DE10215328A1 - Halbleiterbauelement - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung mit einer ersten Schaltung und einer zweiten Schaltung, von denen eine ein die andere Schaltung störendes Störsignal abgibt. Erfindungsgemäß wird das Störsignal dadurch unterdrückt, dass in einer Halbleitervorrichtung eine Abschirmung zum Abschirmen von Störsignalen vorhanden ist, die mindestens ein Abschirmelement aufweist, welches ein Metall umfasst. Das Metall des Abschirmelements unterdrückt das Eindringen des von der einen Schaltung generierten Störsignals in die andere Schaltung. Alternativ umfasst die Abschirmung eine Gegensignalschaltung zum Generieren eines das Störsignal unterdrückenden Gegensignals.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung mit einer ersten und einer zweiten Schaltung, bei der die eine Schaltung gegen ein Störsignal der anderen Schaltung abgeschirmt ist.
• Die fortschreitende Integration in der Mikroelektronik ermöglicht außer einer Verkleinerung der Bauelementemaße auch die neuartige Integration verschiedener Funktionen in einer Halbleitervorrichtung. Durch die gerade in jüngster Zeit rasante Entwicklung von Technologien der Mikroelektronik, wie etwa des BiCMOS- Prozesses und insbesondere der SiGe:C-Technologie (Verwendung einer kohlenstoffhaltigen Silizim-Germanium-Legierung beim Herstellen der Halbleitervorrichtung) ist es möglich, beispielsweise gleichzeitig hochkomplexe digitale Schaltungen und weniger komplexe, jedoch sehr empfindliche analoge Schaltungen auf einem Substrat zu vereinen. Bisher wurden die analogen Schaltungen für die hochfrequente Signalverarbeitung in Empfängern und Sendern, beispielsweise im mittleren und oberen GHz-Bereich, in der GaAs-Technologie realisiert, wohingegen die entsprechenden digitalen Signalprozessoren in der billigeren Siliziumtechnologie realisiert wurden.
• Die Erschließung höherer Frequenzbereiche in der Siliziumtechnologie, insbesondere durch die SiGe:C-Technologie, hat es nun ermöglicht, digitale und analoge Schaltungen in einer einzigen Halbleitervorrichtung, insbesondere einem auf SiGe:C-Technologie basierenden Chip, zu integrieren. Die Integration in einem einzigen Chip führt zu einer Verkleinerung der benötigten Fläche und somit zu kürzeren Leitungswegen, was wiederum eine Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit des Chips ermöglicht. Ein weiterer Vorteil der Integration ist der, dass die teure GaAs-Technologie vermieden werden kann, was zudem den Stromverbrauch verringert. Durch die genannte Integration steigt daher aufgrund der kurzen Wege und des verringerten Stromverbrauchs die Funktionalität der integrierten Halbleitervorrichtung beträchtlich.
• Die Vorteile dieser Integration sind jedoch zur Zeit wegen der im Stand der Technik noch ungelösten Probleme, wie insbesondere das gegenseitige Übersprechen der Signale der beiden Schaltungsteile (auch Cross-Talk genannt), in der Praxis noch nicht nutzbar. Unter Übersprechen wird hier das kapazitive oder induktive Einkoppeln von Signalen der einen Schaltung als Störsignale in die andere Schaltung, wo das Störsignal das eigentliche Signal überlagert, verstanden. Beispielsweise entstehen in digitalen Schaltungen Wechselfelder, deren Frequenz der Taktfrequenz des digitalen Prozessors entspricht. Diese Wechselfelder werden vom hochempfindlichen Verstärker (Low Noise Amplifier - LNA) des analogen Schaltungsteils aufgenommen und so verstärkt, dass es zu unerwünschten Überlagerungen mit dem eigentlichen Signal des analogen Schaltungsteils kommt. Solche Überlagerungen verschlechtern die Signalqualität oder verhindern gar die Funktion der analogen Schaltung vollständig. Als Quelle für Störsignale, die in digitalen Schaltungen erzeugt werden, kommen beispielsweise spannungsgesteuerte Oszillatoren sowie Generatoren, beispielsweise zum Erzeugen eines Taktes, in Betracht. Das Übersprechen wirkt sich insbesondere bei kleinen Abständen zwischen zwei in einem Chip integrierten Schaltungen aus und wirkt daher einer Verkleinerung der Strukturen auf dem Chip entgegen.
• Ansätze das Übersprechen zu verringern bestehen darin, die sich einander störend beeinflussenden Schaltungen (z. B. analoge und digitale Schaltungen) zu separieren, d. h. in zwei verschiedenen Chips auszubilden, oder darin, die Abstände zwischen beiden Schaltungen so groß wie möglich zu halten. Ein weiterer Ansatz besteht darin, das Störsignal durch Isolatorschichten zwischen den Schaltungen zu unterdrücken. Halbleitervorrichtungen, in denen solchen Ansätze Verwendung finden, sind z. B. in EP 0 817 268 beschrieben.
• Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Halbleitervorrichtung mit einem digitalen und einem analogen Schaltungsteil zur Verfügung zu stellen, in der die Auswirkungen von Störsignalen verringert sind.
• Die Aufgabe wird durch eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 sowie eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14 gelöst.
• Erfindungsgemäß wird das Störsignal gemäß Anspruch 1 dadurch unterdrückt, dass in einer Halbleitervorrichtung eine Abschirmung zum Abschirmen von Störsignalen vorhanden ist, die ein Abschirmelement aufweist, welches ein Metall umfasst. Das Metall des Abschirmelements unterdrückt das Eindringen des von der einen Schaltung generierten Störsignals in die andere Schaltung. Metall bietet darüber hinaus gegenüber Halbleitermaterial den Vorteil hoher Leitfähigkeit, ohne dass eine Implantation von Fremdatomen erforderlich ist. Eine höhere Leitfähigkeit ermöglicht aufgrund der damit verbundenen größeren Ladungsträgerbeweglichkeit die Abschirmung gegen höhere Frequenzen. Entsprechend sind die bei einer Implantation anfallenden Strukturierungsschritte überflüssig. Je nach Metall müssen jedoch auch die Metallatome vor der Diffusion in die umliegenden Halbleiterschichten bewahrt werden. Es ist daher zweckmäßig, ein Metall zu wählen, das in der eingesetzten Technologie Verwendung findet. In der Silizium-Technologie kommen beispielsweise Aluminium (Al), Aluminium-Kupfer- Legierungen, Wolfram (W) oder Titan (Ti) sowie TiW und Titannitrid (TiN) in Frage. Die hohe Leitfähigkeit von Metallen ermöglicht es außerdem, durch Störsignale erzeugte Ströme bei entsprechender Beschaltung zuverlässig abzuleiten.
• Das Abschirmelement, und somit auch das Metall, kann sich sowohl lateral als auch in die Tiefe gehend in der Halbleitervorrichtung erstrecken. Es lässt sich so eine "Rundum-Abschirmung" eines Schaltungsteils realisieren. Die in die Tiefe gehenden Abschirmelemente können in der Halbleitervorrichtung in der Trench- Technologie, also als mit metallgefüllte Gräben, ausgeführt sein, was die Integration in bestehende Fertigungsprozesse erleichtert.
• Ist das Abschirmelement als Gitter ausgebildet, so lässt sich eine Abschirmung in Art eines Faradayschen Käfigs realisieren. Dies ermöglicht es, elektrisch leitende oder isolierende Teile der Schaltungen zwischen den Gitterelementen hindurchzuführen. Die Abstände der Gitterelemente sind vorteilhafterweise so gewählt, dass die relevanten Wellenlängen des Störsignals das Gitter nicht passieren können.
• Das Abschirmelement kann ein frei schwebendes Potential aufweisen oder auf ein festes Potential, beispielsweise Masse- oder Versorgungspotential gelegt sein. Durch das feste Potential lassen sich Aufladungen und Polarisationen des Abschirmelements und dessen Umgebung beeinflussen bzw. vermeiden.
• Die Abschirmung kann außer dem metallenen Abschirmelement auch entsprechend konfigurierte Teile des Kontakt- und Leiterbahnsystems und/oder Trenches (Gräben, die typischerweise für die Feldisolation zwischen aktiven Gebieten in einem Halbleitersubstrat Verwendung finden) der Schaltungen sowie Schaltungselemente der Schaltungen umfassen. Schaltungselemente wie etwa Kondensatoren und/oder Spulen können als Filter zwischen den Schaltungsteilen dienen. Dadurch lässt sich das Spektrum des Störsignals eingrenzen oder es lassen sich zumindest bestimmte Frequenzen dämpfen.
• In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Abschirmelement außerdem einen Isolator zum Dämpfen des Störsignals. Dies ist insbesondere bei Störsignalen mit einer hohen Intensität vorteilhaft.
