DE102013101051B4

DE102013101051B4 - Plasmazelle und Verfahren zur Herstellung einer Plasmazelle

Info

Publication number: DE102013101051B4
Application number: DE102013101051.2A
Authority: DE
Inventors: Dirk Meinhold
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2012-02-03
Filing date: 2013-02-01
Publication date: 2014-08-28
Anticipated expiration: 2033-02-02
Also published as: US20130200786A1; CN103247502B; US8796927B2; DE102013101051A1; CN103247502A

Abstract

Offenbart werden eine Plasmazelle (200) und ein Verfahren zur Herstellung einer Plasmazelle (200). Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Zelle (200) ein Halbleitermaterial (210), eine in dem Halbleitermaterial (210) angeordnete Öffnung (220), eine dielektrische Schicht (230), die eine Oberfläche der Öffnung (220) auskleidet, eine Deckschicht (235), die die Öffnung (220) verschließt, eine angrenzend zur Öffnung (220) angeordnete erste Elektrode (240) und eine angrenzend zur Öffnung (220) angeordnete zweite Elektrode (250).

Description

Die vorliegende Erfindung richtet sich allgemein auf eine Plasmazelle und auf ein Verfahren zur Herstellung einer Plasmazelle.
In großen Fernsehbildschirmen ist eine Plasmaanzeigetafel (PDP) üblich. Die Plasmaanzeigetafel umfasst kleine Zellen, die elektrisch geladene ionisierte Gase enthalten.
Plasmaanzeigen sind hell (1.000 Lux oder mehr für das Modul), weisen eine breite Farbskala auf und können in relativ großen Formaten bis zu einer Diagonale von 150 Zoll (3,8 m) hergestellt werden. Die eigentliche Anzeigetafel ist ca. 6 cm (2,5 Zoll) dick und ermöglicht im Allgemeinen eine Gesamtdicke des Geräts (einschließlich der Elektronik) von unter 10 cm (4 Zoll).
I. C. Song et al. offenbaren in der Publikation: ”The effects of electrode structures on the luminous efficacy of micro dielectric barrier discharges” erschienen in den IEEE Transactions on Plasma Science in Band 37, Nummer 8, Seiten 1572–1580 im August 2009, drei Typen von modular aufgebauten Plasmazellen: eine PBE-, eine MBE- und eine 2FD-Struktur, die jeweils mit einer darüber angeordneten Glasabdeckung anschließend verschlossen wird, wobei hierin der Einfluss der Elektrodenstruktur auf die Lichtausbeute untersucht wurde.
Die Druckschrift DE 10 2006 018 077 A1 offenbart ein Display, ein Display-Panel und ein Herstellungsverfahren. Hierin wird ein Display-Panel des Typs mit Oberflächenleitungs-Elektrodenemitter (SED), das zwei voneinander beabstandete und einen Elektronenemissionsbereich definierenden umfasst, sowie ein Display und ein Verfahren zur Herstellung des Panels.
H. S. Bae et al. offenbaren in der Publikation: ”The effects of sustain electrode gap variation on the luminous efficacy in coplanar-type AC plasma display panel under low-and high-Xe content Conditions”, erschienen im IEEE Transactions an Plasma Science in Band 35, Nummer 2, Seiten 467–472 im April 2007, eine mit Edelgas befüllte PDP-Zelle, wobei hierin der Einfluss von Elektrodenabstand und unterschiedlichen Xe Gehalt in der Zelle untersucht wurde.
T. Shinoda et al. offenbaren in der Publikation: ”Low-voltage operated AC plasma-display panels” erschienen in den IEEE Transactions on Electron Devices in Band 26, Nummer 8, Seiten 1163–1167 im August 1979, ein AC-Plasma-Display Panel, wobei hierin der Einfluss von Schutzbeschichtung mit Erdalkalioxiden auf die Zündspannung untersucht wurde.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Zelle ein Halbleitersubstrat, eine im Halbleitersubstrat angeordnete Öffnung, eine dielektrische Schicht, die eine Oberfläche der Öffnung auskleidet, eine Deckschicht, die die Öffnung derart verschließt, dass ein Hohlraum gebildet wird, eine angrenzend zur Öffnung angeordnete erste Elektrode und eine angrenzend zur Öffnung angeordnete zweite Elektrode, auf.
In einer Ausgestaltung können die erste Elektrode und die zweite Elektrode auf gegenüberliegenden Seiten der Öffnung angeordnet sein.
In noch einer Ausgestaltung können die erste Elektrode und die zweite Elektrode auf der gleichen Seite der Öffnung angeordnet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann die Zelle ferner aufweisen ein in dem Hohlraum angeordnetes Inertgas.
In noch einer Ausgestaltung kann die Öffnung einen horizontalen Graben oder einen tiefen Graben aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann die Öffnung einen U-förmigen Graben aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann die Oberfläche der Öffnung eine erste Seitenwand, eine zweite Seitenwand und eine Bodenfläche aufweisen und die erste Elektrode kann an der ersten Seitenwand angeordnet sein und die zweite Elektrode kann an der zweiten Seitenwand angeordnet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann die Oberfläche der Öffnung eine erste Seitenwand, eine zweite Seitenwand und eine Bodenfläche aufweisen und die erste Elektrode kann auf der Deckschicht angeordnet sein und die zweite Elektrode kann an der Bodenfläche angeordnet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann die zweite Elektrode eine vergrabene Schicht sein.
In noch einer Ausgestaltung kann die Öffnung einen ersten Graben, der erste Seitenwände aufweist, und einen zweiten Graben, der zweite Seitenwände aufweist, aufweisen, wobei der erste Graben mit dem zweiten Graben verbunden sein kann und wobei die erste Elektrode über einer Deckschicht, die den ersten Graben abdeckt, angeordnet sein kann und die zweite Elektrode über einer zweiten Deckschicht, die den zweiten Graben abdeckt, angeordnet sein kann.
In noch einer Ausgestaltung kann ein Isolationsbereich zwischen dem ersten Graben und dem zweiten Graben angeordnet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann die Zelle ferner aufweisen einen integrierten Schaltkreis.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Tafel ein Halbleitersubstrat und eine Mehrzahl von Zellen auf, wobei jede Zelle eine im Halbleitersubstrat angeordnete Öffnung, eine eine Oberfläche der Öffnung auskleidende dielektrische Schicht, eine die Öffnung derart dicht verschließende Deckschicht, dass ein Hohlraum gebildet wird, eine angrenzend zur Öffnung angeordnete erste Elektrode und eine angrenzend zur Öffnung angeordnete zweite Elektrode aufweist.
In einer Ausgestaltung kann jede Zelle ferner ein in dem Hohlraum angeordnetes Inertgas aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung können die erste Elektrode und die zweite Elektrode jeder Zelle auf gegenüberliegenden Seiten der Öffnung angeordnet sein.
