[go: up one dir, main page]

DE102013213007A1 - Semiconductor device, trench field effect transistor, method for producing a trench field effect transistor and method for producing a semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device, trench field effect transistor, method for producing a trench field effect transistor and method for producing a semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
DE102013213007A1
DE102013213007A1 DE102013213007.4A DE102013213007A DE102013213007A1 DE 102013213007 A1 DE102013213007 A1 DE 102013213007A1 DE 102013213007 A DE102013213007 A DE 102013213007A DE 102013213007 A1 DE102013213007 A1 DE 102013213007A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
trench
doped
substrate
dopant
boundary
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
DE102013213007.4A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102013213007B4 (en
Inventor
Christian Foerster
Timm Hoehr
Frank LIPSKI
Ingo Martini
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102013213007.4A priority Critical patent/DE102013213007B4/en
Publication of DE102013213007A1 publication Critical patent/DE102013213007A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102013213007B4 publication Critical patent/DE102013213007B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/01Manufacture or treatment
    • H10D84/0123Integrating together multiple components covered by H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integrating multiple IGBTs
    • H10D84/0126Integrating together multiple components covered by H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integrating multiple IGBTs the components including insulated gates, e.g. IGFETs
    • H10D84/0135Manufacturing their gate conductors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/01Manufacture or treatment
    • H10D30/021Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET]
    • H10D30/028Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of double-diffused metal oxide semiconductor [DMOS] FETs
    • H10D30/0291Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of double-diffused metal oxide semiconductor [DMOS] FETs of vertical DMOS [VDMOS] FETs
    • H10D30/0297Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of double-diffused metal oxide semiconductor [DMOS] FETs of vertical DMOS [VDMOS] FETs using recessing of the gate electrodes, e.g. to form trench gate electrodes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/10Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
    • H10D62/102Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
    • H10D62/103Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse-biased devices
    • H10D62/105Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse-biased devices by having particular doping profiles, shapes or arrangements of PN junctions; by having supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE] 
    • H10D62/106Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse-biased devices by having particular doping profiles, shapes or arrangements of PN junctions; by having supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]  having supplementary regions doped oppositely to or in rectifying contact with regions of the semiconductor bodies, e.g. guard rings with PN or Schottky junctions
    • H10D62/107Buried supplementary regions, e.g. buried guard rings 
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/01Manufacture or treatment
    • H10D84/02Manufacture or treatment characterised by using material-based technologies
    • H10D84/03Manufacture or treatment characterised by using material-based technologies using Group IV technology, e.g. silicon technology or silicon-carbide [SiC] technology
    • H10D84/038Manufacture or treatment characterised by using material-based technologies using Group IV technology, e.g. silicon technology or silicon-carbide [SiC] technology using silicon technology, e.g. SiGe
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/80Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs
    • H10D84/82Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs of only field-effect components
    • H10D84/83Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs of only field-effect components of only insulated-gate FETs [IGFET]
    • H10D84/837Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs of only field-effect components of only insulated-gate FETs [IGFET] comprising vertical IGFETs
    • H10D84/839Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs of only field-effect components of only insulated-gate FETs [IGFET] comprising vertical IGFETs comprising VDMOS
    • H10P32/14
    • H10P32/171
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/01Manufacture or treatment
    • H10D30/021Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET]
    • H10D30/028Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of double-diffused metal oxide semiconductor [DMOS] FETs
    • H10D30/0291Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of double-diffused metal oxide semiconductor [DMOS] FETs of vertical DMOS [VDMOS] FETs
    • H10D30/0293Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of double-diffused metal oxide semiconductor [DMOS] FETs of vertical DMOS [VDMOS] FETs using formation of insulating sidewall spacers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/64Double-diffused metal-oxide semiconductor [DMOS] FETs
    • H10D30/66Vertical DMOS [VDMOS] FETs
    • H10D30/668Vertical DMOS [VDMOS] FETs having trench gate electrodes, e.g. UMOS transistors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/10Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
    • H10D62/113Isolations within a component, i.e. internal isolations
    • H10D62/115Dielectric isolations, e.g. air gaps
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/10Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
    • H10D62/124Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of semiconductor bodies or of junctions between the regions
    • H10D62/125Shapes of junctions between the regions
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D64/00Electrodes of devices having potential barriers
    • H10D64/111Field plates
    • H10D64/117Recessed field plates, e.g. trench field plates or buried field plates
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/80Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs
    • H10D84/82Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs of only field-effect components
    • H10D84/83Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs of only field-effect components of only insulated-gate FETs [IGFET]
    • H10D84/83138Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs of only field-effect components of only insulated-gate FETs [IGFET] the IGFETs characterised by having different shapes or dimensions of their gate conductors
    • H10P30/206
    • H10P30/212
    • H10P30/222

Landscapes

  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

In Ausgestaltungen von Halbleiterbauelementen werden Dotierstoffreservoirs in ein Substrat (300) eingebracht und durch nachfolgende thermisch induzierte Diffusion in einem zu dotierenden Gebiet (200) verteilt. Form und/oder Ort eines nach der Diffusion dotierten Gebietes und damit beispielsweise der Ort des Avalanche-Durchbruchs eines Trench-FET lassen sich kontrollieren, wenn das Substrat (300) eine Begrenzungsstruktur (100) umfasst, die mindestens zwei parallele, in das Substrat (300) eingebettete Begrenzungsschichten (110, 120) umfasst, die eine wesentlich geringere Dotierstoffdiffusivität aufweisen als das Substrat (300), wobei zumindest ein Teil des dotierten Gebiets (200) zwischen den parallelen Begrenzungsschichten (110, 120) angeordnet ist und an diese angrenzt.In embodiments of semiconductor devices, dopant reservoirs are introduced into a substrate (300) and distributed by subsequent thermally induced diffusion in a region (200) to be doped. The shape and / or location of a region doped after the diffusion and thus, for example, the location of the avalanche breakdown of a trench FET can be controlled if the substrate (300) comprises a delimiting structure (100) which is at least two parallel, into the substrate ( 300) includes embedded confinement layers (110, 120) having a substantially lower dopant diffusivity than the substrate (300), wherein at least a portion of the doped region (200) is disposed between and adjacent to the parallel confinement layers (110, 120).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement und einen Trench-Feldeffekttransistor sowie Verfahren zur deren Herstellung.The present invention relates to a semiconductor device and a trench field effect transistor and to methods for their production.

Stand der TechnikState of the art

Halbleiterbauelemente zum Beispiel Leistungstransistoren kommen heutzutage in einer Vielzahl von Anwendungen zum Einsatz. Ein Beispiel für Leistungstransistoren sind sogenannte Trench-Feldeffekttransistoren, kurz Trench-FETs. Trench-FETs umfassen einen auch als Trench bezeichneten Graben, in dem das Gate des Trench-FET, das sogenannte Trench-Gate, angeordnet ist. Der Kanal von Trench-FETs verläuft in vertikaler Richtung entlang dieses Trench-Gates. Trench-FETs können als sogenannte Feldplatten-Trench-FETs ausgebildet sein, die zusätzlich zum Trench-Gate eine oder mehrere Trench-Feldplatten umfassen, die im Graben unterhalb des Trench-Gate angeordnet sind. Dabei sind die Trench-Feldplatten meist vertikal, also parallel zum Graben angeordnet.Semiconductor devices, for example, power transistors are used today in a variety of applications. An example of power transistors are so-called trench field effect transistors, in short trench FETs. Trench FETs include a trench, also called a trench, in which the gate of the trench FET, the so-called trench gate, is arranged. The channel of trench FETs runs in a vertical direction along this trench gate. Trench FETs may be formed as so-called field plate trench FETs which, in addition to the trench gate, comprise one or more trench field plates disposed in the trench below the trench gate. The trench field plates are usually vertical, ie arranged parallel to the trench.

Beim Abschalten von Trench-FETs, insbesondere von Feldplatten-Trench-FETs, und anderen ähnlichen in Halbleitern realisierten elektrischen oder elektronischen Bauelementen können diese selbig in den Zustand des sogenannten Avalanche-Durchbruchs übergehen, einem lawinenartigen Durchbruch von Ladungsträgern am Ort bzw. an Orten höchster Feldstärke. Der Ort beziehungsweise die Orte des Durchbruchs liegen jeweils am unteren Ende des Grabens oder in Bereichen, welche sich seitlich des Grabens befinden. Ob ein Avalanche-Durchbruch erfolgt, hängt von der Induktivität im sogenannten Kommutierkreis und den resultierenden Feldstärkespitzen ab.When shutting off trench FETs, in particular field-plate trench FETs, and other similar electrical or electronic components realized in semiconductors, they can transition into the state of so-called avalanche breakdown, an avalanche-like breakthrough of charge carriers in place or in places highest field strength. The location or locations of the breakthrough lie respectively at the lower end of the trench or in areas which are located laterally of the trench. Whether an avalanche breakdown occurs depends on the inductance in the so-called commutation circuit and the resulting field strength peaks.

Bei einem Avalanche-Durchbruch kann die räumliche Nähe der Gate- oder Feldoxide zum Maximum der Stoßionisation beziehungsweise zu den bei dieser Stoßionisation generierten Löchern zu einer Schädigung beziehungsweise zu einer Einlagerung der genannten Ladungsträger in die Gate- oder Feldoxide kommen. Die Einlagerung der Ladungsträger in die Oxide wird auch als „charge trapping” bezeichnet. Bei häufig wiederkehrenden Durchbruchsereignissen können diese eine Degradation der Sperrspannung des Transistors bewirken und schließlich zu einem Ausfall des Bauelements führen. Für Anwendungen, in denen wiederholte Durchbruchsereignisse auftreten, sind daher Bauelemente von Vorteil, bei denen entsprechende Ladungsträger nicht in direkter Nähe zu den Oxiden generiert werden.In the case of an avalanche breakthrough, the spatial proximity of the gate or field oxides to the maximum of the impact ionization or to the holes generated during this impact ionization can lead to damage or to an incorporation of the mentioned charge carriers into the gate or field oxides. The incorporation of the charge carriers into the oxides is also referred to as "charge trapping". For frequently recurring breakthrough events, these can cause a degradation of the reverse voltage of the transistor and eventually lead to a failure of the device. For applications in which repeated breakdown events occur, therefore, components are advantageous in which corresponding charge carriers are not generated in the immediate vicinity of the oxides.

