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DE10145699A1 - Layer arrangement used in communication/information technology comprises a crystalline substrate, trenches inserted into the substrate with a part of the trench being filled with electrically insulating material, and crystalline sections - Google Patents

Layer arrangement used in communication/information technology comprises a crystalline substrate, trenches inserted into the substrate with a part of the trench being filled with electrically insulating material, and crystalline sections

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Publication number
DE10145699A1
DE10145699A1 DE10145699A DE10145699A DE10145699A1 DE 10145699 A1 DE10145699 A1 DE 10145699A1 DE 10145699 A DE10145699 A DE 10145699A DE 10145699 A DE10145699 A DE 10145699A DE 10145699 A1 DE10145699 A1 DE 10145699A1
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DE
Germany
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crystalline
region
silicon
layer
substrate
Prior art date
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Ceased
Application number
DE10145699A
Other languages
German (de)
Inventor
Massimo Atti
Thomas Schulz
Jessica Hartwich
Johannes R Luyken
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Publication of DE10145699A1 publication Critical patent/DE10145699A1/en
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Abstract

Layer arrangement comprises a crystalline substrate (101) made from a first semiconductor material; trenches (102, 103) inserted into the substrate with a part of the trench being filled with an electrically insulating material; and crystalline sections (106, 107) made from a second semiconductor material applied on the first semiconductor material via a part of the trench. An Independent claim is also included for a process for the production of the layer arrangement. Preferred Features: The first and second semiconductor materials are made from silicon, germanium, or a silicon-germanium alloy. The arrangement further comprises an electronic component integrated on or in the substrate. The crystalline section and the substrate are electrically decoupled from each other. The arrangement further comprises a source region, a drain region, a channel region, a gate oxide region and a gate region.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schicht-Anordnung und ein Verfahren zum Herstellen einer Schicht-Anordnung. The invention relates to a layer arrangement and a Method for producing a layer arrangement.

Die Entwicklung in der Kommunikations- und Informations- Technologie führte in den letzten Jahren zu ständig wachsenden Anforderungen an die Skalierung (Miniaturisierung) und die Schnelligkeit von Logikbausteinen. The development in communication and information Technology has led to constant in recent years growing scaling requirements (miniaturization) and the speed of logic modules.

Allerdings wird die herkömmliche Silizium-Mikroelektronik bei weiter voranschreitender Verkleinerung an ihre Grenzen stoßen. Wenn Struktur-Abmessungen von 80 nm unterschritten werden, werden die Bauelemente durch Quanteneffekte störend beeinflusst und unterhalb von Dimensionen von etwa 30 nm dominiert. Auch führt die zunehmende Integrationsdichte der Bauelemente auf einem Chip zu einem dramatischen Anstieg der Abwärme. However, the conventional silicon microelectronics are used progressing downsizing to its limits bump. If the structure falls below 80 nm the components become disruptive due to quantum effects influenced and below dimensions of about 30 nm dominated. The increasing integration density of the Components on a chip lead to a dramatic increase in Waste heat.

Eine Weiterbildung der herkömmlichen Silizium-Mikroelektronik ist die SOI-Technologie ("Silicon on Insulator"). Für die SOI-Technologie werden SOI-Substrate benötigt, die aus einem Schichtstapel Silizium-Siliziumdioxid-Silizium aufgebaut sind, wobei die beiden Silizium-Schichten, welche die Siliziumdioxid-Schicht beidseitig ummanteln, nach Möglichkeit einkristallin sein sollten. Technologische Probleme bestehen einerseits in der Erzeugung einer isolierten, einkristallinen Schicht auf einer Siliziumdioxid-Schicht, und andererseits in der Integration dieses Prozess-Schrittes in einen Gesamtprozess bei der Herstellung eines integrierten Schaltkreises. A further training in conventional silicon microelectronics is SOI technology ("Silicon on Insulator"). For the SOI technology requires SOI substrates that consist of one Layer stack of silicon-silicon dioxide-silicon built up are, the two silicon layers, which the If possible, coat the silicon dioxide layer on both sides should be single crystal. There are technological problems on the one hand in the production of an isolated, single-crystal Layer on a silicon dioxide layer, and on the other hand in the integration of this process step into one Overall process in the manufacture of an integrated Circuit.

Ein zentrales Problem konventioneller, integrierter Schaltungen ist die stetige Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften von MOS-Transistoren mit zunehmender Struktur- Feinheit, d. h. Miniaturisierung. Ursache hierfür sind der Schwellenspannungs-Abfall, Punch-Through-Effekte, der Latch- Up-Effekt sowie die in Relation zur reziproken Transistorgröße überproportional anwachsende parasitäre Kapazität zwischen dem Drain-/Source-Gebiet und dem Substrat. Als Punch-Through-Effekt wird ein unerwünschter Stromdurchgriff zwischen benachbarten Transistoren bezeichnet. Als Latch-Up-Effekt ist das Phänomen bekannt, das ein p-Kanal MOS-Transistor und ein n-Kanal MOS-Transistor bei Unterschreitung eines Mindestabstands voneinander einen parasitären Thyristor bilden, an dem ein hoher Zündstrom fließen kann, der eine lokale Zerstörung integrierter Bauelemente bewirken kann. A central problem of conventional, integrated Circuits is the steady deterioration in electrical Properties of MOS transistors with increasing structure Delicacy, d. H. Miniaturization. The reason for this is the Threshold voltage drop, punch-through effects, the latch Up effect as well as in relation to the reciprocal Transistor size disproportionately growing parasitic Capacitance between the drain / source region and the substrate. The punch-through effect becomes an undesirable one Current penetration between neighboring transistors designated. The phenomenon known as the latch-up effect is that a p-channel MOS transistor and an n-channel MOS transistor If the minimum distance between them is less than one Form parasitic thyristor on which a high ignition current can flow, which integrated local destruction Components can cause.

Die SOI-Technologie ist hinsichtlich der beschriebenen Probleme bei der Miniaturisierung von Transistoren vorteilhaft, da bei der SOI-Technologie jedes einzelne Bauelement in einer räumlich stark lokalisierten, vollständig isolierten Silizium-Insel hergestellt wird. Infolge der fehlenden Verbindung zwischen den Silizium-Inseln ist der Latch-Up-Effekt vermieden, und da die aktive Funktion der Transistoren auf dem dünnen Silizium-Film beschränkt ist, sind parasitäre Kurzkanal-Effekte abgeschwächt. The SOI technology is described in terms of Problems with the miniaturization of transistors advantageous because with SOI technology every single one Component in a spatially highly localized, complete isolated silicon island. As a result of is the missing connection between the silicon islands Latch-up effect avoided, and since the active function of the Transistors on the thin silicon film is confined parasitic short-channel effects are weakened.

Grundlagen der SOI-Technologie sind beispielsweise in [1] oder [2] beschrieben. Die aus dem Stand der Technik bekannten SOI-Konzepte lassen sich in kristallbasierte Techniken, bei denen ein einkristalliner Silizium-Wafer als Ausgangsmaterial verwendet wird, in dem unterhalb der Scheiben-Oberfläche eine vergrabene Isolator-Schicht erzeugt wird, und in die Rekristallisations-Verfahren unterteilen, bei denen auf oxidischen Isolatoren amorphe oder polykristalline Silizium- Schichten abgeschieden werden und durch Zufuhr von Energie aufgeschmolzen und in kristalline Filme umgewandelt werden. Basics of SOI technology are, for example, in [1] or [2]. The known from the prior art SOI concepts can be used in crystal-based techniques which a single-crystal silicon wafer as a starting material is used in which a below the disc surface buried insulator layer is created, and into the Subdivide recrystallization processes based on oxidic insulators amorphous or polycrystalline silicon Layers are deposited and by supplying energy melted and converted into crystalline films.

Ein Beispiel für die kristallbasierte SOI-Technologie ist das sogenannte SIMOX-Verfahren ("Separation by Implantation of Oxygen"). Das SIMOX-Verfahren beruht auf einer Ionen- Implantation von Sauerstoff in schwach-dotierte n- oder p- leitende Silizium-Wafer, wodurch unterhalb der Scheiben- Oberfläche eine vergrabene, elektrisch isolierende Schicht aus Siliziumdioxid erzeugt wird. Jedoch führt der Energieübertrag der Sauerstoff-Ionen an den Silizium-Kristall zu extremen thermischen Belastungen des Silizium-Wafers während der Implantation und zu einer erheblichen Strahlen- Schädigung des Kristalls. Darüber hinaus ist es gemäß dem SIMOX-Verfahren erforderlich, den Silizium-Wafer während der Implantation auf mindestens 400°C aufzuheizen. Ferner weist die einkristalline Deckschicht eine hohe Versetzungsdichte auf, und die in der kristallinen Deckschicht verbliebenen Sauerstoffatome verursachen Bindungsstörungen, die zur Verringerung der Ladungsträger-Beweglichkeit im Substrat führen. Schließlich erhält man keine homogene Siliziumdioxid- Schicht, sondern eine atomare Sauerstoff-Verteilung mit einem Konzentrationsmaximum. Daher ist es gemäß dem SIMOX-Verfahren nicht möglich, eine homogene, elektrisch isolierende Schicht mit durchgängig konstanten Materialeigenschaften in dem Silizium-Wafer auszubilden. Neben den bereits angesprochenen Nachteilen der SIMOX-Technologie besteht ein weiterer gravierender Nachteil in dem äußerst aufwändigen Herstellungsprozess, wodurch hohe Kosten entstehen, die im Widerspruch zu dem Bedarf an kostengünstigen Logikschaltungen stehen. Auch ist es gemäß dem SIMOX-Verfahren nicht möglich, lokal eng begrenzte SOI-Schichten auf einem Wafer zu erzeugen, vielmehr erhält man eine durchgehende SOI-Schicht über den gesamten Wafer hinweg. This is an example of crystal-based SOI technology So-called SIMOX process ("Separation by Implantation of Oxygen "). The SIMOX process is based on an ion Implantation of oxygen in weakly doped n- or p- conductive silicon wafers, which means below the wafer Surface of a buried, electrically insulating layer is generated from silicon dioxide. However, the Energy transfer of the oxygen ions to the silicon crystal to extreme thermal loads on the silicon wafer during implantation and to a significant radiation Damage to the crystal. In addition, it is according to the SIMOX process required the silicon wafer during the Heat implantation to at least 400 ° C. Further points the single-crystal top layer has a high dislocation density on, and those remaining in the crystalline top layer Oxygen atoms cause binding disorders that lead to Reduction of charge carrier mobility in the substrate to lead. After all, you don't get a homogeneous silicon dioxide Layer, but an atomic oxygen distribution with one Concentration maximum. Therefore, it is in accordance with the SIMOX process not possible a homogeneous, electrically insulating layer with consistently constant material properties in the Form silicon wafers. In addition to those already mentioned There are also disadvantages of SIMOX technology serious disadvantage in the extremely complex Manufacturing process, which creates high costs in the Contradicting the need for inexpensive logic circuits stand. It is also not possible according to the SIMOX process locally narrowly delimited SOI layers on a wafer generate, rather you get a continuous SOI layer across the entire wafer.

Ein Alternativkonzept ist das sogenannte Wafer-Bonding. Hierbei werden zwei thermisch oxidierte Silizium-Scheiben mittels mechanischen Drucks gegeneinander gepresst. Infolge von van-der-Waals-Kräften gehen die beiden Wafer eine schwache Haftung ein, die mittels anodischen Bondens oder mittels Temperns in eine mechanisch feste Verbindung überführt werden kann. Beim Tempern erfolgt eine thermische Oxidation in reiner Sauerstoffatmosphäre bei 1000°C. Beim anodischen Bonden wird eine elektrische Spannung von ungefähr 500 V and die Wafer angelegt, und die Wafer werden auf eine Temperatur von ca. 500°C gebracht. Die aneinander befestigten Wafer werden mittels Abätzens einer der beiden Scheiben auf eine Dicke von wenigen µm in eine kristalline Silizium- Schicht auf einem Siliziumdioxid-Isolator auf einem Silizium- Wafer umgearbeitet. Wiederum ist nachteilhaft, dass mittels Wafer-Bonding keine lokalen SOI-Schichten auf einem Wafer erzeugbar sind. Ferner wirken sich bereits geringfügige Schwankungen bei der Dicke der Wafer negativ aus, weil ein gleichmäßiger Silizium-Film auf dem Oxid erforderlich ist. SOI-Schichten, die mittels Wafer-Bonding hergestellt sind, dienen lediglich als Grundlage für eine Weiterprozessierung, wohingegen ein zeitlich paralleles Ausbilden integrierter Schaltkreise auf einem Silizium-Wafer und ein simultanes Herstellen von SOI-Schichten gemäß der Wafer-Bonding- Technologie ausgeschlossen ist. An alternative concept is the so-called wafer bonding. Here, two thermally oxidized silicon wafers pressed against each other by means of mechanical pressure. As a result the two wafers are one of van-der-Waals forces weak liability by means of anodic bonding or by means of tempering in a mechanically firm connection can be transferred. Thermal annealing takes place Oxidation in a pure oxygen atmosphere at 1000 ° C. At the anodic bonding will have an electrical voltage of approximately 500 V is applied to the wafers and the wafers are placed on one Brought temperature of about 500 ° C. The attached to each other Wafers are etched on one of the two slices a thickness of a few µm in a crystalline silicon Layer on a silicon dioxide insulator on a silicon Fashioned wafers. Again, it is disadvantageous that by means of Wafer bonding no local SOI layers on a wafer can be generated. Furthermore, even minor ones have an effect Fluctuations in the thickness of the wafers are negative because of one uniform silicon film on the oxide is required. SOI layers that are produced by means of wafer bonding, only serve as the basis for further processing, whereas a parallel, integrated training Circuits on a silicon wafer and a simultaneous one Manufacture of SOI layers according to the wafer bonding Technology is excluded.

Bei der ELO-Technologie ("Epitaxial Lateral Overgrow") wird eine thermisch gewachsene Oxidschicht auf einem Silizium- Wafer unter Verwenden eines geeigneten Lithographie- und eines geeigneten Ätz-Verfahrens zu Inseln strukturiert, die in einem nachfolgenden Epitaxie-Prozess ausgehend von dem Substrat mittels eines lateralen Kristallwachstums mit Silizium-Material überzogen werden. Die aufgewachsene, kristalline Silizium-Schicht wird mittels eines geeigneten Polierverfahrens abgetragen und planarisiert, um eine konstante Filmdicke auf den Oxid-Inseln zu realisieren. Jedoch ist die erzeugte SOI-Fläche gemäß dem ELO-Verfahren infolge des begrenzten Überwachsens des Oxids stark eingeschränkt. With ELO technology ("Epitaxial Lateral Overgrow") a thermally grown oxide layer on a silicon Wafer using a suitable lithography and a suitable etching process structured into islands that in a subsequent epitaxy process based on that Substrate by means of a lateral crystal growth Silicon material are coated. The grown up crystalline silicon layer is made by means of a suitable Polishing process removed and planarized to a to achieve constant film thickness on the oxide islands. However, the SOI area created is in accordance with the ELO method due to the limited overgrowth of the oxide limited.

