• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Eine Vielzahl von Gräben von etwa 1 mum Länge in einer ersten Richtung, welche eine zweite Richtung quert, werden in einem Halbleitersubstrat in der ersten Richtung angeordnet gebildet. Ionenimplantation wird schräg relativ zu den Seitenflächen jedes Grabens, welche quer zur zweiten Richtung liegen, durchgeführt. Danach wird Ionenimplantation senkrecht zu der Grundfläche eines jeden Grabens durchgeführt. Sodann werden Oxidation und Drive-in durchgeführt, wobei die Halbleiterbereiche zwischen den benachbarten Gräben oxidiert werden und jeder Graben dadurch mit einem Oxid gefüllt wird, um einen Zustand zu erhalten, bei dem eine breite Grabenzone, so wie diese durch eine Verbindung der Gräben erhalten würde, mit einem Oxid gefüllt ist. Gleichzeitig werden die Dotierstoffionen, die um die Gräben herum implantiert wurden, in der ersten Richtung diffundiert, wobei eine gleichmäßige Offset-Drain-Zone um die Grabenzone herum gebildet wird.
    公开号:DE102004030237A1
    申请号:DE200410030237
    申请日:2004-06-23
    公开日:2005-01-13
    发明作者:Naoto Fujishima；Akio Kitamura；Masaharu Yamaji
    申请人:Fuji Electric Device Technology Co Ltd；
    IPC主号:H01L21-265
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein Halbleiterbauelement,wie beispielsweise einen lateralen Graben- oder Trench-MOSFET mithoher Durchbruchspannung, wie er beispielsweise in Leistungs-ICsund dergleichen eingesetzt wird. Die Erfindung betrifft insbesondereein Herstellungsverfahren eines Halbleiterbauelements, das eineoptimale Dotierstoffdiffusion aufweist und ein optimales Verfahrenzum Einbringen eines Oxids in eine Graben-Zone (Trench-Zone) ineinem Verfahren, bei dem eine Offset-Drain-Zone um die Graben-Zonegebildet wird.
    [0002] Essind mehrere Grabentechniken untersucht worden, beispielsweise Verfahrenzur Bildung von Kondensatoren in DRAMs und SOI-Techniken zur Isolierungvon Bauteilen sowie Trench-Gate-Technikenfür diskreteMOSFETs. In den vergangenen Jahren wurden Vorschläge gemacht,bei denen Grabentechniken angewandt werden bei lateralen Trench-MOSFETsmit hoher Durchbruchspannung, welche in integrierten Leistungsschaltkreisenund dergleichen benutzt werden.
    [0003] Unterden Ausführungenlateraler Trench-MOSFETs mit hoher Durchbruchspannung gibt es eineAusführung,bei der eine Offset-Drain-Zone um einen Graben herum gebildet wird.Die Bildung einer Offset-Drain-Zone um einen Graben benötigt eineTechnik zur Implantation von Dotierstoffionen um den Graben herumbei einer optimalen Konzentration und eine Technik zum Einbringeneiner Isolationsschicht wie einer Oxidschicht in einen breiten Graben(JP-A-2003-37267).
    [0004] Für die Technikder Ionenimplantation zur Bildung einer Offset-Drain-Zone um einenGraben herum und die Technik zum Einbringen einer Isolationsschichtin einen breiten Graben gibt es im Wesentlichen keine effektivenVorschlägeoder Berichte, außerden Vorschlägenin der JP-A-2003-37267, die jedoch noch verbesserungsbedürftig sind.
    [0005] Aufgabeder Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung einesHalbleiterbauelements anzugeben, welches ein Verfahren zum Einbringen vonDotierstoffionen in einen Bereich um einen Graben herum mit eineroptimalen Konzentration und die Diffusion der Dotierstoffionen umfasstund ein Verfahren zum Einbringen eines Oxides oder dergleichen ineinen weiten Graben, um einen lateralen Trench-MOSFET mit hoherDurchbruchspannung zu erhalten, der eine Offset-Drain-Zone um denGraben herum aufweist.
    [0006] Diegenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nacheinem der Ansprüche 1,5 oder 6 gelöst.Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
    [0007] Beider Ausführunggemäß Anspruch5 werden die Halbleiterbereiche zwischen den Gräben oxidiert und dadurch miteinanderverbunden. Auf diese Weise kann ein breiter mit Oxid gefüllter Bereichin dem Halbleitersubstrat gebildet werden.
    [0008] Beider Ausführunggemäß Anspruch6 werden die Bereiche des Halbleiters, die zwischen den Gräben liegen,oxidiert und in die Gräbenaufgeweitet. Die verbleibenden Spalte werden mit einem eingebrachtenOxid gefüllt.Auf diese Weise kann ein breiter Bereich, welcher mit einem Oxidgefülltist, in dem Halbleitersubstrat gebildet werden.