Zur Kontrolle des Ortes, an dem entsprechende Ladungsträger generiert werden, kann nach Stand der Technik ein entsprechend dotiertes Dotierstoffreservoir im Substrat unterhalb des Grabens angeordnet werden, aus welchem Dotierstoff in mindestens einem nachfolgenden thermischen Verfahrenschritt heraus diffundiert, sodass ein entsprechend dotiertes Gebiet im Substrat entsteht.In order to control the location at which corresponding charge carriers are generated, according to the prior art a correspondingly doped dopant reservoir can be arranged in the substrate below the trench, from which dopant diffuses out in at least one subsequent thermal process step, so that a correspondingly doped region is formed in the substrate.

Auch in anderen Ausgestaltungen von Halbleiterbauelementen werden Dotierstoffreservoirs in ein Substrat eingebracht und durch nachfolgende thermisch induzierte Diffusion in einem zu dotierenden Gebiet verteilt.In other embodiments of semiconductor components, dopant reservoirs are introduced into a substrate and distributed by subsequent thermally induced diffusion in a region to be doped.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben festgestellt, dass sich Form und/oder Ort des nach der Diffusion dotierten Gebietes und damit beispielsweise der Ort des Avalanche-Durchbruchs noch besser kontrollieren lässt, wenn das Substrat eine Begrenzungsstruktur umfasst, die mindestens zwei parallele, in das Substrat eingebettete Begrenzungsschichten umfasst, die eine wesentlich geringere Dotierstoffdiffusivität aufweisen als das Substrat, wobei zumindest ein Teil des dotierten Gebiets zwischen den parallelen Begrenzungsschichten angeordnet ist und an diese angrenzt.The inventors of the present invention have found that the shape and / or location of the diffusion-doped region, and thus, for example, the location of the avalanche breakdown, can be controlled even better if the substrate comprises a boundary structure which is at least two parallel, into the substrate comprises embedded confinement layers having a substantially lower dopant diffusivity than the substrate, wherein at least a portion of the doped region is disposed between and adjacent to the parallel confinement layers.

Erfindungsgemäß wird deshalb ein Halbleiterbauelement gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Dabei umfasst das Halbleiterbauelement ein Substrat mit einem dotierten Gebiet, wobei das dotierte Gebiet teilweise an eine in das Substrat eingebettete Begrenzungsstruktur grenzt und ansonsten von einem Umgebungsgebiet im Substrat umgeben wird, welches entgegengesetzt oder undotiert ist. Dabei weist die Begrenzungsstruktur eine wesentlich geringere Dotierstoffdiffusivität auf als das Substrat und umfasst mindestens zwei parallele, in das Substrat eingebettete Begrenzungsschichten. Das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des dotierten Gebiets zwischen den parallelen Begrenzungsschichten angeordnet ist und in einer Richtung parallel zu einer Normalen der parallelen Begrenzungsschichten an diese angrenzt.Therefore, a semiconductor device according to claim 1 is proposed according to the invention. In this case, the semiconductor component comprises a substrate having a doped region, wherein the doped region partly adjoins a limiting structure embedded in the substrate and is otherwise surrounded by a surrounding region in the substrate which is opposite or undoped. In this case, the limiting structure has a substantially lower dopant diffusivity than the substrate and comprises at least two parallel boundary layers embedded in the substrate. The semiconductor device according to the invention is characterized in that at least a part of the doped region is arranged between the parallel boundary layers and adjoins them in a direction parallel to a normal of the parallel boundary layers.

Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Trench-Feldeffekttransistor nach Anspruch 5 vorgestellt. Dabei ist ein Graben des Trench-Feldeffekttransistors so in einem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement angeordnet, dass das dotierte Gebiet direkt unterhalb des Grabens liegt, wobei die Begrenzungsstruktur an ein Gateoxid des Feldeffekttransistors angrenzt.According to the invention, a trench field effect transistor according to claim 5 is further presented. In this case, a trench of the trench field effect transistor is arranged in a semiconductor component according to the invention such that the doped region lies directly below the trench, the limiting structure being adjacent to a gate oxide of the field effect transistor.

Erfindungsgemäß wird auch ein Halbleiterbauelement nach Anspruch 6 mit erfindungsgemäßen Trench-Feldeffekttransistoren vorgestellt. Dabei ist zwischen je zwei benachbarten erfindungsgemäßen Trench-Feldeffekttransistoren mindestens ein weiterer Trench-Feldeffekttransistor angeordnet, der kein dotiertes Gebiet direkt unterhalb des Grabens aufweist.According to the invention, a semiconductor component according to claim 6 with inventive trench field effect transistors is presented. In this case, between each two adjacent trench field effect transistors according to the invention at least one arranged further trench field effect transistor having no doped region directly below the trench.

Die Begrenzungsstruktur begrenzt das dotierte Gebiet, sodass der Durchlasswiderstand durch das dotierte Gebiet nur geringfügig erhöht wird. Insbesondere ermöglicht die Begrenzungsstruktur, dass das dotierte Gebiet mittels thermisch induzierter Dotierstoffdiffusion aus einem Dotierstoffreservoir heraus mit der besagten Begrenzung erzeugt wird.The confinement structure confines the doped region so that the on-resistance through the doped region is only slightly increased. In particular, the confinement structure allows the doped region to be generated by means of thermally induced dopant diffusion out of a dopant reservoir with said boundary.

In einer Ausführungsform kann die Begrenzungsstruktur weiterhin ein in das Substrat eingebettetes und die parallelen Begrenzungsschichten verbindendes Begrenzungselement umfassen, wobei der Teil des dotierten Gebiets in einer weiteren, zu der Normalen senkrechten Richtung an das verbindende Begrenzungselement grenzt. Das verbindende Begrenzungselement kann eine horizontale Begrenzungsschicht sein oder eine U-Form oder eine V-Form haben.In an embodiment, the delimiting structure may further comprise a delimiting element embedded in the substrate and connecting the parallel delimiting layers, wherein the part of the doped region is adjacent to the connecting delimiting element in another direction perpendicular to the normal. The connecting boundary element may be a horizontal boundary layer or have a U-shape or a V-shape.

Dies begrenzt das dotierte Gebiet in der weiteren Richtung und begrenzt so die Durchlasswiderstandserhöhung.This limits the doped region in the wider direction, thus limiting the on-resistance increase.

Ein Rest des dotierten Gebiets kann in der weiteren Richtung an den Teil und zumindest an Enden der parallelen Begrenzungsschichten angrenzen.A remainder of the doped region may adjoin the part and at least ends of the parallel confinement layers in the further direction.

Dann kann das Dotierstoffreservoir vollständig zwischen den parallelen Begrenzungsschichten gebildet werden. Thermisch induzierte Dotierstoffdiffusion bewirkt dann, dass sich das dotierte Gebiet mit einem Teil zwischen den parallelen Begrenzungsschichten und außerhalb der Begrenzungsstruktur angeordnetem Rest bildet.Then, the dopant reservoir can be completely formed between the parallel boundary layers. Thermally induced dopant diffusion then causes the doped region to form with a portion between the parallel confinement layers and remainder located outside the confinement structure.

An ersten Enden der zwei parallelen Begrenzungsschichten kann jeweils ein weiteres Begrenzungselement angeordnet sein, welches sich entlang der Normalen von der jeweils anderen parallelen Begrenzungsschicht weg erstreckt, wobei der Rest des dotierten Gebiets in der weiteren Richtung auch an die weiteren Begrenzungselemente angrenzt.At each of the first ends of the two parallel boundary layers, a further boundary element may be arranged, which extends away from the other parallel boundary layer along the normal, the rest of the doped area also being adjacent to the further boundary elements in the further direction.

Dies bewirkt eine besonders vorteilhafte Form des dotierten Gebiets.This causes a particularly advantageous form of the doped region.

Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Verfahren nach Anspruch 7 zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes und ein Verfahren nach Anspruch 10 zur Herstellung eines Trench-Feldeffekttransistors zur Verfügung gestellt.According to the invention, a method according to claim 7 for producing a semiconductor component and a method according to claim 10 for producing a trench field effect transistor are further provided.

Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes umfasst den Schritt Bildung einer Begrenzungsstruktur zumindest an Wänden eines Grabens in einem Substrat, wobei die Begrenzungsstruktur eine wesentlich geringere Dotierstoffdiffusivität aufweist als das Substrat. Weiterhin umfasst die Begrenzungsstruktur zumindest zwei parallele Begrenzungsschichten an Wänden des Grabens. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes umfasst weiterhin die Schritte Anordnen eines dotierten Dotierstoffreservoirs im Graben zwischen den parallelen Begrenzungsschichten, und Ausführen mindestens eines nachfolgenden thermischen Verfahrensschritts, der eine Diffusion von Dotierstoff aus dem Dotierstoffreservoir bewirkt, sodass ein dotiertes Gebiet entsteht, wobei zumindest ein Teil des dotierten Gebiets an die Begrenzungsstruktur lateral angrenzt.The method proposed according to the invention for producing a semiconductor component comprises the step of forming a delimiting structure at least on walls of a trench in a substrate, wherein the limiting structure has a substantially lower dopant diffusivity than the substrate. Furthermore, the delimiting structure comprises at least two parallel boundary layers on walls of the trench. The method proposed according to the invention for producing a semiconductor component further comprises the steps of arranging a doped dopant reservoir in the trench between the parallel confinement layers, and performing at least one subsequent thermal process step causing diffusion of dopant from the dopant reservoir to form a doped region, wherein at least one Part of the doped region laterally adjacent to the limiting structure.

In einer Ausführungsform des Verfahrens kann die Begrenzungsstruktur ein Oxid sein, das auch an einem Boden des Grabens gebildet wird. Dann kann das Verfahren weiterhin den folgenden Verfahrensschritt umfassen: Anordnen eines entgegengesetzt dotierten Materials auf dem dotierten Dotierstoffreservoir, sodass der Graben gefüllt ist.In one embodiment of the method, the boundary structure may be an oxide that is also formed at a bottom of the trench. Then, the method may further comprise the following method step: placing an oppositely doped material on the doped dopant reservoir so that the trench is filled.

Weiterhin kann auch die Oberfläche des Substrats oxidiert werden. Dann kann das Anordnen des dotierten Dotierstoffreservoirs im oxidierten Graben folgende Schritte umfassen: Abscheiden einer dotierten Schicht, die den oxidierten Graben füllt und die oxidierte Substratoberfläche bedeckt; Verringerung der dotierten Schicht und des Oxids durch Abschleifen oder Ätzen und Rückätzen des Substrats und der dotierten Schicht zur Bildung des Dotierstoffreservoirs.Furthermore, the surface of the substrate can also be oxidized. Then, disposing the doped dopant reservoir in the oxidized trench may include the steps of: depositing a doped layer that fills the oxidized trench and covers the oxidized substrate surface; Reducing the doped layer and the oxide by abrading or etching and back etching the substrate and the doped layer to form the dopant reservoir.