Im Weiteren wird beschrieben, wie SOI-Schichten unter Verwendung eines Rekristallisations-Verfahrens herstellbar sind. Eine SOI-Schicht ist mittels Absetzens von hochreinem Silizium auf einem isolierenden Substrat, gefolgt von einem Rekristallisations-Verfahren, herstellbar. Als Trägermaterial eignen sich thermisch oxidierte, einkristalline Silizium- Scheiben. Auf der Oxidschicht erfolgt das Absetzen der oberen Silizium-Schicht in polykristallinen oder amorphen Zustand, je nachdem welche Abscheidtechnik gewählt ist. Die Rekristallisation der abgeschiedenen amorphen oder polykristallinen Filme erfolgt mittels Bestrahlens der Scheiben-Oberfläche mit einer energiereichen Strahlung, wie beispielsweise Laserstrahlung. Gleichzeitig zu der Bestrahlung ist bei diesem Verfahren der Silizium-Wafer von der Rückseite her auf eine Temperatur von 500°C bis 1250°C geheizt. The following describes how SOI layers are used under Can be produced using a recrystallization process are. An SOI layer is made by depositing high purity Silicon on an insulating substrate followed by one Recrystallization process, producible. As a carrier material thermally oxidized, single-crystalline silicon Slices. The upper layer is deposited on the oxide layer Silicon layer in polycrystalline or amorphous state, depending on which separation technology is selected. The Recrystallization of the deposited amorphous or polycrystalline films are made by irradiating the Disc surface with high-energy radiation, such as for example laser radiation. At the same time as the Irradiation is the silicon wafer of the back to a temperature of 500 ° C to 1250 ° C heated.

Zusammenfassend weisen die aus dem Stand der Technik bekannten SOI-Technologien eine Reihe gravierender Nachteile auf. So kosten die mittels Verwendens der bekannten Verfahren hergestellten SOI-Wafer mehr als das zehnfache von herkömmlichen Bulk-Wafern und sind somit ein sehr teures Ausgangsmaterial für die Ausbildung von integrierten Schaltkreisen auf einem SOI-Wafer. Dadurch werden die Bestrebungen konterkariert, kostengünstige Massenspeicher herzustellen. Ferner sind die beschriebenen Verfahren technologisch schwierig und aufwändig. Ein weiterer gravierender Nachteil liegt darin, dass mit den beschriebenen Verfahren das Ausbilden von integrierten Schaltkreisen auf dem Silizium-Wafer erst nach Beendigung der Herstellung der SOI-Schichten möglich ist. Um derartige integrierte Schaltkreise mit einem vertretbaren Aufwand herzustellen, wäre es wünschenswert, die Verfahren zum Ausbilden der SOI- Schicht und die Verfahren zum Ausbilden von integrierten Schaltkreisen zu einem Gesamtprozess zusammenzufassen, d. h. parallel ausführen zu können. Dies ist gemäß dem aus dem Stand der Technik bekannten SOI-Verfahren nicht möglich. Auch ist es mit den beschriebenen SOI-Techniken nicht möglich, räumlich begrenzte SOI-Bereiche auf einem Wafer auszubilden, bei denen die beiden Silizium-Schichten voneinander elektrisch isoliert sind. In summary, they show the state of the art known SOI technologies have a number of serious disadvantages on. So they cost by using the known methods manufactured SOI wafers more than ten times conventional bulk wafers and are therefore a very expensive Starting material for the training of integrated Circuits on an SOI wafer. This will make the Efforts counteracted, inexpensive mass storage manufacture. Furthermore, the described methods technologically difficult and complex. Another serious disadvantage is that with the described Procedure of forming integrated circuits the silicon wafer only after the manufacture of SOI layers is possible. To such integrated To manufacture circuits with reasonable effort, it would be desirable to know the methods for forming the SOI Layer and the method of forming integrated Combine circuits into an overall process, d. H. to be able to execute in parallel. This is according to the from the SOI methods known in the prior art are not possible. Also it is not possible with the SOI techniques described, form spatially limited SOI areas on a wafer, where the two silicon layers are from each other are electrically isolated.

Im Falle einer erfolgreichen Überwindung bzw. Vermeidung der genannten Probleme böte die SOI-Technologie aufgrund ihrer großen Vorteile gegenüber der herkömmlichen Silizium- Mikroelektronik (beispielsweise Möglichkeit bei Lowpower- und Highpower-Anwendungen, Stabilität bei hohen Betriebstemperaturen und bei kosmischer Strahlung, Einsparung von Prozess-Schritten, Vermeidung des Latch-Up-Effekts und Verminderung parasitärer pn-Kapazitäten) vielfältige wirtschaftlich interessante Möglichkeiten. In the event of successful overcoming or avoidance of the the problems mentioned would offer SOI technology due to its great advantages over the conventional silicon Microelectronics (for example possibility with low power and High power applications, stability at high Operating temperatures and cosmic rays, savings of process steps, avoiding the latch-up effect and Reduction of parasitic pn capacities) diverse economically interesting opportunities.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Schicht- Anordnung mit einer SOI-Schichtenfolge zu schaffen, die in einem gemeinsamen Verfahren simultan mit weiteren integrierten Bauelementen ausbildbar ist und die mit maßvollem Aufwand und daher kostengünstig herstellbar ist. The invention is based on the problem of To create an arrangement with an SOI layer sequence that in a common procedure simultaneously with others integrated components can be trained and with moderate effort and therefore inexpensive to manufacture.

Das Problem wird durch eine Schicht-Anordnung und ein Verfahren zum Herstellen einer Schicht-Anordnung mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. The problem is compounded by a layer arrangement and a Method for producing a layer arrangement with the Features solved according to the independent claims.

Die Schicht-Anordnung weist auf ein kristallines Substrat aus einem ersten halbleitenden Material, mindestens einen in dem Substrat eingebrachten Graben, wobei zumindest ein Teil des mindestens einen Grabens zumindest teilweise mit einem ersten elektrisch isolierend Material gefüllt ist und mindestens einen über zumindest einen Teil des Grabens auf dem elektrisch isolierenden Material aufgebrachten kristallinen Abschnitt aus einem zweiten halbleitenden Material. The layer arrangement has a crystalline substrate a first semiconducting material, at least one in the Trench introduced substrate, wherein at least part of the at least one trench at least partially with a first electrically insulating material is filled and at least one over at least part of the trench on the electrically insulating material applied crystalline Section made from a second semiconducting material.

Vorzugsweise ist voneinander unabhängig das erste und das zweite halbleitende Material jeweils eines der Materialien Silizium oder Germanium oder eine Silizium-Germanium- Legierung. The first and the one are preferably independent of one another second semiconducting material each one of the materials Silicon or germanium or a silicon germanium Alloy.

Das erste elektrisch isolierende Material ist Siliziumdioxid- Material, Siliziumnitrid-Material, Kalziumflurid-Material, Tantalpentoxid-Material, Aluminiumoxid-Material, Hafniumoxid- Material, Titanoxid-Material, nitridiertes Siliziumdioxid- Material, eine Siliziumdioxid-Siliziumnitrid-Schichtenfolge (NO) oder eine Siliziumdioxid-Siliziumnitrid-Siliziumdioxid (ONO)-Schichtfolge. The first electrically insulating material is silicon dioxide Material, silicon nitride material, calcium fluoride material, Tantalum pentoxide material, aluminum oxide material, hafnium oxide Material, titanium oxide material, nitrided silicon dioxide Material, a silicon dioxide-silicon nitride layer sequence (NO) or a silicon dioxide-silicon nitride-silicon dioxide (ONO) -Schichtfolge.

Ist als erstes und als zweites halbleitendes Material Silizium gewählt und ist als erstes elektrisch isolierendes Material Siliziumdioxid gewählt, so ist erfindungsgemäß eine neuartige SOI-Schicht bereitgestellt, welche die oben beschriebenen interessanten Anwendungen ermöglicht. Is the first and second semiconducting material Silicon selected and is the first electrically insulating The material selected as silicon dioxide is one according to the invention Novel SOI layer provided which the above interesting applications described.

Indem erfindungsgemäß in das kristalline Substrat mindestens ein Graben eingebracht ist, der bei Verwendung einer ausreichend klein dimensionierten Maske eine sehr geringe Dimension aufweisen kann, ist eine räumlich eng begrenzte SOI-Schicht erfindungsgemäß bereitgestellt, welche zu den Seiten hin elektrisch isoliert ist. Daher sind basierend auf der erfindungsgemäßen Schicht-Anordnung miniaturisierte SOI- Bauelemente ausbildbar, und infolge der ausreichend sicheren elektrischen Entkopplung zwischen den kristallinen Abschnitten auf benachbarten Gräben sowie zwischen einem kristallinen Abschnitt und dem darunter liegenden Substrat sind nachteilhafte Wechselwirkungen zwischen benachbarten integrierten Bauelementen vermieden. Die technologischen Schwierigkeiten, die mit der zunehmend wachsenden Integrationsdichte von integrierten Bauelementen auf Substraten einhergehen, beispielsweise der oben beschriebene Latch-Up-Effekt oder der oben beschriebene Punch-Through- Effekt, sind daher erfindungsgemäß vermieden. By at least according to the invention in the crystalline substrate a trench is made, which when using a sufficiently small-sized mask a very small Dimension can be a spatially limited SOI layer provided according to the invention, which to the Sides is electrically insulated. Therefore, based on of the layer arrangement according to the invention miniaturized SOI Components can be trained, and as a result of the sufficiently safe electrical decoupling between the crystalline Sections on neighboring trenches and between one crystalline section and the underlying substrate are disadvantageous interactions between neighboring ones integrated components avoided. The technological Difficulties with the increasingly growing Integration density of integrated components Substrates, for example the one described above Latch-up effect or the punch-through described above Effect are therefore avoided according to the invention.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Schicht-Anordnung mindestens ein weiteres auf oder in dem Substrat integriertes elektronisches Bauelement auf. According to an advantageous development of the invention the layer arrangement at least one more on or in the Integrated electronic component substrate.

Vorteilhafterweise kann das Ausbilden der erfindungsgemäßen Schicht-Anordnung, d. h. das Ausbilden der räumlich stark lokalisierten SOI-Schichten sowie weiterer integrierter Bauelemente im Rahmen eines Gesamtprozesses durchgeführt werden. Gemäß dem Stand der Technik ist das Herstellen derartiger integrierter Schaltkreise nur in zwei voneinander getrennten Verfahren durchführbar. In einem ersten Verfahren wird gemäß dem Stand der Technik ein SOI-Substrat hergestellt, und in einem nachfolgenden zweiten Verfahren wird das SOI-Substrat verwendet, um darauf integrierte Bauelemente auszubilden. Dagegen ist es erfindungsgemäß möglich, das Ausbilden einer SOI-Struktur einerseits und das Ausbilden weiterer integrierter Bauelemente mit einer parallelen Prozessabfolge zu realisieren. D. h., dass während des Ausbildens der SOI-Schichten weitere integrierte Bauelemente auf einem Substrat ausbildbar sind. Dies ist hinsichtlich der Verringerung des Aufwands zum Herstellen integrierter Bauelemente vorteilhaft. Advantageously, the formation of the invention Layer arrangement, i.e. H. forming the spatially strong localized SOI layers and other integrated Components carried out as part of an overall process become. Manufacturing is according to the prior art such integrated circuits only in two from each other separate procedures feasible. In a first procedure is an SOI substrate according to the prior art manufactured, and in a subsequent second process the SOI substrate is used to integrated on it Train components. In contrast, it is according to the invention possible to form an SOI structure on the one hand and that Form additional integrated components with a to implement parallel process sequences. I.e. that during the formation of the SOI layers further integrated Components can be formed on a substrate. This is in terms of reducing manufacturing effort integrated components advantageous.

Vorzugsweise sind bei der Schicht-Anordnung der mindestens eine kristalline Abschnitt und das kristalline Substrat voneinander elektrisch entkoppelt. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Schicht-Anordnung unter anderem zu diesem Zweck einen Bereich aus einem zweiten elektrisch isolierenden Material auf, der zwischen dem mindestens einem kristallinen Abschnitt und dem kristallinen Substrat derart angeordnet ist, dass der mindestens eine kristalline Abschnitt und das kristalline Substrat voneinander elektrisch entkoppelt sind. In the case of the layer arrangement, the at least a crystalline section and the crystalline substrate electrically decoupled from each other. According to an advantageous Design assigns the layer arrangement among other things this purpose an area from a second electrical insulating material between the at least one crystalline section and the crystalline substrate such is arranged that the at least one crystalline Section and the crystalline substrate from each other electrically are decoupled.

Mit anderen Worten ist der kristalline Abschnitt auf dem ersten elektrisch isolierenden Material von dem darunter liegenden kristallinen Substrat elektrisch entkoppelt. Daher ist eine unerwünschte Wechselwirkung zwischen diesen beiden halbleitenden Bereichen sowie eine unerwünschte Wechselwirkung zwischen unterschiedlichen kristallinen Abschnitten vermieden. Daher sind bei Transistor-Anordnungen, die auf der erfindungsgemäßen Schicht-Anordnung basieren, störende Latch-Up-Effekte und Punch-Through-Effekte vermieden. In other words, the crystalline section is on the first electrically insulating material from the one below lying crystalline substrate electrically decoupled. Therefore is an undesirable interaction between the two semiconducting areas as well as an undesirable Interaction between different crystalline Sections avoided. Therefore, with transistor arrangements, which are based on the layer arrangement according to the invention, disruptive latch-up effects and punch-through effects avoided.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Schicht-Anordnung ferner einen Source-Bereich, dotiert mit Dotierungsatomen eines vorgegebenen Dotierungstyps, in einem ersten Oberflächen-Bereich des mindestens einen kristallinen Abschnitts, einen Drain-Bereich, dotiert mit Dotierungsatomen des vorgegebenen Dotierungstyps, in einem zweiten Oberflächen-Bereich des mindestens einen kristallinen Abschnitts, einen Kanal-Bereich in dem mindestens einen kristallinen Abschnitt zwischen dem Source-Bereich und dem Drain-Bereich, einen Gateoxid-Bereich aus einem dritten elektrisch isolierenden Material auf dem Kanal-Bereich und einen Gate-Bereich aus einem elektrisch leitfähigen Material auf dem Gateoxid-Bereich auf. According to an advantageous embodiment of the invention the layer arrangement furthermore doped a source region with doping atoms of a given doping type, in a first surface area of the at least one crystalline section, a drain region, doped with Doping atoms of the specified doping type, in one second surface area of the at least one crystalline Section, a channel area in the at least one crystalline section between the source region and the Drain region, a gate oxide region from a third electrically insulating material on the channel area and a gate region made of an electrically conductive material on the gate oxide area.

