DE102010006996B4 - Method for producing a semiconductor component - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes, bei dem – eine breite Grabenöffnung (7) und eine schmale Grabenöffnung (9) an einer Oberseite (10) eines Substrates (1) aus Halbleitermaterial hergestellt werden, – ein elektrisch isolierendes Isolationsmaterial (11) aufgebracht oder aus dem Halbleitermaterial erzeugt wird und mit diesem Isolationsmaterial (11) die schmale Grabenöffnung (9) gefüllt wird, – das Isolationsmaterial (11) von der Oberseite (10) und aus der breiten Grabenöffnung (7) vollständig entfernt wird, so dass die schmale Grabenöffnung (9) mit dem Isolationsmaterial (11) gefüllt bleibt, und – ein elektrisch leitfähiges Leitermaterial (16, 19) in die breite Grabenöffnung (7) eingebracht wird.A method for producing a semiconductor component, in which - a wide trench opening (7) and a narrow trench opening (9) on an upper side (10) of a substrate (1) are made of semiconductor material, - an electrically insulating insulating material (11) applied or from the Semiconductor material is produced and with this insulating material (11), the narrow trench opening (9) is filled, - the insulating material (11) from the top (10) and from the wide trench opening (7) is completely removed, so that the narrow trench opening (9 ) remains filled with the insulating material (11), and - an electrically conductive conductor material (16, 19) is introduced into the wide trench opening (7).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung eines Halbleiterbauelements mit mindestens einem Isolationsgraben und mindestens einem Leitergraben, der ein elektrisch leitfähiges Material enthält.The present invention relates to the production of a semiconductor device having at least one isolation trench and at least one conductor trench which contains an electrically conductive material.
Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen ist es oftmals erforderlich, Bereiche des Halbleitersubstrats elektrisch voneinander zu isolieren. Dazu dienen Isolationsgräben, die mit einem elektrisch isolierenden Material gefüllt sind, insbesondere so genannte STIs (shallow trench isolations). Gräben im Halbleitermaterial können statt dessen mit einem elektrisch leitfähigen Material gefüllt werden. Damit erhält man vertikal im Substrat angeordnete Leiter, die zum Beispiel im Substrat vergrabene Kontaktbereiche elektrisch leitend mit oberseitigen Anschlüssen verbinden. Verfahren zur Herstellung elektrisch leitender und elektrisch isolierender Gräben sind in
In
In
In
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, anzugeben, wie auf vorteilhafte Weise Halbleiterbauelemente mit Isolationsgräben und vertikalen Leitern im Halbleitermaterial versehen werden können.The object of the present invention is to indicate how advantageously semiconductor devices with isolation trenches and vertical conductors in the semiconductor material can be provided.
Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by the method having the features of
Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes werden eine breite und eine schmale Grabenöffnung an einer Oberseite eines Substrates aus Halbleitermaterial hergestellt. Ein elektrisch isolierendes Isolationsmaterial wird aufgebracht oder aus einem oberflächigen Schichtanteil des Halbleitermaterials erzeugt, so dass das Isolationsmaterial die schmale Grabenöffnung füllt. Das Isolationsmaterial wird von der Oberseite und aus der breiten Grabenöffnung entfernt, während die schmale Grabenöffnung mit dem Isolationsmaterial gefüllt bleibt. In die breite Grabenöffnung wird ein elektrisch leitfähiges Leitermaterial eingebracht.In the method of fabricating a semiconductor device, a wide and a narrow trench opening are formed on an upper surface of a semiconductor material substrate. An electrically insulating insulating material is applied or generated from a surface layer portion of the semiconductor material, so that the insulating material fills the narrow trench opening. The insulation material is removed from the top and from the wide trench opening, while the narrow trench opening remains filled with the insulation material. In the wide trench opening an electrically conductive conductor material is introduced.
Bei einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist das Isolationsmaterial ein Oxid des Halbleitermaterials.In one embodiment of the method, the insulating material is an oxide of the semiconductor material.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist das Isolationsmaterial Polysilizium.In a further embodiment of the method, the insulating material is polysilicon.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird vor dem Einbringen des Leitermaterials eine Isolationsschicht gebildet, die dafür vorgesehen ist, das Leitermaterial von dem Halbleitermaterial des Substrates elektrisch zu isolieren.In a further embodiment of the method, an insulating layer is formed before the introduction of the conductor material, which is intended to electrically isolate the conductor material from the semiconductor material of the substrate.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird die Isolationsschicht durch eine thermische Oxidation des Halbleitermaterials erzeugt.In a further embodiment of the method, the insulation layer is produced by a thermal oxidation of the semiconductor material.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird die Isolationsschicht vor dem Einbringen des Leitermaterials zu Seitenwandspacern rückgeätzt.In a further exemplary embodiment of the method, the insulation layer is etched back to side wall spacers before the introduction of the conductor material.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist das Leitermaterial dotiertes Polysilizium.In a further embodiment of the method, the conductor material is doped polysilicon.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens bildet das Leitermaterial einen Kontakt mit dem Halbleitermaterial des Substrates.In a further embodiment of the method, the conductor material forms a contact with the semiconductor material of the substrate.