Insbesondere kann das Anordnen des dotierten Dotierstoffreservoirs im oxidierten Graben weitere Schritte umfassen, die vor dem Anordnen des entgegengesetzt dotierten Materials im oxidierten Graben auf dem Dotierstoffreservoir ausgeführt werden. Diese weiteren Schritte sind Abscheiden einer dotierten Schicht, die den oxidierten Graben füllt und die oxidierte Substratoberfläche bedeckt und Verringern der dotierten Schicht durch selektives Rückätzen zur Bildung des Dotierstoffreservoirs. Dabei umfasst dann das Anordnen des entgegengesetzt dotierten Materials im oxidierten Graben die Schritte: Abscheiden einer entgegengesetzt dotierten Schicht, die den oxidierten Graben füllt und die oxidierte Substratoberfläche bedeckt, Rückätzen der entgegengesetzt dotierten Schicht und selektives Ätzen des Oxids.In particular, placing the doped dopant reservoir in the oxidized trench may include further steps performed prior to placing the oppositely doped material in the oxidized trench on the dopant reservoir. These further steps are depositing a doped layer which fills the oxidized trench and covers the oxidized substrate surface and reducing the doped layer by selective back etching to form the dopant reservoir. Here, then, placing the oppositely doped material in the oxidized trench includes the steps of depositing an oppositely doped layer that fills the oxidized trench and covers the oxidized substrate surface, back etching the oppositely doped layer, and selectively etching the oxide.

Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung eines Trench-Feldeffekttransistors umfasst folgende Verfahrensschritte: Anordnen eines zumindest teilweise dotierten Dotierstoffreservoirs in einem Graben in einem Substrat, wobei Wände des Grabens je mit einer vertikalen Spacerschicht bedeckt sind, Bilden einer im Wesentlichen horizontalen Isolationsschicht auf dem Dotierstoffreservoir durch Oxidation des Dotierstoffreservoirs und Ausführen mindestens eines nachfolgenden thermischen Verfahrensschritts, der eine Diffusion von Dotierstoff aus dem Dotierstoffreservoir bewirkt, sodass ein dotiertes Gebiet entsteht, wobei zumindest ein Teil des dotierten Gebiets an die Begrenzungsstruktur lateral an die vertikalen Spacerschichten und vertikal an die horizontale Isolationsschicht angrenzt.The method proposed according to the invention for producing a trench field effect transistor comprises the following method steps: arranging an at least partially doped dopant reservoir in a trench in a substrate, wherein walls of the trench are each provided with a vertical Spacer layer are covered, forming a substantially horizontal insulating layer on the dopant reservoir by oxidation of the dopant reservoir and performing at least one subsequent thermal process step, which causes a diffusion of dopant from the dopant reservoir, so that a doped region is formed, wherein at least a portion of the doped region of the Boundary structure laterally adjacent to the vertical spacer layers and vertically to the horizontal insulation layer.

In Ausführungsformen des Verfahrens ist das Dotierstoffreservoir eine selektiv-epitaktisch aufgetragene Schicht oder ein Polysilizium.In embodiments of the method, the dopant reservoir is a selectively epitaxially deposited layer or polysilicon.

Zeichnungendrawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the description below. Show it:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Begrenzungsstruktur für ein Dotierstoffreservoir und eines daraus entstehenden dotierten Gebietes, 1 A first embodiment of a limiting structure for a dopant reservoir and a resulting doped region,

2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Begrenzungsstruktur für ein Dotierstoffreservoir und eines daraus entstehenden dotierten Gebietes, 2 A second embodiment of a limiting structure for a dopant reservoir and a resulting doped region,

3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Begrenzungsstruktur für ein Dotierstoffreservoir und eines daraus entstehenden dotierten Gebietes, 3 A third embodiment of a limiting structure for a dopant reservoir and a resulting doped region,

4 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Begrenzungsstruktur für ein Dotierstoffreservoir und eines daraus entstehenden dotierten Gebietes, 4 A fourth embodiment of a limiting structure for a dopant reservoir and a resulting doped region,

5 ein fünftes Ausführungsbeispiel von einer Begrenzungsstruktur für Dotierstoffreservoirs und daraus unmittelbar unterhalb von Bauelementen entstehenden dotierten Gebieten, 5 A fifth exemplary embodiment of a limiting structure for dopant reservoirs and doped regions resulting therefrom immediately below components,

6 Zwischenprodukte eines ersten beispielhaften Herstellungsprozesses der Begrenzungsstruktur gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel, 6 Intermediates of a first exemplary manufacturing process of the delimiting structure according to the fifth embodiment,

7 Zwischenprodukte eines zweiten beispielhaften Herstellungsprozesses der Begrenzungsstruktur gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel, 7 Intermediates of a second exemplary manufacturing process of the delimiting structure according to the fifth embodiment,

8 eine beispielhafte Implantation eines Dotierstoffreservoirs in einen Gabenboden, 8th an exemplary implantation of a dopant reservoir into a donor bottom,

9 Zwischenprodukte eines ersten beispielhaften Herstellungsprozesses der Begrenzungsstruktur gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel, 9 Intermediates of a first exemplary manufacturing process of the delimiting structure according to a sixth embodiment,

10 beispielhaftes Ätzen eines Grabenspacers mittels einer Fotolackmaske, 10 exemplary etching of a trench spacer by means of a photoresist mask,

11 Zwischenprodukte eines zweiten beispielhaften Herstellungsprozesses der Begrenzungsstruktur gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel, 11 Intermediates of a second exemplary manufacturing process of the delimiting structure according to a seventh embodiment,

12 Zwischen- und Endprodukt einer ersten Variante des ersten beispielhaften Herstellungsprozesses der Begrenzungsstruktur gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel, 12 Intermediate and end product of a first variant of the first exemplary manufacturing process of the delimiting structure according to the sixth embodiment,

13 Zwischen- und Endprodukte einer zweiten Variante des ersten beispielhaften Herstellungsprozesses der Begrenzungsstruktur gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel, 13 Intermediate and end products of a second variant of the first exemplary manufacturing process of the delimiting structure according to the sixth embodiment,

14 Zwischenprodukte einer ersten Variante des zweiten beispielhaften Herstellungsprozesses der Begrenzungsstruktur gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel, 14 Intermediates of a first variant of the second exemplary manufacturing process of the delimiting structure according to the sixth embodiment,

15 Zwischenprodukte einer dritten Variante des ersten beispielhaften Herstellungsprozesses der Begrenzungsstruktur gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel, 15 Intermediates of a third variant of the first exemplary manufacturing process of the delimiting structure according to the sixth embodiment,

16 Zwischenprodukte einer ersten Variante des zweiten beispielhaften Herstellungsprozesses der Begrenzungsstruktur gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel, 16 Intermediates of a first variant of the second exemplary manufacturing process of the delimiting structure according to the sixth embodiment,

17 Resultat einer beispielhaften Epioxidation, 17 Result of an exemplary epoxidation,

18 Zwischenprodukte eines dritten beispielhaften Herstellungsprozesses der Begrenzungsstruktur gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel, 18 Intermediates of a Third Exemplary Production Process of the Limiting Structure According to the Sixth Embodiment

19 eine beispielhafte Anordnung eines Dotierstoffreservoirs unter jedem zweiten Trench-FET eines Bauelements mit mehreren Trench-FET, und 19 an exemplary arrangement of a dopant reservoir under each second trench FET of a device with multiple trench FET, and

20 Zwischenprodukte eines vierten beispielhaften Herstellungsprozesses der Begrenzungsstruktur gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel. 20 Intermediates of a fourth exemplary manufacturing process of the limiting structure according to the sixth embodiment.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Begrenzungsstruktur 100 für ein Dotierstoffreservoir und eines daraus entstehenden dotierten Gebietes 200 innerhalb eines Substrats 300. Die Begrenzungsstruktur 100 weist dabei zwei parallele Begrenzungsschichten 110, 120 auf, die durch ein Begrenzungselement 130 verbunden sind, sodass die Begrenzungsstruktur 100 im Schnitt U-förmig erscheint. Die Begrenzungsstruktur 100 umfasst ein Material mit wesentlich geringerer Dotierstoffdiffusivität als das Substrat 300. Beispielsweise ist die Dotierstoffdiffusivität eines Oxids wesentlich geringer als die Dotierstoffdiffusivität des Substrats 300. Das Substrat 300 kann undotiert oder entgegengesetzt dotiert sein. Beispielsweise ist das dotierte Gebiet 200 p-dotiert und das Substrat n-dotiert. 1 shows a first embodiment of a limiting structure 100 for a dopant reservoir and a resulting doped region 200 within a substrate 300 , The boundary structure 100 has two parallel boundary layers 110 . 120 on, passing through a delimiter 130 connected so that the boundary structure 100 on average appears U-shaped. The boundary structure 100 comprises a material with significantly lower dopant diffusivity than the substrate 300 , For example, the dopant diffusivity of an oxide is substantially less than the dopant diffusivity of the substrate 300 , The substratum 300 may be undoped or oppositely doped. For example, the doped region 200 p-doped and the substrate n-doped.

Das dotierte Gebiet 200 ist teilweise zwischen den parallelen Begrenzungsschichten 110, 120 angeordnet, die die Schenkel des U bilden. Ein weiterer Teil 210 des dotierten Gebiets 200, der beispielsweise durch Dotierstoffdiffusion aus einem Dotierstoffreservoir entstanden ist, schließt an den zwischen den parallelen Begrenzungsschichten 110, 120 angeordneten Teil des Gebiets an und „quillt” gewissermaßen aus der Begrenzungsstruktur 100 heraus.The endowed area 200 is partially between the parallel boundary layers 110 . 120 arranged, which form the legs of the U. Another part 210 of the doped area 200 formed by dopant diffusion from a dopant reservoir, for example, connects to between the parallel confinement layers 110 . 120 arranged portion of the area and "swells" in a sense from the boundary structure 100 out.

In 2 sind die parallelen Begrenzungsschichten 110, 120 unverbunden, sodass das dotierte Gebiet 200 zwei weitere Teile 210, 220 umfasst, die jeweils an den Enden der parallelen Begrenzungsschichten heraustreten.In 2 are the parallel boundary layers 110 . 120 unconnected, so the doped area 200 two more parts 210 . 220 which respectively emerge at the ends of the parallel boundary layers.

In 3 ist dargestellt, wie durch Wahl des Ortes und der Größe des Dotierstoffreservoirs festgelegt werden kann, ob und an welchen Seiten der parallelen Begrenzungsschichten 210, 220 das dotierte Gebiet 200 hervortritt.In 3 It is shown how, by choosing the location and the size of the dopant reservoir, it can be determined whether and on which sides of the parallel confinement layers 210 . 220 the doped area 200 emerges.