    [0009] Ausführungsbeispieleder vorliegenden Erfindung werden nachfolgend im einzelnen mit Bezug aufdie Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
    [0010] 1 eine perspektivische Ansicht,teilweise im Schnitt, eines beispielhaften Halbleiterbauelements,welches nach einem erfindungsgemäßen Verfahrenhergestellt wurde;
    [0011] 2 Vertikalschnittansichten,die Zwischenstrukturen eines Halbleiterbauelementes während einesHerstellungsverfahrens nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellen;
    [0012] 3 Vertikalschnittansichten,die Zwischenstrukturen eines Halbleiterbauelementes in dem Herstellungsverfahrenentsprechend der ersten Ausführungsformder Erfindung darstellen;
    [0013] 4 Vertikalschnittansichten,die Zwischenstrukturen des Halbleiterbauelements in dem Herstellungsprozessentsprechend der ersten Ausführungsformder Erfindung darstellen;
    [0014] 5 Vertikalschnittansichten,die Zwischenstrukturen des Halbleiterbauelements in dem Herstellungsverfahrenentsprechend der ersten Ausführungsformder Erfindung darstellen;
    [0015] 6 eine Schnittdarstellungentlang der Linie A-A in 3(f);
    [0016] 7 einen Schnitt entlangder Linie B-B in 4(g);
    [0017] 8 einen perspektivischenTeilschnitt, der eine Zwischenstruktur eines Halbleiterbauelementes während desHerstellungsverfahrens entsprechend einer zweiten Ausführungsformder Erfindung zeigt;
    [0018] 9 Vertikalschnittansichten,die Zwischenstrukturen des Halbleiterbauelementes in dem Herstellungsverfahrenentsprechend der zweiten Ausführungsformder Erfindung darstellen;
    [0019] 10 einen perspektivischenTeilschnitt, der eine Zwischenstruktur eines Halbleiterbauelementsin dem Herstellungsverfahren entsprechend einer dritten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung; und
    [0020] 11 einen perspektivischenTeilschnitt, der eine Zwischenstruktur des Halbleiterbauelementswährenddes Herstellungsverfahrens entsprechend der dritten Ausführungsformder Erfindung zeigt.
    [0021] 1 ist eine perspektivischeDarstellung, teilweise im Schnitt, die den Aufbau eines exemplarischenlateralen Trench-MOSFET zeigt, der nach einem erfindungsgemäßen Verfahrenhergestellt worden ist. Wie 1 zeigt,weist der laterale Trench-MOSFET ein P-leitendes Halbleitersubstrat 1 auf,eine Trench- oder Grabenzone 2, eine N–-Offset-Drain-Zone 3,ein Oxid 4, welches die Grabenzone 2 ausfüllt, eineP-Wannenzone 5, eine P-leitende Basiszone 6, eineN+-Source-Zone 7, eine N+-Drain-Zone 8,einen Gateoxidfilm 9 und eine Gate-Elektrode 10.
    [0022] DieGrabenzone 2 nimmt einen Oberflächenbereich des Halbleitersubstrats 1 (einschließlich dessenOberflächeselbst) ein und ist ausgefülltmit dem Oxid 4. Die N–-Offset-Drain-Zone 3 istum die Grabenzone 2 herum gebildet und umgibt so die Seitenflächen unddie Grundflächeder Grabenzone 2. Die P-Wannenzone 5 ist in einemOberflächenbereich aufder Source-Seite der Grabenzone 2 gebildet, so dass sieder Außenseiteder N–-Offset-Drain-Zone 3 benachbartist.
    [0023] DieP-leitende Basiszone 6 ist in einem Oberflächenbereichder P-Wannenzone 5 gebildet. Die N+-Source-Zone 7 istin einem Oberflächenbereichder P-leitenden Basiszone 6 gebildet, so daß sie vonder N–-Offset-Drain-Zone 3 getrenntist. Die N+-Drain-Zone 8 ist ineinem Oberflächenbereichdes Halbleitersubstrats 1 auf der Drain-Seite der Grabenzone 2 gebildet,d.h. auf der der Source-Seite gegenüberliegenden Seite. Der Gateoxidfilm 9 istauf den Oberflächevon der N+-Source-Zone 7 bis zumsourceseitigen Teil der N–-Offset-Drain-Zone 3 gebildet. DieGate-Elektrode 10 erstreckt sich bis zur Oberfläche derGrabenzone 2 und ist gebildet auf dem Gateoxidfilm 9.