In noch einer Ausgestaltung können die erste Elektrode und die zweite Elektrode jeder Zelle auf der gleichen Seite der Öffnung angeordnet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann die Tafel ferner aufweisen einen integrierten Schaltkreis.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleitergerätes das Ausbilden einer Öffnung in einem Halbleitermaterial, das Auskleiden der Öffnung mit einer dielektrischen Schicht, das Verschließen der Öffnung mit einer Deckschicht, das Ausbilden einer ersten Elektrode angrenzend zur Öffnung und das Ausbilden einer zweiten Elektrode angrenzend zur Öffnung, auf.
In einer Ausgestaltung kann das Schließen der Öffnung mit der Deckschicht Folgendes aufweisen: Füllen der Öffnung mit einem Opfermaterial; Ausbilden der Deckschicht über dem Opfermaterial; Ausbilden eines Lochs in der Deckschicht; und Entfernen des Opfermaterials derart, dass ein Hohlraum gebildet wird.
In noch einer Ausgestaltung kann das Schließen der Öffnung mit der Deckschicht ferner das Schließen des Lochs durch ein CVD-Verfahren oder ein PVD-Verfahren in einer Edelgasatmosphäre aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann zum Ausbilden der ersten Elektrode und/oder zum Ausbilden der zweiten Elektrode das Halbleitersubstrat dotiert werden.
In noch einer Ausgestaltung kann das Ausbilden der ersten Elektrode und/oder der zweiten Elektrode das Abscheiden eines Polysiliziums, eines dotierten Polysiliziums oder eines Metalls auf der Deckschicht aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner aufweisen das Ausbilden eines Isolationsbereichs neben der Öffnung.
Für ein umfassenderes Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird nunmehr auf die folgenden Beschreibungen verwiesen, die im Zusammenhang mit den Begleitzeichnungen zu lesen sind, wobei gilt:
1 zeigt eine Plasmaanzeigeanordnung;
2a zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Zelle;
2b zeigt eine Ausführungsform einer Isolation einer Zelle;
2c zeigt eine andere Ausführungsform einer Isolation einer Zelle;
2d zeigt eine weitere Ausführungsform einer Isolation einer Zelle;
2e zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform einer Zelle;
2f zeigt eine Draufsicht einer Ausführungsform einer Zelle;
3a zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Zelle;
3b zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform einer Zelle;
4a zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Zelle;
4b zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform einer Zelle;
5a zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Zelle;
5b zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform einer Zelle; und
6a bis 6c zeigen ein Betriebsverfahren der Zelle.
Nachstehend werden Herstellung und Verwendung der vorliegend bevorzugten Ausführungsformen detailliert erörtert. Dabei ist jedoch davon auszugehen, dass die vorliegende Erfindung viele anwendbare erfinderische Konzepte bereitstellt, die in einer breiten Vielfalt spezieller Kontexte ausgeführt werden können. Die erörterten speziellen Ausführungsformen dienen lediglich der Illustration spezieller Möglichkeiten zur Herstellung und Verwendung der Erfindung und schränken die Erfindung in ihrem Umfang nicht ein.
Die vorliegende Erfindung wird in Bezug auf Ausführungsformen in einem speziellen Kontext erörtert – dem Kontext einer Halbleiterplasmazelle. Die Erfindung lässt sich jedoch auch auf andere Arten von Plasmazellen anwenden.
Eine Tafel (ein Paneel) hat typischerweise Millionen winziger Zellen in einem in Kammern gegliederten Raum zwischen zwei Glastafeln. Diese Kammern oder Zellen enthalten ein Gemisch von Edelgasen und eine geringfügige Menge Quecksilber. Genauso wie in der Leuchtstofflampe bildet das Gas in der Zelle ein Plasma, wenn das Quecksilber verdampft und über die Zelle eine Spannung angelegt wird. Mit Fließen der Elektrizität (Elektronen) stoßen auf ihrem Weg durch das Plasma einige der Elektronen mit Quecksilberpartikeln zusammen und erhöhen augenblicklich das Energieniveau des Moleküls, bis die überschüssige Energie abgegeben wird. Quecksilber emittiert Energie als ultraviolette (UV) Photonen.
Die UV-Photonen prallen anschließend auf Phosphor, das am Inneren der Zellwände angeordnet ist. Wenn das UV-Photon auf ein Phosphor-Molekül trifft, erhöht es augenblicklich (sofort) das Energieniveau eines Elektrons der äußeren Bahn im Phosphor-Molekül und bringt das Elektron von einem stabilen in einen instabilen Zustand. Das Elektron emittiert daraufhin die überschüssige Energie als ein Photon mit einem Energieniveau, das kleiner als UV-Licht ist. Die niederenergetischen Photonen befinden sich meist im Infrarotbereich, aber etwa 40% liegen im sichtbaren Lichtbereich. Somit wird die Eingangsenergie teilweise als sichtbares Licht abgestrahlt.
Je nach verwendetem Phosphor können unterschiedliche Farben sichtbaren Lichts emittiert werden. Jedes Pixel in einer Plasmaanzeige besteht aus drei Zellen, die die Primärfarben sichtbaren Lichts aufweisen. Das Variieren der Spannung der an die Zellen gehenden Signale ermöglicht somit unterschiedliche wahrgenommene Farben.
Eine Plasmaanzeigetafel ist eine Anordnung hunderttausender kleiner Leuchtzellen, die zwischen zwei Glasplatten positioniert sind. Jede Zelle ist mit einem Inertgas wie Helium (He), Neon (Ne), Xenon (Xe), Argon (Ar), anderen Inertgasen oder Kombinationen davon gefüllt. Die Zellen leuchten, wenn sie über Elektroden elektrifiziert werden. 1 zeigt eine perspektivische Plasmaanzeigeanordnung 100.
Die Plasmaanzeigeanordnung 100 zeigt eine hintere Glasplatte 110 und eine vordere Glasplatte 120. Zwischen der vorderen Glasplatte 120 und der hinteren Glasplatte 110 sind zwei dielektrische Schichten 130 und 140 angeordnet. Zwischen den beiden dielektrischen Schichten 130, 140 sind einzelne Plasmazellen 150 angeordnet. Beispielsweise bilden drei Plasmazellen 151–153 ein Pixel 160.
Die langen Elektroden 170, 180 können Streifen eines elektrisch leitenden Materials sein, die sich ebenfalls zwischen den Glasplatten 110, 120 vor und hinter den Zellen 150 befinden. Die Adresselektroden 180 können hinter den Zellen 150 entlang der hinteren Glasplatte 110 sitzen und opak sein. Die transparenten Anzeigeelektroden 170 sind entlang der vorderen Glasplatte 120 vor der Zelle 150 montiert. Wie in 1 zu sehen, sind die Elektroden 170, 180 mit einer isolierenden Schutzschicht 130, 140 versehen. Die Elektroden 170, 180, die sich bei einer Zelle kreuzen, werden durch Steuerverschaltungen geladen, die eine Spannungsdifferenz zwischen der Vorder- und der Hinterseite bewirken. Einige der Atome im Gas einer Zelle lassen daraufhin Elektronen frei und werden ionisiert, wodurch ein elektrisch leitfähiges Plasma von Atomen, freien Elektronen und Ionen erzeugt wird. Diese lichtemittierenden Plasmen werden als Glimmentladungen bezeichnet.