4 zeigt eine Begrenzungsstruktur 200, bei der das Begrenzungselement 130 eine zu einer Normalen der parallelen Begrenzungsschichten 110, 120 parallele weitere Begrenzungsschicht ist. Das Begrenzungselement 130 in 4 verbindet erste Enden der parallelen Begrenzungsschichten 110, 120. Am jeweils nicht verbundenen Ende der parallelen Begrenzungsschichten 110, 120 ist je ein weiteres, zur Normalen paralleles Begrenzungselement angeordnet, welches flächig ausgebildet ist und sich von der jeweils anderen parallelen Begrenzungsschicht weg erstreckt. 4 shows a boundary structure 200 in which the limiting element 130 one to a normal of the parallel boundary layers 110 . 120 parallel further boundary layer is. The boundary element 130 in 4 connects first ends of the parallel boundary layers 110 . 120 , At each unconnected end of the parallel boundary layers 110 . 120 is ever another, parallel to the normal boundary element arranged, which is flat and extends away from the other parallel boundary layer away.

5 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel von Begrenzungsstrukturen 200 für Dotierstoffreservoirs und daraus unmittelbar unterhalb von Bauelementen entstehenden, dotierten Teilgebieten 210. Die in 5 gezeigten Begrenzungsstrukturen 200 umfassen je ein Begrenzungselement 130, das eine zu der Normalen der parallelen Begrenzungsschichten 110, 120 parallele weitere Begrenzungsschicht ist. Das Begrenzungselement 130 in 5 verbindet erste Enden der parallelen Begrenzungsschichten 110, 120. 5 shows a fifth embodiment of limiting structures 200 for dopant reservoirs and doped subsections that result directly below components 210 , In the 5 shown boundary structures 200 each comprise a limiting element 130 , one to the normal of the parallel boundary layers 110 . 120 parallel further boundary layer is. The boundary element 130 in 5 connects first ends of the parallel boundary layers 110 . 120 ,

6 zeigt Zwischenprodukte eines ersten beispielhaften Herstellungsprozesses des Begrenzungselements gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel. 6 shows intermediates of a first exemplary manufacturing process of the limiting element according to the fifth embodiment.

Nachdem Gräben 500 in ein n-dotiertes Substrat 300 eingebracht wurden, beispielsweise durch Ätzen, wird ein Oxid zumindest an Grabenwänden 510, 520 der Gräben 500 gebildet. Im in 6 dargestellten Beispiel wird das Oxid auch auf Grabenböden 530 und auf einer Substratoberfläche 310 gebildet. Dann wird in die Gräben 500 und auf die oxidierte Substratoberfläche 310 ein p-dotiertes Material 700 abgeschieden oder aufgebracht. Das p-dotierte Material 700 und das Oxid werden dann zurückgeschliffen oder zurückgeätzt, sodass in den Gräben 500 das Oxid 600 als Begrenzungsstruktur 100 mit parallelen Schichten 110, 120 an den Grabenwänden 510, 520 und verbindendem Begrenzungselement 130 am Grabenboden 530 zurückbleibt und die Gräben mit im Graben angeordnetem p-dotierten Material 710 vollständig gefüllt bleiben. Nun werden das Substrat 300 und das im Graben angeordnete p-dotierte Material 710 teilweise rückgeätzt. In den Gräben 500 bleibt dann ein Dotierstoffreservoir 800 zurück.After trenches 500 in an n-doped substrate 300 were introduced, for example by etching, an oxide at least on trench walls 510 . 520 the trenches 500 educated. Im in 6 As shown, the oxide is also on trench bottoms 530 and on a substrate surface 310 educated. Then in the trenches 500 and on the oxidized substrate surface 310 a p-doped material 700 deposited or applied. The p-doped material 700 and the oxide is then ground back or etched back so that in the trenches 500 the oxide 600 as a boundary structure 100 with parallel layers 110 . 120 at the moat walls 510 . 520 and connecting limiting element 130 at the bottom of the ditch 530 remains and the trenches with trenched p-doped material 710 stay completely filled. Now become the substrate 300 and the trenched p-type material 710 partly etched back. In the trenches 500 then remains a dopant reservoir 800 back.

Anschließend wird n-dotiertes Material abgeschieden, sodass die Gräben 500 in einem Bodenbereich mit dem Dotierstoffreservoir 800 teilweise angefüllt sind und auf dem Dotierstoffreservoir 800 n-dotiertes Material angeordnet ist, dass einen verbleibenden Teil der Gräben 500 füllt.Subsequently, n-doped material is deposited so that the trenches 500 in a bottom area with the dopant reservoir 800 are partially filled and on the Dotierstoffreservoir 800 n-doped material is arranged, that a remaining part of the trenches 500 filled.

Nachfolgende Prozessschritte mit thermischem Budget führen dann zu einer Diffusion des Dotierstoffs aus dem Dotierstoffreservoir 800. Die Richtung der Diffusion wird dabei durch die Begrenzungsstruktur 100 bestimmt. Die parallelen Begrenzungsschichten 110, 120 bewirken, dass die Diffusion im Wesentlichen senkrecht zur Normalen der parallelen Begrenzungsschichten 110, 120 erfolgt. Erst wenn der Dotierstoff infolge der Diffusion sich so weit ausgebreitet hat, dass sich auch Dotierstoff teilweise außerhalb der Begrenzungsstruktur 100 befindet, findet eine Diffusion statt, die im Wesentlichen in allen Richtungen gleichmäßig erfolgt.Subsequent process steps with a thermal budget then lead to a diffusion of the dopant from the dopant reservoir 800 , The direction of diffusion is determined by the boundary structure 100 certainly. The parallel boundary layers 110 . 120 cause the diffusion substantially perpendicular to the normal of the parallel confinement layers 110 . 120 he follows. Only when the dopant has spread so far due to the diffusion that also dopant partially outside the boundary structure 100 is located, a diffusion takes place, which is substantially uniform in all directions.

7 zeigt Zwischenprodukte eines zweiten beispielhaften Herstellungsprozesses des Begrenzungselements gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel. 7 shows intermediates of a second exemplary manufacturing process of the limiting element according to the fifth embodiment.

Nachdem Gräben 500 in ein n-dotiertes Substrat 300 eingebracht wurden, beispielsweise durch Ätzen, wird ein Oxid zumindest an Grabenwänden 510, 520 der Gräben 500 gebildet. Im in 7 dargestellten Beispiel wird das Oxid auch auf Grabenböden 130 und auf einer Substratoberfläche 310 gebildet. Dann wird in die Gräben 500 und auf die oxidierte Substratoberfläche 310 ein p-dotiertes Material 700 abgeschieden oder aufgebracht.After trenches 500 in an n-doped substrate 300 were introduced, for example by etching, an oxide at least on trench walls 510 . 520 the trenches 500 educated. Im in 7 As shown, the oxide is also on trench bottoms 130 and on a substrate surface 310 educated. Then in the trenches 500 and on the oxidized substrate surface 310 a p-doped material 700 deposited or applied.

Im zweiten beispielhaften Herstellungsprozess wird nun das p-dotierte Material 700 selektiv zurückgeätzt. In den Gräben 500 bleibt dann ein Dotierstoffreservoir 800 zurück.In the second exemplary manufacturing process, the p-doped material is now 700 selectively etched back. In the trenches 500 then remains a dopant reservoir 800 back.

Anschließend wird n-dotiertes Material abgeschieden, sodass die Gräben 500 in einem Bodenbereich mit dem Dotierstoffreservoir 800 teilweise angefüllt sind und auf dem Dotierstoffreservoir 800 n-dotiertes Material angeordnet ist, dass einen verbleibenden Teil der Gräben 500 füllt. Das n-dotierte Material bedeckt weiterhin das auf der Substratoberfläche 310 gebildete Teil des Oxids 600. Das n-dotierte Material wird rückgeätzt, bis der auf der Substratoberfläche 310 gebildete Teil des Oxids 600 freiliegt. Anschließend wird der auf der Substratoberfläche 310 gebildete Teil des Oxids 600 selektiv geätzt, sodass die Substratoberfläche 310 wieder freiliegt. Die Gräben 500 sind dann in einem Bodenbereich mit dem Dotierstoffreservoir 800 teilweise angefüllt und auf dem Dotierstoffreservoir 800 ist n-dotiertes Material angeordnet, dass einen verbleibenden Teil der Gräben 500 füllt.Subsequently, n-doped material is deposited so that the trenches 500 in one Ground area with the dopant reservoir 800 are partially filled and on the Dotierstoffreservoir 800 n-doped material is arranged, that a remaining part of the trenches 500 filled. The n-doped material further covers that on the substrate surface 310 formed part of the oxide 600 , The n-doped material is etched back to the on the substrate surface 310 formed part of the oxide 600 exposed. Subsequently, the on the substrate surface 310 formed part of the oxide 600 etched selectively so that the substrate surface 310 again exposed. The trenches 500 are then in a bottom area with the dopant reservoir 800 partially filled and on the dopant reservoir 800 is arranged n-doped material, that a remaining part of the trenches 500 filled.

Anschließend wird erneut n-dotiertes Material abgeschieden, sodass die Begrenzungsstruktur 100 samt enthaltenem Dotierstoffreservoir 800 vollständig von n-dotiertem Material umgeben ist.Subsequently, again n-doped material is deposited, so that the boundary structure 100 including the contained dopant reservoir 800 completely surrounded by n-doped material.

Nachfolgende Prozessschritte mit thermischem Budget führen dann wie im ersten Ausführungsbeispiel eines Herstellungsprozesses zu einer Diffusion des Dotierstoffs aus dem Dotierstoffreservoir 800. Die Richtung der Diffusion wird dabei durch die Begrenzungsstruktur 100 bestimmt. Die parallelen Begrenzungsschichten 110, 120 bewirken, dass die Diffusion im Wesentlichen senkrecht zur Normalen der parallelen Begrenzungsschichten 110, 120 erfolgt. Erst wenn der Dotierstoff infolge der Diffusion sich so weit ausgebreitet hat, dass sich auch Dotierstoff teilweise außerhalb der Begrenzungsstruktur 100 befindet, findet eine Diffusion statt, die im Wesentlichen in allen Richtungen gleichmäßig erfolgt.Subsequent process steps with a thermal budget then lead, as in the first exemplary embodiment of a production process, to a diffusion of the dopant from the dopant reservoir 800 , The direction of diffusion is determined by the boundary structure 100 certainly. The parallel boundary layers 110 . 120 cause the diffusion substantially perpendicular to the normal of the parallel confinement layers 110 . 120 he follows. Only when the dopant has spread so far due to the diffusion that also dopant partially outside the boundary structure 100 is located, a diffusion takes place, which is substantially uniform in all directions.

