoxidschichten können auch durch andere Isolationsschichten (andereIsolationsschichtmaterialien) ersetzt werden.
    [0064] Zumindestauf der Innenwand des Randtrenchs 15, die dem Zellenfeldabgewandt ist, ist vorteilhafterweise eine homogene Isolationsschichtvorgesehen, die dicker als die Dicken der Gateisolationsschichten(Gateoxidschichten) der Zellenfeldtrenches sind. In den oben beschriebenenAusführungsformenwürde diedünne Gateoxidschicht 9 also durchdie dicke Feld oxidschicht 8 ersetzt werden. Durch dieseMaßnahmekann die Spannungsfestigkeit des Trench-Transistors weiter verbessertwerden. Eine verdickte Isolationsschicht kann natürlich auchauf den dem Zellenfeld zugewandten Innnenwänden des Randtrenchs 15 vorgesehenwerden.
    1,1' Trench-Transistor 2 Zellenfeldtrench 2' Trench 3 Gateelektrode 3', 3'' Feldelektrode 4 Mesagebiet 5 Sourcegebiet 6 Body-bzw. Körpergebiet 7 Driftgebiet 8 Feldoxidschicht 9 Gateoxidschicht 10 Pfeil 11 Pfeil 12 Pfeil 13 Quertrench 14 Pfeil 15 Randtrench 20 ersteAusführungsform 21 Pfeil 30 zweiteAusführungsform 40 dritteAusführungsform 41 Spitzen 50 vierteAusführungsform60 fünfte Ausführungsform 70 sechsteAusführungsform 71 Ausbuchtungen 72 Pfeil 100 ersteKontaktierungsanordnung 101 ersteMetallisierungsszone 101' fünfte Metallisierungszone 102 zweiteMetallisierungszone 102' vierteMetallisierungszone 103 dritteMetallisierungszone 104 ersteKontaktlöcher 105 zweiteKontaktlöcher 106 dritteKontaktlöcher 107 vierteKontaktlöcher 108 fünfte Kontaktlöcher 109 sechsteKontaktlöcher 110 Zellfeldtrench 111 Randtrench 112 Begrenzungdes Sourcegebietes 113 Begrenzungdes Bodygebiets 200 zweiteKontaktierungsanordnung 201 Feldplatten-Elektroden-Material 202 Randtrench 203 Zellenfeldtrench 204 Begrenzungdes Sourcegebiets 205 Begrenzungdes Bodygebiets 206 Begrenzungdes Gategebiets 207 Schnittebene 208 Feldplatten-Polyschicht 209 Gate-Polyschicht 210 Zellenfeldmetallschicht 211 Gatemetallschicht 212 pn-ÜbergangBody/Epi 300 Metallkontakt-Layout
    权利要求:
    Claims (13)
    [1] Trench-Transistor, mit: – einem Zellenfeld, in demwenigstens ein Zellenfeldtrench (2) vorgesehen ist, und – einerRandstruktur, durch die das Zellenfeld eingerahmt wird, – wobeidie Randstruktur einen Randtrench (15) aufweist, der gegenüber denZellenfeldtrenches (2) beabstandet ist.
    [2] Trench-Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Zellenfeldtrenches (2) im Wesentlichen parallelzueinander verlaufen.
    [3] Trench-Transistor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass ein Abstand A, mit dem die Zellenfeldtrenches (2)untereinander beabstandet sind, ein Abstand B zwischen den Längsseitender beiden äußerstenZellenfeldtrenches (2) und dem Randtrench (15),und ein Abstand C zwischen dem Randtrench (15) und denStirnseiten der Zellenfeldtrenches (2) die folgende Relationerfüllen:(A <= B, A <= C) oder (A <= B <= C).
    [4] Trench-Transistor nach Anspruch 2 oder 3, dadurchgekennzeichnet, dass die Längender beiden äußerstenZellenfeldtrenches (2) gegenüber den Längen der restlichen Zellenfeldtrenches(2) verkürzt sind.
    [5] Trench-Transistor nach einem der Ansprüche 2 bis4, dadurch gekennzeichnet, dass den Stirnseiten der Mesagebiete(4) und/oder den Stirnseiten der Zellenfeldtrenches (2)gegenüberliegendeTeile des Randtrenchs (15) jeweils Ausbuchtungen (41)aufweisen, die auf die jeweiligen Stirnseiten der Mesagebiete/Zellenfeldtrenches(4, 2) zulaufen.
    [6] Trench-Transistor nach einem der Ansprüche 2 bis4, dadurch gekennzeichnet, dass den Stirnseiten der Mesagebiete(4) und/oder den Stirnseiten der Zellenfeldtrenches (2)gegenüberliegendeTeile des Randtrenchs (15) jeweils Ausbuchtungen (41)aufweisen, die von den jeweiligen Stirnseiten der Mesagebiete/Zellenfeldtrenches(4, 2) weglaufen.
    [7] Trench-Transistor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass der Trench-Transistor ein Feldplatten-Trench-Transistor ist.
    [8] Trench-Transistor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass der Randtrench (15) geschlossen istund das gesamte Zellenfeld umläuft.