Mit anderen Worten ist gemäß der beschriebenen Weiterbildung ein SOI-Transistor bereitgestellt. Ein solcher SOI-Transistor weist die besonders vorteilhafte Eigenschaft auf, dass seine Ausdehnung auf dem Substrat äußerst gering ist. Dies ist in Hinblick auf die angestrebte hohe Integrationsdichte von Transistoren auf einem Chip sehr vorteilhaft. Die Ausdehnung eines Transistors ist im Wesentlichen nur durch die Auflösung der Maske zum Ausbilden des Grabens der Schicht-Anordnung beschränkt. Da infolge der elektrischen Entkopplung der kristallinen Abschnitte voneinander und von dem kristallinen Substrat auf unterschiedlichen kristallinen Abschnitten auf dem ersten elektrisch isolierenden Material entkoppelte Transistoren ausbildbar sind, sind unerwünschte Wechselwirkungen zwischen benachbarten Transistoren einer Transistor-Anordnung vermieden. Dies stellt einen erheblichen Vorteil gegenüber Transistor-Anordnungen gemäß dem Stand der Technik dar, wo Latch-Up, Punch-Through und weitere störende Wechselwirkungs-Effekte auftreten. In other words, according to the training described an SOI transistor is provided. Such an SOI transistor has the particularly advantageous property that its Expansion on the substrate is extremely small. This is in With regard to the desired high integration density of Transistors on a chip are very advantageous. The extension a transistor is essentially only by resolution the mask for forming the trench of the layer arrangement limited. As a result of the electrical decoupling of the crystalline sections of each other and of the crystalline Substrate on different crystalline sections decoupled from the first electrically insulating material Transistors that can be formed are undesirable Interactions between neighboring transistors Avoided transistor arrangement. This represents a significant one Advantage over transistor arrangements according to the prior art Technique represents where latch-up, punch-through and other distracting Interaction effects occur.

Voneinander unabhängig ist das erste und das zweite halbleitende Material jeweils eines der Materialien Silizium oder Germanium oder eine Legierung aus Silizium und Germanium. Ferner ist bei der Schicht-Anordnung voneinander unabhängig das erste, das zweite und das dritte elektrisch isolierende Material Siliziumdioxid-Material (SiO2), Siliziumnitrid-Material (Si3N4), Kalziumflurid-Material (CaF2), Tantalpentoxid-Material (Ta2O5), Aluminiumoxid- Material (Al2O3), Hafniumoxid-Material (HfO2), Titanoxid- Material (TiO2), nitridiertes Siliziumdioxid-Material, eine Siliziumdioxid-Siliziumnitrid-Schichtenfolge (NO) oder eine Siliziumdioxid-Siliziumnitrid-Siliziumdioxid (ONO) Schichtfolge. Das elektrisch leitfähige Material ist kristallines Silizium, polykristallines Silizium, eine Silizium-Metall-Legierung (Silizid) oder ein Metall. Falls als elektrisch leitfähiges Material polykristallines Silizium verwendet ist, ist dieses vorzugsweise mit Dotierungsatomen des vorgegebenen Dotierungstyps dotiert. Independent of one another, the first and the second semiconducting material are each one of the materials silicon or germanium or an alloy of silicon and germanium. Furthermore, in the layer arrangement, the first, the second and the third electrically insulating material are silicon dioxide material (SiO 2 ), silicon nitride material (Si 3 N 4 ), calcium fluoride material (CaF 2 ), tantalum pentoxide material ( Ta 2 O 5 ), aluminum oxide material (Al 2 O 3 ), hafnium oxide material (HfO 2 ), titanium oxide material (TiO 2 ), nitrided silicon dioxide material, a silicon dioxide-silicon nitride layer sequence (NO) or a silicon dioxide Silicon nitride silicon dioxide (ONO) layer sequence. The electrically conductive material is crystalline silicon, polycrystalline silicon, a silicon-metal alloy (silicide) or a metal. If polycrystalline silicon is used as the electrically conductive material, this is preferably doped with doping atoms of the specified doping type.

Zum Herstellen der erfindungsgemäßen Schicht-Anordnung sind kostengünstige und gut verfügbare Materialien verwendbar. Insbesondere ist als Substrat ein herkömmlicher Silizium- Wafer ("Bulk"-Wafer) verwendbar, der um mehr als einen Faktor zehn kostengünstiger ist als ein gemäß dem Stand der Technik zum Ausbilden eines integrierten SOI-Schaltkreises erforderlicher SOI-Wafer. Dies stellt hinsichtlich der angestrebten Anwendungen der erfindungsgemäßen Schicht- Anordnung als Massenspeicher einen großen Vorteil dar. Das Verwenden von dotiertem polykristallinem Silizium als elektrisch leitfähiges Material zum Ausbilden der Gate- Elektrode stellt eine Niederohmigkeit der Gate-Elektrode sicher, wodurch geringe Verlustströme und eine höchstens geringfügige Erwärmung einer Transistor-Anordnung auf Basis der erfindungsgemäßen Schicht-Anordnung sichergestellt ist. To produce the layer arrangement according to the invention inexpensive and readily available materials can be used. In particular, a conventional silicon Wafer ("bulk" wafer) can be used by more than one factor ten is cheaper than one according to the prior art for forming an integrated SOI circuit required SOI wafer. This represents regarding the targeted applications of the layered Arrangement as a mass storage device is a great advantage Using doped polycrystalline silicon as electrically conductive material for forming the gate Electrode represents a low resistance of the gate electrode safe, resulting in low leakage currents and one at most slight heating of a transistor arrangement based the layer arrangement according to the invention is ensured.

Der vorgegebene Dotierungstyp ist entweder eine p-Dotierung oder eine n-Dotierung. The specified doping type is either p-doping or an n-doping.

Erfindungsgemäß ist also die Erzeugung von SOI-artigen Substraten auf konventionellen Bulk-Substraten während der Prozessierung der eigentlichen elektronischen Bauelemente und nur in lokalen Gebieten auf dem Wafer realisiert. Dazu können bekannte und ausgereifte Verfahrenstechniken aus der halbleitertechnologischen Serienproduktion nach dem Stand der Technik verwendet werden, wie sie in vielen halbleitertechnologischen Labors und Fabriken zur Verfügung stehen. Eine aufwändige Entwicklung neuartiger Verfahren und/oder Maschinen ist daher zum Herstellen der erfindungsgemäßen Schicht-Anordnung entbehrlich. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass sowohl Bulk-artige Bauelemente als auch unterschiedliche SOI-artige Bauelemente gemeinsam auf einem einzigen Wafer herstellbar sind. The generation of SOI-like is therefore according to the invention Substrates on conventional bulk substrates during the Processing of the actual electronic components and realized only in local areas on the wafer. You can do this Known and mature process technologies from the Series production according to the state of the art Technology used in many ways semiconductor technology laboratories and factories stand. A complex development of new processes and / or machines is therefore used to manufacture the Layer arrangement according to the invention can be dispensed with. Another The advantage is that both bulk-like components as well as different SOI-like components together can be produced on a single wafer.

Im Weiteren wird beschrieben, wie mit herkömmlichen Verfahrenstechniken auf preisgünstigen Bulk-Substraten mittels einer geschickten Prozessabfolge SOI-artige Schicht- Strukturen bzw. Transistoren in lokal begrenzten Gebieten auf einem Substrat herstellbar sind. The following describes how to use conventional Process technologies on inexpensive bulk substrates by means of a clever process sequence SOI-like layer Structures or transistors in locally restricted areas a substrate can be produced.

Im Weiteren wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemäßen Schicht-Anordnung näher beschrieben. Ausgestaltungen der Schicht-Anordnung gelten auch für das Verfahren zum Herstellen der Schicht-Anordnung. Furthermore, the method according to the invention is used Manufacture of the layer arrangement according to the invention in more detail described. Refinements of the layer arrangement apply also for the method for producing the layer arrangement.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Schicht-Anordnung wird mindestens ein Graben in ein kristallines Substrat aus einem ersten halbleitenden Material eingebracht, zumindest ein Teil des mindestens einen Grabens zumindest teilweise mit einem ersten elektrisch isolierenden Material aufgefüllt und über zumindest einem Teil des Grabens auf dem elektrisch isolierenden Material mindestens ein kristalliner Abschnitt aus einem zweiten halbleitenden Material aufgebracht. In the inventive method for producing a Layer arrangement will have at least one trench in one crystalline substrate made of a first semiconducting material introduced, at least part of the at least one trench at least partially with a first electrically insulating Material filled in and over at least part of the trench at least one on the electrically insulating material crystalline section from a second semiconducting Material applied.

Vorzugsweise erfolgt das Erzeugen der Gräben und das Einbringen des ersten elektrisch isolierenden Materials in die Gräben mittels der Grabenisolationstechnik ("Shallow Trench Isolation", STI). The trenches are preferably produced and the Introducing the first electrically insulating material into the trenches using the trench isolation technique ("Shallow Trench Isolation ", STI).

Unter Grabenisolation wird das seitliche Isolieren benachbarter integrierter Bauelemente voneinander mittels Gräben verstanden, die in ein monokristallines Substrat eingebracht und mit isolierendem Material aufgefüllt werden. Bei der Grabenisolationstechnik werden zunächst Gräben in ein monokristallines Substrat eingeätzt, das Silizium-Material in den Oberflächen-Bereichen des Grabens optional mittels thermischer Oxidation zu Siliziumdioxid oxidiert und der Graben anschließend mit einem elektrisch isolierenden Material, üblicherweise Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid aufgefüllt. Beim Auffüllen des Grabens mit Siliziumdioxid- Material wird vorzugsweise das TEOS-Verfahren ("Tetra-Ethyl- Ortho-Silicat") verwendet. Auf diese Weise wird mindestens ein Graben in ein kristallines Substrat aus einem ersten halbleitenden Material eingebracht und zumindest ein Teil des mindestens einen Grabens zumindest teilweise mit einem ersten elektrisch isolierenden Material aufgefüllt. Trench isolation is the side isolation adjacent integrated components from each other Trenches understood in a monocrystalline substrate introduced and filled with insulating material. With trench isolation technology, trenches are first integrated into one etched monocrystalline substrate, the silicon material in the surface areas of the trench optionally by means of thermal oxidation oxidized to silicon dioxide and the Then dig with an electrically insulating Material, usually silicon dioxide or silicon nitride refilled. When filling the trench with silicon dioxide The material is preferably the TEOS process ("tetraethyl Orthosilicate ") is used. In this way, at least a digging into a crystalline substrate from a first introduced semiconducting material and at least part of the at least one trench at least partially with a first electrically insulating material filled.

Sowohl die Grabenisolationstechnik STI als auch das TEOS- Verfahren sind standardisierte, halbleitertechnologische Verfahren, die weit verbreitet sind und mit mäßigem Aufwand durchführbar sind. Both the trench isolation technology STI and the TEOS Procedures are standardized, semiconductor technology Procedures that are widely used and with moderate effort are feasible.

Vorzugsweise wird der mindestens eine kristalline Abschnitt aus dem zweiten halbleitenden Material auf dem Oberflächen- Bereich des elektrisch isolierenden Materials mittels selektiver Epitaxie ("Selective Epitaxial Grow") aufgewachsen. Vorzugsweise wird bei der selektiven Epitaxie als Prozess-Gas Silan (SiH4) oder Dichlorsilan (SiH2Cl2) verwendet. The at least one crystalline section of the second semiconducting material is preferably grown on the surface region of the electrically insulating material by means of selective epitaxy (“selective epitaxial grow”). In the case of selective epitaxy, silane (SiH 4 ) or dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ) is preferably used as the process gas.

Unter dem Begriff Epitaxie wird in der Halbleiter-Technologie das Aufbringen einer Schicht verstanden, die in eindeutiger Weise auf einer Unterlage geordnet aufwächst. Bei Verwendung der ELO-Technologie ("Epitaxial Lateral Overgrow") wird auf einer kristallinen Schicht, auf der ein Oberflächenbereich ein anderes Material als das Material der kristallinen Schicht aufweist, von der Seite her eine weitere kristalline Schicht aufgewachsen, so dass auch der Oberflächenbereich aus dem anderen Material von den Seitenrändern her mit der kristallinen Schicht bedeckt wird. Im Rahmen der Erfindung wird auf dem ersten elektrisch isolierenden Material in den Gräben mittels selektiver Epitaxie (SEG) eine einkristalline Silizium-Schicht erzeugt. The term epitaxy is used in semiconductor technology understood the application of a layer that is more clearly Orderly grows up on a pad. Using the ELO technology ("Epitaxial Lateral Overgrow") is based on a crystalline layer on which a surface area a different material than the material of crystalline Layer has another crystalline from the side Layer grew up, so that the surface area from the other material from the side edges with the crystalline layer is covered. Within the scope of the invention is on the first electrically insulating material in the A single-crystal trench using selective epitaxy (SEG) Silicon layer generated.

Alternativ kann der mindestens eine kristalline Abschnitt aus dem zweiten halbleitenden Material auf dem Oberflächenbereich des elektrisch isolierenden Materials mittels Flüssigphasen- Epitaxie (LPE), metallorganischer Epitaxie (MOCVD), Molekularstrahl-Epitaxie (MBE) oder Atomic Layer Deposition (ALD) ausgebildet werden. Alternatively, the at least one crystalline section can be made of the second semiconducting material on the surface area of the electrically insulating material using liquid phase Epitaxy (LPE), organometallic epitaxy (MOCVD), Molecular beam epitaxy (MBE) or atomic layer deposition (ALD) are trained.

Ferner wird während des Herstellungsverfahrens vorzugsweise auf oder in mindestens einem weiteren Oberflächen-Bereich des kristallinen Substrats mindestens ein weiteres elektronisches Bauelement integriert. It is also preferred during the manufacturing process on or in at least one further surface area of the crystalline substrate at least one other electronic Integrated component.

Dadurch werden die SOI-Strukturen und weitere integrierte Bauelemente in der erfindungsgemäßen Schicht-Anordnung vorzugsweise im Rahmen eines einzigen Gesamtprozesses hergestellt. This will integrate the SOI structures and others Components in the layer arrangement according to the invention preferably as part of a single overall process manufactured.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Schicht-Anordnung wird ferner ein Bereich aus einem zweiten elektrisch isolierenden Material zwischen dem mindestens einen kristallinen Abschnitt und dem kristallinen Substrat derart ausgebildet, dass der mindestens eine kristalline Abschnitt und das kristalline Substrat voneinander elektrisch entkoppelt werden. According to a further embodiment of the invention Process for making a layer arrangement is furthermore an area of a second electrically insulating Material between the at least one crystalline section and the crystalline substrate such that the at least one crystalline section and the crystalline Substrate are electrically decoupled from each other.