Das Halbleiterbauelement besitzt ein Substrat aus Halbleitermaterial, einen Isolationsgraben, der ein elektrisch isolierendes Isolationsmaterial enthält, und einen Leitergraben, der ein elektrisch leitfähiges Leitermaterial enthält. Der Leitergraben ist mit einer breiteren Grabenöffnung in dem Substrat gebildet als der Isolationsgraben.The semiconductor device has a substrate of semiconductor material, an isolation trench, which contains an electrically insulating insulating material, and a conductor trench which contains an electrically conductive conductor material. The ladder trench is formed with a wider trench opening in the substrate than the isolation trench.
Bei einem Ausführungsbeispiel des Halbleiterbauelements ist der Leitergraben von dem Halbleitermaterial des Substrates durch eine Isolationsschicht getrennt.In one embodiment of the semiconductor device, the conductor trench is separated from the semiconductor material of the substrate by an insulating layer.
Es folgt eine genauere Beschreibung von Beispielen des Verfahrens und des Halbleiterbauelements anhand der beigefügten Figuren.The following is a more detailed description of examples of the method and the semiconductor device with reference to the attached figures.
Die
Die
Die
Die
Die
Die
Die
Die
Die
Die
Die
Die Isolationsgräben
Die Leitergräben
Der in der
Wesentlich für die Erfindung ist, dass ein Leitergraben
Die
Die
Die
Die
Die schmale Grabenöffnung
Die
Die
Die
In dem Ausführungsbeispiel der
Die
Die
Das beschriebene Herstellungsverfahren erlaubt eine einfache und kostengünstige Herstellung von Bauelementen mit Isolationsgräben und Leitergräben, die nach dem Ätzen sämtlicher Grabenöffnungen in einem gegenüber herkömmlichen Verfahren vereinfachten Prozessablauf hergestellt werden können. Das Verfahren hat insbesondere den Vorteil, dass nach dem Füllen der Isolationsgräben kein weiterer Maskenschritt erforderlich ist, um die Grabenöffnungen der Leitergräben herzustellen. The described manufacturing method allows a simple and cost-effective production of components with isolation trenches and conductor trenches, which can be produced after the etching of all trench openings in a simplified process compared to conventional methods. The method has the particular advantage that after filling the isolation trenches no further mask step is required to produce the trench openings of the conductor trenches.
Das Verfahren lässt sich insbesondere vorteilhaft anwenden zur Herstellung von Hochvolt-Bauelementen oder Grabenkondensatoren.The method can be used particularly advantageously for the production of high-voltage components or trench capacitors.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Substrat substratum
- 22
- Isolationsgraben isolation trench
- 33
- Leitergraben Leiterngraben
- 44
- Isolationsschicht insulation layer
- 55
- dotierter Bereich doped area
- 66
- erste Maske first mask
- 77
- breite Grabenöffnung wide trench opening
- 88th
- zweite Maske second mask
- 99
- schmale Grabenöffnung narrow trench opening
- 1010
- Oberseite top
- 1111
- Isolationsmaterial insulation material
- 1212
- restliche Grabenöffnung remaining trench opening
- 1313
- restliches Isolationsmaterial remaining insulation material
- 1414
- Isolationsschicht insulation layer
- 1515
- verbleibende Grabenöffnung remaining trench opening
- 1616
- Leitermaterial conductors
- 1717
- Seitenwandspacer sidewall
- 1818
- Grabenboden grave soil
- 1919
- Leitermaterial conductors
- 2020
- Kontakt Contact
- 2121
- Isolationsgraben isolation trench
- 2222
- Isolationsgraben isolation trench
- 2323
- Isolationsgraben isolation trench
- 3030
- Leiterbahn conductor path
- 3131
- Leitergraben Leiterngraben
- 3232
- Leitergraben Leiterngraben
- 3333
- Leitergraben Leiterngraben
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