    [0024] Obwohlin 1 nicht dargestelltsind des Weiteren ein isolierender Zwischenschichtfilm, eine Source-Elektrode, eine Drain-Elektrodeund ein Passivierungsfilm vorhanden. Der isolierende Zwischenschichtfilmbedeckt die Gate-Elektrode 10 und die Grabenzone 2.Die Sourceelektrode ist elektrisch verbunden mit der P-leitendenBasiszone 6 und der N+-Source-Zone 7.Die Drainelektrode ist elektrisch verbunden mit der N+-Drain-Zone 8.Der Passivierungsfilm bedeckt das gesamte Halbleiterbauelement.
    [0025] Nachfolgendwird das Herstellungsverfahren des lateralen Trench-MOSFET mit derStruktur gemäß 1 beschrieben. Zum leichterenVerständnis derBeschreibung werden die Richtung (erste Richtung) parallel zur N+-Source-Zone 7 und zur N+-Drain-Zone 8 als Z-Richtung, dieRichtung (zweite Richtung) quer zur N+-Source-Zone 7 undzur N+-Drain-Zone 8 als X-Richtungund die Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats 1 als Y-Richtungbezeichnet.
    [0026] Die 2 bis 5 dienen der Beschreibung des Herstellungsverfahrensund sind vertikale Schnittansichten, die Zwischenschritte im Herstellungsverfahrendes Halbleiterbauelements zeigen. Zunächst wird ein P-leitendes Halbleitersubstrat 1 vorbereitet(siehe 2(a)), und einOxidfilm 21 mit beispielsweise 1 μm Dicke wird auf der Oberfläche desHalbleitersubstrats 1 gebildet, indem dieses oxidiert wird(siehe 2(b)). Danachwird ein Resist 22 auf dem Oxidfilm 21 angebracht(siehe 2(c)). Danachwird ein Bereich des Resists 22, unter dem die Grabenzone geformtwerden soll, in Form eines Schlitzes durch Belichten und Entwickelnentfernt (siehe 3(d)).
    [0027] Nachfolgendwird geätzt,indem das verbliebene Resist als Maske benutzt wird, wobei eine Oberfläche desHalbleitersubstrates, unter dem die Grabenzone 2 geformtwerden soll, in schlitzartiger Form freigelegt wird (siehe 3(e)). Danach wird das Resist 22 durchResist-Ashing (siehe 3(f)) entfernt. 6 ist eine Schnittdarstellungentlang der Linie A-A in 3(f) undzeigt die Oberflächedes Substrates mit Blick in der X-Richtung, welches nach dem Resist-Ashingerhalten wird.
    [0028] Danachwird das Silizium geätzt,indem als Maske der zurückgebliebeneOxidfilm 21, der auf der Oberfläche des Substrates verbleibt,benutzt wird, wobei eine Vielzahl an Gräben 23, jeder davon20 μm inder Länge(d.h. Längein der X-Richtung), 20 μmin der Tiefe (d.h. Längein der Y-Richtung) und 1 μmin der Breite (d.h. Längein der Z-Richtung), in dem Halbleitersubstrat 1 in Abständen (inZ-Richtung) von beispielsweise1 μm gebildetwird (siehe 4(g)).
    [0029] 7 ist ein Schnitt entlangder Linie B-B in 4(g) undzeigt eine Oberflächedes Substrates mit Blick in der X-Richtung, wie diese nach dem Ätzen derGräbenerhalten wird. Wie in 7 dargestellt,sind die schlitzartigen Gräben 23 inder Z-Richtung angeordnet. In 1 deutenHilfslinien (strichpunktierte Linien) an der Oberfläche desOxides 4, welches die Grabenzone 2 füllt, dieschlitzartigen Gräbenan, die in der Z-Richtung angeordnet sind.
    [0030] Nachfolgendwerden Phosphorionen als N-Dotierstoffionen in Richtungen eingebracht,die relativ zu den Seitenflächen 24 derGräben 23,welche parallel zur Z-Richtung liegen, somit quer zur X-Richtung(siehe 4(h)), schräg verlaufen.Die Menge der eingebrachten Ionen beträgt 2,8 × 1012 cm–2.Der Ionenimplantationswinkel θ,d.h. der Winkel, der gebildet wird durch die Ionenimplantationsrichtungund die Seitenflächen 24 derGräben 23,welche die X-Richtung kreuzen, sollte 60° oder weniger sein und ist gegebendurch die folgende Gleichung: θ = tan–1 {Lx/(Ly+ dy)}wobei Lx und Ly die Längender Gräben 23 inder X-Richtung und der Y-Richtung sind und dy die Dicke der Ionenimplantierungsmaskeist.
    [0031] Beidieser zuvor beschriebenen Ausführungsformsind die LängenLx und Ly der Gräben 23 inder X-Richtung undder Y-Richtung beide gleich 20 μm.Die Dicke dy der Ionenimplantierungsmaske, d.h. des Oxidfilms 21,ist gleich 1 μm.Mit diesen Dimensionen ist der Ionenimplantationswinkel θ etwa gleich44°.