• In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Abschirmung gemäß Anspruch 14 als aktive Abschirmung, also als steuerbares Bauelement, ausgebildet. Unter aktiver Abschirmung wird hierbei verstanden, dass die Abschirmung nicht nur auf einer Absorption des Störsignals beruht, sondern dass eine Gegensignalschaltung vorhanden ist, die ein Gegensignal erzeugt, mit dessen Hilfe das Störsignal zumindest an ausgewählten Orten der Halbleitervorrichtung unterdrückt werden kann, insbesondere auch in der Abschirmung selbst. Bei dieser Ausführungsform kann beispielsweise ein Sensor vorgesehen sein, der ein Störsignal detektiert, woraufhin eine Reaktion auf das Störsignal ausgelöst wird, die zum Unterdrücken des Störsignals führt. Damit ist das gezielte Unterdrücken des Störsignals bis hin zur seiner Auslöschung an empfindlichen Stellen einer Schaltung der Halbleitervorrichtung möglich. Das Unterdrücken des Störsignals erfolgt beispielsweise durch destruktive Interferenz mit dem Gegensignal oder durch eine Verringerung der Leitfähigkeit bestimmter Bereiche der Halbleitervorrichtung, insbesondere der Abschirmung, auf Grund des Gegensignals.
• In einer einfachen Ausgestaltung des aktiven Abschirmungselements ist die Frequenz des Gegensignals durch den Takt der Störquelle vorgegeben. Dies hält den konstruktiven Aufbau der Gegensignalschaltung gering und eignet sich insbesondere, wenn die Störquelle ein Taktgenerator in einer digitalen Schaltung ist.
• Um die Zahl an zusätzlichen Elementen in der Halbleitervorrichtung gering zu halten, können entsprechend konfigurierte Teile des Kontakt- und des Leiterbahnsystems sowie Schaltungselemente wie etwa ein Eingangskondensator oder ein Schwingkreis einer oder mehrerer Schaltungen der Halbleitervorrichtung in die Gegensignalschaltung integriert sein.
• Eine bessere Anpassung des Gegensignals an das Störsignal ist möglich, wenn vor Erzeugung des Gegensignals das Störsignal von einer Auswerteschaltung analysiert wird. Auch in die Auswerteschaltung können Elemente einer oder mehrerer Schaltungen, die vor dem Störsignal geschützt werden sollen, integriert sein.
• Die Gegensignalschaltung kann zum Erzeugen des Gegensignals eine Steuerschaltung sowie einen oder mehrere Oszillatoren, einen oder mehrere Taktgeber oder eine oder mehrere Endstufen umfassen. Zum Detektieren des Störsignals umfasst die Gegensignalschaltung einen Sensor, der beispielsweise in ein metallenes Abschirmelement integriert sein kann.
• Die Erfindung kann sowohl zum Abschirmen von analogen Schaltungen gegen Störsignale von digitalen oder analogen Schaltungen als auch zum Abschirmen von digitalen Schaltungen gegen Störsignale von digitalen oder analogen Schaltungen eingesetzt werden.
• Entsprechend einem weiteren Erfindungsgedanken mit selbständiger Schutzwürdigkeit wird das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem gelöst durch ein Halbleiterbauelement mit einem siliziumhaltigen halbleitenden Substratbereich in einem Substrat, der eine erste Schaltung, eine zweite Schaltung und eine zum Abschirmen von Störsignalen zwischen der ersten und der zweiten Schaltung ausgebildete Abschirmung aufweist. Bei diesem Halbleiterbauelement weist die Abschirmung ein Abschirmelement in Form einer grabenförmige Vertiefung mit aluminiumhaltiger Füllung im Substratbereich auf. Zugleich ist der Substratbereich zumindest in der Umgebung der Vertiefung mit Kohlenstoff dotiert.
• Im Sinne der vorliegenden Erfindung sind die Begriffe Halbleitervorrichtung und Halbleiterbauelement gleichbedeutend und werden neben einander verwendet.
• Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass unerwünschte Wechselwirkungen zwischen der ersten und der zweiten Schaltung, insbesondere die Ausbreitung von Oberflächenwellen zwischen der ersten und der zweiten Schaltung durch die Abschirmung in Form der grabenförmigen Vertiefung verhindert oder zumindest verringert wird. Derartige Oberflächenwellen mit hohen Frequenzen können von einer in diesem Zusammenhang als Störquelle zu betrachtenden ersten, digitalen Schaltung ausgesendet werden und durch ihre Ausbreitung zur Störung der Funktionsweise einer auf demselben Substratbereich befindlichen zweiten, analogen Schaltung führen.
• Dies wird durch die Abschirmung in Form einer grabenförmigen Vertiefung mit metallischer, aluminiumhaltiger Füllung verhindert. Unter einer grabenförmigen Vertiefung im Substratbereich im Sinne der Erfindung ist eine Vertiefung zu verstehen, deren Erstreckung in einer ersten Lateralrichtung (Längsrichtung des Grabens) größer ist als in einer zweiten, senkrecht zur ersten stehenden Lateralrichtung (Querrichtung des Grabens).
• Für die metallische Füllung der grabenförmigen Vertiefung des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements ist erfindungsgemäß wegen seines spezifischen Widerstandes und der hohen Reaktionsgeschwindigkeit gegenüber hochfrequenten Einflüssen Aluminium zumindest als Legierungsbestandteil vorgesehen.
• Zwar sind mit der Verwendung von Aluminium auch mögliche Nachteile verbunden. So diffundiert Aluminium bekanntermaßen besonders schnell in Silizium hinein. Aluminium als Gruppe-III-Element bildet in Silizium einen Akzeptor. Unerwünschte Diffusion kann demnach die elektrischen Eigenschaften des Halbleiters nahe des aluminiumhaltigen metallischen Bereiches verändern, darüber hinaus auch zur Bildung struktureller Defekte führen. Infolge einer Reaktion von Aluminium und Silizium können sogenannte Spikes entstehen, das sind Kristalle, die aus dem Aluminiumbereich herauswachsen. Dies kann unerwünschte Folgen für die Eigenschaften eines siliziumhaltigen Halbleiters haben, der an einen aluminiumhaltigen metallischen Bereich angrenzt und erfordert beim Stand der Technik entweder die Vermeidung der Verwendung von Aluminium oder größeren technologischen Aufwand zur Verhinderung der Ausdiffusion, der die Herstellungskosten in wirtschaftlich unattraktive Höhen treibt. So wurden hochschmelzende, Silizid bildende Metalle (W, Ti, Ta, Mo) eingesetzt oder geeignete Zusatzschichten, beispielsweise aus TiN zur Verhinderung der Diffusion eingebracht. Für die Vermeidung von Spikes ist die Ermittlung einer und Beschränkung des Prozesses auf eine geeignete Wachstumstemperatur erforderlich.
• Jedoch wäre andererseits bei Ausschaltung dieses Problems bzw. erhöhten Aufwandes Aluminium prädestiniert zur Verwendung bei der Abschirmung elektromagnetischer Störstrahlung, zumal es wegen seines spezifischen Widerstands im Kontakt- und Leiterbahnsystem der CMOS-Technologie schon weite Anwendung findet und technologisch besonders gut verstanden ist.
• Diesen Zwiespalt löst die vorliegende Erfindung auf. Der Substratbereich des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements ist zumindest in der Umgebung der Vertiefung mit Kohlenstoff dotiert. Kohlenstoff verringert die Ausdiffusion von Aluminium in Silizium oder halbleitenden siliziumhaltigen Materialien wie Silizium- Germanium.
• Ein hierzu erforderlicher Dotierschritt bei der Herstellung des Halbleiterbauelements kann in einfacher Weise vor der Ausbildung der Vertiefung vorgenommen werden. Es kann alternativ auch ein bereits mit Kohlenstoff dotiertes Substrat verwendet werden.
• Bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement kann Aluminium auch in "unteren" Metallebenen ohne zusätzliche Barrieren eingesetzt werden.
• Die Erfindung schließt jedoch die Verwendung weiterer funktionaler Zwischenschichten zwischen der metallgefüllten Vertiefung und dem halbleitenden Substratbereich nicht aus. Derartige Zwischenschichten können in bekannter Weise zusätzlich eine Metalldiffusion hemmen, beispielsweise die Diffusion eines anderen Metalls als Aluminium. Sie können alternativ oder zusätzlich eine elektronische Funktion haben, beispielsweise als Isolator wirken. Derartige Zwischenschichten können auch nicht siliziumhaltig sein.
• Auch kann das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement zusätzlich eine andere in dieser Anmeldung beschriebene oder schon bekannte Abschirmung oder ein anderes Abschirmelement aufweisen.