Beispielsweise können nach einem epitaktischen Aufwachsen von kristallinen Silizium-Abschnitten auf mit dem ersten elektrisch isolierenden Material gefüllten Gräben mittels einer Kombination aus einem Nassätz-Verfahren und mittels Oxidierens (beispielsweise thermischen Oxidierens) die epitaktisch aufgewachsenen kristallinen Silizium-Abschnitte von dem Substrat elektrisch entkoppelt werden. Dadurch entstehen lokal begrenzte SOI-Schichten, die auch zu den Seiten hin vollständig elektrisch isoliert sind. For example, after an epitaxial growth of crystalline silicon sections on with the first trenches filled with electrically insulating material a combination of a wet etching process and Oxidizing (for example thermal oxidizing) the epitaxially grown crystalline silicon sections be electrically decoupled from the substrate. Thereby Local SOI layers are created that also belong to the Sides are completely electrically insulated.

Ferner kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen der Schicht-Anordnung ein Gateoxid-Bereich aus einem dritten elektrisch isolierenden Material auf einen Oberflächen-Abschnitt des mindestens einen kristallinen Abschnitts und ein Gate-Bereich aus einem elektrisch leitfähigen Material auf dem Gateoxid aufgebracht werden, und ein Source-Bereich in einem ersten Oberflächen-Bereich des zumindest einen kristallinen Abschnitts und ein Drain-Bereich in einem zweiten Oberflächen-Bereich des mindestens einen kristallinen Abschnitts mittels Dotierens des ersten und des zweiten Oberflächen-Bereichs des mindestens einen kristallinen Abschnitts mit Dotierungsatomen eines vorgegebenen Dotierungstyps derart ausgebildet werden, dass der Gateoxid-Bereich auf dem Oberflächen-Abschnitt des kristallinen Abschnitts zumindest teilweise zwischen dem Source-Bereich und dem Drain-Bereich angeordnet ist. Furthermore, in the method according to the invention for Manufacture the layer arrangement from a gate oxide region a third electrically insulating material on one Surface section of at least one crystalline Section and a gate area from an electrical conductive material are applied to the gate oxide, and a source region in a first surface region of the at least one crystalline section and a drain region in a second surface area of the at least one crystalline section by doping the first and the second surface area of the at least one crystalline section with doping atoms of a predetermined doping type are formed such that the gate oxide area on the surface section of the crystalline section at least partially between the Source region and the drain region is arranged.

Gemäß der zuletzt beschriebenen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Schicht- Anordnung ist ein Herstellungsverfahren für einen SOI-artigen Transistor erfindungsgemäß bereitgestellt. According to the training of the last described Method according to the invention for producing a layer Arrangement is a manufacturing process for an SOI-like Transistor provided according to the invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Weiteren näher erläutert. Embodiments of the invention are in the figures are shown and explained in more detail below.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Schicht-Anordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 1 is a cross-sectional view of a layer arrangement according to a first embodiment of the invention,

Fig. 2A bis 2C Querschnittsansichten von Schichtenfolgen zu unterschiedlichen Zeitpunkten während des Herstellungsverfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Schicht-Anordnung, Figs. 2A to 2C are cross-sectional views of layer sequences at different times during the manufacturing process according to a first embodiment of the inventive method for fabricating a layer arrangement,

Fig. 3A eine erste Querschnittsansicht einer Schicht- Anordnung entlang einer Schnittebene 322 aus Fig. 3D gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 3A is a first cross-sectional view of a layered assembly along a cutting plane 322 of FIG. 3D according to a second embodiment of the invention,

Fig. 3B eine zweite Querschnittsansicht der Schicht- Anordnung entlang einer Schnittebene 323 aus Fig. 3D gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 3B is a second cross-sectional view of the shift assembly along a cutting plane 323 of FIG. 3D according to the second embodiment of the invention,

Fig. 3C eine schematische Ansicht eines Wafers, in dem die in Fig. 3A, Fig. 3B gezeigte Schicht-Anordnung enthalten ist, Fig. 3C is a schematic view of a wafer in which the layer arrangement shown in Fig. 3A, Fig. 3B is included,

Fig. 3D einen quaderförmigen Ausschnitt des in Fig. 3C gezeigten Wafers, Fig. 3D a cuboid segment of the wafer shown in Fig. 3C,

Fig. 4A bis 4X Querschnittsansichten von Schichtenfolgen zu unterschiedlichen Zeitpunkten während des Herstellungsverfahrens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Schicht-Anordnung. FIGS. 4A-4X cross-sectional views of layer sequences at different times during the manufacturing process according to a second embodiment of the inventive method for producing a layer arrangement.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schicht-Anordnung gezeigt. In Fig. 1 a first embodiment of the layer assembly according to the invention is shown.

Die Schicht-Anordnung 100 weist ein kristallines Substrat 101 aus Silizium-Material, einen ersten und einen zweiten in dem Silizium-Substrat 101 eingebrachten Graben 102, 103, wobei sowohl der erste als auch der zweite Graben 102, 103 vollständig mit Siliziumdioxid-Material gefüllt ist, und einen ersten und einen zweiten über jeweils einem Teil eines der Gräben 102, 103 auf dem ersten elektrisch isolierenden Material aufgebrachten kristallinen Abschnitt 106, 107 aus Silizium-Material auf. The layer arrangement 100 has a crystalline substrate 101 made of silicon material, a first and a second trench 102 , 103 introduced into the silicon substrate 101 , both the first and the second trench 102 , 103 being completely filled with silicon dioxide material and a first and a second crystalline section 106 , 107 made of silicon material, which is respectively applied to a part of one of the trenches 102 , 103 on the first electrically insulating material.

Das kristalline Substrat 100 ist ein monokristallines Silizium-Substrat. The crystalline substrate 100 is a monocrystalline silicon substrate.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist der erste kristalline Abschnitt 106 von dem kristallinen Substrat 101 elektrisch entkoppelt, der zweite kristalline Abschnitt 107 ist von dem kristallinen Substrat 101 entkoppelt, und der erste kristalline Abschnitt 106 ist von dem zweiten kristallinen Abschnitt 107 elektrisch entkoppelt. As shown in FIG. 1, the first crystalline section 106 is electrically decoupled from the crystalline substrate 101 , the second crystalline section 107 is decoupled from the crystalline substrate 101 , and the first crystalline section 106 is electrically decoupled from the second crystalline section 107 .

Die Füllungen aus dem ersten elektrisch isolierenden Material in den Gräben 102, 103 bilden einen ersten und einen zweiten Bereich aus dem ersten elektrisch isolierenden Material 104, 105. The fillings made of the first electrically insulating material in the trenches 102 , 103 form a first and a second region made of the first electrically insulating material 104 , 105 .

Im Weiteren wird bezugnehmend auf Fig. 2A, Fig. 2B und Fig. 2C ein erstes Ausführungsbeispiels des Verfahrens zum Herstellen der in Fig. 1 gezeigten Schicht-Anordnung 100 beschrieben. Furthermore 2A a first embodiment of the method, referring to Fig., Fig. 2B and Fig. 2C described for fabricating the embodiment shown in FIG. 1, layer assembly 100.

Gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Herstellen einer Schicht-Anordnung wird in einem ersten Schritt die in Fig. 2A gezeigte Schichtenfolge 200 erhalten, indem zwei Gräben 202, 203 in ein kristallines Silizium- Substrat 201 eingebracht werden. According to the described exemplary embodiment of the method for producing a layer arrangement, the layer sequence 200 shown in FIG. 2A is obtained in a first step by introducing two trenches 202 , 203 into a crystalline silicon substrate 201 .

Gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Gräben 202, 203 unter Verwendung eines geeigneten Lithographie- und eines geeigneten Ätz-Verfahrens in das kristalline Substrat 201 eingebracht. According to the exemplary embodiment described, the trenches 202 , 203 are introduced into the crystalline substrate 201 using a suitable lithography and a suitable etching method.

Die in Fig. 2B gezeigte Schichtenfolge 204 wird erhalten, indem die beiden Gräben 202, 203 vollständig mit Siliziumdioxid-Material aufgefüllt werden, wodurch ein erster Bereich aus Siliziumdioxid-Material 205 und ein zweiter Bereich aus Siliziumdioxid-Material 206 erhalten wird. The layer sequence 204 shown in FIG. 2B is obtained by completely filling the two trenches 202 , 203 with silicon dioxide material, as a result of which a first region made of silicon dioxide material 205 and a second region made of silicon dioxide material 206 is obtained.

Gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Schicht- Anordnung wird das Auffüllen der Gräben 202, 203 mit Siliziumdioxid-Material realisiert, indem das TEOS-Verfahren ("Tetra-Ethyl-Ortho-Silicat") durchgeführt wird. Hierbei dient eine organische Flüssigkeit (SiO4C8H20) als Siliziumdioxid-Quelle. Das TEOS-Verfahren weist den Vorteil auf, dass im Gegensatz zu gasförmigen Silizium-Verbindungen als Siliziumdioxid-Quelle das flüssige SiO4C8H20 ungefährlicher ist. According to the described exemplary embodiment of the method according to the invention for producing a layer arrangement, the trenches 202 , 203 are filled with silicon dioxide material by carrying out the TEOS method (“tetraethyl orthosilicate”). An organic liquid (SiO 4 C 8 H 20 ) serves as the silicon dioxide source. The TEOS process has the advantage that, in contrast to gaseous silicon compounds as the silicon dioxide source, the liquid SiO 4 C 8 H 20 is less dangerous.

Nach einem dritten Verfahrensschritt wird die in Fig. 2C gezeigte Schicht-Anordnung 207 erhalten, welche im Wesentlichen identisch mit der in Fig. 1 gezeigten Schicht- Anordnung 100 ist, indem über beide Gräben 202, 203 auf dem ersten und auf dem zweiten Bereich aus Siliziumdioxid- Material 205, 206 jeweils ein kristalliner Abschnitt 208, 209 aus Silizium-Material aufgebracht wird. Vorzugsweise wird hierfür auf der gesamten Oberfläche der Schichtenfolge 204 eine kristalline Schicht aufgewachsen und diese anschließend unter Verwendung eines Lithographie- und eines Ätz-Verfahrens strukturiert, so dass die Schicht-Anordnung 207 erhalten wird. After a third method step, the layer arrangement 207 shown in FIG. 2C is obtained, which is essentially identical to the layer arrangement 100 shown in FIG. 1, by extending over both trenches 202 , 203 on the first and on the second region Silicon dioxide material 205 , 206 each have a crystalline section 208 , 209 made of silicon material. For this purpose, a crystalline layer is preferably grown on the entire surface of the layer sequence 204 and this is subsequently structured using a lithography and an etching method, so that the layer arrangement 207 is obtained.

Die kristallinen Abschnitte 208, 209 aus Silizium-Material werden auf dem ersten bzw. dem zweiten Bereich aus Siliziumdioxid-Material 205, 206 mittels selektiver Epitaxie ("Selective Epitaxial Grow") aufgewachsen. The crystalline sections 208 , 209 made of silicon material are grown on the first and the second area made of silicon dioxide material 205 , 206 by means of selective epitaxy (“selective epitaxial grow”).

Im Weiteren wird bezugnehmend auf Fig. 3A, Fig. 3B ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schicht-Anordnung beschrieben. In addition, Figure 3A shows a second preferred embodiment of the layer assembly according to the invention, referring to FIG. FIG. 3B.

Um die Schnittebenen zu definieren, entlang denen die erste in Fig. 3A gezeigte und die zweite in Fig. 3B gezeigte Querschnittsansicht einer Schicht-Anordnung 300 aufgenommen ist, ist in Fig. 3C ein Wafer 320 gezeigt, in dem ein Quader 321 optisch hervorgehoben ist. Der Quader 321 kennzeichnet einen Bereich des Wafers 320, in dem derjenige Teil der erfindungsgemäßen Schicht-Anordnung angeordnet ist, welcher der in Fig. 3A, Fig. 3B gezeigten Schicht-Anordnung 300 entspricht. Anschaulich stellt der Quader 321 einen Bereich in dem Umgebungs-Bereich eines in den Wafer 320 eingebrachten Grabens dar. Der Quader 321, dessen Orientierung durch die Anordnung von drei seiner Ecken A, B, C festgelegt ist, ist in Fig. 3D vergrößert dargestellt. Ferner ist in Fig. 3D eine erste Schnittebene 322 gezeigt, entlang der die in Fig. 3A gezeigte erste Querschnitts-Ansicht der Schicht-Anordnung 300 aufgenommen ist. Darüber hinaus ist in Fig. 3D eine zweite Schnittebene 323 gezeigt, entlang der die in Fig. 3B gezeigte zweite Querschnitts-Ansicht der Schicht-Anordnung 300 aufgenommen ist. Mit anderen Worten ist in Fig. 3A die Schnittansicht des Quaders 321 mit einer Schnittebene 322 senkrecht zu einer der Hauptflächen des Wafers 320 gezeigt und ist in Fig. 3B die Schnittansicht des Quaders 321 mit einer Schnittebene 323 parallel zu einer der Hauptflächen des Wafers 320 gezeigt. In order to define the sectional planes along which the first cross-sectional view of a layer arrangement 300 shown in FIG. 3A and the second shown in FIG. 3B is taken, a wafer 320 is shown in FIG. 3C, in which a cuboid 321 is optically highlighted , The box 321 indicates a region of the wafer 320, the layer arrangement according to the invention is arranged in the one part, which corresponds in Fig. 3A, Fig. 3B shown layer assembly 300. The cuboid 321 clearly represents an area in the surrounding region of a trench introduced into the wafer 320. The cuboid 321 , the orientation of which is determined by the arrangement of three of its corners A, B, C, is shown enlarged in FIG. 3D. Furthermore, a first sectional plane 322 is shown in FIG. 3D, along which the first cross-sectional view of the layer arrangement 300 shown in FIG. 3A is recorded. In addition, a second sectional plane 323 is shown in FIG. 3D, along which the second cross-sectional view of the layer arrangement 300 shown in FIG. 3B is recorded. In other words, the sectional view of the cuboid 321 with a cutting plane 322 perpendicular to one of the main surfaces of the wafer 320 is shown in FIG. 3A, and the sectional view of the cuboid 321 with a cutting plane 323 parallel to one of the main surfaces of the wafer 320 is shown in FIG. 3B ,

Die in Fig. 3A gezeigte Schicht-Anordnung 300 weist ein kristallines Silizium-Substrat 301, einen in das Silizium- Substrat 301 eingebrachten Graben 302, der vollständig mit einem ersten Siliziumdioxid-Bereich 303 aus Siliziumdioxid- Material gefüllt ist und einen über dem Graben 302 auf den ersten Siliziumdioxid-Bereich 303 aufgebrachten kristallinen Silizium-Abschnitt 304 auf. The layer arrangement 300 shown in FIG. 3A has a crystalline silicon substrate 301 , a trench 302 made in the silicon substrate 301 , which is completely filled with a first silicon dioxide region 303 made of silicon dioxide material and one over the trench 302 on the first silicon dioxide region 303 applied crystalline silicon section 304 .