    [0032] DieIonenimplantation unter diesem Winkel ermöglicht es, Phosphorionen indas Halbleitersubstrat 1 nur über die Seitenflächen 24 derGräben 23, welchedie X-Richtung queren, zu implantieren. Dies liegt daran dass, dieGrundflächender Gräben 23, betrachtetin der Ionenimplantationsrichtung, durch den Oxidfilm 21 umdie Gräben 23 herumabgedeckt werden (und dadurch die Phosphorionen die Grundflächen derGräben 23 nichterreichen), währenddie Seitenflächen 24 derGräben 23,welche die X-Richtung kreuzen, durch den Oxidfilm 21 nichtabgedeckt werden. Daher hängtder Winkel θ derschrägenIonenimplantation von den LängenLx und Ly der Gräben 23 inder X-Richtung und der Y-Richtungund der Dicke dy des Oxidfilms 21 ab.
    [0033] Danachwerden Phosphorionen in der Richtung senkrecht zu den Grundflächen derGräben 23, d.h.in der Richtung, welche unter einem Winkel von 0° (also parallel) relativ zuden Seitenflächen 24 der Gräben 23 (siehe 4(i)) verläuft, alsN-leitende Dotierstoffionen implantiert. Mit diesem 0°-Ionenimplantationswinkelwerden Phosphorionen nur durch die Grundfläche der Gräben 23 (siehe 5(j)) implantiert. In 4(i) und 5(j) deuten gestrichelte Linien entlangder Seitenflächen 24 bzw.der Grundfläche desGrabens 23 implantierte Dotierstoffionen an.
    [0034] Umdie Oberflächenkonzentrationvon Phosphorionen in den Bereichen der N–-Offset-Drain-Zone 3,die den Seitenflächender Gräben 23 benachbart sind,mit der von Teilen benachbart zu den Grundfläche der Gräben zu egalisieren, wird dieMenge an Implantationsionen durch die Grundflächen auf das (1√2)-fache der Menge gesetzt,die durch die Seitenflächen 24 eingebrachtwurde. Daher ist die Menge der Ionenimplantation während der0°-Ionenimplantationbeispielsweise 2 × 1012 cm–2. Bei der zuerst durchgeführten schrägen Ionenimplantationwerden keine Phosphorionen in die Zonen implantiert, die den Grundflächen derGräben 23 benachbartsind, so daß auchkeine lokalen Zonen hoher Phosphorionenkonzentration in diesen Zonenentstehen.
    [0035] Danachwerden Oxidation und Drive-in durchgeführt, um eine Diffusionstiefexj von beispielsweise etwa 4 μmzu erhalten. Dabei werden die Halbleiterbereiche zwischen den Gräben 23 oxidiert,wobei 2 μmdicke Oxidschichten gebildet werden. Die Gräben 23 selbst werdenmit dem Oxid gefülltund die Halbleiterbereiche zwischen den Gräben 23 werden zu vollständigen Oxidschichtenum einen Zustand zu schaffen, bei dem die Gräben 23 miteinanderverbunden sind und die mit Oxid 4 gefüllte Grabenzone 2 entsteht.
    [0036] Während derzuvor genannten thermischen Oxidation werden die Dotierstoffionen,die durch die Seitenflächen 24 derGräben 23,die die X-Richtung und die Grundfläche queren, implantiert wurden, auchin der Z-Richtung diffundiert. Im Ergebnis sind die Dotierstoffdiffusionszonenum die Gräben 23 miteinanderverbunden, wobei eine gleichmäßige N–-Offset-Drain-Zone 3 umdie Grabenzone 2 gebildet wird (siehe 5(k)).
    [0037] Danachwerden der Oxidfilm 21 auf der Oberfläche des Halbleitersubstratesentfernt (siehe 5(l))und die P-Wannenzone 5, die P-leitende Basiszone 6,die N+-Source-Zone 7, die N+-Drain-Zone 8, der Gateoxidfilm 9 unddie Gate-Elektrode 10 mit bekannten Verfahren hergestellt.Danach werden der isolierende Zwischenschichtfilm, die Source-Elektrode,die Drain-Elektrode und der Passivierungsfilm hergestellt, womitein lateraler Trench-MOSFET mit dem Aufbau der 1 fertiggestellt wird.
