DE102017127856B4

DE102017127856B4 - Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements und Leistungshalbleiterbauelement

Info

Publication number: DE102017127856B4
Application number: DE102017127856.7A
Authority: DE
Inventors: Robert Haase; Martin Vielemeyer
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2016-11-29
Filing date: 2017-11-24
Publication date: 2024-02-29
Anticipated expiration: 2037-11-25
Also published as: CN108122746A; US20180151676A1; US10236352B2; US9812535B1; DE102017127856A1; KR102068091B1; KR20180061055A; CN108122746B

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements (100), wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
Bereitstellen eines Halbleitersubstrats (101) mit einer ersten Seite (101a);
Ausbilden eines Grabens (120) in dem Halbleitersubstrat (101), wobei der Graben (120) einen Boden (120a) und eine sich von dem Boden (120a) zu der ersten Seite (101a) des Halbleitersubstrats (101) erstreckende Seitenwand (120b) besitzt;
Ausbilden einer Isolationsstruktur (123), die mindestens eine erste Isolationsschicht (123a), eine zweite Isolationsschicht (123b) an der Seitenwand (120b) und dem Boden (120a) des Grabens (120) und eine dritte Isolationsschicht (123c) auf der zweiten Isolationsschicht (123b) umfasst,
wobei die Isolationsstruktur (123) so ausgebildet wird, dass sich ein oberes Ende der dritten Isolationsschicht (123c) komplett unterhalb einem oberen Ende der zweiten Isolationsschicht (123b) befindet, nachdem die zweite Isolationsschicht (123b) in dem oberen Abschnitt des Grabens (120) entfernt worden ist;
Ausbilden einer unteren leitfähigen Struktur (131, 331, 431, 531, 631) in einem unteren Abschnitt des Grabens (120);
Entfernen der zweiten Isolationsschicht (123b) in einem oberen Abschnitt des Grabens (120) unter Beibehaltung der zweiten Isolationsschicht (123b) zumindest teilweise in dem unteren Abschnitt des Grabens (120); und
Ausbilden einer oberen leitfähigen Struktur (132, 332, 532) in dem oberen Abschnitt des Grabens (120), wobei mindestens eine der unteren leitfähigen Struktur (131, 331, 431, 531, 631) und der oberen leitfähigen Struktur (132, 332, 532) ein Metall, eine Metalllegierung, ein Metallsilizid oder eine Kombination daraus umfasst.

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Hier beschriebene Ausführungsformen betreffen Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements und Leistungshalbleiterbauelemente.
HINTERGRUND
In Halbleiterbauelemente integrierte leitende Strukturen müssen von anderen Teilen des Bauelements elektrisch isoliert sein, um ein zuverlässiges Funktionieren des Halbleiterbauelements sicherzustellen. Beispiele für derartige leitende Strukturen sind Feldelektroden und Gateelektroden, die durch Isolationsschichten wie etwa Oxidschichten von dem Halbleitersubstrat isoliert sind. Bei Graben-MOSFETs weisen die Gateelektroden und Sourceelektroden üblicherweise dotiertes Polysilizium auf. Trotz der hohen Dotierung kann der spezifische Widerstand der Elektroden für kleine laterale Abmessungen sehr hoch werden. Der hohe spezifische Widerstand kann das Schrumpfen des Graben- und Zellenabstands und insbesondere bei Niederspannungs-MOSFETs die Reduktion von R_DS(on) begrenzen.
Da ein Schalten eines an die leitenden Strukturen angelegten Potentials mit hoher Frequenz auftreten kann, kann es wünschenswert sein, die leitenden Strukturen oder zumindest einige der leitenden Strukturen aus einem Material mit einem niedrigen spezifischen Widerstand auszubilden. Die Verwendung eines Materials mit einem niedrigen spezifischen Widerstand kann jedoch ein Wärmebudget für nachfolgende Verarbeitungsschritte reduzieren. Dies kann für eine aus Metall hergestellte Feldelektrode besonders nachteilig sein, da die Feldelektrode üblicherweise vor dem Ausbilden des Gateoxids ausgebildet wird. Die Gateoxidation besitzt üblicherweise ein Temperaturbudget, das mit der zuvor ausgebildeten Metallelektrode nicht kompatibel ist.