Wurde eine Glimmentladung in einer Zelle 150 ausgelöst, kann sie aufrechterhalten werden, indem eine Niedrigpegelspannung zwischen allen horizontalen und vertikalen Elektroden 170, 180 angelegt wird – und zwar auch nach Wegnahme der Ionisierungsspannung. Zum Löschen einer Zelle 150 wird die Spannung gänzlich von einem Elektrodenpaar 170, 180 weggenommen.
In Farbtafeln (Farbpaneelen) ist die Hinterseite jeder Zelle 150 mit einem Phosphormaterial beschichtet. Die vom Plasma emittierten ultravioletten Photonen regen die Phosphormaterialien an, die sichtbares Licht mit durch diese Materialien bestimmten Farben emittieren.
Jedes Pixel 160 wird von drei separaten Teilpixelzellen 151–153 gebildet, die jeweils unterschiedlich gefärbte Phosphormaterialien aufweisen. Beispielsweise weist eine Teilpixelzelle 151 ein Rotlicht-Phosphormaterial, eine Teilpixelzelle 152 ein Grünlicht-Phosphormaterial und eine Teilpixelzelle 153 ein Blaulicht-Phosphormaterial auf. Diese Farben vermischen sich und erzeugen so die Gesamtfarbe des Pixels. Plasmatafeln nutzen die Impulsbreitenmodulation (PWM) zur Steuerung der Helligkeit, indem die durch die verschiedenen Zellen fließenden Stromimpulse tausende Male pro Sekunde geändert werden, wobei das Steuerungssystem die Intensität jeder Teilpixelzellenfarbe erhöhen oder absenken kann und so Milliarden unterschiedlicher Kombinationen von rot, grün und blau erzeugen kann. Auf diese Weise kann das Steuerungssystem die meisten sichtbaren Farben erzeugen.
In einer Ausführungsform wird die Plasmazelle in einem Halbleiterherstellungsverfahren hergestellt. Insbesondere wird die Zelle in einem CMOS-Herstellungsprozess hergestellt.
In einer Ausführungsform kann die Plasmazelle eine vorderseitige und/oder eine hinterseitige Lichtemission aufweisen. Alternativ kann die Zelle am Rand eines Halbleiterchips angeordnet sein und Licht seitlich emittieren.
In einer Ausführungsform wird die Plasmazelle gebildet, indem in eine Deckschicht, die einen Graben überlagert, ein Loch eingebracht wird, ein Opfermaterial aus dem Graben entfernt wird und das Loch in der Deckschicht in einer Edelgasatmosphäre mit Hilfe der Verfahren der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) oder physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) geschlossen wird.
2 bis 6 zeigen eine Querschnittsansicht verschiedener Ausführungsformen einer Zelle. Die Zellen werden in einem Substrat oder in einer Epitaxieschicht angeordnet bzw. ausgebildet. Das Substrat oder die Epitaxieschicht kann ein Halbleitermaterial wie Silizium oder ein Verbindungshalbleitermaterial wie SiGe, GaAs, InP oder SiC sein. Das Substrat kann Bulk-Silizium oder Silizium auf einem Isolator (SOI) aufweisen.
Im Substrat ist eine Öffnung oder Höhlung angeordnet. Die Öffnung hat Seitenwände und eine Bodenfläche. Die Seitenwände können im Wesentlichen orthogonal zur oberen Fläche des Substrats und die Bodenfläche im Wesentlichen parallel zur oberen Fläche sein. Alternativ kann die Öffnung gewölbte oder anderweitig geformte Seitenwände und keine Bodenfläche aufweisen.
Eine Isolationsschicht oder dielektrische Materialschicht oder Sperrschicht kann die Öffnung verkapseln. Die Sperrschicht kann eine einzelne Schicht oder ein Stapel zweier oder mehrerer Schichten sein. Die Isolationsschicht kann ein erstes Material aufweisen, wobei die Isolationsschicht die Bodenfläche und die Seitenwände der Öffnung bedeckt, und kann ein zweites Material aufweisen, wobei die Isolationsschicht die Öffnung ist. Das Schichtmaterial kann ein Nitrid wie Siliziumnitrid, ein Oxid wie Siliziumoxid, ein Carbid wie Siliziumcarbid oder Kombinationen davon sein. Alternativ kann das Isolations- oder dielektrische Material ein Metalloxid wie ein Aluminiumoxid sein. Der Schichtstapel kann Schichten unterschiedlicher Materialien aufweisen. Die Isolations- oder Sperrschicht kann 5 nm bis 50 nm dick sein. In einer Ausführungsform kann das Substrat selbst als Isolationsmaterial dienen, wobei in diesem Fall das Isolationsmaterial optional ist.
Angrenzend zur Öffnung sind Elektroden angeordnet. Die Elektroden sind aus einem leitfähigen Material hergestellt. Das leitfähige Material kann Polysilizium, dotiertes Silizium oder Kombinationen davon aufweisen. Alternativ kann das leitfähige Material Metalle wie Aluminium (Al), Kupfer (Cu), Wolfram (W) oder Kombinationen davon aufweisen. Die Elektroden können das gleiche Material oder unterschiedliche Materialien aufweisen.
Die Öffnung kann mit einem Edelgas wie Helium (He), Neon (Ne), Xenon (Xe), Argon (Ar), anderen Inertgasen oder Kombinationen davon gefüllt sein. Die Öffnungen leuchten, wenn sie über Elektroden elektrifiziert werden.
Die Zellen können ein separates Produkt sein. Alternativ können die Zellen mit einem integrierten Schaltkreis integriert werden, der Halbleitergeräte wie Transistoren, Kondensatoren, Dioden und/oder Speicherelemente aufweist.
2a illustriert eine Ausführungsform einer Zelle 200, bei der Elektroden 240, 250 angrenzend zu den Seitenwänden 222 angeordnet sind. Im Substrat 210 ist ein horizontaler Graben 220 angeordnet. Eine Sperrschicht 230 ist entlang der Bodenfläche 224 und der Seitenwände 222 des Grabens 220 angeordnet. Die Sperrschicht 230 kann ein erstes dielektrisches Material aufweisen. Die Sperrschicht 230 kann ein guter Isolator für die Elektroden 240, 250 sein. Die Sperrschicht 230 kann beispielsweise Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid sein. Die Materialschicht 235 dichtet die Zelle ab. Die Materialschicht 235 kann ein zweites dielektrisches Material sein. Das zweite dielektrische Material kann ein Material mit Wellenlängenumwandlung sein. Das zweite dielektrische Material kann beispielsweise Materialien wie Phosphor aufweisen, die UV-Licht in sichtbares Licht umwandeln, während das erste dielektrische Material keine solchen Materialien oder Strukturen aufweist. Die erste dielektrische Schicht und die zweite dielektrische Schicht können gleiche Materialien oder unterschiedliche Materialien aufweisen. Beispielsweise kann die Sperrschicht 230 kein Material mit Wellenlängenumwandlung aufweisen.