8 zeigt eine beispielhafte Implantation eines Dotierstoffreservoirs in einen Grabenboden. 8th shows an exemplary implantation of a dopant reservoir into a trench bottom.

9 zeigt Zwischenprodukte eines ersten beispielhaften Herstellungsprozesses der Begrenzungsstruktur 100 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel. Nach Ätzen eines Grabens 500 wird ein Grabenspacer 600, beispielsweise ein Oxid, zumindest an Grabenwänden 510, 520 der Gräben 500 gebildet. Im in 9 dargestellten Beispiel wird das Oxid 600 auch auf Grabenböden 130 und auf einer Substratoberfläche 310 gebildet. Der Spacer 600 wird am Boden geöffnet, sodass zwei parallele und nicht miteinander verbundene Begrenzungsschichten 110, 120 an den Grabenwänden 510, 520 entstehen und das Substrat 300 am Boden 530 des Grabens 500 wieder freigelegt ist. Jede der parallelen Begrenzungsschichten 110, 120 weist an ihrem oberen Ende ein weiteres Begrenzungselement auf. Das weitere Begrenzungselement 140 ist parallel zur Normalen der parallelen Begrenzungsschichten 110, 120 und erstreckt sich von der jeweils anderem parallelen Begrenzungsschicht 110, 120 weg. Schließlich wird ein Dotierstoffreservoir 800 selektiv epitaktisch auf dem am Boden 530 des Grabens 500 freigelegten Substrat 300 abgeschieden. 9 shows intermediates of a first exemplary manufacturing process of the boundary structure 100 according to a sixth embodiment. After etching a trench 500 becomes a trench spacer 600 , For example, an oxide, at least on trench walls 510 . 520 the trenches 500 educated. Im in 9 The example shown is the oxide 600 also on trench bottoms 130 and on a substrate surface 310 educated. The spacer 600 is opened on the ground so that two parallel and unconnected boundary layers 110 . 120 at the moat walls 510 . 520 arise and the substrate 300 on the ground 530 of the trench 500 is exposed again. Each of the parallel boundary layers 110 . 120 has at its upper end a further limiting element. The further limiting element 140 is parallel to the normal of the parallel boundary layers 110 . 120 and extends from the respective other parallel boundary layer 110 . 120 path. Finally, a dopant reservoir 800 selectively epitaxially on the ground 530 of the trench 500 exposed substrate 300 deposited.

Das Öffnen des Spacers 600 am Grabenboden 530 kann beispielsweise, wie in 10 gezeigt, durch Ätzen unter Zuhilfenahme einer Fotolackmaske 900 geschehen. Die Fotolackmaske schützt dabei den Teil des Oxids 600, der auf der Substratoberfläche 310 und an den Grabenwänden 510, 520 angeordnet ist, vor dem Ätzen.Opening the spacer 600 at the bottom of the ditch 530 can, for example, as in 10 shown by etching with the aid of a photoresist mask 900 happen. The photoresist mask protects the part of the oxide 600 that is on the substrate surface 310 and at the moat walls 510 . 520 is arranged, before the etching.

11 zeigt Zwischenprodukte eines zweiten beispielhaften Herstellungsprozesses der Begrenzungsstruktur gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel. Zur Erzeugung eines dickeren Oxids 600 wird eine Implantation in einer Implantationsrichtung durchgeführt, die weder parallel noch senkrecht zur Normalen der parallelen Grabenwände 510, 520 des Grabens 500 ist. Der Winkel zwischen Implantationsrichtung und der Normalen kann beispielsweise zwischen 30 und 60 Grad betragen, wobei 360 Grad dem Vollkreis entsprechen. Beispielsweise kann der Winkel zwischen Implantationsrichtung und der Normalen 45 Grad betragen. Wenn die Grabenwände 510, 520 senkrecht zur Substratoberfläche sind beträgt dann ein Winkel zwischen der Implantationsrichtung und einer Normalen der Substratoberfläche ebenfalls 45 Grad. 11 shows intermediates of a second exemplary manufacturing process of the limiting structure according to a seventh embodiment. To produce a thicker oxide 600 an implantation is performed in an implantation direction that is neither parallel nor perpendicular to the normal of the parallel trench walls 510 . 520 of the trench 500 is. For example, the angle between the direction of implantation and the normal may be between 30 and 60 degrees, with 360 degrees corresponding to the full circle. For example, the angle between the direction of implantation and the normal can be 45 degrees. When the moat walls 510 . 520 perpendicular to the substrate surface is then an angle between the implantation direction and a normal to the substrate surface also 45 degrees.

Die schräge Implantation bewirkt ein Schädigen des Substrats oder ein Einbringen von Sauerstoff, welches an der Substratoberfläche 310 und an oberen Enden der parallelen Grabenwände 510, 520, die eine Öffnung des Grabens 500 bilden, ausgeprägter ist als am Grabenboden 530. Nachfolgende thermische Oxidation führt dann zu entsprechend unterschiedlichen Dicken des Oxids 600 auf der Substratoberfläche 310 und am Grabenboden 530. Wenn nun das Oxid 600 ohne Fotolackmaske geätzt wird, bis der Grabenboden 530 wieder freiliegt, reduziert sich zwar die Dicke des Oxids 600 auf der Substratoberfläche 310, es verbleibt aber ein Rest des Oxids 600 auf der Substratoberfläche.The oblique implantation causes damage to the substrate or introduction of oxygen, which at the substrate surface 310 and at upper ends of the parallel trench walls 510 . 520 which is an opening of the trench 500 form more pronounced than at the trench bottom 530 , Subsequent thermal oxidation then leads to correspondingly different thicknesses of the oxide 600 on the substrate surface 310 and at the bottom of the ditch 530 , Now if the oxide 600 etched without photoresist mask until the trench bottom 530 Once again, the thickness of the oxide is reduced 600 on the substrate surface 310 but there remains a residue of the oxide 600 on the substrate surface.

12 zeigt Zwischen- und Endprodukt einer ersten Variante des ersten beispielhaften Herstellungsprozesses der Begrenzungsstruktur gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel. Auf den wieder freigelegten Grabenboden 530 wird ein Dotierstoffreservoir 800 epitaktisch im Graben 500 abgeschieden, sodass der Grabenboden vom Dotierstoffreservoir 800 bedeckt ist. Seitlich grenzt das Dotierstoffreservoir 800 an die parallelen Begrenzungsschichten 110, 120 an. Anschließend wird eine Oberfläche des Dotierstoffreservoirs 800 oxidiert, sodass ein Begrenzungselement 130 gebildet wird, welches die parallelen Begrenzungsschichten 110, 120 verbindet. Dieser Schritt und/oder nachfolgende Prozessschritte mit thermischem Budget führen dann zu einer Diffusion des Dotierstoffs aus dem Dotierstoffreservoir 800. Die resultierende Struktur kann beispielsweise zur Realisierung eines Trench-FET genutzt werden, wie dies in 12 gezeigt ist. Dann grenzt die Begrenzungsstruktur in ein Gateoxid des Trench-FET an. Über dem Begrenzungselement 130 ist dann im Graben 500 eine im Wesentlichen rechteckige Feldplatte 910 angeordnet. Die Feldplatte 910 ist durch eine weitere Oxidschicht 150 von einem darüber angeordneten Gate 920 des Trench-FET getrennt, welches ebenfalls im Graben angeordnet ist. Lateral neben dem Gate 920 befindet sich auf dem im Beispiel n-dotierten Substrat eine p-dotierte Schicht 930, in der der Kanal des Trench-FET sich bilden kann. Über dem Begrenzungselement 130 ist dann im Graben 500 eine Feldplatte angeordnet. Die Feldplatte 910 ist durch eine weitere Oxidschicht 150 von einem darüber angeordneten Gate 920 des Trench-FET getrennt, welches ebenfalls im Graben angeordnet ist. Lateral neben dem Gate 920 befindet sich auf dem im Beispiel n-dotierten Substrat 300 eine hoch p-dotierte Schicht 930 (p-Schicht), die epitaktisch aufgewachsen oder implantiert sein kann und als Source-Anschluss dient. Auf einem Teil der p-Schicht 930 ist eine hoch n-dotierte Schicht 940 (n+-Source) angeordnet, die epitaktisch aufgewachsen oder implantiert sein kann und. Neben der n+-Source 940 ist ein p+-Anschluss 950 (p+-Plug) bis in die p-Schicht 930 implantiert, sodass eine Oberseite des p+-Plug 950 eine Oberseite der n+-Source 940 überragt und der p+-Plug 950 zur Definition des Kanalpotenzials dienen kann. 12 shows intermediate and end product of a first variant of the first exemplary manufacturing process of the limiting structure according to the sixth embodiment. On the re-exposed trench ground 530 becomes a dopant reservoir 800 epitaxially in the ditch 500 deposited so that the trench bottom of the dopant reservoir 800 is covered. Laterally adjoins the dopant reservoir 800 to the parallel boundary layers 110 . 120 at. Subsequently, a surface of the Dotierstoffreservoirs 800 oxidized, leaving a limiting element 130 is formed, which the parallel boundary layers 110 . 120 combines. This step and / or subsequent process steps with thermal budget then lead to a Diffusion of the dopant from the dopant reservoir 800 , The resulting structure can be used, for example, for realizing a trench FET, as shown in FIG 12 is shown. Then, the limiting structure adjoins a gate oxide of the trench FET. Above the boundary element 130 is then in the ditch 500 a substantially rectangular field plate 910 arranged. The field plate 910 is through another oxide layer 150 from a gate arranged above it 920 the trench FET separated, which is also arranged in the trench. Lateral next to the gate 920 is located on the example n-doped substrate a p-doped layer 930 in which the channel of the trench FET can form. Above the boundary element 130 is then in the ditch 500 a field plate arranged. The field plate 910 is through another oxide layer 150 from a gate arranged above it 920 the trench FET separated, which is also arranged in the trench. Lateral next to the gate 920 is located on the example n-doped substrate 300 a highly p-doped layer 930 (p - layer), which may be epitaxially grown or implanted and serves as a source terminal. On a part of the p - layer 930 is a highly n-doped layer 940 arranged (n + source), which may be epitaxially grown or implanted and. In addition to the n + source 940 is a p + terminal 950 (p + -plug) into the p - layer 930 implanted, leaving a top of the p + -plug 950 a top of the n + source 940 surmounted and the p + -plug 950 can serve to define the channel potential.