    [9] Trench-Transistor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die den Ecken des Zellenfeldes gegenüberliegendenTeile des Randtrenchs (15) Ausbuchtungen (71)aufweisen.
    [10] Trench-Transistor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass der Randtrench (15) keine rechtenWinkel aufweist.
    [11] Trench-Transistor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Zellenfeldtrenches (2) zueinandereinheitlich beabstandet sind, mit einem Abstand, der in etwa demAbstand der Zellenfeldtrenches (2) zu dem Randtrench (15)entspricht.
    [12] Trench-Transistor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass zumindest auf der Innenwand des Randtrenchs(15), die dem Zellenfeld abgewandt ist, eine homogene Isolationsschichtvorgesehen ist, die dicker als die Dicken der Gateisolationsschichteninnerhalb der Zellenfeldtrenches (2) sind.
    [13] Verfahren zum Herstellen eines Trench-Transistorsnach einem der Ansprüche1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des Bodygebiets/derBodygebiete ohne Maske erfolgt.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    US8872264B2|2014-10-28|Semiconductor device having a floating semiconductor zone
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    JP5578183B2|2014-08-27|半導体装置
    DE19539541B4|2017-06-01|Lateraler Trench-MISFET und Verfahren zu seiner Herstellung
    EP1113501B1|2011-07-27|Leistungs-MOSFET mit einer Graben-Gateelektrode
    US10069005B2|2018-09-04|Termination design for high voltage device
    KR100693319B1|2007-03-13|반도체장치
    DE102005052734B4|2012-02-23|Semiconductor structure, method for operating a semiconductor structure and method for producing a semiconductor structure
    EP1908119B1|2012-04-18|Halbleiterbauelement mit einer driftzone und einer driftsteuerzone
    US6452230B1|2002-09-17|High voltage mosgated device with trenches to reduce on-resistance
    DE102004052678B3|2006-06-14|Leistungs- Trenchtransistor
    EP2463912B1|2015-07-08|Halbleiterbauelement
    KR100994719B1|2010-11-16|슈퍼정션 반도체장치
    US6400003B1|2002-06-04|High voltage MOSFET with geometrical depletion layer enhancement
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    US6608350B2|2003-08-19|High voltage vertical conduction superjunction semiconductor device
    JP3944461B2|2007-07-11|電界効果型トランジスタおよびその応用装置
    US6700141B2|2004-03-02|Semiconductor device
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US20050194629A1|2005-09-08|
    DE102004009602B4|2009-09-17|
    US7274077B2|2007-09-25|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    US6388286B1|1998-10-26|2002-05-14|North Carolina State University|Power semiconductor devices having trench-based gate electrodes and field plates|
    WO2000042665A1|1999-01-11|2000-07-20|Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.|Mos-leistungsbauelement und verfahren zum herstellen desselben|
    DE10127885A1|2001-06-08|2002-12-19|Infineon Technologies Ag|Trench-Leistungshalbleiterbauelement|
    US20030047777A1|2001-09-13|2003-03-13|Koninklijke Philips Electronics N.V.|Edge termination in a trench-gate MOSFET|DE102007020249A1|2007-04-30|2008-11-06|Infineon Technologies Austria Ag|Halbleiterbauelement und ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements|
    DE102014112379A1|2014-08-28|2016-03-03|Infineon Technologies Austria Ag|Halbleitervorrichtung mit einer Abschlussmesa zwischen einer Abschlussstruktur und einem Zellfeld von Feldelektrodenstrukturen|DE10212149B4|2002-03-19|2007-10-04|Infineon Technologies Ag|Transistoranordnung mit Schirmelektrode außerhalb eines aktiven Zellenfeldes und reduzierter Gate-Drain-Kapazität|
    JP3906181B2|2003-05-26|2007-04-18|株式会社東芝|電力用半導体装置|JP2010087195A|2008-09-30|2010-04-15|Panasonic Corp|半導体装置|
    US8987090B2|2013-07-03|2015-03-24|Infineon Technologies Dresden Gmbh|Method of manufacturing a semiconductor device with device separation structures|
    US8980714B2|2013-07-03|2015-03-17|Infineon Technologies Dresden Gmbh|Semiconductor device with buried gate electrode structures|
    FR3030884B1|2014-12-19|2016-12-30|StmicroelectronicsSas|Structure de pixel a multiples photosites|
    US9818828B2|2016-03-09|2017-11-14|Polar Semiconductor, Llc|Termination trench structures for high-voltage split-gate MOS devices|
    US10096681B2|2016-05-23|2018-10-09|General Electric Company|Electric field shielding in silicon carbide metal-oxide-semiconductordevice cells|
    法律状态:
    2005-09-15| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2010-03-11| 8364| No opposition during term of opposition|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE102004009602A|DE102004009602B4|2004-02-27|2004-02-27|Trench-Transistor|DE102004009602A| DE102004009602B4|2004-02-27|2004-02-27|Trench-Transistor|
    US11/067,500| US7274077B2|2004-02-27|2005-02-25|Trench transistor|
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