Die Elektroden 240, 250 können neben oder anstoßend zu den Seitenwänden 222 angeordnet sein. Die Elektroden 240, 250 können zum Beispiel dotiertes Silizium, Metall oder Silizid sein. Die Elektroden 240, 250 können über die gesamte Breite und/oder Tiefe der Seitenwände 222 angeordnet sein (siehe 2f). Alternativ haben die Elektroden 240, 250 eine kleinere Breite und/oder Tiefe. Die Elektroden 240, 250 können mehrere kleinere Elektroden über die Breite und/oder Tiefe der Seitenwände 222 aufweisen.
In einem Beispiel kann der horizontale Graben 220 ca. 2 μm bis ca. 8 μm tief und ca. 20 μm bis ca. 80 μm breit sein. Die Sperrschicht 230 kann ca. 5 nm bis ca. 50 nm dick sein und die Materialschicht 235 kann ca. 50 nm bis ca. 300 nm dick sein.
2b bis 2d zeigen Ausführungsformen einer einen Isolationsbereich aufweisenden Zelle 200. Die Zelle 200 von 2b weist die gleichen Elemente und Komponenten wie die Zelle 200 in 2a auf. Das Halbleitersubstrat oder verbundene Substrat 210 kann ein p-dotiertes Material mit darin ausgebildeten n-dotierten Wannen 275 sein. Alternativ kann das Halbleitersubstrat oder verbundene Substrat ein n-dotiertes Material mit darin ausgebildeten n-dotierten Wannen 275 sein. Die dotierten Wannen 275 können eine Dotierkonzentration von beispielsweise 10¹⁷–10¹⁹ aufweisen. Die optionale Isolationssperre 290 kann vor oder nach Ausbildung der Öffnung 220 als tiefer Grabenisolationsbereich ausgebildet werden. Die optionale Isolationssperre 290 wird mit einem Isolationsmaterial wie Siliziumdioxid gefüllt. Beispielsweise kann die Isolationssperre 290 dann ausgebildet werden, wenn das p-dotierte Substrat 210 leicht dotiert ist, z. B. eine Dotierkonzentration von ca. 10¹²–10¹⁴ aufweist.
Die Zelle 200 von 2c weist die gleichen Elemente und Komponenten wie die Zelle 200 in 2a auf, außer dass die beiden Elektroden 240, 250 durch ein Isolationsimplantat 290 voneinander getrennt sind. Das Isolationsimplantat 290 kann eine niedrige Dotierkonzentration von Dotierstoffen aufweisen. Beispielsweise kann die Ausbildung des Isolationsimplantats 290 durch das Implantieren von Dotierstoffen wie Bor oder Phosphor in das Substrat und durch Verarmung dieser Dotierstoffe erfolgen. Das Isolationsimplantat 290 kann vor Ausbildung der Zelle 200 ausgebildet werden, indem das Gebiet mit einer geringen Dotierkonzentration dotiert wird.
Die Zelle 200 von 2d weist die gleichen Elemente und Komponenten wie die Zelle 200 in 2a auf, außer dass die Zelle 200 sich im Siliziumabschnitt des SOI(Silizium auf einem Isolator)-Substrats befindet. Der Isolator 290 trennt die beiden Elektroden 240 und 250. Die Sperrschicht 230 kann ein Teilabschnitt oder kein Teilabschnitt des Isolators 290 sein.
2e zeigt eine Ausführungsform eines Ablaufdiagramms für die Herstellung der Zelle 200. In einem ersten Schritt 201 wird im Substrat ein Graben ausgebildet. Die Ausbildung des Grabens kann durch Anwendung eines anisotropen Ätzverfahrens wie eines Trockenätzverfahrens erfolgen. Im nächsten Schritt werden die Bodenfläche und die Seitenwände des Grabens mit einer Sperrschicht ausgekleidet (Schritt 202). Der Graben wird anschließend mit einem Opfermaterial oder Dummy-Material gefüllt (Schritt 203). Das Opfermaterial kann ein anderes Material als das Sperrmaterial sein. Das Opfermaterial kann andere Ätzeigenschaften und/oder andere Ätzraten als mindestens das Sperrmaterial aufweisen. Das Opfermaterial kann in einem Ätzverfahren hochselektiv gegenüber dem Sperrmaterial sein. Das Opfermaterial und die Sperrschicht können über einer oberen Fläche des Substrats planarisiert werden. Das Opfermaterial kann Siliziumoxid, Kohlenstoff, Photoresist oder Photoimid sein. Über dem Opfermaterial und dem Substrat wird eine Deckschicht ausgebildet (Schritt 204). Das Opfermaterial kann andere Ätzeigenschaften und/oder andere Ätzraten als die Deckschicht aufweisen. Das Opfermaterial kann in einem Ätzverfahren hochselektiv gegenüber der Deckschicht sein. In der Deckschicht wird ein Loch oder eine Mehrzahl von Löchern ausgebildet (Schritt 205). 2f zeigt ein Beispiel einer Lage des Loches in der Deckschicht. Das mindestens eine Loch kann in einer Kerbe des Grabens oder im Graben selbst ausgebildet werden. Anschließend wird das Opfermaterial durch das mindestens eine Loch aus dem Graben entfernt (Schritt 206). Das Opfermaterial kann durch Anwendung eines isotropen Ätzverfahrens entfernt werden. Die angewandte Ätzchemie kann beispielsweise verdünnte Flusssäure (HF) sein, wenn das Opfermaterial Siliziumoxid ist, oder ein Lösungsmittel, wenn das Opfermaterial ein organisches, lösliches Material ist. Nach Entfernen des Opfermaterials wird das mindestens eine Loch verschlossen (Schritt 207). Das mindestens eine Loch kann mit Hilfe eines Verfahrens der plasmachemischen Gasphasenabscheidung (CVD) in einer Edelgasatmosphäre oder mit Hilfe eines Verfahrens der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) in einer Edelgasatmosphäre geschlossen werden. Ein gewünschter Druck in der Zelle kann durch Regulierung des Drucks im CVD/PVD-Prozess eingestellt werden. Die Ausbildung der beiden Elektroden kann durch Dotierung des Substrats neben den Grabenseitenwänden erfolgen (208). Wie dem Fachmann bekannt, können die Schritte in einer anderen Abfolge als hier beschrieben ausgeführt werden.
Während des Betriebs kann die Zelle 200 Licht hauptsächlich durch die Deckschicht ausstrahlen.
3a zeigt eine andere Ausführungsform einer Konfiguration von Zelle 300 mit Horizontalgraben. Hier ist eine obere Elektrode 340 über einer abdeckenden oder abdichtenden oberen Fläche 335 des Horizontalgrabens 320 angeordnet. Die obere Fläche 335 kann ein zweites dielektrisches Material sein. Das zweite dielektrische Material kann ein Material mit Lichtwellenlängenumwandlung sein. Das zweite dielektrische Material kann beispielsweise Materialien wie Phosphor aufweisen, die UV-Licht in sichtbares Licht umwandeln. Die obere Elektrode 340 kann eine Elektrode oder eine Mehrzahl von Elektroden wie zwei oder mehr Elektroden aufweisen. Die obere Elektrode 340 ist gegenüber dem Graben 320, der mit dem Edelgas gefüllt ist, durch die abdeckende Schicht 335 isoliert.