• Der halbleitende Substratbereich des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements, der die grabenförmige Vertiefung aufweist, ist jedoch grundsätzlich siliziumhaltig. Das heißt, er besteht entweder aus Silizium oder einer halbleitenden, siliziumhaltigen Legierung wie beispielsweise Silizium-Germanium. Der Substratbereich kann zusätzlich siliziumfreie Abschnitte oder Abschnitte unterschiedlicher Legierungszusammensetzung und/oder Dotierungskonzentration enthalten.
• Der siliziumhaltige Substratbereich des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements mit der ersten und der zweiten Schaltung sowie der Abschirmung kann einen Teil eines Substrats bilden. Ein typisches Beispiel für diesen Fall ist eine SOI-Struktur (Silicon-on-insulator). In einer Ausführungsform einer solchen Struktur ist eine Siliziumschicht oberhalb einer Isolatorschicht angeordnet. Die Schaltung ist bei diesem Beispiel in oder auf der Siliziumschicht realisiert. Aber auch andere bekannte SOI-Strukturen können im Rahmen der Erfindung zum Einsatz kommen. Auch lateral kann das Substrat eine größere Erstreckung aufweisen als der siliziumhaltige Substratbereich. Andere Substratbereiche mit weiteren, bekannten Schaltungen können bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement auf dem selben Substrat realisiert sein.
• Der Begriff Substratbereich im Sinne der Erfindung ist aber nicht einschränkend dahin zu verstehen, dass auf dem Substrat lateral oder in der Tiefe zusätzliche Bereiche mit weiteren Schaltungen bzw. aus anderen Materialien notwendigerweise vorgesehen sein müssen. Die Erfindung umfasst vielmehr auch die Ausführungsform, dass der Substratbereich mit dem Substrat identisch ist.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Substratbereich in einer die Vertiefung umgebenden Barrierenschicht mit einer vorgegebenen Schichtdicke mit Kohlenstoff dotiert. Die Barrierenschicht weist vorzugsweise eine Schichtdicke von zwischen 0,5 und 5 µm, in einem weiteren Ausführungsbeispiel bis 10 µm auf.
• Die Schichtdicke und die Konzentration des eingebrachten Kohlenstoffs sind vorgebbare Parameter, die bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements zu einer Optimierung der diffusionshemmenden Eigenschaften variiert werden können. Die Konzentration des Kohlenstoffs in der Schicht liegt bei einem Ausführungsbeispiel in der Größenordnung von 10¹⁹ cm^-3.
• Eine in der Herstellung besonders einfache Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der gesamte Substratbereich mit Kohlenstoff dotiert ist. Schon beim Züchten des Substratmaterials kann Kohlenstoff eingebracht werden. Auch bei einem Züchten des Substratbereiches aus der Gasphase kann durch gezieltes Zugeben kohlenstoffhaltiger Gase zur Gasatmosphäre des Reaktors eine gewünschte Kohlenstoffdotierung erreicht werden.
• Die Kohlenstoffkonzentration im mit Kohlenstoff dotierten Teil des Substratbereiches liegt, je nach Schichtdicke, vorzugsweise zwischen 10¹⁷ cm^-3 und 10²¹ cm^-3. Besonders bevorzugt sind Konzentrationen bis maximal 10²⁰ cm^-3, beispielsweise zwischen 10¹⁹ cm^-3 und 10²⁰ cm^-3.
• Zur wirksamen Abschirmung von Oberflächenwellen weist die grabenförmige Vertiefung eine Tiefe von zwischen 4 und 6 µm. Eine solch Tiefe ist jedoch gering im Vergleich zur Durchdringung der Felder. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist daher eine Tiefe zwischen 4 und 10 µm, bei einer besonderen Ausführungsform sogar bis zu 50 µm vorgesehen. Die maximal mögliche Tiefe wird durch die erforderliche Stabilität des Substrats begrenzt.
• Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden Gräben vor dem Schichtaufbau im Substrat gebildet und beim Schichtaufbau erhalten, so dass die Tiefe der Gräben durch den Schichtaufbau zunimmt. Bei alternativen Ausführungsformen sind die Gräben nur im Substrat oder nur im Schichtaufbau vorgesehen.
• Die Breite der grabenförmigen Vertiefung beträgt bei einer Ausführungsform zur besonders wirksamen Abschirmung vorzugsweise an der Substratoberfläche 1 µm. Sie kann selbstverständlich auch breiter gewählt werden.
• Die Breite des Grabens kann zur Tiefe hin geringer werden. Grundsätzlich bestehen keine Einschränkungen hinsichtlich der Form des Querschnittsprofils der grabenförmigen Vertiefung. Zur Abschirmung besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vertiefung an der Substratoberfläche scharf einsetzt. Daher weist die Vertiefung vorzugsweise ein rein U-förmiges oder ein U-förmiges Rechteckprofil auf. Alternativ sind auch geneigte Seitenwände des Querschnittsprofils der Vertiefung, etwa in V-Form möglich. Dies ist technologisch weniger aufwändig. Auch eine Verbreiterung des Querschnittsprofils zum Grabenboden hin ist denkbar.
• In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Profil des Grabens hinsichtlich seiner Reflexionseigenschaften optimiert. Es kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass der Graben für die Frequenz, bei der die auftretende Störstrahlung maximale Intensität aufweist, einen maximal erreichbaren Reflexionskoeffizienten aufweist.
• Die grabenförmige Vertiefung umgibt in weiteren Ausführungsbeispielen alternativ die erste oder die zweite Schaltung in allen lateralen Richtungen.
• Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, zur verbesserten Abschirmung einer Störquelle eine Metallschicht unterhalb des Grabens anzuordnen. Die Metallschicht erstreckt sich in lateraler Richtung mindestens über die laterale Ausdehnung der ersten und/oder der zweiten Schaltung. Bevorzugt erstreckt sie sich lateral über die Ausdehnung der die Störstrahlung erzeugenden Schaltung.
• Auch in der Umgebung der Metallschicht ist das Substrat erfindungsgemäß mit Kohlenstoff dotiert.
• Die Metallschicht besteht in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ebenfalls aus Aluminium. Hier sind jedoch dieselben Materialien verwendbar wie in den oben näher beschriebenen Gräben.
• Die Metallschicht kann in einer Ausführungsform vom Boden des oder der Gräben in Tiefenrichtung beabstandet sein. Bei dieser Ausführungsform sorgt auch ein sich zwischen dem Boden des Grabens und der Metallschicht aufbauendes elektrisches Feld im Substratmaterial für eine Abschirmung gegen Störstrahlung. Ein wichtiger Vorteil der metallgefüllten Gräben ist nicht nur in diesem Zusammenhang, dass sie induktiven und kapazitiven Kontakt auch zur Leiterbahnebene haben und so für eine besonders gute, wenn nicht vollständige Abschirmung sorgen.
• Die Füllung der Gräben sowie die zuletzt beschriebene Metallschicht können in der Tiefenrichtung eine Schichtstruktur aufweisen. Dabei ist Aluminium wegen seiner guten Abschirmwirkung zumindest in einer oder mehreren Schichten nahe der Substratoberfläche enthalten.
• Die Erfindung ermöglicht insbesondere Ausführungsformen, bei denen Aluminium in einer oder in mehreren Schichten nahe des Bodens der grabenförmigen Vertiefung enthalten ist. Dadurch wird die Abschirmwirkung des Grabens deutlich verbessert.
• In einer derzeit besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die metallische Füllung ganz aus Aluminium. Auf diese Weise wird eine besonders gute Abschirmung erzielt.
• Die Verwendung eines oder mehrerer kohlenstoffdotierter siliziumhaltiger Bereiche zur Verhinderung der Ausdiffusion von Aluminium ist nicht auf die oben beschriebenen Strukturen begrenzt. Diese Halbleiterbauelemente sind Ausprägungen eines übergreifenden und selbstständig schutzwürdigen Erfindungsgedankens, ein Halbleiterbauelement mit einem aluminiumhaltigen ersten Strukturelement und einem angrenzenden zweiten Strukturelement, das aus einem halbleitenden, siliziumhaltigen Material, insbesondere Silizium oder Silizium-Germanium besteht, so auszubilden, dass das zweite Strukturelement zumindest im Grenzbereich zum ersten Strukturelement mit Kohlenstoff dotiert ist. Das erste und zweite Strukturelement kann grundsätzlich jede äußere Gestalt aufweisen, insbesondere jeweils schicht- oder linienförmig oder, wie oben beschrieben grabenförmig ausgebildet sein.
• Hinsichtlich seines Verfahrensaspektes wird das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines oben beschriebenen Halbleiterbauelements, mit den Schritten:
  