Der kristalline Silizium-Abschnitt 304 und das kristalline Substrat 301 sind voneinander mittels eines zweiten Siliziumdioxid-Bereichs 305, der zwischen dem kristallinen Silizium-Abschnitt 304 und dem kristallinen Silizium-Substrat 301 angeordnet ist, elektrisch entkoppelt. The crystalline silicon section 304 and the crystalline substrate 301 are electrically decoupled from one another by means of a second silicon dioxide region 305 , which is arranged between the crystalline silicon section 304 and the crystalline silicon substrate 301 .

Ferner weist die Schicht-Anordnung 300 einen n-dotierten Source-Bereich 306 in einem ersten Oberflächen-Bereich des kristallinen Silizium-Abschnitts 304, einen n-dotierten Drain-Bereich 307 in einem zweiten Oberflächen-Abschnitt des kristallinen Silizium-Abschnitts 304, einen Kanal-Bereich 308 in dem kristallinen Silizium-Abschnitt 304 zwischen dem Source-Bereich 306 und dem Drain-Bereich 307, einen Gateoxid- Bereich 309 aus Siliziumdioxid-Material auf dem Kanal-Bereich 308 und einen Gate-Bereich 310 aus n-dotiertem polykristallinen Silizium auf. Furthermore, the layer arrangement 300 has an n-doped source region 306 in a first surface region of the crystalline silicon section 304 , an n-doped drain region 307 in a second surface section of the crystalline silicon section 304 Channel region 308 in the crystalline silicon section 304 between the source region 306 and the drain region 307 , a gate oxide region 309 made of silicon dioxide material on the channel region 308 and a gate region 310 made of n-doped polycrystalline Silicon on.

Ferner weist die Schicht-Anordnung 300 erste Siliziumnitrid- Abstandshalter 311, zweite Siliziumnitrid-Abstandhalter 312, eine aus BPSG (Borphosphorsilikatglas) hergestellte Passivierungsschicht 313, eine Silizid-Deckschicht 314, Metallkontaktierungen 315, einen Metallanschluss 316 und eine metallische Gate-Kontaktierung 317 auf. Furthermore, the layer arrangement 300 has first silicon nitride spacers 311 , second silicon nitride spacers 312 , a passivation layer 313 produced from BPSG (boron phosphor silicate glass), a silicide cover layer 314 , metal contacts 315 , a metal connection 316 and a metallic gate contact 317 .

Neben einem Teil der bezugnehmend auf Fig. 3A beschriebenen Elemente der Schicht-Anordnung 300 ist in Fig. 3B ein metallischer Gate-Anschluss 318 gezeigt, der mit einer externen Spannungsquelle koppelbar ist. In addition to a part of the elements of the layer arrangement 300 described with reference to FIG. 3A, a metallic gate connection 318 is shown in FIG. 3B, which can be coupled to an external voltage source.

Die in Fig. 3A, Fig. 3B gezeigte Schicht-Anordnung 300 stellt einen SOI-Transistor dar. Selbstverständlich ist eine Anordnung einer Mehrzahl derartiger SOI-Transistoren ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung. In Fig. 3A, Fig. 3B-layer arrangement 300 shown is a SOI transistor. Of course, an arrangement of a plurality of such is SOI transistors also subjects of this invention.

Wie in Fig. 3A gezeigt, ist das kristalline Silizium-Substrat 301 von dem kristallinen Silizium-Abschnitt 304 mittels des zweiten Siliziumdioxid-Bereichs 305 sowie mittels des zweiten Siliziumnitrid-Abstandshalters 312 elektrisch entkoppelt. Infolgedessen ist der kristalline Silizium-Abschnitt 304 auch von einer möglicherweise in einem anderen Oberflächen-Bereich des kristallinen Silizium-Substrats 301 (bzw. des in Fig. 3C gezeigten Wafers 320) angeordneten Schichtstruktur, etwa von einer Schicht-Anordnung ähnlich der in Fig. 3A, Fig. 3B gezeigten Schicht-Anordnung 300, elektrisch entkoppelt. Daher sind nachteilige Effekte wie beispielsweise der Latch-Up- Effekt oder der Punch-Through-Effekt, wie sie bei benachbarten Transistoren in einem Substrat auftreten können, mittels der Anordnung der Komponenten der Schichtstruktur 300 vermieden. As shown in FIG. 3A, the crystalline silicon substrate 301 is electrically decoupled from the crystalline silicon section 304 by means of the second silicon dioxide region 305 and by means of the second silicon nitride spacer 312 . As a result, the crystalline silicon section 304 is also of a layer structure possibly arranged in a different surface area of the crystalline silicon substrate 301 (or of the wafer 320 shown in FIG. 3C), for example of a layer arrangement similar to that in FIG. 3A, Fig. 3B shown layer assembly 300, electrically decoupled. Therefore, disadvantageous effects such as, for example, the latch-up effect or the punch-through effect, as can occur with adjacent transistors in a substrate, are avoided by means of the arrangement of the components of the layer structure 300 .

Wie in Fig. 3A gezeigt, weist der n-dotierte Source-Bereich 306 zwei Unterabschnitte 306a, 306b auf, und der n-dotierte Drain-Bereich 307 weist zwei Unterabschnitte 307a, 307b auf. Der erste Unterabschnitt des Source-Bereichs 306a sowie der erste Unterabschnitt des Drain-Bereichs 307a sind jeweils mit einer ersten Ladungsträgerdichte dotiert. Dagegen sind der zweite Unterabschnitt des Source-Bereichs 306b sowie der zweite Unterabschnitt des Drain-Bereichs 307b mit einer zweiten Ladungsträgerdichte dotiert. Die zweite Ladungsträger-Dichte ist geringer als die erste Ladungsträger-Dichte, so dass im Weiteren die ersten Unterabschnitte des Source-Bereichs 306a bzw. des Drain- Bereichs 307a als n+-dotiert bezeichnet werden, wohingegen die zweiten Unterabschnitte des Source-Bereichs 306b sowie des Drain-Bereichs 307b als n-dotierte Bereiche bezeichnet werden. As shown in FIG. 3A, the n-doped source region 306 has two subsections 306 a, 306 b, and the n-doped drain region 307 has two subsections 307 a, 307 b. The first subsection of the source region 306 a and the first subsection of the drain region 307 a are each doped with a first charge carrier density. In contrast, the second subsection of the source region 306 b and the second subsection of the drain region 307 b are doped with a second charge carrier density. The second charge carrier density is lower than the first charge carrier density, so that the first subsections of the source region 306 a and the drain region 307 a are referred to as n + -doped, whereas the second subsections of the source Region 306 b and the drain region 307 b are referred to as n-doped regions.

Im Weiteren wird die Funktionalität der in Fig. 3A, Fig. 3B gezeigten Schicht-Anordnungen 300 als SOI-Transistor beschrieben. The functionality shown in FIG. 3A, FIG. 3B shown layer assemblies 300 as the SOI transistor.

Das kristalline Silizium-Substrat 301 dient als Substrat des Transistors. Die elektrische Leitfähigkeit des Kanals 308 zwischen dem Source-Bereich 306 und dem Drain-Bereich 307 ist davon abhängig, ob an den Gate-Anschluss 318 und daher an die Gate-Kontaktierung 317 sowie an den Gate-Bereich 310 eine externe elektrische Spannung angelegt ist. Ist an den Gate- Bereich 310 eine externe elektrische Spannung angelegt, so weist der Kanal 310 eine höhere elektrische Leitfähigkeit auf, als in einem Szenario, in dem an den Gate-Bereich 310 eine elektrische Spannung nicht angelegt ist. Der Stromfluss zwischen dem Source-Bereich 306 und dem Drain-Bereich 307 infolge einer zwischen dem Gate-Bereich 306 und dem Drain- Bereich 307 angelegten weiteren externen elektrischen Spannung ist daher erheblich größer, wenn der Kanal-Bereich 308 ausreichend gut elektrisch leitfähig ist, d. h. wenn an den Gate-Bereich 310 eine elektrische Spannung angelegt ist, verglichen mit einem Szenario, in dem der Gate-Bereich 310 von einer externen elektrischen Spannung frei ist. Daher kann der in Fig. 3A, Fig. 3B gezeigte Transistor beispielsweise als Schaltelement verwendet werden. Nach Vornahme von Modifikationen der in Fig. 3A, Fig. 3B gezeigten Schicht- Anordnung 300 ist die Verwendung des in der erfindungsgemäßen Schicht-Anordnung 300 enthaltenen Transistors als Speicherelement möglich. The crystalline silicon substrate 301 serves as the substrate of the transistor. The electrical conductivity of the channel 308 between the source region 306 and the drain region 307 depends on whether an external electrical voltage is applied to the gate connection 318 and therefore to the gate contact 317 and to the gate region 310 , If an external electrical voltage is applied to the gate region 310 , the channel 310 has a higher electrical conductivity than in a scenario in which an electrical voltage is not applied to the gate region 310 . The current flow between the source region 306 and the drain region 307 as a result of a further external electrical voltage applied between the gate region 306 and the drain region 307 is therefore considerably greater if the channel region 308 is sufficiently electrically conductive, that is, when an electrical voltage is applied to the gate region 310 compared to a scenario in which the gate region 310 is free of an external electrical voltage. Therefore, the transistor shown 3B for example be used as a switching element in Fig. 3A, Fig. Can. Upon making of modifications shown in Fig. 3A, Fig. 3B shown shift assembly 300 the use of the invention in the layer arrangement is possible as contained 300 transistor memory element.

Im Weiteren wird bezugnehmend auf Fig. 4A bis Fig. 4X ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen der in Fig. 3A, Fig. 3B gezeigten Schicht-Anordnung 300 beschrieben. Diejenigen Elemente, der Fig. 4A bis Fig. 4X, die oben bezugnehmend auf Fig. 3A, Fig. 3B mit Bezugszeichen versehen sind, sind in Fig. 4A bis Fig. 4X mit denselben Bezugszeichen versehen. Furthermore, Figure 4A shows a second preferred embodiment of the inventive method for manufacturing the in Fig. 3A, Fig. 3B shown layer assembly 300, referring to FIG. To FIG. 4X described. Those elements of Fig. 4A to Fig. 4X, the above with reference to FIG. 3A, FIG. 3B are provided with reference numerals, 4A are provided to FIG. 4X with the same reference numerals in Fig..

Die in Fig. 4A gezeigte Schichtenfolge 400 wird erhalten, indem auf das kristalline Silizium-Substrat 301 zunächst eine erste elektrisch isolierende Hilfsschicht 401 aus Siliziumdioxid-Material und anschließend eine zweite elektrisch isolierende Hilfsschicht 402 aus Siliziumnitrid- Material aufgebracht wird. The layer sequence 400 shown in FIG. 4A is obtained by first applying a first electrically insulating auxiliary layer 401 made of silicon dioxide material and then a second electrically insulating auxiliary layer 402 made of silicon nitride material to the crystalline silicon substrate 301 .

Die in Fig. 4B gezeigte Schichtenfolge 403 wird erhalten, indem mittels eines geeigneten Lithographie-Verfahrens eine auf die Schichtenfolge 400 aufgebrachte Photolack-Schicht (nicht gezeigt in Fig. 4B) unter Verwenden einer geeigneten Maske photostrukturiert wird und anschließend mittels reaktiven Ionen-Ätzens (RIE, "Reactive Ion Etch") in die Schichtenfolge 400 ein Graben 302 geätzt wird. The layer sequence 403 shown in FIG. 4B is obtained by using a suitable lithography method to photostructure a photoresist layer (not shown in FIG. 4B) applied to the layer sequence 400 and then using reactive ion etching ( RIE, "Reactive Ion Etch") a trench 302 is etched into the layer sequence 400 .

Die in Fig. 4C gezeigte Schichtenfolge 404 wird erhalten, indem an den Seitenwänden des Grabens 302 der erste Abschnitt 303a des ersten Siliziumdioxid-Bereichs 303 mittels thermischen Oxidierens erzeugt wird. Dadurch werden Grabenkanten verrundet und mechanischer Stress sowie elektrische Leckströme reduziert. The layer sequence 404 shown in FIG. 4C is obtained by producing the first section 303 a of the first silicon dioxide region 303 on the side walls of the trench 302 by means of thermal oxidation. This rounds out the edges of the trench and reduces mechanical stress and electrical leakage currents.

Die in Fig. 4D gezeigte Schichtenfolge 405 wird erhalten, indem der Graben 302 der Schichtenfolge 404 aus Fig. 4C unter Verwendung des TEOS-Verfahrens mit Siliziumdioxid-Material 406 aufgefüllt wird. Überschüssiges Siliziumdioxid-Material, das in gemäß Fig. 4D vertikaler Richtung über die zweite elektrisch isolierende Hilfsschicht 402 aus Siliziumnitrid- Material hinaussteht, wird unter Verwendung des CMP- Verfahrens ("Chemical Mechanical Polishing") abgetragen. Während des Polierverfahrens dient die zweite elektrisch isolierende Hilfsschicht 402 als Stopp-Schicht. The layer sequence 405 shown in FIG. 4D is obtained by filling the trench 302 of the layer sequence 404 from FIG. 4C with silicon dioxide material 406 using the TEOS method. Excess silicon dioxide material, which in the vertical direction according to FIG. 4D protrudes beyond the second electrically insulating auxiliary layer 402 made of silicon nitride material, is removed using the CMP process ("Chemical Mechanical Polishing"). During the polishing process, the second electrically insulating auxiliary layer 402 serves as a stop layer.

Die in Fig. 4E gezeigte Schichtenfolge 407 wird erhalten, indem die Schichtenfolge 405 aus Fig. 4D geätzt wird, genauer gesagt wird mittels heißer Phosphorsäure die zweite elektrisch isolierende Hilfsschicht 402 aus Siliziumnitrid- Material mittels selektiven nass-chemischen Ätzens entfernt. The layer sequence 407 shown in FIG. 4E is obtained by etching the layer sequence 405 from FIG. 4D, more precisely the second electrically insulating auxiliary layer 402 made of silicon nitride material is removed by means of selective wet-chemical etching by means of hot phosphoric acid.