Die untere Elektrode 350 kann an einer Bodenfläche 324 des Grabens 320 angeordnet sein. Die untere Elektrode 350 kann sich an einem Teilabschnitt der Bodenfläche 324 oder entlang der gesamten Bodenfläche 324 befinden. Die untere Elektrode 334 kann sich auch teilweise oder ganz entlang der Seitenwände 322 des Grabens 320 erstrecken. Die untere Elektrode 350 kann eine Elektrode oder eine Mehrzahl von Elektroden wie zwei oder mehr Elektroden aufweisen. Die untere Elektrode 350 ist gegenüber dem Graben 320, der mit dem Edelgas gefüllt ist, mittels einer ersten dielektrischen Schicht 330 isoliert. Die erste dielektrische Schicht 330 und die obere Flächenschicht 335 können das gleiche Material oder unterschiedliche Materialien aufweisen.
3b zeigt eine Ausführungsform eines Ablaufdiagramms für die Herstellung der Zelle 300. In einem ersten Schritt 301 wird im Substrat ein Graben ausgebildet. Die Ausbildung des Grabens kann durch Anwendung eines isotropen Ätzverfahrens wie eines Trockenätzverfahrens erfolgen. Im nächsten Schritt 302 kann die untere Elektrode ausgebildet werden, indem das Substrat in der Bodenfläche des Grabens dotiert wird. Dieser Dotierschritt kann sich oder kann sich auch nicht horizontal über einen bestimmten Teilabschnitt der Seitenwände des Grabens erstrecken, um die elektrische Kontaktierung der Bodenelektrode zu ermöglichen. Anschließend werden die Bodenfläche und die Seitenwände des Grabens mit einer dielektrischen Schicht oder Sperrschicht ausgekleidet (Schritt 303). Danach wird der Graben mit einem Opfermaterial oder Dummy-Material gefüllt (Schritt 304). Das Opfermaterial kann ein anderes Material als das Sperrmaterial sein. Das Opfermaterial kann andere Ätzeigenschaften und/oder andere Ätzraten als mindestens das Sperrmaterial aufweisen. Das Opfermaterial kann in einem Ätzverfahren hochselektiv gegenüber dem Sperrmaterial sein. Das Opfermaterial und die Sperrschicht können über einer oberen Fläche des Substrats planarisiert werden. Das Opfermaterial kann ein Siliziumoxid, Polysilizium, Kohlenstoff oder organisches Opfermaterial sein.
Über dem Opfermaterial und dem Substrat kann eine Deckschicht ausgebildet werden (Schritt 305). Das Opfermaterial kann andere Ätzeigenschaften und/oder andere Ätzraten als die Deckschicht aufweisen. Das Opfermaterial kann in einem Ätzverfahren hochselektiv gegenüber der Deckschicht sein. In Schritt 306 wird ein Loch oder eine Mehrzahl von Löchern in der Deckschicht ausgebildet. Die in 3a dargestellte Ausführungsform des Grabens kann in der Draufsicht der Ausführungsform von 2f ähneln. Das mindestens eine Loch kann in einer Kerbe des Grabens oder im Graben selbst ausgebildet werden. Danach, 307, wird das Opfermaterial durch das mindestens eine Loch aus dem Graben entfernt. Das Opfermaterial kann durch Anwendung eines isotropen Ätzverfahrens entfernt werden. Die angewandte Ätzchemie kann beispielsweise eine gepufferte HF sein, um ein Siliziumoxid zu entfernen, oder ein Sauerstoffplasma, wenn das Opfermaterial Kohlenstoff ist. Nach Entfernen des Opfermaterials wird das mindestens eine Loch verschlossen (Schritt 308). Das mindestens eine Loch kann mit Hilfe eines Verfahrens der plasmachemischen Gasphasenabscheidung (CVD) in einer Edelgasatmosphäre oder mit Hilfe eines Verfahrens der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) in einer Edelgasatmosphäre geschlossen werden. Ein gewünschter Druck in der Zelle kann durch Regulierung des Drucks im CVD/PVD-Prozess eingestellt werden. In Schritt 309 wird bzw. werden abschließend eine obere Elektrode oder obere Elektroden ausgebildet, indem ein Polysilizium, dotiertes Polysilizium oder Metall auf die Deckschicht abgeschieden wird. Wie dem Fachmann bekannt, können die Schritte in einer anderen Abfolge als hier beschrieben ausgeführt werden.
4a zeigt eine Ausführungsform einer Konfiguration mit Vertikalgraben 400. Eine obere Elektrode 440 ist über einer Deck- oder Abdichtschicht 435 des tiefen Grabens 420 angeordnet. Die obere Elektrode 440 ist gegenüber dem Graben 420, der mit dem Edelgas gefüllt ist, durch die Deckschicht 435 isoliert. Die obere Elektrode 440 kann eine Elektrode oder eine Mehrzahl von Elektroden wie zwei oder mehr Elektroden umfassen. Die obere Elektrode 440 kann breiter als der Graben 420 sein. Die untere Elektrode 450 kann an der Bodenfläche 424 des tiefen Grabens 420 angeordnet sein. Die untere Elektrode 434 kann entlang der Bodenfläche 424 und entlang von Teilabschnitten von Seitenwänden 422 des tiefen Grabens 420 angeordnet sein. Insbesondere kann die untere Elektrode entlang der Bodenfläche 424 und der unteren Teilabschnitte der Seitenwände 422 angeordnet sein. Die untere Elektrode 450 kann eine Elektrode oder eine Mehrzahl von Elektroden wie zwei oder mehr Elektroden aufweisen. Die untere Elektrode 450 ist gegenüber dem Graben, der mit dem Edelgas gefüllt ist, durch eine Sperr- oder dielektrische Schicht 430 isoliert. Die Sperrschicht 430 weist ein erstes dielektrisches Material auf. Die erste dielektrische Schicht 430 und die Deckschicht 435 können das gleiche Material oder unterschiedliche Materialien aufweisen. Neben dem Graben 420 können Isolationsbereiche 460 wie flache oder tiefe Grabenisolationsbereiche angeordnet sein. Die Isolationsbereiche 460 können ein Isoliermaterial wie Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, ein Füllmaterial oder eine Kombination dieser Materialien aufweisen.
In einem Beispiel kann der tiefe Graben 420 ca. 10 μm bis ca. 80 μm tief und ca. 3 μm bis ca. 20 μm breit sein. Die Sperrschicht 430 kann ca. 5 nm bis ca. 50 nm dick sein und die Deckschicht 435 kann ca. 30 nm bis ca. 300 nm dick sein.