Die US 2013/323921 A1 zeigt ein Verfahren zum Herstellen einer isolierten Gate-Halbleitervorrichtung und eine -struktur. Die US 2016/093719 A1 zeigt einen Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen derselben. Die US 2014/073123 A1 zeigt ein Verfahren zum Herstellen einer steuerbaren Halbleiterkomponente.
Angesichts des oben Gesagten besteht ein Bedarf an Verbesserung.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet: Bereitstellen eines Halbleitersubstrats mit einer ersten Seite; Ausbilden eines Grabens in dem Halbleitersubstrat, wobei der Graben einen Boden und eine sich von dem Boden zu der ersten Seite des Halbleitersubstrats erstreckende Seitenwand besitzt; Ausbilden einer Isolationsstruktur, die mindestens eine erste Isolationsschicht und eine zweite Isolationsschicht an der Seitenwand und dem Boden des Grabens umfasst; Ausbilden einer unteren leitfähigen Struktur in dem unteren Abschnitt des Grabens; Entfernen der zweiten Isolationsschicht in einem oberen Abschnitt des Grabens unter Beibehaltung der zweiten Isolationsschicht zumindest teilweise in einem unteren Abschnitt des Grabens; und Ausbilden einer oberen leitfähigen Struktur in dem oberen Abschnitt des Grabens, wobei mindestens eine der unteren leitfähigen Struktur und der oberen leitfähigen Struktur ein Metall, eine Metalllegierung, ein Metallsilizid oder eine Kombination daraus umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Leistungshalbleiterbauelement bereitgestellt. Das Leistungshalbleiterbauelement enthält: ein Halbleitersubstrat mit einer ersten Seite; einen in dem Halbleitersubstrat ausgebildeten Graben, wobei der Graben einen Boden und eine sich von dem Boden zu der ersten Seite des Halbleitersubstrats erstreckende Seitenwand besitzt; eine Isolationsstruktur, umfassend: mindestens eine erste Isolationsschicht, die den Boden des Grabens bedeckt und sich von dem Boden des Grabens entlang den Seitenwänden des Grabens zu der ersten Seite des Halbleitersubstrats erstreckt; und eine zweite Isolationsschicht auf der ersten Isolationsschicht und sich entlang der ersten Isolationsschicht zu einem oberen Ende der zweiten Isolationsschicht erstreckend, relativ zu der ersten Seite des Halbleitersubstrats vertieft, wobei die erste Isolationsschicht und die zweite Isolationsschicht aus verschiedenen Materialien hergestellt sind, und wobei das obere Ende der zweiten Isolationsschicht ein oberes Ende eines unteren Abschnitts des Grabens definiert; eine untere leitfähige Struktur in dem unteren Abschnitt des Grabens, wobei jede der ersten und der zweiten Isolationsschicht zwischen der unteren leitfähigen Struktur und dem Halbleitersubstrat angeordnet ist; und eine obere leitfähige Struktur in einem oberen Abschnitt des Grabens über dem unteren Abschnitt, wobei die erste Isolationsschicht zwischen der oberen leitfähigen Struktur und dem Halbleitersubstrat angeordnet ist.
Der Fachmann erkennt bei der Lektüre der folgenden ausführlichen Beschreibung und bei der Betrachtung der beiliegenden Zeichnungen zusätzliche Merkmale und Vorteile.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Komponenten in den Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, wobei die Betonung stattdessen auf das Veranschaulichen der Prinzipien der Erfindung gelegt wird. Zudem bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile. In den Zeichnungen zeigen:

1A und 1B in einer Querschnittsansicht eines Halbleitersubstrats Prozesse gemäß einer Ausführungsform.
2A bis 2F in einer Querschnittsansicht eines Halbleitersubstrats weitere Prozesse gemäß einer Ausführungsform.