Um später (siehe Fig. 4G) einen annähernd planaren Übergang von dem kristallinen Silizium-Substrat 301 zu dem ersten Siliziumdioxid-Bereich 303 zu realisieren, wird die in Fig. 4F gezeigte Schichtenfolge 408 hergestellt, indem eine dritte elektrisch isolierende Hilfsschicht 409 aus Siliziumdioxid- Material an den Seitenflächen des Siliziumdioxid-Materials 406 abgeschieden wird. Bei einer vereinfachten Prozess- Führung kann dieser optionale Verfahrensschritt entfallen. In order later (see FIG. 4G) to realize an approximately planar transition from the crystalline silicon substrate 301 to the first silicon dioxide region 303 , the layer sequence 408 shown in FIG. 4F is produced by a third electrically insulating auxiliary layer 409 made of silicon dioxide Material is deposited on the side surfaces of the silicon dioxide material 406 . With a simplified process management, this optional process step can be omitted.

Um von der Schichtenfolge 408 aus Fig. 4F zu der Schichtenfolge 410 aus Fig. 4G zu gelangen, wird die Schichtenfolge 408 nass-chemisch geätzt, so dass die erste elektrisch isolierende Hilfsschicht 401 aus Siliziumdioxid- Material vollständig weggeätzt wird, so dass die dritte elektrisch isolierende Hilfsschicht 409 ebenfalls vollständig weggeätzt wird und so dass das Siliziumdioxid-Material 406 derart zurückgeätzt wird, dass dadurch ein zweiter Abschnitt 303b des Siliziumdioxid-Bereichs 303 zurückbleibt. Der erste und der zweite Abschnitt 303a, 303b des Siliziumdioxid- Bereichs bilden den Siliziumdioxid-Bereich 303. In order to get from the layer sequence 408 from FIG. 4F to the layer sequence 410 from FIG. 4G, the layer sequence 408 is etched wet-chemically, so that the first electrically insulating auxiliary layer 401 made of silicon dioxide material is completely etched away, so that the third is electrically insulating auxiliary layer 409 is also completely etched away and so that the silicon dioxide material 406 is etched back in such a way that a second section 303 b of the silicon dioxide region 303 remains as a result. The first and the second section 303 a, 303 b of the silicon dioxide region form the silicon dioxide region 303 .

Nach diesem Verfahrensschritt ist der Graben 302 mit dem ersten Siliziumdioxid-Bereich 303 aufgefüllt. After this method step, the trench 302 is filled with the first silicon dioxide region 303 .

Die in Fig. 4H gezeigte Schichtenfolge 411 wird erhalten, indem über dem Graben 302 auf dem ersten Siliziumdioxid- Bereich 303 ein kristalliner Silizium-Bereich 412 aufgebracht wird. Gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der kristalline Silizium-Bereich 412 auf dem ersten Siliziumdioxid-Bereich 303 mittels selektiver Epitaxie ("Selective Epitaxial Grow", SEG) aufgewachsen. Mit anderen Worten wird über der gesamten Oberfläche der Schichtenfolge 410 mittels selektiver Epitaxie ein kristalliner Silizium- Bereich 412 aufgewachsen. Die Dauer des Epitaxie-Verfahrens hängt von der Größe der zu überwachsenden Fläche ab. Da sich bei einer derartigen epitaktischen Herstellung von Silizium Facetten 413 ausbilden können, können diese Facetten 413 beispielsweise dazu benutzt werden, bei einer entsprechenden Beherrschung des Prozesses zur Optimierung des späteren Kanal-Bereichs eingesetzt zu werden. Eine Verdünnung des kristallinen Silizium-Bereichs 412 im späteren Kanal-Bereich kann durchaus erwünscht sein. Beispielsweise kann während der Epitaxie eine "in-situ"-Dotierung des späteren Kanal-Bereichs erfolgen. Im Weiteren wird jedoch ein Herstellungsverfahren der erfindungsgemäßen Schicht-Anordnung beschrieben, bei dem die Facetten 413 in einem Szenario, in dem diese Facetten 413 eher störend sind, entfernt werden. The layer sequence 411 shown in FIG. 4H is obtained by applying a crystalline silicon region 412 to the first silicon dioxide region 303 above the trench 302 . According to the exemplary embodiment described, the crystalline silicon region 412 is grown on the first silicon dioxide region 303 by means of selective epitaxy (“Selective Epitaxial Grow”, SEG). In other words, a crystalline silicon region 412 is grown over the entire surface of the layer sequence 410 by means of selective epitaxy. The duration of the epitaxy process depends on the size of the area to be covered. Since facets 413 can be formed in such an epitaxial production of silicon, these facets 413 can be used, for example, to be used to optimize the later channel area if the process is appropriately mastered. A dilution of the crystalline silicon region 412 in the later channel region may well be desirable. For example, an “in situ” doping of the later channel region can take place during the epitaxy. In the following, however, a production method of the layer arrangement according to the invention is described in which the facets 413 are removed in a scenario in which these facets 413 are rather disruptive.

Um von der von der in Fig. 4H gezeigten Schichtenfolge 411 zu der in Fig. 4I gezeigten Schichtenfolge 414 zu gelangen, werden die Facetten 413 aus Fig. 4H entfernt, indem der kristalline Silizium-Bereich 412 so weit gedünnt wird, bis die Facetten 413 verschwinden. In Abhängigkeit der verwendeten Dotierungen und Abmessungen können später vollständig verarmte (FD, "Fully Depleted") oder wahlweise teilweise verarmte (PD, "Partially Depleted") SOI-MOSFETs hergestellt werden. Fig. 4I zeigt die Schichtenfolge 414, wie sie nach dem Verdünnen des kristallinen Silizium-Bereichs 412 erhalten wird. Dadurch entsteht eine kristalline Silizium- Schicht 415, die im Wesentlichen planar ist. In order to move from the layer sequence 411 shown in FIG. 4H to the layer sequence 414 shown in FIG. 4I, the facets 413 from FIG. 4H are removed by thinning the crystalline silicon region 412 until the facets 413 disappear. Depending on the doping and dimensions used, completely depleted (FD, "fully depleted") or optionally partially depleted (PD, "partially depleted") SOI-MOSFETs can be produced later. Fig. 4I shows the layer sequence 414, as obtained following dilution of the crystalline silicon section 412. This creates a crystalline silicon layer 415 that is essentially planar.

Um von der in Fig. 4I gezeigten Schichtenfolge 414 zu der in Fig. 4J gezeigten Schichtenfolge 416 zu gelangen, wird auf der Oberfläche der Schichtenfolge 414 eine Gateoxid-Schicht 417 aus Siliziumdioxid-Material abgeschieden. In order to move from the layer sequence 414 shown in FIG. 4I to the layer sequence 416 shown in FIG. 4J, a gate oxide layer 417 made of silicon dioxide material is deposited on the surface of the layer sequence 414 .

Die in Fig. 4K gezeigte Schichtenfolge 418 wird erhalten, indem auf der Gateoxid-Schicht 417 eine Polysilizium-Schicht 419 aus polykristallinem Silizium abgeschieden wird. Optional kann die Polysilizium-Schicht 419 n-dotiert werden, um den ohmschen Widerstand der Polysilizium-Schicht 419 herabzusetzen. The layer sequence 418 shown in FIG. 4K is obtained by depositing a polysilicon layer 419 made of polycrystalline silicon on the gate oxide layer 417 . Optionally, the polysilicon layer 419 can be n-doped in order to reduce the ohmic resistance of the polysilicon layer 419 .

Um von der Schichtenfolge 418 aus Fig. 4K auf die Schichtenfolge 420 aus Fig. 4L zu gelangen, wird unter Verwendung eines geeigneten Lithographie- und eines geeigneten Ätz-Verfahrens die kristalline Silizium-Schicht 415 und die Gateoxid-Schicht 417 strukturiert, so dass der Gateoxid-Bereich 309 und der Gate-Bereich 310 entstehen. In order to get from the layer sequence 418 from FIG. 4K to the layer sequence 420 from FIG. 4L, the crystalline silicon layer 415 and the gate oxide layer 417 are structured using a suitable lithography and a suitable etching method, so that the Gate oxide region 309 and gate region 310 are formed.

Mit anderen Worten wird bei den Verfahrensabschnitten, deren Zwischenprodukte in Fig. 4J, Fig. 4K, Fig. 4L gezeigt sind, ein Gateoxid-Bereich 309 aus Siliziumdioxid-Material auf einem Oberflächen-Abschnitt der kristallinen Silizium-Schicht 415 und ein Gate-Bereich 310 aus vorzugsweise n-dotiertem polykristallinen Silizium auf dem Gateoxid-Bereich 309 aufgebracht. In other words, a gate oxide area in the methods sections whose 4L intermediates in Fig. 4J, Fig. 4K, Fig. Are shown 309 of silicon dioxide material on a surface portion of the crystalline silicon layer 415 and a gate region 310 of preferably n-doped polycrystalline silicon applied to the gate oxide region 309 .

Um von der in Fig. 4L gezeigten Schichtenfolge 420 auf die in Fig. 4M gezeigte Schichtenfolge 421 zu gelangen, wird auf der gesamten Oberfläche der Schichtenfolge 420 eine vierte elektrisch isolierende Hilfsschicht 422 aus Siliziumnitrid- Material abgeschieden. In order to move from the layer sequence 420 shown in FIG. 4L to the layer sequence 421 shown in FIG. 4M, a fourth electrically insulating auxiliary layer 422 made of silicon nitride material is deposited on the entire surface of the layer sequence 420 .

Die in Fig. 4N gezeigte Schichtenfolge 423 wird erhalten, indem unter Verwendung eines geeigneten Lithographie- und eines geeigneten Ätz-Verfahrens ein gemäß Fig. 4N jeweils linker und rechter Bereich des kristallinen Silizium- Substrats 301, der kristallinen Silizium-Schicht 415 und der vierten elektrisch isolierenden Hilfsschicht 422 aus Siliziumnitrid-Material entfernt wird. Derjenige Teil der kristallinen Silizium-Schicht 415, der nach Durchführung des beschriebenen Lithographie- und des beschriebenen Ätz- Verfahrens zurückbleibt, wird in Übereinstimmung mit Fig. 3A, Fig. 3B im Weiteren als kristalliner Silizium-Abschnitt 304 bezeichnet. Die bei diesem Verfahrensschritt erforderliche Lack-Maske ist in Fig. 4N nicht gezeigt. Nach dem Photostrukturieren der Lack-Maske wird mittels reaktiven Ionen-Ätzens ("Reactive Ion Etch", RIE) die Schichtenfolge 423 erzeugt. The layer sequence 423 shown in FIG. 4N is obtained by using a suitable lithography and a suitable etching method, a left and right region of the crystalline silicon substrate 301 , the crystalline silicon layer 415 and the fourth according to FIG. 4N electrically insulating auxiliary layer 422 is removed from silicon nitride material. The portion of the crystalline silicon layer 415, which remains after execution of the lithography and etching described of the method described is referred to in accordance with Fig. 3A, Fig. 3B to as crystalline silicon portion 304. The paint mask required in this process step is not shown in FIG. 4N. After the photostructuring of the resist mask, the layer sequence 423 is generated by means of reactive ion etching ("Reactive Ion Etch", RIE).

Um von der in Fig. 4N gezeigten Schichtenfolge 423 auf die in Fig. 40 gezeigte Schichtenfolge 424 zu gelangen, werden die freiliegenden Seitenflächen des kristallinen Silizium- Substrats 301, des kristallinen Silizium-Abschnitts 304 und der vierten elektrisch isolierenden Hilfsschicht 422 mittels Aufbringens einer fünften elektrisch isolierenden Hilfsschicht 425 aus Siliziumnitrid-Material zu den Seiten hin elektrisch entkoppelt. Dadurch wird die thermische Belastung in der Umgebung des epitaktischen Silizium-Films reduziert, wodurch ein Ausdiffundieren von Dotieratomen aus dem Gate-Bereich 310 aus n-dotiertem polykristallinen Silizium-Material und aus anderen Schichten verhindern wird. To get from the layer sequence 423 shown in FIG. 4N to the layer sequence 424 shown in FIG. 40, the exposed side surfaces of the crystalline silicon substrate 301 , the crystalline silicon section 304 and the fourth electrically insulating auxiliary layer 422 are applied by applying a fifth electrically insulating auxiliary layer 425 made of silicon nitride material electrically decoupled to the sides. This reduces the thermal load in the vicinity of the epitaxial silicon film, which prevents diffusion of doping atoms from the gate region 310 made of n-doped polycrystalline silicon material and from other layers.

Um von der in Fig. 40 gezeigten Schichtenfolge 424 zu der in Fig. 4P gezeigten Schichtenfolge 426 zu gelangen, werden freiliegende Silizium-Oberflächen des kristallinen Silizium- Substrats 301 mittels Nass-Ätzens angeätzt. Insbesondere wird das kristalline Silizium-Substrat 301, wie in Fig. 4P gezeigt, in einem Grenzbereich zwischen dem kristallinen Silizium- Substrat 301 und der fünften elektrisch isolierenden Hilfsschicht 425 unterätzt. Alternativ zu der beschriebenen Nass-Ätzung kann der beschriebene Verfahrensschritt auch unter Verwendung eines Trocken-Ätz-Verfahrens realisiert werden. In order to move from the layer sequence 424 shown in FIG. 40 to the layer sequence 426 shown in FIG. 4P, exposed silicon surfaces of the crystalline silicon substrate 301 are etched by means of wet etching. In particular, the crystalline silicon substrate 301, as shown in Fig. 4D is shown undercut in a boundary region between the crystalline silicon substrate 301 and the fifth electrically insulating auxiliary layer 425.. As an alternative to the wet etching described, the method step described can also be implemented using a dry etching method.

Um von der in Fig. 4P gezeigten Schichtenfolge 426 auf die in Fig. 4Q gezeigte Schichtenfolge 427 zu gelangen, wird das in dem vorangehenden Verfahrensschritt angeätzte kristalline Silizium-Substrat 301 in einem Oberflächen-Bereich derart oxidiert, dass der kristalline Silizium-Abschnitt 304 von dem kristallinen Silizium-Substrat 301 elektrisch entkoppelt wird. Um die Oxidation zu vereinfachen, kann optional zuvor eine Implantation mit Sauerstoff oder Wasserstoff durchgeführt werden. In Übereinstimmung mit der in Fig. 3A gewählten Nomenklatur, werden die oxidierten Silizium- Bereiche, also die infolge des beschriebenen Verfahrensschritts entstehenden Siliziumdioxid-Bereiche als zweiter Siliziumdioxid-Bereich 305 bezeichnet. In order to move from the layer sequence 426 shown in FIG. 4P to the layer sequence 427 shown in FIG. 4Q, the crystalline silicon substrate 301 etched in the preceding method step is oxidized in a surface area such that the crystalline silicon section 304 of is electrically decoupled from the crystalline silicon substrate 301 . To simplify the oxidation, an implantation with oxygen or hydrogen can optionally be carried out beforehand. In accordance with the nomenclature chosen in FIG. 3A, the oxidized silicon regions, that is to say the silicon dioxide regions arising as a result of the described method step, are referred to as second silicon dioxide region 305 .