4b zeigt eine Ausführungsform eines Ablaufdiagramms für die Herstellung der Zelle 400. In einem ersten Schritt 401 wird eine vergrabene Schicht als zweite Elektrode ausgebildet. Das Ausbilden der vergrabenen Schicht kann durch Epitaxiewachstum einer Siliziumschicht auf einem Substrat erfolgen. Die Epitaxie-Siliziumschicht kann dotiert werden. Alternativ erfolgt die Ausbildung der vergrabenen Schicht durch Ionenimplantation in ein Halbleitermaterialsubstrat und im Halbleitermaterial wird ein Graben (Schritt 402) ausgebildet. Die Bodenfläche des Grabens kann an die vergrabene Schicht angrenzen oder anstoßen. Das Ausbilden des Grabens kann durch Anwendung eines anisotropen Ätzverfahrens wie eines Trockenätzverfahrens erfolgen. Im nächsten Schritt 403 werden die Bodenfläche und die Seitenwände des Grabens mit einer dielektrischen oder Sperrschicht ausgekleidet. Der Graben wird anschließend mit einem Opfermaterial oder Dummy-Material gefüllt (Schritt 404). Das Opfermaterial kann ein anderes Material als das Sperrmaterial sein. Das Opfermaterial kann andere Ätzeigenschaften und/oder andere Ätzraten als mindestens das Sperrmaterial aufweisen. Das Opfermaterial kann in einem Ätzverfahren hochselektiv gegenüber dem Sperrmaterial sein. Das Opfermaterial und die Sperrschicht können über einer oberen Fläche des Substrats planarisiert werden. Das Opfermaterial kann Siliziumoxid, Polysilizium, Kohlenstoff oder ein organisches Material sein.
Über dem Opfermaterial und dem Halbleitermaterial kann, wie in Schritt 405 dargestellt, eine Deckschicht ausgebildet werden. Das Opfermaterial kann andere Ätzeigenschaften und/oder andere Ätzraten als die Deckschicht aufweisen. Das Opfermaterial kann in einem Ätzverfahren hochselektiv gegenüber der Deckschicht sein. In der Deckschicht wird ein Loch oder eine Mehrzahl von Löchern ausgebildet (Schritt 406). Die Ausführungsform des Grabens von 4a kann in der Draufsicht der Ausführungsform von 2f ähneln. Das mindestens eine Loch kann in einer Kerbe des Grabens oder im Graben selbst ausgebildet werden. Danach wird in Schritt 407 das Opfermaterial durch das mindestens eine Loch aus dem Graben entfernt. Das Opfermaterial kann durch Anwendung eines isotropen Ätzverfahrens entfernt werden. Die angewandte Ätzchemie kann beispielsweise gepufferte HF sein, wenn das Opfermaterial Siliziumoxid ist. Nach Entfernen des Opfermaterials wird das mindestens eine Loch verschlossen (Schritt 408). Das mindestens eine Loch kann mit Hilfe eines Verfahrens der plasmachemischen Gasphasenabscheidung (CVD) in einer Edelgasatmosphäre oder mit Hilfe eines Verfahrens der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) in einer Edelgasatmosphäre geschlossen werden. Ein gewünschter Druck in der Zelle kann durch Regulierung des Drucks im CVD/PVD-Prozess eingestellt werden. In Schritt 409 wird bzw. werden abschließend eine obere Elektrode oder die oberen Elektroden ausgebildet, indem ein Polysilizium, dotiertes Polysilizium oder Metall auf die Deckschicht abgeschieden wird. Neben dem Graben können Isolationsbereiche wie flache Grabenisolationen (STI) ausgebildet werden. Das Bilden der STI kann vor oder nach der Ausbildung des Grabens erfolgen. Wie dem Fachmann bekannt, können die Schritte in einer anderen Abfolge als hier beschrieben ausgeführt werden.
5a zeigt eine Ausführungsform einer koplanaren U-förmigen Grabenstruktur 500. Die U-förmige Grabenstruktur 500 kann einen ersten Graben 520 und einen zweiten Graben 570 aufweisen, die mittels einer Verbindung 580 miteinander verbunden sind. Der erste Graben 520 kann ein horizontaler oder tiefer Graben sein und der zweite Graben 570 kann ein horizontaler oder tiefer Graben sein. Eine erste Elektrode 540 wird über einer ersten Deckschicht 535 des ersten Grabens 520 angeordnet und eine zweite Elektrode 550 wird über einer zweiten Deckschicht 536 des zweiten Grabens 570 angeordnet. Die erste Deckschicht 535 und die zweite Deckschicht 536 können unterschiedlich oder gleich sein. Die erste Elektrode 540 kann die gesamte Breite des ersten Grabens 520 überlagern und/oder die zweite Elektrode 550 kann die gesamte Breite des zweiten Grabens 570 überlagern. Die erste Elektrode 540 kann das gleiche Material oder ein anderes Material als die zweite Elektrode 550 aufweisen. Die erste Elektrode und die zweite Elektrode 540, 550 können eine Elektrode oder eine Mehrzahl von Elektroden wie zwei oder mehr Elektroden aufweisen.
Die beiden Gräben 520, 570 können durch einen tiefen Grabenisolationsbereich 590 gegeneinander isoliert sein. Alternativ kann der Isolationsbereich 590 ein flacher Grabenisolationsbereich sein. Der Isolationsbereich 590 kann ein Isoliermaterial wie Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, ein High-k-Material, ein Füllmaterial oder eine Kombination dieser Materialien aufweisen. Optional können flache Grabenisolationsbereiche auf der äußeren Seite des jeweiligen Grabens 520, 570 angeordnet sein.
Eine Sperrschicht 530 ist entlang der Bodenfläche und der Seitenwände des U-förmigen Grabens 520, 570, 580 angeordnet. Die Sperrschicht 530 kann ein dielektrisches Material mit oder ohne Wellenlängenumwandlungseigenschaften aufweisen. Die Sperrschicht 530 kann das gleiche Material oder andere Materialien als die Deckschichten 535, 536 aufweisen.
5b zeigt eine Ausführungsform eines Ablaufdiagramms für die Herstellung der U-förmigen koplanaren Zelle 500. Ein erster Graben kann in einem ersten Schritt 501 im Substrat ausgebildet werden und ein zweiter Graben kann in einem zweiten Schritt 502 ausgebildet werden. Die Ausbildung des ersten und des zweiten Grabens kann durch Anwendung eines anisotropen Ätzverfahrens wie eines Trockenätzverfahrens erfolgen. In einer Ausführungsform werden die Gräben in einem zweistufigen Verfahren geätzt: Zuerst werden die Gräben zunächst auf eine erste Tiefe geätzt, die einen ersten Grabenbereich bildet, und die Seitenwände durch Ausbildung eines Siliziumoxids oder Abscheidung eines Siliziumnitrids passiviert. Danach werden die Gräben mit einem anisotropen Ätzverfahren zur Vertiefung des Grabens unter Ausbildung eines zweiten unteren Grabenbereichs weitergeätzt. Die Grabentiefe kann um 1 μm weiter auf 10 μm erhöht werden. Die Seitenwände des zweiten Grabenbereichs werden nicht passiviert. Abschließend werden die beiden Gräben im zweiten unteren Grabenbereich verbunden, wo die Seitenwände nicht passiviert sind. Die beiden Gräben werden durch einen Venetia-Prozess (Temperung in einer Wasserstoffumgebung) unter Ausbildung des U-förmigen Grabens verbunden (Schritt 503). Alternativ lässt sich diese Verbindung durch ein Ätzverfahren mit einer isotropen Komponente herstellen.