3A bis 3D in einer Querschnittsansicht eines Halbleitersubstrats weitere Prozesse gemäß einer Ausführungsform.
4A bis 4G in einer Querschnittsansicht eines Halbleitersubstrats weitere Prozesse gemäß einer Ausführungsform.
5 in einer Querschnittsansicht eines Halbleitersubstrats weitere Prozesse gemäß einer Ausführungsform.
6 in einer Querschnittsansicht eines Halbleitersubstrats weitere Prozesse gemäß einer Ausführungsform.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beilegenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen als Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt werden, wie die Erfindung praktiziert werden kann. In dieser Hinsicht wird unter Bezugnahme auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) Richtungsterminologie wie etwa „Oberseite“, „Boden“, „Front“, „Rückseite“, „vorderer“, „hinterer“, „lateral“, „vertikal“ usw. verwendet. Diese Ausdrücke sollen verschiedene Orientierungen des Bauelements zusätzlich zu anderen Orientierungen als jenen in den Figuren dargestellten einschließen. Weil Komponenten von Ausführungsformen in einer Reihe verschiedener Orientierungen positioniert sein können, wird die Richtungsterminologie zum Zweck der Veranschaulichung verwendet und ist auf keinerlei Weise beschränkend. Weiterhin werden auch Ausdrücke wie etwa „erster“, „zweiter“ und dergleichen verwendet, um verschiedene Elemente, Gebiete, Sektionen usw. zu beschreiben, und sie sollen ebenfalls nicht beschränkend sein. Gleiche Ausdrücke beziehen sich in der Beschreibung auf gleiche Elemente. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können.
Die folgende detaillierte Beschreibung ist deshalb nicht in einem beschränkenden Sinne zu verstehen, und der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert. Die Ausführungsformen, die beschrieben werden, verwenden eine spezifische Sprache, die nicht als den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollte.
In dieser Patentschrift wird eine zweite Oberfläche eines Halbleitersubstrats als durch die untere oder rückseitige Oberfläche ausgebildet angesehen, während eine erste Oberfläche als durch die obere, vordere oder Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet angesehen wird. Diese Beschreibung der zweiten Oberfläche und der ersten Oberfläche kann auch vergrabene leitfähige Schichten enthalten, die zur Oberfläche des Substrats hin verlegt sein können. Die Ausdrücke „über“ und „unter“, wie in dieser Patentschrift verwendet, beschreiben deshalb einen relativen Ort eines strukturellen Merkmals zu einem anderen strukturellen Merkmal unter Berücksichtigung dieser Orientierung.
Die Ausdrücke „elektrische Verbindung“ und „elektrisch verbunden“ beschreiben eine ohmsche Verbindung zwischen zwei Elementen.
Als Nächstes werden einige Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Jedes Beispiel wird als Erläuterung der Offenbarung vorgelegt und ist nicht als eine Beschränkung der Offenbarung gedacht. Weiterhin können als Teil einer Ausführungsform dargestellte oder beschriebene Merkmale an oder in Verbindung mit anderen Ausführungsformen verwendet werden, um noch eine weitere Ausführungsform zu ergeben. Die Beschreibung soll derartige Modifikationen und Variationen beinhalten.
Die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen betreffen hauptsächlich Leistungshalbleiterbauelemente, ohne darauf beschränkt zu sein. Die Leistungshalbleiterbauelemente enthalten typischerweise eine erste Hauptelektrode auf einer oberen oder ersten Seite eines Halbleitersubstrats und eine zweite Hauptelektrode auf einer unteren oder zweiten Seite des Halbleitersubstrats. Ein Strompfad ist zwischen der ersten Hauptelektrode und der zweiten Hauptelektrode definiert, wobei sich der Strompfad über mindestens einen in dem Halbleitersubstrat zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite ausgebildeten pn-Übergang erstreckt. Der Strompfad kann durch eine Steuerelektrode steuerbar sein, die auch als Gateelektrode bezeichnet wird.