• - Züchten eines Silizium oder Silizium-Germaniumkristalls in einer inerten Schutzatmosphäre, die ein kohlenstoffhaltiges Gas enthält,
• - Herstellen eines für die Produktion von Halbleiterbauelementen geeigneten Substrats aus dem Silizium- oder Silizium-Germanium- Kristall,
• - Ausbilden mindestens einer grabenförmigen Vertiefung in dem Substrat
• - Füllen der Vertiefung mit einer aluminiumhaltigen Metallfüllung
• - Herstellen einer ersten Schaltung und einer zweiten Schaltung auf unterschiedlichen Seiten beiderseits der Vertiefung.
• Eine alternative selbständig schutzwürdige Lösung des Problems bietet ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit den Merkmalen eines der vorstehenden Ansprüche, mit den Schritten:
  
• - Herstellen eines für die Produktion von Halbleiterbauelementen geeigneten Substrats,
• - Ausbilden mindestens einer grabenförmigen Vertiefung in dem Substrat
• - Beschichtung der Wände der Vertiefung mit einer kohlenstoffdotierten Siliziumschicht
• - Füllen der Vertiefung mit einer aluminiumhaltigen Metallfüllung
• - Herstellen einer ersten Schaltung und einer zweiten Schaltung auf unterschiedlichen Seiten beiderseits der Vertiefung.
• Der Schritt der Beschichtung der Wände der Vertiefung mit einer kohlenstoffhaltigen Siliziumschicht umfasst bei einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens das Zusetzen eines Kohlenstoffhaltigen Gases zu einem Quellengas.
• Alternativ kann das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement nach einer selbständig schutzwürdigen Lösung mit einem Verfahren hergestellt werden mit den Schritten:
  