13 zeigt Zwischen- und Endprodukte einer zweiten Variante des ersten beispielhaften Herstellungsprozesses der Begrenzungsstruktur gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel. In der zweiten Variante wird das Oxid nach epitaktischer Abscheidung des Dotierstoffreservoirs 800 entfernt. Dann werden eine Oberfläche des Dotierstoffreservoirs 800 und die Grabenwände oxidiert, sodass die parallelen Begrenzungsschichten 110, 120 und das verbindende Begrenzungselement 130 gebildet werden. Die resultierende Struktur kann beispielsweise zur Realisierung eines Trench-FET genutzt werden, wie dies in 13 gezeigt ist. 13 shows intermediate and end products of a second variant of the first exemplary manufacturing process of the limiting structure according to the sixth embodiment. In the second variant, the oxide is after epitaxial deposition of the dopant reservoir 800 away. Then, a surface of the dopant reservoir 800 and the trench walls oxidized, so that the parallel boundary layers 110 . 120 and the connecting delimiter 130 be formed. The resulting structure can be used, for example, for realizing a trench FET, as shown in FIG 13 is shown.

Die beispielhaften Herstellungsschritte aus den 12 und 13 können auch kombiniert werden. Dies in 14 gezeigt. Auf den wieder freigelegten Grabenboden 530 wird ein Dotierstoffreservoir 800 epitaktisch im Graben 500 abgeschieden, sodass der Grabenboden vom Dotierstoffreservoir 800 bedeckt ist. Seitlich grenzt das Dotierstoffreservoir 800 an das Oxid 600 an. Anschließend wird eine Oberfläche des Dotierstoffreservoirs 800 oxidiert. Dies ist ein erster Prozessschritt mit thermischem Budget, der eine Diffusion von Dotierstoff aus dem Dotierstoffreservoir 800 in das Substrat 300 bewirkt. Das Oxid 600 auf den Grabenwänden und auf der Oberfläche des Dotierstoffreservoirs 800 wird dann wieder entfernt. Dies ist ein zweiter Prozessschritt mit thermischem Budget, der eine weitere Diffusion von Dotierstoff in das Substrat 300 bewirkt.The exemplary manufacturing steps from the 12 and 13 can also be combined. This in 14 shown. On the re-exposed trench ground 530 becomes a dopant reservoir 800 epitaxially in the ditch 500 deposited so that the trench bottom of the dopant reservoir 800 is covered. Laterally adjoins the dopant reservoir 800 to the oxide 600 at. Subsequently, a surface of the Dotierstoffreservoirs 800 oxidized. This is a first thermal budget process step that involves diffusion of dopant from the dopant reservoir 800 in the substrate 300 causes. The oxide 600 on the trench walls and on the surface of the dopant reservoir 800 is then removed again. This is a second thermal budget process step that involves further diffusion of dopant into the substrate 300 causes.

Wenn der Graben 500 eine Breite hat, die deutlich größer als eine Breite des Dotierstoffreservoirs 800 ist, weil auf den parallelen Grabenwänden 510, 520 eine dicke Schicht des Oxids 600 vorhanden ist, so führt das Entfernen des Oxids 600 dazu, dass auch der Grabenboden 530 teilweise freigelegt wird. Nachfolgendes erneutes Oxidieren führt dann dazu, dass die parallelen Begrenzungsschichten 110, 120 nicht an die parallelen Grabenwände 510, 520 angrenzen. Vielmehr sind die parallelen Begrenzungsschichten 110, 120 mit Oxid an die parallelen Grabenwände 510, 520 durch Oxid am teilweise freigelegten Grabenboden 530 verbunden. Beidseitig des durch die parallelen Begrenzungsschichten 110, 120 begrenzten Dotierstoffreservoirs 800 befinden sich Vertiefungen. Dies ermöglicht die Anordnung einer Feldplatte 910 in Hufeisenform oder U-Form. Dabei sind dann Schenkel 911 der Feldplatte 910 lateral neben dem durch die parallelen Begrenzungsschichten 110, 120 begrenzten p-dotierten Gebiet 200, welches durch Diffusion aus dem Dotierstoffreservoir 800 entstanden ist, positioniert. Das die Schenkel 911 verbindende Element der Feldplatte befindet sich dann oberhalb des verbindenden Begrenzungselements 130, welches sich seinerseits oberhalb des p-dotierten Gebiets 200 befindet.When the ditch 500 has a width that is significantly larger than a width of the dopant reservoir 800 is because on the parallel trench walls 510 . 520 a thick layer of the oxide 600 is present, then the removal of the oxide 600 to that too the trench bottom 530 is partially exposed. Subsequent re-oxidation will then cause the parallel confinement layers 110 . 120 not to the parallel trench walls 510 . 520 adjoin. Rather, the parallel boundary layers 110 . 120 with oxide to the parallel trench walls 510 . 520 by oxide on the partially exposed trench bottom 530 connected. On both sides of the through the parallel boundary layers 110 . 120 limited dopant reservoir 800 there are depressions. This allows the arrangement of a field plate 910 in horseshoe shape or U-shape. These are thighs 911 the field plate 910 laterally next to the through the parallel boundary layers 110 . 120 limited p-doped area 200 , which by diffusion from the Dotierstoffreservoir 800 originated, positioned. That's the thighs 911 connecting element of the field plate is then above the connecting boundary element 130 , which in turn is above the p-doped region 200 located.

16 zeigt Zwischenprodukte einer ersten Variante des zweiten beispielhaften Herstellungsprozesses der Begrenzungsstruktur gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel. Ein Graben 500 wird in einem Substrat 300 angelegt und anschließend wird ein Oxid 600 auf Grabenwänden 510, 520, Grabenboden 530 und Substratoberfläche 310 gebildet. Das Oxid 600 auf der Substratoberfläche 310 und dem Grabenboden 530 wird wieder entfernt. Dann wird selektiv-epitaktisch p-dotiertes Material 700 auf der Substratoberfläche 310 und dem Grabenboden 530 abgeschieden. Anschließend wird das auf der Substratoberfläche 310 abgeschiedene p-dotierte Material 700 zurückgeschliffen, bis die Substratoberfläche 310 wieder freiliegt. Der auf dem Grabenboden 530 abgeschiedene Teil des p-dotierten Materials 700 verbleibt und bildet das Dotierstoffreservoir 800. 16 shows intermediates of a first variant of the second exemplary manufacturing process of the limiting structure according to the sixth embodiment. A ditch 500 is in a substrate 300 created and then an oxide 600 on trench walls 510 . 520 , Trench bottom 530 and substrate surface 310 educated. The oxide 600 on the substrate surface 310 and the trench bottom 530 will be removed again. Then, selectively epitaxially becomes p-doped material 700 on the substrate surface 310 and the trench bottom 530 deposited. Subsequently, this is done on the substrate surface 310 deposited p-doped material 700 ground back until the substrate surface 310 again exposed. The one on the ditch floor 530 deposited part of the p-doped material 700 remains and forms the dopant reservoir 800 ,

Anschließend kann beispielsweise eine Oxidation der Substratoberfläche 310 (EPI-Oberfläche) und einer Oberfläche des Dotierstoffreservoirs 800 erfolgen, die eine Diffusion von Dotierstoff aus dem Reservoir in das Substrat 300 und Bildung eines Begrenzungselements 130 bewirkt. Dies ist beispielhaft in 17 gezeigt.Subsequently, for example, an oxidation of the substrate surface 310 (EPI surface) and a surface of the dopant reservoir 800 take place, which is a diffusion of dopant from the reservoir into the substrate 300 and forming a delimiter 130 causes. This is exemplary in 17 shown.

18 zeigt Zwischenprodukte eines dritten beispielhaften Herstellungsprozesses der Begrenzungsstruktur gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel. Ein Graben 500 wird in einem Substrat 300 angelegt und anschließend wird ein Oxid 600 auf Grabenwänden 510, 520, Grabenboden 530 und Substratoberfläche 310 gebildet. Das Oxid 600 auf dem Grabenboden 530 wird wieder entfernt. Dann wird Polysilizium auf der oxidierten Substratoberfläche und dem freigelegten Grabenboden 530 abgeschieden. Anschließend wird das Polysilizium auf der oxidierten Substratoberfläche 310 vollständig und im Graben teilweise zurückgeätzt, sodass ein Teil des abgeschiedenen Polysiliziums auf dem Grabenboden 530 verbleibt und das Dotierstoffreservoir 800 bilden kann. 18 shows intermediates of a third exemplary manufacturing process of the limiting structure according to the sixth embodiment. A ditch 500 is in a substrate 300 created and then an oxide 600 on trench walls 510 . 520 , Trench bottom 530 and substrate surface 310 educated. The oxide 600 on the ditch floor 530 will be removed again. Then, polysilicon on the oxidized substrate surface and the exposed trench bottom 530 deposited. Subsequently, the polysilicon on the oxidized substrate surface 310 completely etched back in the trench so that some of the deposited polysilicon on the trench bottom 530 remains and the dopant reservoir 800 can form.

Bei Bauelementen, die mehrere Trench-FET umfassen, kann es ausreichend sein, wenn jeder zweite Trench-FET ein p-dotiertes Gebiet 200 unterhalb des Gates 920 aufweist. Dies ist beispielhaft in 19 dargestellt.For devices comprising multiple trench FETs, it may be sufficient for every second trench FET to have a p-doped region 200 below the gate 920 having. This is exemplary in 19 shown.