Mit anderen Worten wird bei diesem Verfahrensschritt der zweite Siliziumdioxid-Bereich 305 zwischen dem kristallinen Silizium-Abschnitt 304 und dem kristallinen Silizium-Substrat 301 derart ausgebildet, dass der kristalline Silizium- Abschnitt 304 und das kristalline Silizium-Substrat 301voneinander elektrisch entkoppelt werden. In other words, in this method step, the second silicon dioxide region 305 is formed between the crystalline silicon section 304 and the crystalline silicon substrate 301 in such a way that the crystalline silicon section 304 and the crystalline silicon substrate 301 are electrically decoupled from one another.

Um auf die in Fig. 4R gezeigte Schichtenfolge 428 zu gelangen, werden unter Verwendung eines geeigneten Ätz-Verfahrens die vierte elektrisch isolierende Hilfsschicht aus Siliziumnitrid-Material 422 und die fünfte elektrisch isolierende Hilfsschicht 425 aus Siliziumnitrid-Material nass-chemisch entfernt. In order to arrive at the layer sequence 428 shown in FIG. 4R, the fourth electrically insulating auxiliary layer made of silicon nitride material 422 and the fifth electrically insulating auxiliary layer 425 made of silicon nitride material are removed by wet chemical means using a suitable etching method.

Ab diesem Verfahrensschritt an sind alle weiteren Verfahrensschritte mit der CMOS-Technologie kompatibel. Im Folgenden wird die Weiterprozessierung zum Erzeugen eines n- Kanal-MOSFETs beschrieben, optional kann mittels Verwenden entsprechender p-Dotierungsatome alternativ auch ein p-Kanal- MOSFET hergestellt werden. From this step onwards, all others are Process steps compatible with CMOS technology. in the The further processing for generating an n- Channel MOSFETs described, optionally can be used using corresponding p-doping atoms alternatively also a p-channel MOSFET are manufactured.

Um von der in Fig. 4R gezeigten Schichtenfolge 428 auf die in Fig. 4S gezeigte Schichtenfolge 429 zu gelangen, wird unter Verwendung eines Ionen-Implantations-Verfahrens ein LLD- Gebiet ("Lightly Doped Drain") des Transistors erzeugt. Unter Bezugnahme auf die Nomenklatur von Fig. 3A, Fig. 3B wird ein zweiter Unterabschnitt 306b des Source-Bereichs und ein zweiter Unterabschnitt 307b des Drain-Bereichs erzeugt, indem die freiliegende Oberfläche des kristallinen Silizium- Abschnitts 304 mit n-Dotierungsatomen dotiert wird. Wie in Fig. 4S gezeigt, reichen die n-dotierten zweiten Unterabschnitte des Source-Bereichs und des Drain-Bereichs 306b, 307b seitlich teilweise bis unter den Gateoxid-Bereich 309. In order to get from the layer sequence 428 shown in FIG. 4R to the layer sequence 429 shown in FIG. 4S, an LLD region ("Lightly Doped Drain") of the transistor is generated using an ion implantation method. Referring to the nomenclature of Fig. 3A, Fig. 3B is a second sub portion 306 b of the source region and a second sub portion 307 b of the drain region formed by the exposed surface doping of the crystalline silicon portion 304 with n-type impurity atoms becomes. As shown in FIG. 4S, the n-doped second subsections of the source region and the drain region 306 b, 307 b extend laterally partially below the gate oxide region 309 .

Die in Fig. 4T gezeigte Schichtenfolge 430 wird erhalten, indem an den gemäß Fig. 4S freiliegenden Seitenwänden der Schichtenfolge 429 eine sechste elektrisch isolierende Hilfsschicht 431 aus Siliziumnitrid-Material aufgebracht wird. Diese sechste elektrisch isolierende Hilfsschicht 431 dient dazu, das in einem nachfolgenden Verfahrensschritt durchzuführende n+-Dotieren (HDD, "Highly Doped Drain") des kristallinen Silizium-Abschnitts 304 räumlich zu definieren. The layer sequence 430 shown in FIG. 4T is obtained by applying a sixth electrically insulating auxiliary layer 431 made of silicon nitride material to the side walls of the layer sequence 429 exposed according to FIG. 4S. This sixth electrically insulating auxiliary layer 431 serves to spatially define the n + doping (HDD, "Highly Doped Drain") of the crystalline silicon section 304 to be carried out in a subsequent method step.

Um die in Fig. 4U gezeigte Schichtenfolge 432 zu erhalten, werden unter Verwendung eines Ionen-Implantations-Verfahrens freiliegende Oberflächen-Abschnitte des kristallinen Silizium-Abschnitts 304 mit hohen Ionen-Dosen stark n-dotiert (n+-dotiert), wodurch ein erster Unterabschnitt des Source- Bereichs 306a und ein erster Unterabschnitt des Drain- Bereichs 307a gebildet werden ("Highly Doped Drain"). Wie in Fig. 4U gezeigt, steht der erste Unterabschnitt des Source- Bereichs 306a mit dem zweiten Unterabschnitt des Source- Bereichs 306b in elektrisch leitfähigen Kontakt, analog steht der erste Unterabschnitt des Drain-Bereichs 307a mit dem zweiten Unterabschnitt des Drain-Bereichs 307b in elektrisch leitfähigem Kontakt. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Dotierung der ersten Unterabschnitte des Source-Bereichs 306a bzw. des Drain-Bereichs 307a geringer sind als die Dotierungen (d. h. die Ladungsträger-Konzentration der Dotierungsatome) des zweiten Unterabschnitts des Source- Bereichs 306b bzw. des Drain-Bereichs 307b. Mit anderen Worten ist die Konzentration von Ladungsträgern in dem ersten Unterabschnitt des Source-Bereichs 306a bzw. des Drain- Bereichs 307a höher als jene in den zweiten Unterabschnitten des Source-Bereichs 306b bzw. des Drain-Bereichs 307b. Der erste Unterabschnitt des Source-Bereichs 306a und der zweite Unterabschnitt des Source-Bereichs 306b bilden den ndotierten Source-Bereich 306, und der erste Unterabschnitt des Drain-Bereichs 307a und der zweite Drain-Bereichs 307b bilden den n-dotierten Drain-Bereich 307. In order to obtain the layer sequence 432 shown in FIG. 4U, exposed surface sections of the crystalline silicon section 304 are heavily n-doped (n + -doped) with high ion doses using an ion implantation method, whereby a first Subsection of the source region 306 a and a first subsection of the drain region 307 a are formed ("Highly Doped Drain"). As shown in FIG. 4U, the first subsection of the source region 306 a is in electrically conductive contact with the second subsection of the source region 306 b, analogously the first subsection of the drain region 307 a is in contact with the second subsection of the drain Area 307 b in electrically conductive contact. It should be pointed out that the doping of the first subsections of the source region 306 a or the drain region 307 a is lower than the doping (ie the charge carrier concentration of the doping atoms) of the second subsection of the source region 306 b or drain region 307 b. In other words, the concentration of charge carriers in the first subsection of the source region 306 a or the drain region 307 a is higher than that in the second subsection of the source region 306 b or the drain region 307 b. The first subsection of the source region 306 a and the second subsection of the source region 306 b form the ndoped source region 306 , and the first subsection of the drain region 307 a and the second drain region 307 b form the n-doped Drain area 307 .

In den in Fig. 4S, Fig. 4T und Fig. 4U gezeigten Verfahrensabschnitten wird also ein Drain-Bereich 306 in einem ersten Oberflächen-Bereich des kristallinen Silizium- Abschnitts 304 und ein Drain-Bereich 307 in einem zweiten Oberflächen-Abschnitt des zweiten kristallinen Silizium- Abschnitts 304 mittels n-Dotierens des ersten und des zweiten Oberflächen-Bereichs des kristallinen Silizium-Abschnitts 304mit Dotierungsatomen des n-Dotierungstyps derart ausgebildet, dass der Gateoxid-Bereich 309 auf dem Oberflächen-Abschnitt des kristallinen Silizium-Abschnitts 304 zumindest teilweise zwischen dem Source-Bereich 306 und dem Drain-Bereich 307 angeordnet ist. In the in Fig. 4S, Fig. 4D and Fig. 4U shown stages of the procedure therefore a drain region 306 in a first surface region of the crystalline silicon portion 304 and a drain region 307 in a second surface portion of the second crystalline Silicon section 304 is formed by n-doping the first and second surface regions of the crystalline silicon section 304 with doping atoms of the n-doping type such that the gate oxide region 309 on the surface section of the crystalline silicon section 304 is at least partially is arranged between the source region 306 and the drain region 307 .

Um von der in Fig. 4U gezeigten Schichtenfolge 432 auf die in Fig. 4V gezeigte Schichtenfolge 433 zu gelangen, werden die freiliegenden Oberflächen des kristallinen Silizium- Abschnitts 304 und des Gate-Bereichs 310 aus n-dotiertem Polysilizium mit Silizium-Material bedeckt. Dadurch wird auf dem freiliegenden Oberflächen-Abschnitt des ersten Unterabschnitt 306a des Source-Bereichs 306 sowie auf dem freiliegenden Oberflächen-Abschnitt des ersten Unterabschnitts 307a des Drain-Bereichs 307 eine Silizid- Deckschicht 314 abgeschieden und auf dem freiliegenden Oberflächen-Abschnitt des Gate-Bereichs 310 wird eine Gate- Kontaktierung 317 aus Silizium-Material abgeschieden. In order to get from the layer sequence 432 shown in FIG. 4U to the layer sequence 433 shown in FIG. 4V, the exposed surfaces of the crystalline silicon section 304 and the gate region 310 made of n-doped polysilicon are covered with silicon material. As a result, a silicide cover layer 314 is deposited on the exposed surface section of the first subsection 306 a of the source region 306 and on the exposed surface section of the first subsection 307 a of the drain region 307, and on the exposed surface section of the gate Region 310 , a gate contact 317 made of silicon material is deposited.

Die in Fig. 4W gezeigte Schichtenfolge 434 wird erhalten, indem auf der gesamten Oberfläche der Schichtenfolge 433 eine BPSG-Schicht 435 abgeschieden wird. Die BPSG-Schicht 435 (Borphosphorsilikatglas) wird unter Verwendung eines modifizierten TEOS-Verfahrens hergestellt, bei dem neben der bei dem TEOS-Verfahren üblichen Prozess-Flüssigkeit SiO4C8H20 die Dotier-Gase Diboran und Phosphin zugesetzt werden, so dass sich in dem Siliziumdioxid-Material einige Prozent Phosphor und Bor einlagern. The layer sequence 434 shown in FIG. 4W is obtained by depositing a BPSG layer 435 on the entire surface of the layer sequence 433 . The BPSG layer 435 (borophosphosilicate glass) is produced using a modified TEOS process, in which, in addition to the process liquid SiO 4 C 8 H 20 common in the TEOS process, the doping gases diborane and phosphine are added so that Store a few percent of phosphorus and boron in the silicon dioxide material.

Die in Fig. 4X gezeigte Schichtenfolge 436 wird erhalten, indem unter Verwendung eines geeigneten Lithographie- und eines geeigneten Ätz-Verfahrens die BPSG-Schicht 435 derart geätzt wird, dass derarte Kontaktlöcher entstehen, dass dadurch die Silizid-Deckschicht 314 in einer Umgebung des Source-Bereichs 306 und einer Umgebung des Drain-Bereichs 307 freigelegt wird. Dieser Zwischenschritt ist in den Figuren nicht separat gezeigt. In einem weiteren Verfahrensschritt werden die derart erzeugten Kontaktlöcher mit einem leitfähigen, metallischen Material gefüllt. Dadurch werden die Metall-Kontaktierungen 315 ausgebildet. The layer sequence 436 shown in FIG. 4X is obtained by etching the BPSG layer 435 using a suitable lithography and a suitable etching method in such a way that contact holes are created such that the silicide cover layer 314 in an environment of the source Region 306 and an environment of the drain region 307 is exposed. This intermediate step is not shown separately in the figures. In a further process step, the contact holes produced in this way are filled with a conductive, metallic material. The metal contacts 315 are thereby formed.

Die in Fig. 4X gezeigte, erfindungsgemäß hergestellte Schichtenfolge 436 entspricht im Wesentlichen der erfindungsgemäßen Schicht-Anordnung 300 aus Fig. 3A, Fig. 3B. The layer sequence 436 shown in FIG. 4X, according to the invention produced substantially corresponds to the layer arrangement according to the invention 300 of Fig. 3A, Fig. 3B.