• - Herstellen eines für die Produktion von Halbleiterbauelementen geeigneten Substrats,
• - Dotierung des Substrats mit Kohlenstoff in mindestens einem vorbestimmten Abschnitt
• - Ausbilden mindestens einer grabenförmigen Vertiefung innerhalb des vorbestimmten Abschnitts
• - Füllen der Vertiefung mit einer Metallfüllung, vorzugsweise Aluminium enthaltend,
• - Herstellen einer ersten Schaltung und einer zweiten Schaltung auf unterschiedlichen Seiten beiderseits der Vertiefung.
• Bei dem vorbestimmten Abschnitt, der mit Kohlenstoff dotiert wird, kann es sich beispielsweise um eine Schicht oder alternativ um einen Substratabschnitt mit U- oder V- oder wannenförmigem Profil handeln.
• Weiter alternativ kann das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement mit einem Verfahren hergestellt werden mit den Schritten
  
• - Herstellen eines für die Produktion von Halbleiterbauelementen geeigneten Substrats,
• - Herstellen einer ersten Schaltung und einer zweiten Schaltung,
• - Ausbilden mindestens einer grabenförmigen Vertiefung innerhalb des vorbestimmten Abschnitts,
• - Füllen der Vertiefung mit einer aluminiumhaltigen Metallfüllung.
• Der Schritt des Herstellens der ersten und der zweiten Schaltung umfasst in im zuletzt genannten Verfahren den vollständigen Schichtaufbau inklusive mindestens eines Kohlenstoff dotierten Abschnitts (vgl. oben) zur Verhinderung der Ausdiffusion von Metall aus der Vertiefung. In einer Ausführungsform wird zunächst auf das Substrat eine mit Kohlenstoff dotierte Halbleiterschicht aufgewachsen und anschließend der Schichtaufbau für die erste und die zweite Schaltung vorgenommen. Die mit Kohlenstoff dotierte Halbleiterschicht kann in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen Si:C oder SiGe:C sein.
• Alternativ kann die Vertiefung auch bei der Herstellung der kohlenstoffdotierten Halbleiterschicht und/oder des Schichtaufbaus für die Schaltung ausgebildet werden. Schließlich kann die Ausbildung der Vertiefung sowohl im Substrat als auch im Schichtaufbau inklusive einer ggf. aufgewachsenen Kohlenstoff dotierten Halbleiterschicht vorgenommen werden.
• Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben.
• Es zeigen:
• Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung mit einem metallenen Abschirmelement,
• Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung mit einem gitterförmigen metallenen Abschirmelement,
• Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung mit einem gitterförmigen und auf Masse gelegten metallenen Abschirmelement,
• Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung mit einer Abschirmung unter Einbeziehung von Schaltungselementen der Schaltungen der Halbleitervorrichtung,
• Fig. 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung mit einer aktiven Abschirmung,
• Fig. 6 die Gegensignalschaltung aus Fig. 5,
• Fig. 7a-d verschiedene Varianten des Querschnittsprofils für ein grabenförmiges Abschirmelement,
• Fig. 8a eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels eines grabenförmigen Abschirmelements mit einer kohlenstoffdotierten Barrierenschicht in der Umgebung des Abschirmelements und
• Fig. 8b eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines grabenförmigen Abschirmelements.
• Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Halbleitervorrichtung. Die Halbleitervorrichtung umfasst ein Substrat 1, insbesondere, jedoch ohne darauf beschränkt zu sein, ein Siliziumsubstrat. In dem Substrat 1 sind eine erste Schaltung 3 und eine zweite Schaltung 5 gebildet. Die erste Schaltung kann eine digitale oder eine analoge Schaltung sein. Ebenso kann die zweite Schaltung eine digitale oder analoge Schaltung sein. Auch muss es sich nicht um zwei gleiche, also zwei digitale beziehungsweise zwei analoge Schaltungen handeln. Im Folgenden soll die erste Schaltung 3 eine zu schützende Schaltung darstellen, welche ein Störsignal empfängt; sie wird daher nachfolgend Empfänger 3 gerannt. Die zweite Schaltung 5 soll hingegen die das Störsignal aussendende Schaltung darstellen; sie wird daher nachfolgend Störer 5 genannt.
• Erfindungsgemäß befindet sich im Substrat 1 zwischen dem Empfänger 3 und dem Störer 5 ein metallenes Abschirmelement 7, welches den Empfänger 3 von dem vom Störer 5 ausgehenden Störsignal abschirmt.
• Das Abschirmelement 7 kann beispielsweise in der Trench-Technologie hergestellt sein. D. h., für die Herstellung des Abschirmelements 7 wird zuerst ein Graben in das Siliziumsubstrat oder in den Schichtaufbau geätzt, welcher anschließend mit Metall gefüllt wird. Falls das gewählte Metall dazu neigt, in das es umgebende Halbleitermaterial hinein zu diffundieren, können die Wände der Gräben vor dem Einbringen des Metalls mit einer diffusionshemmenden Schicht versehen werden.
• Als diffusionshemmende Schicht kommt erfindungsgemäß Silizium in Frage, in welches Kohlenstoff eingebracht ist.
• Ist die Schaltung in einer epitaktischen Halbleiterschicht, beispielsweise einer Siliziumschicht auf einem Halbleitersubstrat oder einem Isolator, gebildet, so reicht das metallene Abschirmelement in vorteilhafter Weise bis zu dem Halbleitersubstrat oder dem Isolator. Darüber hinaus kann das Gebiet, in dem der Empfängers 3 gebildet ist, durch Metallisierung der Unterseite des Gebiets und der Gestaltung des gesamten Kontakt- und Leiterbahnsystems als Abschirmung zusätzlich gegen Störsignale abgeschirmt sein.
• Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Auf die Darstellung des Substrats ist dabei verzichtet. Bezugszeichen, die mit denen aus Fig. 1 übereinstimmen, bezeichnen Elemente der Halbleitervorrichtung, die in identischer Form in Fig. 1 vorhanden sind. Dies gilt auch für die übrigen Figuren.
• Im in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Empfänger 3 lateral vollständig von einem gitterförmigen Abschirmelement 7A umgeben. Das gitterförmige Abschirmelement 7A schützt den Empfänger 3 in Art eines Faradayschen Käfigs vor dem Störsignal. Die Abstände zwischen den Gitterelementen im gitterförmigen Abschirmelement sind so gewählt, dass alle relevanten Wellenlängen des Störsignals das Abschirmelement 7A nicht durchdringen, elektrisch leitende und/oder elektrisch isolierende Teile der Schaltung jedoch durch dieses Gitter hindurchgeführt werden können. Die Abschirmwirkung des Gitters lässt sich erreichen, indem die Abstände zwischen den Gitterelementen kleiner gewählt werden als die relevanten Wellenlängen des Störsignals. Die Abstände zwischen den Gitterelementen müssen nicht in jedem Abschnitt des gitterförmigen Abschirmelementes 7A gleich sein. Sie können in jedem Abschnitt des Gitters individuell an die Wellenlängen des im jeweiligen Abschnitt vorhandenen Störsignals angepasst sein.
• In Fig. 3 ist eine Abwandlung des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels gezeigt. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist der Empfänger 3 von einem gitterförmigen Abschirmelement 7B umgeben. Im Unterschied zum in Fig. 2 dargestellten gitterförmigen Abschirmelement 7A ist das hier gezeigte Abschirmelement 7B auf Masse gelegt, um elektrostatische Aufladung zu vermeiden. Anstatt auf Masse kann das gitterförmige Abschirmelement 7B in Abhängigkeit von den Anforderungen auf jedes andere Potenzial, beispielsweise das Versorgungspotenzial, gefegt sein. Es ist auch möglich, das an das gitterförmige Abschirmelement angelegte Potenzial einstellbar zu gestalten.
• Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung. In diesem Ausführungsbeispiel werden neben metallenen Abschirmelementen 7C Schaltungselemente 15, 17 des Empfängers 3 und des Störers 5, welche um die zu schützenden Teile der Schaltungen 3, 5 gruppiert sind, für die Abschirmung verwendet. In Fig. 4 ist auf Seiten des Störers 5 ein Kondensator 15 und auf Seiten des Empfängers 3 eine Spule 17 als Abschirmung dargestellt, die als Frequenzfilter zum Ausfiltern einer bestimmten Frequenz oder bestimmter Frequenzen dienen. Die Parameter der Schaltungselemente 15, 17 können im Rahmen dessen, was ihr eigentlicher Zweck in der Schaltung 3, 5 zulässt, an die zu filternden Frequenzen angepasst werden.