Zusätzlich oder alternativ kann auch eine Strukturierung entlang einer Längsrichtung des Grabens erfolgen. Dies kann beispielsweise über eine nur abschnittsweise geöffnete Lackmaske über dem Graben erreicht werden. Dann wird das Oxid am Grabenboden 530 in Längsrichtung nur in den geöffneten Abschnitten entfernt. Zwischen den Abschnitten, in denen das Oxid entfernt ist, verbleibt Oxid am Grabenboden 530.Additionally or alternatively, structuring along a longitudinal direction of the trench can also take place. This can be achieved, for example, via a lacquer mask which is only partially opened above the trench. Then the oxide at the bottom of the trench 530 longitudinally removed only in the opened sections. Between the sections where the oxide is removed, oxide remains at the bottom of the trench 530 ,

Wird nun eine Schicht auf dem Grabenboden 530 selektiv epitaktisch aufgewachsen, deren Schichtdicke größer ist, als die Dicke des verbliebenen Oxids, so kann es teileweise zu einem Überwachsen des Oxids kommen. dies kann beispielsweise dadurch verhindert werden, dass das Oxid ein abgeschiedenes Oxid ist, auf dem kein epitaktisches Wachstum möglich ist. Beispielsweise wird im Graben erst ein Oxid auf Grabenwänden und Grabenboden gebildet und anschließend der Graben mit abgeschiedenem Oxid vollständig gefüllt. Dann wird das abgeschiedene Oxid rückgeätzt. Das verbleibende Oxid wird mittels einer Lackmaske abschnittsweise maskiert und die nicht maskierten Abschnitte werden anisotrop bis zur Freilegung des Grabenbodens in den entsprechenden Abschnitten geätzt. Nun wird die Lackmaske entfernt und selektiv epitaktisch p-dotiertes Material abgeschieden. Nach Entfernung der Lackmaske und des Oxids verbleiben in Längsrichtung zueinander beabstandete Dotierstoffreservoirs 800.Now a layer on the trench bottom 530 grown selectively epitaxially, the layer thickness is greater than the thickness of the remaining oxide, it may partially come to overgrowth of the oxide. This can be prevented, for example, by the fact that the oxide is a deposited oxide, on which no epitaxial growth is possible. For example, in the trench first an oxide is formed on trench walls and trench bottom, and then the trench is completely filled up with deposited oxide. Then the deposited oxide is etched back. The remaining oxide is masked in sections by means of a resist mask and the unmasked portions are anisotropically etched until the trench bottom is exposed in the corresponding sections. Now the resist mask is removed and selectively deposited epitaxially p-doped material. After removal of the resist mask and the oxide remain in the longitudinal direction spaced apart dopant reservoirs 800 ,

Um ein Halbleiterbauelement, beispielsweise einen Trench-FET, in einem auch als Halbleitermaterial bezeichneten Substrat herzustellen, kann beispielsweise ein Graben innerhalb des Halbleitermaterials gebildet werden, der anschließend ganzflächiges mit einer auch als Spacer bezeichneten Isolatorschicht, beispielsweise einem Oxid auskleidet wird. Dann kann eine Begrenzungsstruktur in einem unteren Bereich des Halbleiterbauelementes gebildet werden. Dabei ist die Begrenzungsstruktur dazu ausgebildet, eine Diffusion von Dotierstoff lateral zu beschränken oder ganz zu verhindern. Schließlich kann in die Begrenzungsstruktur mindestens ein Dotierstoff eingebracht werden.In order to produce a semiconductor component, for example a trench FET, in a substrate which is also referred to as a semiconductor material, a trench may, for example, be formed within the semiconductor material, which is subsequently lined over the whole area with an insulator layer, for example an oxide, which is also referred to as a spacer. Then, a limiting structure may be formed in a lower portion of the semiconductor device. In this case, the limiting structure is designed to limit diffusion of dopant laterally or to completely prevent it. Finally, at least one dopant can be introduced into the limiting structure.

Die Begrenzungsstruktur kann insbesondere gebildet werden, indem am Grabenboden eine Öffnung in der Isolatorschicht erzeugt wird. Der Dotierstoff kann beispielsweise eingebracht werden, indem der mindestens eine Dotierstoff selektiv in die Öffnung in der Isolatorschicht auf den Grabenboden aufgetragen wird. Insbesondere kann das Auftragen selektiv-epitaktisch erfolgen. Die Öffnung im Spacer kann unter Zuhilfenahme einer strukturierten Fotolackmaske erfolgen, mit deren Hilfe die Isolatorschicht geätzt wird.In particular, the delimiting structure can be formed by creating an opening in the insulator layer at the trench bottom. The dopant may, for example, be introduced by selectively applying the at least one dopant into the opening in the insulator layer on the trench bottom. In particular, the application can be carried out selectively epitaxially. The opening in the spacer can take place with the aid of a structured photoresist mask with the aid of which the insulator layer is etched.

Claims (12)

Halbleiterbauelement, umfassend ein Substrat (300) mit einem dotierten Gebiet (200), wobei das dotierte Gebiet (200) teilweise an eine in das Substrat (300) eingebettete Begrenzungsstruktur (100) grenzt und ansonsten von einem Umgebungsgebiet im Substrat (300) umgeben wird, welches entgegengesetzt oder undotiert ist, und wobei die Begrenzungsstruktur (100) eine wesentlich geringere Dotierstoffdiffusivität aufweist als das Substrat (300), wobei die Begrenzungsstruktur (100) mindestens zwei parallele in das Substrat (300) eingebettete Begrenzungsschichten (110, 120) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des dotierten Gebiets (200) zwischen den parallelen Begrenzungsschichten (110, 120) angeordnet ist und in einer Richtung parallel zu einer Normalen der parallelen Begrenzungsschichten (110, 120) an diese angrenzt.Semiconductor device comprising a substrate ( 300 ) with a doped area ( 200 ), the doped area ( 200 ) partially to one in the substrate ( 300 ) embedded bounding structure ( 100 ) and otherwise from a surrounding area in the substrate ( 300 ), which is opposite or undoped, and wherein the boundary structure ( 100 ) has a much lower dopant diffusivity than the substrate ( 300 ), the boundary structure ( 100 ) at least two parallel into the substrate ( 300 ) embedded boundary layers ( 110 . 120 ), characterized in that at least a part of the doped region ( 200 ) between the parallel boundary layers ( 110 . 120 ) and in a direction parallel to a normal of the parallel boundary layers ( 110 . 120 ) adjacent to them. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die Begrenzungsstruktur (100) weiterhin ein in das Substrat (300) eingebettetes und die parallelen Begrenzungsschichten (110, 120) verbindendes Begrenzungselement (130) umfasst, wobei der Teil des dotierten Gebiets (200) in einer weiteren, zu der Normalen senkrechten Richtung an das verbindende Begrenzungselement (130) grenzt.Semiconductor component according to Claim 1, the limiting structure ( 100 ) further into the substrate ( 300 ) embedded and the parallel boundary layers ( 110 . 120 ) connecting boundary element ( 130 ), the part of the doped region ( 200 ) in a further, perpendicular to the normal direction of the connecting boundary element ( 130 ) borders. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Rest des dotierten Gebiets (200) in einer Ausdehnungsrichtung der parallelen Begrenzungsschichten (110, 120) an den ersten Teil und zumindest an Enden der parallelen Begrenzungsschichten (110, 120) angrenzt.A semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein a remainder of the doped region ( 200 ) in an extension direction of the parallel boundary layers (FIG. 110 . 120 ) to the first part and at least at the ends of the parallel boundary layers ( 110 . 120 ) adjoins. Halbleiterbauelement nach Anspruch 3, wobei an ersten Enden der zwei parallelen Begrenzungsschichten (110, 120) jeweils ein weiteres zur Normalen paralleles Begrenzungselement (140) angeordnet ist, welches sich von der jeweils anderen parallelen Begrenzungsschicht (110, 120) weg erstreckt, wobei der Rest des dotierten Gebiets (200) in der weiteren Richtung auch an die weiteren Begrenzungselemente (140) angrenzt.A semiconductor device according to claim 3, wherein at first ends of the two parallel confinement layers ( 110 . 120 ) each one to Normal parallel boundary element ( 140 ), which extends from the other parallel boundary layer ( 110 . 120 ), the remainder of the doped region ( 200 ) in the further direction also to the other limiting elements ( 140 ) adjoins. Trench-Feldeffekttransistor, wobei ein Graben (500) des Trench-Feldeffekttransistors so in einem Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche angeordnet ist, dass das dotierte Gebiet (200) direkt unterhalb des Grabens (500) liegt, und wobei die Begrenzungsstruktur (100) an ein Gateoxid des Feldeffekttransistors angrenzt.Trench field effect transistor, wherein a trench ( 500 ) of the trench field effect transistor is arranged in a semiconductor component according to one of the preceding claims such that the doped region ( 200 ) directly below the trench ( 500 ), and wherein the boundary structure ( 100 ) is adjacent to a gate oxide of the field effect transistor. Halbleiterbauelement mit Trench-Feldeffekttransistoren nach Anspruch 5, wobei zwischen je zwei benachbarten Trench-Feldeffekttransistoren nach Anspruch 5 mindestens ein weiterer Trench-Feldeffekttransistor angeordnet ist, der kein dotiertes Gebiet (200) direkt unterhalb des Grabens (500) aufweist.Semiconductor device with trench field effect transistors according to claim 5, wherein between each two adjacent trench field effect transistors according to claim 5, at least one further trench field effect transistor is arranged, the no doped region ( 200 ) directly below the trench ( 500 ) having. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes, wobei das Verfahren die folgende Verfahrensschritte umfasst: – Bilden einer Begrenzungsstruktur (100) zumindest an Wänden eines Grabens (500) in einem Substrat (300), wobei die Begrenzungsstruktur (100) eine wesentlich geringere Dotierstoffdiffusivität aufweist als das Substrat (300) und wobei die Begrenzungsstruktur (100) zumindest zwei parallel im Substrat (300) angeordnete Begrenzungsschichten (110, 120) an Wänden (510, 520) des Grabens (500) umfasst; – Anordnen eines dotierten Dotierstoffreservoirs (800) im Graben (500) zwischen den parallelen Begrenzungsschichten (110, 120), und – Ausführen mindestens eines nachfolgenden thermischen Verfahrensschritts, der eine Diffusion von Dotierstoff aus dem Dotierstoffreservoir (800) bewirkt, so dass ein dotiertes Gebiet (200) entsteht, wobei zumindest ein Teil des dotierten Gebiets (200) an die Begrenzungsstruktur (100) lateral angrenzt.Method for producing a semiconductor component, the method comprising the following method steps: - forming a limiting structure ( 100 ) at least on walls of a trench ( 500 ) in a substrate ( 300 ), the boundary structure ( 100 ) has a much lower dopant diffusivity than the substrate ( 300 ) and the boundary structure ( 100 ) at least two parallel in the substrate ( 300 ) boundary layers ( 110 . 120 ) on walls ( 510 . 520 ) of the trench ( 500 ); Arranging a doped dopant reservoir ( 800 ) in the ditch ( 500 ) between the parallel boundary layers ( 110 . 120 ), and - performing at least one subsequent thermal process step, which is a diffusion of dopant from the dopant reservoir ( 800 ), so that a doped area ( 200 ), whereby at least a part of the doped region ( 200 ) to the boundary structure ( 100 ) laterally adjoins. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Begrenzungsstruktur (100) aus einem Oxid (600) und auch an einem Boden (530) des Grabens (500) gebildet wird und das Verfahren weiterhin die folgende Verfahrensschritte umfasst: – Anordnen (S5) eines entgegengesetzt dotierten Materials auf dem dotierten Dotierstoffreservoir (800), sodass der Graben (500) gefüllt ist.Method according to claim 7, wherein the boundary structure ( 100 ) from an oxide ( 600 ) and also on a floor ( 530 ) of the trench ( 500 ) and the method further comprises the following method steps: arranging (S5) an oppositely doped material on the doped dopant reservoir ( 800 ), so that the trench ( 500 ) is filled. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Begrenzungsstruktur (100) aus einem Oxid (600) und wobei auch eine Oberfläche des Substrats (300) oxidiert wird und Anordnen des dotierten Dotierstoffreservoirs (800) im oxidierten Graben (500) folgende Schritte umfasst: – Abscheiden dotierten Materials (700), das den oxidierten Graben (500) füllt und die oxidierte Substratoberfläche (310) bedeckt; – Verringerung des dotierten Materials (700) und des Oxids (600) durch Abschleifen oder Ätzen und – Rückätzen des Substrats (300) und des dotierten Materials (700) zur Bildung des Dotierstoffreservoirs (800).Method according to claim 7, wherein the boundary structure ( 100 ) from an oxide ( 600 ) and wherein also a surface of the substrate ( 300 ) is oxidized and arranging the doped Dotierstoffreservoirs ( 800 ) in the oxidized trench ( 500 ) comprises the following steps: deposition of doped material ( 700 ), the oxidized trench ( 500 ) and the oxidized substrate surface ( 310 covered); Reduction of the doped material ( 700 ) and the oxide ( 600 by abrasion or etching and etching back of the substrate ( 300 ) and the doped material ( 700 ) for forming the dopant reservoir ( 800 ). Verfahren nach Anspruch 8, wobei auch eine Substratoberfläche (310) oxidiert wird und Anordnen des dotierten Dotierstoffreservoirs (800) im oxidierten Graben (500) folgende Schritte umfasst, die vor dem Anordnen (S5) des entgegengesetzt dotierten Materials im oxidierten Graben (500) auf dem Dotierstoffreservoir (800) ausgeführt werden,: – Abscheiden dotierten Materials (700), die den oxidierten Graben (500) füllt und die oxidierte Substratoberfläche (310) bedeckt und – Verringerung des dotierten Materials (700) durch selektives Rückätzen zur Bildung des Dotierstoffreservoirs (800); – wobei Anordnen des entgegengesetzt dotierten Materials im oxidierten Graben (500) folgende Schritte umfasst: – Abscheiden einer entgegengesetzt dotierten Schicht, die den oxidierten Graben (500) füllt und die oxidierte Substratoberfläche (310) bedeckt; – Rückätzen der entgegengesetzt dotierten Schicht und – selektive Ätzung des Oxids (600).Method according to claim 8, wherein also a substrate surface ( 310 ) is oxidized and arranging the doped Dotierstoffreservoirs ( 800 ) in the oxidized trench ( 500 ) comprises the steps of prior to placing (S5) the oppositely doped material in the oxidized trench ( 500 ) on the dopant reservoir ( 800 ): - deposition of doped material ( 700 ), the oxidized trench ( 500 ) and the oxidized substrate surface ( 310 ) and reducing the doped material ( 700 ) by selective etching back to form the dopant reservoir ( 800 ); - placing the oppositely doped material in the oxidized trench ( 500 ) comprises the steps of: depositing an oppositely doped layer comprising the oxidized trench ( 500 ) and the oxidized substrate surface ( 310 covered); - back etching of the oppositely doped layer and - selective etching of the oxide ( 600 ). Verfahren zur Herstellung eines Trench-Feldeffekttransistors, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst: – Anordnen eines zumindest teilweise dotierten Dotierstoffreservoirs (800) in einem Graben (500) in einem Substrat (300), wobei Wände (510, 520) des Grabens (500) je mit einer vertikalen Spacerschicht (110, 120) bedeckt sind, – Bilden einer im Wesentlichen horizontalen Isolationsschicht (130) auf dem Dotierstoffreservoirs (800) durch Oxidation des Dotierstoffreservoir (800) und – Ausführen mindestens eines nachfolgenden thermischen Verfahrensschritts, der eine Diffusion von Dotierstoff aus dem Dotierstoffreservoir (800) bewirkt, sodass ein dotiertes Gebiet (200) entsteht, wobei zumindest ein Teil des dotierten Gebiets (200) an die Begrenzungsstruktur (100) lateral an die vertikalen Spacerschichten (110, 120) und vertikal an die horizontale Isolationsschicht (130) angrenzt.Method for producing a trench field effect transistor, the method comprising the following method steps: arranging an at least partially doped dopant reservoir ( 800 ) in a ditch ( 500 ) in a substrate ( 300 ), where walls ( 510 . 520 ) of the trench ( 500 ) each with a vertical spacer layer ( 110 . 120 ), - forming a substantially horizontal insulating layer ( 130 ) on the dopant reservoir ( 800 ) by oxidation of the dopant reservoir ( 800 ) and - performing at least one subsequent thermal process step, which is a diffusion of dopant from the dopant reservoir ( 800 ), so that a doped area ( 200 ), whereby at least a part of the doped region ( 200 ) to the boundary structure ( 100 ) laterally to the vertical spacer layers ( 110 . 120 ) and vertically to the horizontal insulation layer ( 130 ) adjoins. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Dotierstoffreservoir (800) selektiv-epitaktisch aufgetragen wird oder ein Polysilizium ist.A method according to claim 11, wherein the dopant reservoir ( 800 ) is applied selectively epitaxially or is a polysilicon.
DE102013213007.4A 2013-07-03 2013-07-03 Semiconductor device, trench field effect transistor, method for producing a trench field effect transistor and method for producing a semiconductor device Active DE102013213007B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013213007.4A DE102013213007B4 (en) 2013-07-03 2013-07-03 Semiconductor device, trench field effect transistor, method for producing a trench field effect transistor and method for producing a semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013213007.4A DE102013213007B4 (en) 2013-07-03 2013-07-03 Semiconductor device, trench field effect transistor, method for producing a trench field effect transistor and method for producing a semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102013213007A1 true DE102013213007A1 (en) 2015-01-08
DE102013213007B4 DE102013213007B4 (en) 2017-02-02