    [0038] Diezuvor beschriebene erste Ausführungsformmacht es möglich,eine Vielzahl schlitzartiger Gräben 23 zubilden, so dass diese in der Breitenrichtung der Kanäle zwischenSource und Drain des MOSFET aneinandergereiht sind, wobei Dotierstoffionenum die schlitzartigen Gräben 23 herummit einer optimalen Konzentration implantiert werden, die Dotierstoffionendiffundiert werden und eine Oxidschicht in einer breiten Grabenzone 2 vergraben wird.Auf diese Weise wird ein lateraler Trench-MOSFET mit einer hohen Durchbruchsspannungund der Offset-Drain-Zone 3 um eine weite Grabenzone 2 herumerhalten. Des weiteren könnendie Dotierstoffkonzentration der Bereiche der Offset-Drain-Zone 3, dieeiner jeweiligen Seitenflächeder Grabenzone 2 benachbart sind, und diejenige des Bereichsder Offset-Drain-Zone 3, welcher der Grundfläche derGrabenzone 2 benachbart ist, dadurch auf optimale Werteeingestellt werden, dass Ionen getrennt in diese beiden Arten vonBereichen implantiert werden.
    [0039] DieDotierstoffkonzentration der Bereiche der N–-Offset-Drain-Zone 3,die den jeweiligen Seitenflächender Grabenzone 2 benachbart sind, kann entweder geringeroder höhergesetzt werden als die des Bereichs der N–-Offset-Drain-Zone 3,der der Grundflächeder Grabenzone 2 benachbart ist.
    [0040] Beispielsweisekönnendie Dotierstoffkonzentration von Bereichen der N–-Offset-Drain-Zone 3, dieden Seitenflächender Grabenzone 2 benachbart sind, auf 2 × 1015 cm–3 gesetzt werden unddie des Bereichs der N–-Offset-Drain-Zone 3,der der Grundflächeder Grabenzone 2 benachbart ist, auf 3 × 1015 cm–3.Eine hohe Durchbruchsspannung von 700 Volt kann erreicht werden,selbst wenn die Dotierstoffkonzentration nur in dem Bereich derN–-Offset-Drain-Zone 3,der der Grundflächeder Grabenzone 2 benachbart ist, höher gesetzt wird. Der Diffusionswiderstand kanndort verringert werden. So kann der Zielkonflikt zwischen der Durchbruchsspannungdes Bauteils und dem Widerstand pro Flächeneinheit durch separatesImplantieren von Ionen durch die Seitenflächen und die Grundfläche entschärft werden.
    [0041] Beieiner zweiten Ausführungsformwird die Grabenzone 2 mit dem Oxid 4 durch dasAbscheiden eines Oxidfilmes gefüllt,nachdem die Ionenimplantation zur Bildung der N–-Offset-Drain-Zone 3,die Oxidation und das Drive-in ausgeführt wurden. Die 8 und 9 zeigen ein Herstellungsverfahren nach derzweiten Ausführungsformund sind eine perspektivische Ansicht, teilweise in Schnitt, bzw.vertikale Schnitte, welche aufeinander folgende Zwischenschrittebei der Herstellung eines Halbleiterbauelementes zeigen.
    [0042] DasSiliziumätzenwird durchgeführtunter Nutzung eines verbliebenen Oxidfilmes 21 als einer Maskein der gleichen Art und Weise wie in der ersten Ausführungsform,wobei eine Vielzahl von Gräben 23,von denen jeder 20 μmlang ist, (d.h. die Längein der X-Richtung), 20 μmtief ist (d.h. Längein der Y-Richtung),und 3 μmbreit ist (d.h. Längein der Z-Richtung), in Intervallen (in der Z-Richtung) von beispielsweise1 μm indem Halbleitersubstrat 1 gebildet werden. Beispielsweisewerden in der Darstellung der 8 zehnGräben 23 gebildet,obwohl es keine Begrenzung bezüglichder Anzahl der Gräben 23 gibt.
    [0043] Danachwird in der gleichen Art und Weise wie in der ersten Ausführungsformeine schrägeIonenimplantation durch die Seitenflächen der Gräben 23, welche dieX-Richtung queren, und eine Ionenimplantation durch die Grundflächen derGräben 23 durchgeführt. 8 zeigt den Zustand zu diesem Zeitpunkt.In 8 deuten gestrichelteLinien parallel zu den Seitenflächenbzw. den Grundflächender Gräben 23 denimplantierten Dotierstoff an.
    [0044] Danachwerden Oxidation und Drive-in durchgeführt, wobei eine gleichmäßige N–-Offset-Drain-Zone 3 umdie Grabenzone 2 herum gebildet wird. Nun werden die Halbleiterbereichezwischen den Gräben 23 oxidiert,wobei 2 μmdicke Oxidschichten gebildet werden. Die Halbleiterbereiche zwischenden Gräben 23 werdenzu komplett oxidierten Schichten 31. Es verbleiben jedochSpalte 32 von etwa 1 μmin den jeweiligen Gräben 23 undein Zustand, bei dem die Gräben 23 komplettmit Oxid gefülltsind, wird nicht erreicht (siehe 9(a)).