• Ein Ausführungsbeispiel mit einer aktiven Abschirmung ist in Fig. 5 gezeigt. Die Halbleitervorrichtung umfasst neben dem Empfänger 3 und dem Störer 5 eine Gegensignalschaltung 11, die mit einem aktiven Abschirmelement 13 verbunden ist. Mittels der Gegensignalschaltung 11 wird ein Gegensignal zum Störsignal erzeugt, das von dem aktiven Abschirmelement ausgesendet wird. Das Gegensignal ist derart, dass es an den Orten des Empfängers 3, die gegenüber dem Störsignal empfindlich sind, mit dem Störsignal destruktiv interferiert und so das Störsignal vermindert oder gar auslöscht.
• Zum Generieren des Gegensignals kann die Gegensignalschaltung 11 Informationen über das Störsignal wie beispielsweise dessen Frequenz, Phase und Intensität verwenden. Solche Informationen sind über mindestens einen geeignet positionierten Sensor 110 (Fig. 6), beispielsweise eine Antenne, erfassbar. Als Sensor 110 bzw. Antenne kann dabei auch ein metallenes Abschirmelement aus einem der drei ersten Ausführungsbeispiele dienen. Er ist vorteilhafterweise in der Nähe des zu schützenden Teils des Empfängers 3 angeordnet. Die vom Sensor 110 erfassten Informationen werden an eine Steuerschaltung 112 weitergegeben, die anhand dieser Informationen einen Signalgenerator 114 steuert. Der Signalgenerator 114 kann einen Oszillator und/oder einen Taktgenerator umfassen, um oszillierende bzw. getaktete Gegensignale zu erzeugen. Getaktete Gegensignale können z. B. vorteilhaft sein, wenn das Störsignal aus dem Taktgeber eines digitalen Störers stammt. Über eine Endstufe 116 (Ausgangsstufe) wird das Gegensignal an das aktive Abschirmelement 13 ausgegeben, welches das Gegensignal aussendet.
• Der Signalgenerator 114 kann ein statisches Gegensignal generieren, dessen Parameter unabhängig von denen des Störsignals einen festen Wert besitzen, oder, falls eine Steuerschaltung 112 vorhanden ist, ein dynamisches Gegensignal, dessen Parameter in Abhängigkeit von denen des Störsignals variiert werden. Ein statisches Gegensignal erfordert bei der Generierung weniger Aufwand als ein dynamisches Gegensignal und bietet sich bei statischen oder nur schwach variierenden Störsignalen an. Ein dynamisches Gegensignal ist dagegen bei stark variierenden Störsignalen vorteilhaft. Variieren nicht alle Parameter des Störsignals gleich stark, so ist es auch möglich das Gegensignal nur bezüglich der stark variierenden Parameter als dynamisches Gegensignal auszugestalten und bezüglich der übrigen Parameter als statisches Gegensignal. Dadurch kann eine gute Unterdrückung des Störsignals mit relativ geringem Aufwand beim Generieren des Gegensignals erreicht werden. Durch Optimieren kann der Aufwand für das Generieren des Gegensignals auf den mindestens notwendigen Aufwand minimiert werden.
• Es ist mit der aktiven Abschirmung möglich, das Störsignal auf Null oder einen Wert nahe Null zu regeln, wenn der Steuerschaltung 112, die dann eine Regelschaltung ist, neben dem Störsignal auch das Gegensignal zugeführt wird.
• Als weitere Möglichkeit der Abschirmung kommt auch ein dissipatives LC-Glied in Frage, also eine Schaltung, die einen Kondensator und eine Spule, beispielsweise in Form eines Schwingkreises, umfasst. Mit einem solchen dissipativen LC- Glied lässt sich dem Störsignal Energie entziehen und dieses somit abschwächen. Insbesondere kann ein dissipatives LC-Glied aus Komponenten mindestens einer der abzuschirmenden Schaltungen aufgebaut sein, die daran angepasst sind, das Störsignal abzuschwächen.
• In den Fig. 7a bis 7d sind verschiedene Ausführungsbeispiele grabenförmiger Abschirmelemente in vereinfachter Querschnittsansicht dargestellt. Solche Abschirmelemente können bei einem Halbleiterbauelement zur Anwendung gelangen, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Auf die Darstellung des gesamte Halbleiterbauelements wurde der Einfachheit der Darstellung halber verzichtet. Die Profile sind auch unter anderen Gesichtspunkten stark vereinfacht und dienen allein der Darstellung denkbarer grabenförmiger Abschirmelemente im Sinne der Erfindung. Die dargestellten Abschirmelemente unterscheiden sich durch ihr Querschnittsprofil. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen in diesen Figuren ansonsten gleich ausgebildete Strukturelemente.
• In einem in Fig. 7a dargestellten Silizium- oder Silizium-Germanium-Substrat 118 ist ein Graben 120 in Form eines U-förmigen Rechteckprofils ausgebildet. Der Graben 120 kann mit bekannten Verfahren, insbesondere der Trench- Technologie hergestellt werden. Der Graben 120 ist mit einer Metallfüllung, insbesondere einer Aluminiumfüllung 122 aufgefüllt und schließt an die Substratoberfläche 124 planar an. Maßnahmen zur Verhinderung der Ausdiffusion von Aluminium in die umgebenden Substratbereiche sind bei dieser vereinfachten Darstellung nicht dargestellt. Diese werden unten anhand der Fig. 8a und 8b näher erläutert. Der Graben 120 weist eine Breite von maximal 2 µm auf. Seine Tiefenerstreckung von der Substratoberfläche 124 in das Substrat hinein beträgt mindestens 5 µm.
• Das in Fig. 7b dargestellte grabenförmige Abschirmelement 126 weist ein U- förmiges Profil auf und ist ansonsten dem aus Fig. 7 gleich.
• Fig. 7c zeigt ein grabenförmiges Abschirmelement 128 mit einem V-Profil. Die Breite des V-Profils beträgt an der Substratoberfläche 124 ca. 2 bis 3 µm und in einer Tiefe ab 5 µm gerechnet von der Substratoberfläche höchstens 1 µm.
• Fig. 7d zeigt ein weitere Querschnittsansicht eines grabenförmigen Abschirmelements mit einem V-Profil, das nahe der Substratoberfläche lateral zum umgebenden Substrat hin gerundet ist. Der Übergang vom Substrat zum Abschirmelement ist bei diesem Profil "weicher". Dies ist nachteilig, wenn es um die Abschirmung besonders hoher Frequenzanteile von Störsignalen geht, kann aber in Anwendungen sinnvoll sein, bei denen dieser Teil des Frequenzspektrums nicht zur Störung beiträgt. Für die Abschirmung des besonders hoher Störfrequenzen sind die Profile nach Fig. 7a und Fig. 7b wegen der scharf definierten Grenze zwischen Abschirmelement und Substratoberfläche besonders geeignet.
• Durch gezielte Ausbildung des Profils kann das Absorptionsspektrum und/oder das Reflexionsspektrum des Abschirmelements für elektromagnetische Wellen in gewissen Grenzen beeinflusst werden. Die Wahl des Querschnittsprofils des grabenförmigen Abschirmelements hängt von den jeweils relevanten Störfrequenzen ab. Die Ausbildung kann beispielsweise so erfolgen, dass die an der metallgefüllten Struktur reflektierten Wellen der Störstrahlung mit den einfallenden zumindest teilweise destruktiv interferieren. Auf diese Weise werden reflektierte Strahlen selbst zur Auslöschung von Störstrahlung genutzt.
• Die Fig. 8a und 8b zeigen in Form zweier weiterer Ausführungsbeispiele mögliche Maßnahmen zur Verhinderung der Ausdiffusion von Aluminium aus der metallgefüllten grabenförmigen Vertiefung in den umgebenden Substratbereich. Dies wird in beiden Figuren anhand des Rechteckprofils der Fig. 7a dargestellt, kann jedoch ohne weiteres auf die Profile nach Fig. 7b bis 7d übertragen werden.
• Das Substrat 118 weist in der Umgebung des aluminiumgefüllten Grabens 120 eine Barrierenschicht 132 aus Substratmaterial auf, das mit Kohlenstoff dotiert ist. Die Kohlenstoffkonzentration in der Barrierenschicht 132 beträgt etwa 10²⁰cm^-3. Ihre Dicke vom Innenrand des Grabens 120 aus beträgt hier etwa 2 µm. Es kann auch eine dünnere Schicht von 50 nm Dicke verwendet werden. Die Kohlenstoffdotiertung kann durch Implantation oder andere bekannte Techniken vor Ausbildung des Grabens 120 in das Substrat 118 eingebracht werden. Die Barrierenschicht 120 in ihrer vorbestimmten Form entsteht dann mit der Ausbildung des Grabens.
• Fig. 8b zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel ein weiteres Abschirmelement in Form eines mit Aluminium gefüllten Grabens 120 mit rechteckigem Querschnittsprofil. Der Graben 120 ist hier im Unterschied zu Fig. 8a jedoch in einem Substratbereich 134 ausgebildet, der homogen mit Kohlenstoff dotiert ist. Dies kann beispielsweise durch Dotieren mit Kohlenstoff schon beim Züchten des Substratmaterials erreicht werden. Alternativ kann der Substratbereich 134 in einem nachträglichen Epitaxieschritt unter gleichzeitiger oder nachträglicher Kohlenstoffdotierung auf einem nicht mit Kohlenstoff dotieren Ausgangssubtrat hergestellt werden.
• Neben den beschriebenen Abschirmungen kann die Halbleitervorrichtung weitere Abschirmungen, beispielsweise gegen magnetische und/oder optische Störsignale enthalten.