Family

ID=52106243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013213007.4A Active DE102013213007B4 (en) 2013-07-03 2013-07-03 Semiconductor device, trench field effect transistor, method for producing a trench field effect transistor and method for producing a semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102013213007B4 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4270487A1 (en) * 2022-04-28 2023-11-01 Infineon Technologies Austria AG Power transistor device and method of fabricating a transistor device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040029346A1 (en) * 2000-12-06 2004-02-12 Jaiprakash Venkatachalam C. DRAM with vertical transistor and trench capacitor memory cells and method of fabrication
US20050032313A1 (en) * 2003-03-04 2005-02-10 Micron Technology, Inc. Vertical gain cell
US20060170036A1 (en) * 2004-02-02 2006-08-03 Hamza Yilmaz Method of fabricating semiconductor device containing dielectrically isolated PN junction for enhanced breakdown characteristics
DE102010000531A1 (en) * 2009-02-26 2010-10-21 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor device and method for manufacturing a semiconductor device
EP2701201A1 (en) * 2011-04-19 2014-02-26 Nissan Motor Co., Ltd. Semiconductor device and method for producing same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040029346A1 (en) * 2000-12-06 2004-02-12 Jaiprakash Venkatachalam C. DRAM with vertical transistor and trench capacitor memory cells and method of fabrication
US20050032313A1 (en) * 2003-03-04 2005-02-10 Micron Technology, Inc. Vertical gain cell
US20060170036A1 (en) * 2004-02-02 2006-08-03 Hamza Yilmaz Method of fabricating semiconductor device containing dielectrically isolated PN junction for enhanced breakdown characteristics
DE102010000531A1 (en) * 2009-02-26 2010-10-21 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor device and method for manufacturing a semiconductor device
EP2701201A1 (en) * 2011-04-19 2014-02-26 Nissan Motor Co., Ltd. Semiconductor device and method for producing same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4270487A1 (en) * 2022-04-28 2023-11-01 Infineon Technologies Austria AG Power transistor device and method of fabricating a transistor device

Also Published As

Publication number Publication date
DE102013213007B4 (en) 2017-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008039845B4 (en) IGBT with a semiconductor body
DE69309565T2 (en) Field effect transistor with trench with a low doped epitaxial region on its surface area
DE102008000660B4 (en) The silicon carbide semiconductor device
DE102017210665B4 (en) Silicon carbide semiconductor component and method for producing the silicon carbide semiconductor component
DE102013214196B4 (en) Semiconductor component and method for its production
DE112004002310B4 (en) Closed cell trench metal oxide semiconductor field effect transistor and method of manufacturing
DE112007000700B4 (en) High density trench FET with integrated Schottky diode and manufacturing process
DE112012000748T5 (en) Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing the same
DE102014107325A1 (en) Semiconductor device
DE102013100857A1 (en) Fin structure for a FinFET device
DE102005052734A1 (en) Semiconductor structure e.g. diffusion metal oxide semiconductor power transistor, has field electrodes region formed in shape of needle and smaller than maximum extension in direction perpendicular to one of main surfaces of substrate
DE112012000755T5 (en) Silicon carbide semiconductor device and method for manufacturing the same
AT502860A2 (en) POWER SEMICONDUCTOR ELEMENT WITH A TOP DRAIN USING A SINKER TRENCH
DE112011104322T5 (en) Semiconductor device and method for manufacturing a semiconductor device
DE112014000679T5 (en) Insulating layer silicon carbide semiconductor device and process for its production
DE102015109538B3 (en) Transistor with improved avalanche breakdown behavior and method of manufacture
DE112013006558T5 (en) silicon carbide semiconductor device
DE102009002813B4 (en) Method for producing a transistor device with a field plate
DE102014113746A1 (en) TRANSISTOR COMPONENT WITH A FIELD ELECTRODE
DE102012108302A1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the semiconductor device
DE102013111375A1 (en) TRANSISTOR COMPONENT AND METHOD FOR MANUFACTURING A TRANSISTOR CONSTRUCTION ELEMENT
DE102015122938B4 (en) TRANSISTOR WITH FIELD ELECTRODE AND METHOD FOR MANUFACTURING IT
WO2005083794A2 (en) High voltage pmos transistor
DE112010005265B4 (en) Method of making a depletion mode DMOS transistor
EP3042391A1 (en) Method for producing a substrate, substrate, metal-oxide-semiconductor field-effect transistor with a substrate, micro-electromechanical system with a substrate, and motor vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01L0029780000

Ipc: H10D0030600000