    [0045] Daherwerden die Spalte 32 in den entsprechenden Gräben miteinem Oxidfilm 33 aus TEOS, HTO oder dergleichen durchAbscheiden des Oxidfilms 33 (siehe 9(b)) gefüllt. Danach wird der Oxidfilm 33 aufder Oberflächedes Halbleitersubstrats durch Rückätzen entfernt.Im Ergebnis wird erreicht, dass die Grabenzone 2 mit Oxid 4 gefüllt ist, d.h.mit den Oxidschichten 31, die durch die thermische Oxidationgebildet wurden, und dem abgeschiedenen Oxidfilm 33 (9(c)).
    [0046] Danachwerden die P-Wannenzone 5, die P-leitende Basiszone 6,die N+-Source-Zone 7, die N+-Drain-Zone 8,der Gateoxidfilm 9, und die Gate-Elektrode 10 mitbekannten Verfahren hergestellt. Schließlich werden der isolierendeZwischenschichtfilm, die Source-Elektrode, eine Drain-Elektrodeund die Passivierungsschicht hergestellt, womit ein lateraler Trench-MOSFETmit der Struktur der 1 entsteht.
    [0047] Beider zweiten Ausführungsformkann eine noch breitere Grabenzone 2 mit Oxid 4 gefüllt werden,da der Oxidfilm 33 nach der thermischen Oxidation abgeschiedenwird. So erhältman einen lateralen Trench-MOSFET mit hoher Durchbruchsspannungmit einer Offset-Drain-Zone 3 um eine breitere Grabenzone 2.
    [0048] Wiein 10 gezeigt wird,sind bei einer dritten Ausführungmehrere Grabenanordnungen 41 und 42 in X-Richtunghintereinander angeordnet. Jede der Grabenanordnungen 41 und 42 weisteiner Vielzahl von langen und schmalen Gräben 23 auf, die sichin X-Richtung erstrecken und in der Z-Richtung nebeneinander angeordnetsind. Die 10 und 11 sind perspektivische Ansichten,teilweise im Schnitt, welche Zustände nach dem Ätzen derGräbenbzw. der Ionenimplantation zeigen.
    [0049] ImBeispiel der 10 sindzwei Grabenanordnungen 41 und 42, in denen jeweilszehn Gräben 23 inder Z-Richtung nebeneinander liegen, in dem Halbleitersubstrat 1 soeingebracht, dass sie in der X-Richtungangeordnet sind (die Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel begrenzt).Der Halbleiterbereich zwischen der einen Grabenanordnung 41 undder anderen Grabenanordnung 42 hat eine solche Breite (beispielsweise1 μm), dasser vollständigdurch eine thermische Oxidation zu einem Oxid umgewandelt werdenkann.
    [0050] DasHerstellungsverfahren der dritten Ausführungsform ist gleich dem derersten oder der zweiten Ausführungsformmit der Ausnahme, dass der Oxidfilm 21, der als Maske für das Bildender Gräben 23 benutztwird, ein Muster aufweist das dem Grabenmuster der 10 entspricht. Daher wird der Herstellungsprozesshier nicht beschrieben.
    [0051] Daeine Vielzahl von Gräben 23 nichtnur in der Z-Richtung sondern auch in der X-Richtung gebildet werden,kann bei der dritten Ausführungsform eineGrabenzone 2, die in der X-Richtung noch breiter ist, mitdem Oxid 4 gefülltwerden. Auf diese Weise kann ein lateraler Trench-MOSFET mit einerhohen Durchbruchspannung mit der Offset-Drain-Zone 3 umdie breitere Grabenzone 2 hergestellt werden. Des Weiterenkann vermieden werden, dass ein langer und schmaler verbleibenderHalbleiterbereich zwischen Gräben 23,die jeweils in der Z-Richtung benachbart sind, während eines Prozesses wie der Ionenimplantationoder der Oxidation/Drive-in fällt, dernach der Bildung der Gräbendurchgeführtwird.
    [0052] DieErfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformenbeschränkt,und verschiedene Veränderungensind denkbar. Beispielsweise sind die zuvor genannten Zahlenwertezu Abmessungen, Konzentrationen usw. nur Beispiele, auf die die Erfindungnicht beschränktist. Eine möglicheModifikation besteht darin, dass voneinander unabhängige N–-Offset-Drain-Zonen 3 durchIonenimplantation und Oxidation bzw. Drive-in gebildet werden, diemit den entsprechenden Gräben 23 korrespondieren.