Claims (53)

1. Halbleitervorrichtung mit einer ersten Schaltung (3), einer zweiten Schaltung (5) und einer Abschirmung zum Abschirmen von Störsignalen zwischen den beiden Schaltungen (3, 5), dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung mindestens ein Abschirmelement (7; 7A; 7B; 7C) aufweist, das Metall umfasst.

2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der sich das Abschirmelement (7; 7A; 7B; 7C) in lateraler Richtung erstreckt und/oder sich vertikal in die Tiefe erstreckt.

3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Abschirmelement (7; 7A; 7B; 7C) in der Trench-Technologie ausgeführt ist.

4. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Abschirmelement als eine geschlossene Metallfläche ausgebildet ist.

5. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Abschirmelement als Gitter (7A; 7B) ausgebildet ist.

6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, bei der das Gitter (7A; 7B) derart konfiguriert ist, dass die relevanten Wellenlängen der Störsignale das Gitter nicht passieren.

7. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das Abschirmelement (7; 7A) ein frei schwebendes Potential aufweist.

8. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der an das Abschirmelement (7B; 7C) ein festes Potential angelegt ist.

9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, bei der das feste Potential das Massepotential ist.

10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, bei der das feste Potential das Versorgungspotential ist.

11. Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der mindestens ein Abschirmelement vorhanden ist, das einen entsprechend konfigurierten Aufbau des Kontakt- und/oder Leiterbahnsystems und/oder von Schaltungselementen (15, 17) mindestens einer der Schaltungen (3, 5) der Halbleitervorrichtung umfasst.

12. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 11, bei der mindestens ein Kondensator (15) und/oder mindestens eine Spule (17) einer der beiden Schaltungen (3, 5) als Filter zum Filtern des Störsignals Verwendung finden.

13. Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der das Abschirmelement außerdem einen Isolator zur Dämpfung des Störsignals umfasst

14. Halbleitervorrichtung mit einer ersten Schaltung (3), einer zweiten Schaltung (5) und einer Abschirmung zum Abschirmen von Störsignalen zwischen den beiden Schaltungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung eine Gegensignalschaltung (11) umfasst, die ein Gegensignal erzeugt, welches mindestens an ausgewählten Orten der Halbleitervorrichtung zur Unterdrückung des Störsignals führt.

15. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14, bei der die Gegensignalschaltung (11) einen entsprechend konfigurierten Aufbau des Kontakt- und Leiterbahnsystems mindestens einer der Schaltungen (3, 5) der Halbleitervorrichtung umfasst.

16. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, bei der die Gegensignalschaltung (11) mindestens ein Schaltungselement einer der Schaltungen (3, 5) der Halbleitervorrichtung umfasst.

17. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 16, mit einem frequenzsensitiven Eingangskondensator und/oder einem Schwingkreis als Schaltungselement bzw. Schaltungselemente.

18. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, bei der die Frequenz des Gegensignals durch den Takt der Störquelle vorgegeben ist.

19. Halbleitervorrichtung einem der Ansprüche 14 bis 18, bei der die Gegensignalschaltung (112) einen mindestens einen Oszillator und/oder mindestens einen Taktgenerator umfassenden Signalgenerator (114) und/oder eine Endstufe (116) umfasst.

20. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 19 mit einer Steuerschaltung (112) zum Steuern des Signalgenerators (114).

21. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 20 mit einem Sensor (110) zum Detektieren von Frequenz und/oder Phase und/oder Intensität des Störsignals.

22. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21 mit einem Abschirmelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13.

23. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 22, bei der das Abschirmelement als Sensor dient.

24. Halbleiterbauelement mit einem siliziumhaltigen halbleitenden Substratbereich in einem Substrat, der eine erste Schaltung, eine zweite Schaltung und eine zum Abschirmen von Störsignalen zwischen der ersten und der zweiten Schaltung ausgebildete Abschirmung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung eine grabenförmige Vertiefung mit metallischer, aluminiumhaltiger Füllung im Substratbereich aufweist und dass der Substratbereich zumindest in der Umgebung der Vertiefung mit Kohlenstoff dotiert ist.

25. Halbleiterbauelement nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Substratbereich in einer die Vertiefung umgebenden Barrierenschicht mit einer vorgegebenen Schichtdicke mit Kohlenstoff dotiert ist.

26. Halbleiterbauelement nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Barrierenschicht eine Schichtdicke von zwischen 0,01 und 2 µm aufweist.

27. Halbleiterbauelement nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Barrierenschicht eine Schichtdicke von mindestens 0,05 µm aufweist.

28. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Substratbereich mit Kohlenstoff dotiert ist.

29. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoffkonzentration im mit Kohlenstoff dotierten Teil des Substratbereiches zwischen 10¹⁷ cm^-3 und 10²¹ cm^-3 liegt.

30. Halbleiterbauelement nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoffkonzentration im mit Kohlenstoff dotierten Teil des Substratbereiches zwischen 10¹⁹ cm^-3 und 10²¹ cm^-3 liegt.

31. Halbleiterbauelement nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoffkonzentration im mit Kohlenstoff dotierten Teil des Substratbereiches etwa 10²⁰ cm^-3 beträgt.

32. Halbleiterbauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung eine Tiefe von mindestens 2 µm aufweist

33. Halbleiterbauelement nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung eine Tiefe aufweist, die die mechanische Stabilität des Substrats gewährleistet.

34. Halbleiterbauelement nach Anspruch 32 und 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung eine maximale Tiefe zwischen 4 und 50 µm aufweist.

35. Halbleiterbauelement nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung eine maximale Tiefe von zwischen 4 und 10 µm aufweist.

36. Halbleiterbauelement nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung eine maximale Tiefe von 5 µm aufweist.

37. Halbleiterbauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung an der Substratoberfläche eine Breite von mehr als 0,1 µm aufweist.

38. Halbleiterbauelement nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung an der Substratoberfläche eine Breite 1 µm aufweist.

39. Halbleiterbauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung im Querschnitt U-förmig ist.

40. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 24 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung im Querschnitt ein U-förmiges Rechteckprofil aufweist ist.

41. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 24 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung im Querschnitt V-förmig ist.

42. Halbleiterbauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung in der Tiefenrichtung eine Schichtstruktur aufweist, wobei Aluminium zumindest in einer oder mehreren Schichten nahe der Substratoberfläche enthalten ist.

43. Halbleiterbauelement nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass Aluminium in einer oder mehreren Schichten nahe des Bodens der grabenförmigen Vertiefung enthalten ist.

44. Halbleiterbauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung aus Aluminium besteht.

45. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 24 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass der Substratbereich aus Silizium und/oder Silizium- Germanium, insbesondere abschnittsweise dotiertem Silizium oder Silizium-Germanium, besteht.

46. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 24 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte Substrat aus Silizium und/oder Silizium- Germanium, insbesondere abschnittsweise dotiertem Silizium und/oder Silizium-Germanium, besteht.

47. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit den Merkmalen eines der vorstehenden Ansprüche, mit den Schritten:

- Züchten eines Siliziumkristalls in einer inerten Schutzatmosphäre, die ein kohlenstoffhaltiges Gas enthält,

- Herstellung eines für die Produktion von Halbleiterbauelementen geeigneten Substrats,

- Ausbilden mindestens einer grabenförmigen Vertiefung in dem Substrat

- Füllen der Vertiefung mit einer aluminiumhaltigen Metallfüllung,

- Herstellung einer ersten Schaltung und einer zweiten Schaltung auf unterschiedlichen Seiten beiderseits der Vertiefung.

48. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit den Merkmalen eines der vorstehenden Ansprüche, mit den Schritten:

- Züchten eines Siliziumkristalls

- Herstellung eines für die Produktion von Halbleiterbauelementen geeigneten Substrats,

- Ausbilden mindestens einer grabenförmigen Vertiefung in dem Substrat

- Beschichtung der Wände der Vertiefung mit einer kohlenstoffdotierten Siliziumschicht,

- Füllen der Vertiefung mit einer aluminiumhaltigen Metallfüllung,

- Herstellung einer ersten Schaltung und einer zweiten Schaltung auf unterschiedlichen Seiten beiderseits der Vertiefung.

49. Verfahren nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Beschichtung der Wände der Vertiefung das Zusetzen eines Kohlenstoffhaltigen Gases zu einem Quellengas umfasst.

50. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit den Merkmalen eines der vorstehenden Ansprüche, mit den Schritten:

- Herstellen eines für die Produktion von Halbleiterbauelementen geeigneten Substrats,

- Dotierung des Substrats mit Kohlenstoff in mindestens einem vorbestimmten Abschnitt,

- Ausbilden mindestens einer grabenförmigen Vertiefung innerhalb des vorbestimmten Abschnitts,

- Füllen der Vertiefung mit einer Metallfüllung, vorzugsweise Aluminium enthaltend,

- Herstellen einer ersten Schaltung und einer zweiten Schaltung auf unterschiedlichen Seiten beiderseits der Vertiefung.

51. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit den Merkmalen eines der vorstehenden Ansprüche, mit den Schritten:

- Herstellen eines für die Produktion von Halbleiterbauelementen geeigneten Substrats,

- Herstellen einer ersten Schaltung und einer zweiten Schaltung, wobei auch eine kohlenstoffdotierte Halbleiterschicht aufgewachsen wird,

- Ausbilden mindestens einer grabenförmigen Vertiefung innerhalb des vorbestimmten Abschnitts während der Herstellung der ersten und/oder der zweiten Schaltung,

- Füllen der Vertiefung mit einer aluminiumhaltigen Metallfüllung.

52. Verfahren nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, dass die kohlenstoffdotierte Halbleiterschicht auf das Substrat aufgewachsen wird, bevor der weitere Schichtaufbau für die erste und/oder die zweite Schaltung erfolgt.

53. Halbleiterbauelement mit einem aluminiumhaltigen ersten Strukturelement und einem angrenzenden zweiten Strukturelement, das aus einem halbleitenden, siliziumhaltigen Material, insbesondere Silizium oder Silizium- Germanium besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Strukturelement zumindest im Grenzbereich zum ersten Strukturelement mit Kohlenstoff dotiert ist.