Anschließend werden in Schritt 504 die U-förmigen Grabenflächen mit einer dielektrischen oder Sperrschicht ausgekleidet. Dies kann durch Oxidation des Siliziums erfolgen. Danach wird in Schritt 505 der U-förmige Graben mit einem Opfermaterial oder Dummy-Material gefüllt. Es sei angemerkt, dass der Graben nicht vollständig mit Opfermaterial gefüllt werden muss. Es reicht aus, wenn das Opfermaterial die Grabenöffnung in der Nähe der oberen Fläche vollständig verschließt. Das Opfermaterial kann ein anderes Material als das Sperrmaterial sein. Das Opfermaterial kann andere Ätzeigenschaften und/oder andere Ätzraten als mindestens das Sperrmaterial aufweisen. Das Opfermaterial kann in einem Ätzverfahren hochselektiv gegenüber dem Sperrmaterial sein. Das Opfermaterial und die Sperrschicht können über einer oberen Fläche des Substrats planarisiert werden. Das Opfermaterial kann Polysilizium, Kohlenstoff, Siliziumoxid oder organisches Material sein. Daraufhin werden in den Schritten 506 und 507 eine erste Deckschicht über dem Opfermaterial im ersten Graben und eine zweite Deckschicht über dem Opfermaterial im zweiten Graben ausgebildet. Die erste Deckschicht und die zweite Deckschicht können das gleiche Material oder unterschiedliche Materialien aufweisen. Das Opfermaterial kann andere Ätzeigenschaften und/oder andere Ätzraten als die Deckschicht aufweisen. Das Opfermaterial kann in einem Ätzverfahren hochselektiv gegenüber der Deckschicht sein. In jeder Deckschicht kann ein Loch oder eine Mehrzahl von Löchern ausgebildet werden (Schritt 508). Der Graben in der Ausführungsform 5a kann in der Draufsicht der Ausführungsform von 2f ähneln. Das mindestens eine Loch kann in einer Kerbe des ersten Grabens und/oder zweiten Grabens oder im Graben selbst ausgebildet werden. Danach wird das Opfermaterial durch das mindestens eine Loch aus dem Graben entfernt. Das Opfermaterial kann durch Anwendung eines isotropen Ätzverfahrens entfernt werden (Schritt 509). Die angewandte Ätzchemie kann beispielsweise ein organisches Lösungsmittel sein, wenn ein organisches Material als Opfermaterial verwendet wird.
Nach Entfernen des Opfermaterials wird dann in Schritt 581 das mindestens eine Loch verschlossen. Das mindestens eine Loch kann mit Hilfe eines Verfahrens der plasmachemischen Gasphasenabscheidung (CVD) in einer Edelgasatmosphäre oder mit Hilfe eines Verfahrens der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) in einer Edelgasatmosphäre geschlossen werden. Ein gewünschter Druck in der Zelle kann durch Regulierung des Drucks im CVD/PVD-Prozess eingestellt werden. Der Betrieb der hergestellten Plasmazelle wird durch den gewählten Druck und die Gasmischung ermöglicht. In Schritt 582 werden die erste obere Elektrode oder die ersten oberen Elektroden ausgebildet, indem ein Polysilizium, dotiertes Polysilizium oder Metall auf die erste Deckschicht abgeschieden wird. In Schritt 583 werden abschließend die zweite obere Elektrode oder die zweiten oberen Elektroden ausgebildet, indem ein Polysilizium, dotiertes Polysilizium oder Metall auf die zweite Deckschicht abgeschieden wird. Wie dem Fachmann bekannt, können die Schritte in einer anderen Abfolge als hier beschrieben ausgeführt werden.
Zwischen den Gräben des U-förmigen Grabens wird ein Isolationsbereich ausgebildet. Der Isolationsbereich ist in einigen Ausführungsformen ein tiefer Grabenisolationsbereich. Alternativ ist der Isolationsbereich eine flache Grabenisolation. Die Ausbildung des Isolationsbereichs kann vor Ausbildung des Grabens oder nach Ausbildung des Grabens erfolgen. In einer Ausführungsform kann die Ausbildung des Isolationsbereichs in der anisotropen Ätzung erfolgen, die die Gräben ausbildet. In diesem Fall ist die Breite des Isolationsbereichs kleiner als die Breite der Gräben. Die Ätztiefe lässt sich für die Isolation im Vergleich zur Tiefe der Gräben reduzieren.
Es können flache Grabenisolationsbereiche ausgebildet werden, die den U-förmigen Graben umgeben. Die Ausbildung des den U-förmigen Graben umgebenden Grabenisolationsbereichs kann wiederum zeitgleich mit der Ausbildung des zwischen den Gräben des U-förmigen Grabens liegenden Isolationsbereichs oder zeitversetzt erfolgen.
6a bis 6c zeigen Betriebsverfahren einer Plasmazelle. Die Zelle kann sich in einem EIN-Zustand (ON-Zustand) oder in einem AUS-Zustand (OFF-Zustand) befinden. Die Zelle ist in einem ON-Zustand, wenn eine Entladung vorliegt, und in einem OFF-Zustand, wenn keine Entladung vorliegt.
In einer Ausführungsform kann die Zelle 600 mit Wechselspannung (AC) betrieben werden. Zu Beginn setzt ein Zündspannungsimpuls den ON-Zustand und Haltespannungsimpulse halten den ON-Zustand aufrecht (siehe 6a–6b). Der Zündspannungsimpuls, der höher ist als die Haltespannungsimpulse, löst eine Entladung aus. Die Zelle 600 entlädt sich weiter, wenn die Summe aus der Haltespannung, die niedriger ist als die Zündspannung, und der Wandspannung größer ist als die Entladespannung. 6a zeigt die Zelle 600 in einem Zündmodus. In einem ersten Halbzyklus wird zwischen der oberen Elektrode 610 und der unteren Elektrode 620 ein Zündpotential angelegt und an der unteren Elektrode 620 eine Wandspannung 625 mit Umkehrpotential erzeugt. Wie nun in 6b dargestellt, wird in einem zweiten Halbzyklus das Potential umgekehrt und ein Potential mit einer Haltespannung angelegt. Nun übersteigt die Summe der Wandspannung und eines ersten Haltespannungsimpulses die Entladungsspannung und zündet die Zelle 600. An der oberen Elektrode 610 wird eine Wandspannung 615 erzeugt. In einem nächsten Halbzyklus wird das Haltepotential umgekehrt und die Summe der Wandspannung und eines zweiten Haltespannungsimpulses übersteigt die Entladungsspannung. An der unteren Elektrode 620 wird eine Wandspannung 625 erzeugt. Dieser Prozess kann sich so lange fortsetzen, bis er unterbrochen wird.