    [0053] DieErfindung kann in gleicher Weise angewandt werden auf den Fall,dass der erste Leitfähigkeitstypder N-Typ und der zweite Leitfähigkeitstyp derP-Typ ist. Die Erfindung kann nicht nur auf P-dotierte Halbleitersubstrate,sondern auch auf N-dotierte Halbleitersubstrate angewandt werden.Die Anwendungsfälleder Erfindung sind nicht limitiert auf einen lateralen Trench-MOSFETmit hoher Durchbruchsspannung, vielmehr kann die Erfindung in weitemUmfang angewandt werden auf den Verfahrensschritt des Formens vonGräbeneines Halbleiterbauelements mit einer Grabenstruktur, wie bei einemIGBT, bei dem Dotierstoffzonen mit unterschiedlicher Leitfähigkeitin der Drain-Zone gebildet werden.
    [0054] DieErfindung ermöglichtes, Dotierstoffionen um Gräbenherum mit einer optimalen Konzentration zu implantieren und dieDotierstoffionen zu diffundieren und eine Oxidschicht oder dergleichenin eine breite Grabenzone einzubringen. So wird ein lateraler Trench-MOSFETmit hoher Durchbruchsspannung und einer Offset-Drain-Zone um einebreite Grabenzone herum erhalten.
    权利要求:
    Claims (7)
    [1] Herstellungsverfahren für ein Halbleiterbauelementmit einer Source-Zone (7) einer zweiten Leitfähigkeitund einer Drain-Zone (8) der zweiten Leitfähigkeit,welche Oberflächenschichteneines Halbleitersubstrats (1) einer ersten Leitfähigkeitsind und parallel zueinander angeordnet sind, und mit einer Drain-Drift-Zone(3) der zweiten Leitfähigkeit,welche zwischen der Source-Zone (7) und der Drain-Zone (8)angeordnet und von der Source-Zone (7) getrennt ist, dadurchgekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: Bildeneiner Vielzahl von Gräben(23) in dem Halbleitersubstrat (1), so dass diesein einer ersten Richtung, in der die Source-Zone (7) unddie Drain-Zone (8) parallel zueinander verlaufen, angeordnetsind, wobei die Längejedes Grabens in der ersten Richtung kürzer ist als seine Länge in einerzweiten Richtung, die quer zur Source-Zone (7) und Drain-Zone (8)verläuft; Implantierenvon Dotierstoffionen nur in Bereiche des Halbleitersubstrats (1),die parallel zur ersten Richtung verlaufenden Seitenflächen (24)der Gräben (23)benachbart sind, und zwar durch Einbringen der Dotierstoffionenin Richtungen, die, in Ebenen parallel zu der zweiten Richtung,schrägzu den genannten Seitenflächen(24) verlaufen; und Implantieren von Dotierstoffionenin einen Bereich des Halbleitersubstrats (1), der an dieGrundfläche dereinzelnen Gräben(23) angrenzt, indem die Dotierstoffionen senkrecht zuder Grundflächeeingebracht werden.
    [2] Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Gräben(23) senkrecht zu einer Oberfläche des Halbleitersubstrats(1) ausgebildet sind, und dass die schräge Ionenimplantation untereinem Implantationswinkel θ relativzu den genannten Seitenflächen(24) von 60° oderweniger ist durchgeführtwird, wobei θ =tan–1 [(Länge derGräbenin der zweiten Richtung)/{(Tiefe der Gräben) + (Tiefe einer Ionenimplantationsmaske)}].
    [3] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass es weiter umfasst den Schritt des Diffundierens der Dotierstoffionen,welche in das Halbleitersubstrat (1) implantiert wordensind, in der ersten Richtung durch Erhitzen des Halbleitersubstrats(1) und dadurch Bilden eines gleichmäßigen zusammenhängendenDotierstoff-Diffusions-Bereiches, der sich über die Länge des Bereichs alle Gräben (23)erstreckt.
    [4] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass es weiter umfasst den Schritt des Diffundierens der Dotierstoffionen,welche in das Halbleitersubstrat (1) implantiert wordensind, durch Erhitzen des Halbleitersubstrats (1) und dabei Bildenvon unabhängigenDotierstoff-Diffusions-Bereichen, die zu den jeweiligen Gräben (23)korrespondieren.
    [5] Herstellungsverfahren für ein Halbleiterbauelementmit einer Source-Zone (7) einer zweiten Leitfähigkeitund einer Drain-Zone (8) der zweiten Leitfähigkeit,welche Oberflächenschichteneines Halbleitersubstrats (1) einer ersten Leitfähigkeitsind, und mit einer Drain-Drift-Zone (3) der zweiten Leitfähigkeit,welche zwischen der Source-Zone (7) und der Drain-Zone(8) und getrennt von der Source-Zone (7) angeordnetist, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Schritte umfasst: Bildeneiner Vielzahl von Gräben(23) in dem Halbleitersubstrat (1), so dass diesein einer ersten Richtung, in der die Source-Zone (7) unddie Drain-Zone (8) parallel zueinander verlaufen, angeordnetsind, wobei die Längejedes Grabens in der ersten Richtung kürzer ist als seine Länge in einerzweiten Richtung, die quer zur Source-Zone (7) und Drain-Zone (8)verläuft;und Erhitzen des Halbleitersubstrats (1), um die Halbleiterbereichezu oxidieren, die zwischen gegenüberliegendenBereichen der Gräben(23) liegen, und dadurch Füllen jedes der Gräben miteinem Oxid.