In diesem Dokument sind folgende Veröffentlichungen zitiert:
[1] Widmann, D, Mader, H, Friedrich, H (1996) "Technologie hochintegrierter Schaltungen", Kapitel 8.4, Springer Verlag, Berlin, IBSN 3-540-59357-8
[2] Hilleringmann, U (1999) "Silizium-Halbleitertechnologie", Kapitel 11.3, Teubner Studienbücher Elektrotechnik, Stuttgart, Leipzig, ISBN 3-519-10149-1 Bezugszeichenliste 100 Schicht-Anordnung
101 kristallines Substrat
102 erster Graben
103 zweiter Graben
104 erster Bereich aus dem ersten elektrisch isolierenden Material
105 zweiter Bereich aus dem ersten elektrisch isolierenden Material
106 erster kristalliner Abschnitt
107 zweiter kristalliner Abschnitt
200 Schichtenfolge
201 kristallines Substrat
202 erster Graben
203 zweiter Graben
204 Schichtenfolge
205 erster Bereich aus Siliziumdioxid-Material
206 zweiter Bereich aus Siliziumdioxid-Material
207 Schicht-Anordnung
208 erster kristalliner Abschnitt
209 zweiter kristalliner Abschnitt
300 Schicht-Anordnung
301 kristallines Silizium-Substrat
302 Graben
303 erster Siliziumdioxid-Bereich
303a erster Abschnitt des ersten Siliziumdioxid-Bereichs
303b zweiter Abschnitt des Siliziumdioxid-Bereichs
304 kristalliner Silizium-Abschnitt
305 zweiter Siliziumdioxid-Bereich
306 n-dotierter Source-Bereich
306a erster Unterabschnitt des Source-Bereichs
306b zweiter Unterabschnitt des Source-Bereichs
307 n-dotierter Drain-Bereich
307a erster Unterabschnitt des Drain-Bereichs
307b zweiter Unterabschnitt des Drain-Bereichs
308 Kanal-Bereich
309 Gateoxid-Bereich
310 Gate-Bereich
311 erste Siliziumnitrid-Abstandshalter
312 zweite Siliziumnitrid-Abstandshalter
313 Passivierungsschicht
314 Silizid-Deckschicht
315 Metall-Kontaktierung
316 Metall-Anschluss
317 Gate-Kontaktierung
318 Gate-Anschluss
320 Wafer
321 Quader
322 erste Schnittebene
323 zweite Schnittebene
400 Schichtenfolge
401 erste elektrisch isolierende Hilfsschicht
402 zweite elektrisch isolierende Hilfsschicht
403 Schichtenfolge
404 Schichtenfolge
405 Schichtenfolge
406 Siliziumdioxid-Material
407 Schichtenfolge
408 Schichtenfolge
409 dritte elektrisch isolierende Hilfsschicht
410 Schichtenfolge
411 Schichtenfolge
412 kristalliner Silizium-Bereich
413 Facette
414 Schichtenfolge
415 kristalline Silizium-Schicht
416 Schichtenfolge
417 Gateoxid-Schicht
418 Schichtenfolge
419 Poly-Silizium-Schicht
420 Schichtenfolge
421 Schichtenfolge
422 vierte elektrisch isolierende Hilfsschicht
423 Schichtenfolge
424 Schichtenfolge
425 fünfte elektrisch isolierende Hilfsschicht
426 Schichtenfolge
427 Schichtenfolge
428 Schichtenfolge
429 Schichtenfolge
430 Schichtenfolge
431 sechste elektrisch isolierende Hilfsschicht
432 Schichtenfolge
433 Schichtenfolge
434 Schichtenfolge
435 BPSG-Schicht
436 Schichtenfolge
The following publications are cited in this document:
[1] Widmann, D, Mader, H, Friedrich, H ( 1996 ) "Technology of Highly Integrated Circuits", Chapter 8.4, Springer Verlag, Berlin, IBSN 3-540-59357-8
[2] Hilleringmann, U (1999) "Silicon Semiconductor Technology", chapter 11.3, Teubner Study Books Electrical Engineering, Stuttgart, Leipzig, ISBN 3-519-10149-1 Reference Signs List 100 layer assembly
101 crystalline substrate
102 first trench
103 second ditch
104 first area made of the first electrically insulating material
105 second area made of the first electrically insulating material
106 first crystalline section
107 second crystalline section
200 layer sequence
201 crystalline substrate
202 first trench
203 second trench
204 layer sequence
205 first area made of silicon dioxide material
206 second area made of silicon dioxide material
207 layer arrangement
208 first crystalline section
209 second crystalline section
300 layer arrangement
301 crystalline silicon substrate
302 trench
303 first silicon dioxide area
303 a first section of the first silicon dioxide region
303 b second section of the silicon dioxide range
304 crystalline silicon section
305 second silicon dioxide area
306 n-doped source region
306 a first subsection of the source area
306 b second subsection of the source area
307 n-doped drain region
307 a first subsection of the drain region
307 b second subsection of the drain region
308 channel area
309 gate oxide area
310 gate area
311 first silicon nitride spacer
312 second silicon nitride spacer
313 passivation layer
314 silicide top layer
315 metal contact
316 metal connector
317 gate contacting
318 gate connector
320 wafers
321 cuboids
322 first section plane
323 second section plane
400 sequence of layers
401 first electrically insulating auxiliary layer
402 second electrically insulating auxiliary layer
403 layer sequence
404 layer sequence
405 layer sequence
406 silicon dioxide material
407 layer sequence
408 layer sequence
409 third electrically insulating auxiliary layer
410 sequence of layers
411 layer sequence
412 crystalline silicon area
413 facet
414 layer sequence
415 crystalline silicon layer
416 layer sequence
417 gate oxide layer
418 layer sequence
419 poly silicon layer
420 sequence of layers
421 layer sequence
422 fourth electrically insulating auxiliary layer
423 layer sequence
424 layer sequence
425 fifth electrically insulating auxiliary layer
426 layer sequence
427 layer sequence
428 layer sequence
429 layer sequence
430 layer sequence
431 sixth electrically insulating auxiliary layer
432 layer sequence
433 layer sequence
434 layer sequence
435 BPSG layer
436 layer sequence

Claims (18)

1. Schicht-Anordnung mit
einem kristallinen Substrat aus einem ersten halbleitenden Material;
mindestens einem in dem Substrat eingebrachten Graben, wobei zumindest ein Teil des mindestens einen Grabens zumindest teilweise mit einem ersten elektrisch isolierenden Material gefüllt ist;
mindestens einem über zumindest einem Teil des Grabens auf dem ersten elektrisch isolierenden Material aufgebrachten kristallinen Abschnitt aus einem zweiten halbleitenden Material.
1st layer arrangement with
a crystalline substrate made of a first semiconducting material;
at least one trench made in the substrate, at least part of the at least one trench being at least partially filled with a first electrically insulating material;
at least one crystalline section made of a second semiconducting material and applied to the first electrically insulating material over at least part of the trench.
2. Schicht-Anordnung nach Anspruch 1, bei der voneinander unabhängig das erste und das zweite halbleitende Material jeweils eines der Materialien
Silizium;
Germanium; oder
eine Silizium-Germanium-Legierung
ist.
2. Layer arrangement according to claim 1, wherein each of the first and the second semiconducting material independently of one another of the materials
Silicon;
germanium; or
a silicon germanium alloy
is.
3. Schicht-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, die ferner mindestens ein weiteres auf oder in dem Substrat integriertes elektronisches Bauelement aufweist. 3. layer arrangement according to claim 1 or 2, the further at least one other on or in the substrate Has integrated electronic component. 4. Schicht-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher der mindestens eine kristalline Abschnitt und das kristalline Substrat voneinander elektrisch entkoppelt sind. 4. Layer arrangement according to one of claims 1 to 3, in which the at least one crystalline section and the crystalline substrate are electrically decoupled from each other. 5. Schicht-Anordnung nach Anspruch 4, die einen Bereich aus einem zweiten elektrisch isolierenden Material aufweist, der zwischen dem mindestens einen kristallinen Abschnitt und dem kristallinen Substrat derart angeordnet ist, dass der mindestens eine kristalline Abschnitt und das kristalline Substrat voneinander elektrisch entkoppelt sind. 5. layer arrangement according to claim 4, the one area from a second electrically insulating Has material that between the at least one crystalline section and the crystalline substrate such is arranged that the at least one crystalline Section and the crystalline substrate from each other electrically are decoupled. 6. Schicht-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die ferner aufweist:
einen Source-Bereich, dotiert mit Dotierungsatomen eines vorgegebenen Dotierungstyps, in einem ersten Oberflächenbereich des mindestens einen kristallinen Abschnitts;
einen Drain-Bereich, dotiert mit Dotierungsatomen des vorgegebenen Dotierungstyps, in einem zweiten Oberflächenbereich des mindestens einen kristallinen Abschnitts;
einen Kanal-Bereich in dem mindestens einen kristallinen Abschnitt zwischen dem Source-Bereich und dem Drain- Bereich;
einen Gateoxid-Bereich aus einem dritten elektrisch isolierenden Material auf dem Kanal-Bereich;
einen Gate-Bereich aus einem elektrisch leitfähigen Material auf dem Gateoxid-Bereich.
6. Layer arrangement according to one of claims 1 to 5, further comprising:
a source region, doped with doping atoms of a predetermined doping type, in a first surface region of the at least one crystalline section;
a drain region, doped with doping atoms of the predetermined doping type, in a second surface region of the at least one crystalline section;
a channel region in the at least one crystalline section between the source region and the drain region;
a gate oxide region made of a third electrically insulating material on the channel region;
a gate region made of an electrically conductive material on the gate oxide region.
7. Schicht-Anordnung nach Anspruch 6, bei der voneinander unabhängig das erste, das zweite und das dritte elektrisch isolierende Material
Siliziumdioxid-Material;
Siliziumnitrid-Material;
Kalziumflurid-Material;
Tantalpentoxid-Material;
Aluminiumoxid-Material;
Hafniumoxid-Material;
Titanoxid-Material;
nitridiertes Siliziumdioxid-Material;
eine Siliziumdioxid-Siliziumnitrid-Schichtenfolge oder
eine Siliziumdioxid-Siliziumnitrid-Siliziumdioxid (ONO) Schichtfolge
ist.
7. Layer arrangement according to claim 6, in which the first, the second and the third electrically insulating material are independent of one another
Silicon dioxide material;
Silicon nitride material;
Kalziumflurid material;
Tantalum pentoxide material;
Alumina material;
Hafnium oxide material;
Titanium oxide material;
nitrided silicon dioxide material;
a silicon dioxide-silicon nitride layer sequence or
a silicon dioxide-silicon nitride-silicon dioxide (ONO) layer sequence
is.
8. Schicht-Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, bei der das elektrisch leitfähige Material
kristallines Silizium;
polykristallines Silizium;
eine Silizium-Metall-Legierung oder
ein Metall
ist.
8. Layer arrangement according to claim 6 or 7, wherein the electrically conductive material
crystalline silicon;
polycrystalline silicon;
a silicon metal alloy or
a metal
is.
9. Schicht-Anordnung nach Anspruch 8, bei dem das polykristalline Silizium mit Dotierungsatomen des vorgegebenen Dotierungstyps dotiert ist. 9. layer arrangement according to claim 8, in which the polycrystalline silicon with doping atoms of predetermined doping type is doped. 10. Schicht-Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem der vorgegebene Dotierungstyp eine p-Dotierung oder eine n-Dotierung ist. 10. layer arrangement according to one of claims 6 to 9, where the specified doping type is p-doping or is an n-doping. 11. Verfahren zum Herstellen einer Schicht-Anordnung, bei dem
mindestens ein Graben in ein kristallines Substrat aus einem ersten halbleitenden Material eingebracht wird;
zumindest ein Teil des mindestens einen Grabens zumindest teilweise mit einem ersten elektrisch isolierenden Material aufgefüllt wird;
über zumindest einem Teil des Grabens auf dem elektrisch isolierenden Material mindestens ein kristalliner Abschnitt aus einem zweiten halbleitenden Material aufgebracht wird.
11. A method for producing a layer arrangement, in which
at least one trench is introduced into a crystalline substrate made of a first semiconducting material;
at least part of the at least one trench is at least partially filled with a first electrically insulating material;
at least one crystalline section made of a second semiconducting material is applied over at least part of the trench on the electrically insulating material.
12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem während des Herstellungsverfahrens der Schicht- Anordnung auf oder in mindestens einem weiteren Oberflächenbereich des kristallinen Substrats mindestens ein weiteres elektronisches Bauelement integriert wird. 12. The method according to claim 11, in which during the manufacturing process of the layer Arrangement on or in at least one other Surface area of the crystalline substrate at least one further electronic component is integrated. 13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem das erste elektrisch isolierende Material in den Graben mittels der Grabenisolationstechnik ("Shallow Trench Isolation") eingebracht wird. 13. The method according to claim 11 or 12, in which the first electrically insulating material in the Digging using the trench isolation technique ("Shallow Trench Isolation ") is introduced. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem der mindestens eine kristalline Abschnitt aus dem zweiten halbleitenden Material auf dem Oberflächenbereich des elektrisch isolierenden Materials mittels selektiver Epitaxie ("Selective Epitaxial Grow") aufgewachsen wird. 14. The method according to any one of claims 11 to 13, in which the at least one crystalline section from the second semiconducting material on the surface area of the electrically insulating material by means of selective epitaxy ("Selective Epitaxial Grow"). 15. Verfahren nach Anspruch 14,
bei dem bei der selektiven Epitaxie als Prozessgas
Silan; oder
Dichlorsilan
verwendet wird.
15. The method according to claim 14,
in the case of selective epitaxy as a process gas
silane; or
dichlorosilane
is used.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem der mindestens eine kristalline Abschnitt aus dem zweiten halbleitenden Material auf dem Oberflächenbereich des elektrisch isolierenden Materials mittels
Flüssigphasen-Epitaxie;
Metallorganischer Epitaxie;
Molekularstrahl-Epitaxie; oder
Atomic Layer Deposition
ausgebildet wird.
16. The method according to any one of claims 11 to 13, wherein the at least one crystalline section of the second semiconducting material on the surface region of the electrically insulating material by means of
Liquid phase epitaxy;
Organometallic epitaxy;
Molecular beam epitaxy; or
Atomic layer deposition
is trained.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, bei dem ferner ein Bereich aus einem zweiten elektrisch isolierenden Material zwischen dem mindestens einen kristallinen Abschnitt und dem kristallinen Substrat derart ausgebildet wird, dass der mindestens eine kristalline Abschnitt und das kristalline Substrat voneinander elektrisch entkoppelt werden. 17. The method according to any one of claims 11 to 16, in which an area from a second electrical insulating material between the at least one crystalline section and the crystalline substrate such is formed that the at least one crystalline Section and the crystalline substrate from each other electrically be decoupled. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, bei dem ferner
ein Gateoxid-Bereich aus einem dritten elektrisch isolierenden Material auf einem Oberflächen-Abschnitt des mindestens einen kristallinen Abschnitts und ein Gate-Bereich aus einem elektrisch leitfähigen Material auf dem Gateoxid-Bereich aufgebracht werden;
ein Source-Bereich in einem ersten Oberflächen-Bereich des mindestens einen kristallinen Abschnitts und ein Drain-Bereich in einem zweiten Oberflächenbereich des mindestens einen kristallinen Abschnitts mittels Dotierens des ersten und des zweiten Oberflächenbereichs des mindestens einen kristallinen Abschnitts mit Dotierungsatomen eines vorgegebenen Dotierungstyps derart ausgebildet werden, dass der Gateoxid-Bereich auf dem Oberflächen-Abschnitt des kristallinen Abschnitts zumindest teilweise zwischen dem Source-Bereich und dem Drain-Bereich angeordnet ist.
18. The method according to any one of claims 11 to 17, further comprising
a gate oxide region made of a third electrically insulating material is applied to a surface section of the at least one crystalline section and a gate region made of an electrically conductive material is applied to the gate oxide region;
a source region in a first surface region of the at least one crystalline section and a drain region in a second surface region of the at least one crystalline section are formed in this way by doping the first and the second surface region of the at least one crystalline section with doping atoms of a predetermined doping type that the gate oxide region on the surface portion of the crystalline portion is at least partially disposed between the source region and the drain region.
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