6c zeigt eine Ausführungsform einer Betriebsweise, bei der die erste obere Elektrode 610 den Prozess startet und eine Wandspannung 635 an der zweiten oberen Elektrode 630 erzeugt wird. Anschließend wird die Spannung umgekehrt, die Zelle erneut gezündet und eine Wandspannung 615 an der ersten oberen Elektrode 610 erzeugt. Der Prozess setzt sich so lange fort, bis er unterbrochen wird. Die untere Elektrode 640 weist ein festes Potential, beispielsweise Erdpotential auf.
Die Betriebsfrequenz kann zwischen ca. 100 kHz und ca. 500 kHz liegen. Alternativ lassen sich andere Frequenzen verwenden.
Obwohl die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile im Detail beschrieben wurden, ist davon auszugehen, dass hier verschiedene Änderungen, Substitutionen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom in den angehängten Ansprüchen definierten Wesen und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
Ferner soll der Umfang der vorliegenden Anmeldung nicht auf die in der Beschreibung dargelegten besonderen Ausführungsformen des Prozesses, der Maschine, Herstellung und Zusammensetzung von Stoffen, Mitteln, Verfahren und Schritten beschränkt werden. Ein Durchschnittsfachmann wird aus der Offenbarung der vorliegenden Erfindung ohne Weiteres entnehmen, dass derzeit bestehende oder noch zu entwickelnde Prozesse, Maschinen, Herstellung, Zusammensetzungen von Stoffen, Mittel, Verfahren und Schritte, die im Wesentlichen die gleiche Funktion wie die hier entsprechend beschriebenen Ausführungsformen erfüllen oder im Wesentlichen das gleiche Ergebnis wie diese erzielen, entsprechend der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können. Dementsprechend ist beabsichtigt, dass die angehängten Ansprüche solche Prozesse, Maschinen, Herstellung, Zusammensetzungen von Stoffen, Mittel, Verfahren oder Schritte in ihrem Umfang mit enthalten.

Claims

Zelle (200), aufweisend: • ein Halbleitersubstrat (210); • eine im Halbleitersubstrat (210) angeordnete Öffnung (220); • eine dielektrische Schicht (230), die eine Oberfläche der Öffnung (220) auskleidet; • eine die Öffnung (220) derart verschließende Deckschicht (235), dass ein Hohlraum gebildet wird; • eine angrenzend zur Öffnung (220) angeordnete erste Elektrode (240); und • eine angrenzend zur Öffnung (220) angeordnete zweite Elektrode (250).
Zelle (200) gemäß Anspruch 1, wobei die erste Elektrode (240) und die zweite Elektrode (250) auf gegenüberliegenden Seiten der Öffnung (220) angeordnet sind.
Zelle (200) gemäß Anspruch 1, wobei die erste Elektrode (240) und die zweite Elektrode (250) auf der gleichen Seite der Öffnung (220) angeordnet sind.
Zelle (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend: ein in dem Hohlraum angeordnetes Inertgas.
Zelle (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Öffnung (220) einen horizontalen Graben oder einen tiefen Graben aufweist.
Zelle (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Öffnung (220) einen U-förmigen Graben aufweist.
Zelle (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Oberfläche der Öffnung (220) eine erste Seitenwand, eine zweite Seitenwand und eine Bodenfläche aufweist und wobei die erste Elektrode (240) an der ersten Seitenwand angeordnet ist und die zweite Elektrode (250) an der zweiten Seitenwand angeordnet ist.
Zelle (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Oberfläche der Öffnung (220) eine erste Seitenwand, eine zweite Seitenwand und eine Bodenfläche aufweist und wobei die erste Elektrode (240) auf der Deckschicht (235) angeordnet ist und die zweite Elektrode (250) an der Bodenfläche angeordnet ist.
Zelle (200) gemäß Anspruch 8, wobei die zweite Elektrode (250) eine vergrabene Schicht ist.
Zelle (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Öffnung (220) einen ersten Graben, der erste Seitenwände aufweist, und einen zweiten Graben, der zweite Seitenwände aufweist, aufweist, wobei der erste Graben mit dem zweiten Graben verbunden ist und wobei die erste Elektrode (240) über einer Deckschicht, die den ersten Graben abdeckt, angeordnet ist und die zweite Elektrode (250) über einer zweiten Deckschicht, die den zweiten Graben abdeckt, angeordnet ist.
Zelle (200) gemäß Anspruch 10, wobei ein Isolationsbereich zwischen dem ersten Graben und dem zweiten Graben angeordnet ist.
Zelle (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner aufweisend: einen integrierten Schaltkreis.
Tafel, aufweisend: ein Halbleitersubstrat (210); und eine Mehrzahl von Zellen (200), wobei jede Zelle (200) Folgendes aufweist: • eine im Halbleitersubstrat (210) angeordnete Öffnung (220); • eine dielektrische Schicht (230), die eine Oberfläche der Öffnung (220) auskleidet; • eine die Öffnung (220) derart abdichtende Deckschicht (235), dass ein Hohlraum gebildet wird; • eine angrenzend zur Öffnung (220) angeordnete erste Elektrode (240); und • eine angrenzend zur Öffnung (220) angeordnete zweite Elektrode (250).
Tafel gemäß Anspruch 13, wobei jede Zelle (200) ferner ein in dem Hohlraum angeordnetes Inertgas aufweist.
Tafel gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei die erste Elektrode (240) und die zweite Elektrode (250) jeder Zelle (200) auf gegenüberliegenden Seiten der Öffnung (220) angeordnet sind.
Tafel gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die erste Elektrode (240) und die zweite Elektrode (250) jeder Zelle (200) auf der gleichen Seite der Öffnung (220) angeordnet sind.
Tafel gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, ferner aufweisend: einen integrierten Schaltkreis.
Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: • Ausbilden einer Öffnung (220) in einem Halbleitersubstrat (210); • Auskleiden der Öffnung (220) mit einer dielektrischen Schicht (230); • Schließen der Öffnung (220) mit einer Deckschicht (235) derart, dass ein Hohlraum gebildet wird; • Ausbilden einer ersten Elektrode (240) angrenzend zur Öffnung (220); und • Ausbilden einer zweiten Elektrode (250) angrenzend zur Öffnung (220).
Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei das Schließen der Öffnung (220) mit der Deckschicht (235) Folgendes aufweist: • Füllen der Öffnung (220) mit einem Opfermaterial; • Ausbilden der Deckschicht (235) über dem Opfermaterial; • Ausbilden eines Lochs in der Deckschicht (235); und • Entfernen des Opfermaterials derart, dass ein Hohlraum gebildet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei das Schließen der Öffnung (220) mit der Deckschicht (235) ferner das Schließen des Lochs durch ein CVD-Verfahren oder ein PVD-Verfahren in einer Edelgasatmosphäre aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei zum Ausbilden der ersten Elektrode (240) und/oder zum Ausbilden der zweiten Elektrode (250) das Halbleitersubstrat (210) dotiert wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 18 bis 21, wobei das Ausbilden der ersten Elektrode (240) und/oder der zweiten Elektrode (250) das Abscheiden eines Polysiliziums, eines dotierten Polysiliziums oder eines Metalls auf der Deckschicht (235) aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 18 bis 22, ferner aufweisend: Ausbilden eines Isolationsbereichs neben der Öffnung (220).