    [6] Verfahren zur Herstellung eines Halbleiters mit einerSource-Zone (7) einer zweiten Leitfähigkeit und einer Drain-Zone(8) der zweiten Leitfähigkeit,welche Oberflächenschichteneines Halbleitersubstrats (1) einer ersten Leitfähigkeitsind, und mit einer Drain-Drift-Zone (3) der zweiten Leitfähigkeit,welche zwischen der Source-Zone (7) und der Drain-Zone (8)und getrennt von der Source-Zone (7) angeordnet ist, dadurchgekennzeichnet, dass es folgende Schritte umfasst: Bilden einerVielzahl von Gräben(23) in dem Halbleitersubstrat (1) in einer Weise,dass diese in einer ersten Richtung angeordnet sind, in der sichdie Source-Zone (7) und die Drain-Zone (8) parallelzueinander erstrecken, wobei die Länge jedes Grabens in der erstenRichtung kürzerist als seine Längein einer zweiten Richtung, welche quer zur Source-Zone (7) undDrain-Zone (8) verläuft; Erhitzendes Halbleitersubstrats (1) zur Bildung von Oxidschichten(31) parallel zu den Seitenflächen (24) und einerGrundflächejedes der Gräben(23), um so einen Spalt (32) zu belassen, dereinen mittleren Bereich jedes der Gräben (23) einnimmt;und Ausfüllendes Spaltes mit einem Oxid (33) durch Abscheiden des Oxidesin dem Spalt.
    [7] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,dass mehrere Sätzevon Gräben(23), die in einer ersten Richtung angeordnet sind, ineiner zweiten Richtung angeordnet sind, um so eine Vielzahl an Grabenanordnungen(41, 42) zu bilden.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    US6706615B2|2004-03-16|Method of manufacturing a transistor
    US6677643B2|2004-01-13|Super-junction semiconductor device
    KR920006260B1|1992-08-01|다이나믹형 반도체기억장치와 그 제조방법
    US6525375B1|2003-02-25|Semiconductor device having trench filled up with gate electrode
    DE3844388C2|1993-01-21|
    US7061048B2|2006-06-13|Power MOSFET device
    US5424231A|1995-06-13|Method for manufacturing a VDMOS transistor
    KR100418435B1|2004-02-14|전력 집적회로 소자의 제조 방법
    KR100535344B1|2005-12-09|반도체장치 및 그 제조방법
    KR100301372B1|2001-10-26|Semiconductor device manufacturing method
    US5343067A|1994-08-30|High breakdown voltage semiconductor device
    DE102007030755B3|2009-02-19|Halbleiterbauelement mit einem einen Graben aufweisenden Randabschluss und Verfahren zur Herstellung eines Randabschlusses
    US6781197B2|2004-08-24|Trench-type MOSFET having a reduced device pitch and on-resistance
    US6770529B2|2004-08-03|EDMOS device having a lattice type drift region and method of manufacturing the same
    US5086007A|1992-02-04|Method of manufacturing an insulated gate field effect transistor
    DE10296970B4|2008-04-24|Halbleitervorrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben
    US7335949B2|2008-02-26|Semiconductor device and method of fabricating the same
    DE19860505B4|2004-12-16|ESD-Schutzschaltung und Verfahren zu deren Herstellung
    DE10362334B4|2013-02-07|Halbleitervorrichtung mit epitaktisch gefülltem Graben und Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit epitaktisch gefülltem Graben
    US6867456B2|2005-03-15|Semiconductor device having high breakdown voltage without increased on resistance
    DE10350684B4|2008-08-28|Verfahren zur Herstellung einer Leistungstransistoranordnung und mit diesem Verfahren hergestellte Leistungstransistoranordnung
    DE2745857C2|1988-12-08|
    KR950000141B1|1995-01-10|반도체 장치 및 그 제조방법
    KR100449461B1|2004-09-21|Ｍｏｓ형 반도체 장치 및 그 제조 방법
    US8237221B2|2012-08-07|Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US7144781B2|2006-12-05|
    FR2856515B1|2008-03-28|
    FR2856515A1|2004-12-24|
    JP4780905B2|2011-09-28|
    JP2005019461A|2005-01-20|
    US20050020040A1|2005-01-27|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2007-09-06| 8110| Request for examination paragraph 44|
    2010-10-28| 8131| Rejection|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    [返回顶部]