1A zeigt ein Halbleitersubstrat 101. Das Halbleitersubstrat 101 kann eine erste Seite 101a besitzen. Weiterhin kann das Halbleitersubstrat 101 eine zweite Seite 101b gegenüber der ersten Seite 101a besitzen. Gemäß Ausführungsformen enthält das Halbleitersubstrat 101 ein Driftgebiet 112, das leicht n-dotiert sein kann. Nachfolgend wird das Halbleitersubstrat als Substrat bezeichnet.
Beispielsweise kann das Substrat 101 aus einem beliebigen, für das Herstellen von Halbleiterkomponenten geeigneten Halbleitermaterial ausgebildet sein. Zu Beispielen für solche Materialien zählen unter anderem elementare Halbleitermaterialien wie etwa Silizium (Si), Gruppe-IV-Verbundhalbleitermaterialien wie etwa Siliziumcarbid (SiC) oder Silizium-Germanium (SiGe), binäre, ternäre oder quaternäre III-V-Halbleitermaterialien wie etwa Galliumarsenid (GaAs), Galliumphosphid (GaP), Indiumphosphid (InP), Galliumnitrid (GaN), Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN), Indiumgalliumphosphid (InGaPa) oder Indiumgalliumarsendiphosphid (InGaAsP) und binäre oder ternäre II-VI-Halbleitermaterialien wie etwa Cadmiumtellurid (CdTe) und Quecksilbercadmiumtellurid (HgCdTe), um nur einige zu nennen. Die oben erwähnten Halbleitermaterialien werden auch als Homoübergangshalbleitermaterialien bezeichnet. Beim Kombinieren von zwei verschiedenen Halbleitermaterialien entsteht ein Heteroübergangshalbleitermaterial. Zu Beispielen für Heteroübergangshalbleitermaterialien zählen unter anderem Silizium (Si_xC_1-x) und SiGe-Heteroübergangshalbleitermaterial. Für Leistungshalbleiteranwendungen werden gegenwärtig hauptsächlich Si-, SiC-, GaN-Materialien für das Substrat 101 verwendet. Weiterhin kann das Substrat 101 eine epitaxial aufgewachsene Schicht enthalten, die das Driftgebiet bilden kann. Weitere Dotiergebiete wie etwa p-dotierte Körpergebiete, die mit dem Driftgebiet pn-Übergänge bilden, können in das Substrat 101 integriert werden.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann mindestens ein Graben 120 in dem Halbleitersubstrat 101 ausgebildet werden. Insbesondere kann der mindestens eine Graben 120 in dem Driftgebiet des Substrats 101 ausgebildet werden. Gemäß Ausführungsformen können mehrere Gräben 120 in dem Substrat 101 ausgebildet werden.
Ohne darauf beschränkt zu sein, kann der mindestens eine Graben zum Beispiel durch Ausbilden einer nicht gezeigten Hartmaske oder eines nicht gezeigten Fotoresists auf dem Substrat 101, insbesondere auf der ersten Seite 101a des Substrats 101, ausgebildet werden. Beispielsweise kann die Hartmaske durch Abscheiden eines anorganischen Materials wie etwa eines Oxids ausgebildet werden. Ein Beispiel ist das Abscheiden von TEOS (Tetraethylorthosilikat). Ein Fotoresist kann auf dem abgeschiedenen anorganischen Material abgeschieden werden. Ein Abschnitt des Fotoresists entsprechend dem Ort des mindestens einen auszubildenden Grabens 120 kann durch fotolitografische Techniken entfernt werden, wobei ein Abschnitt des abgeschiedenen Materials, der dem Ort des mindestens einen Grabens 120 entspricht, exponiert wird. Dementsprechend kann der Abschnitt des abgeschiedenen Materials entsprechend dem mindestens einen Graben 120 zum Beispiel durch Ätzen entfernt werden, um die Hartmaske auszubilden. Danach kann der Fotoresist entfernt werden. Der mindestens eine Graben 120 kann durch Ätzen des Halbleitersubstrats 101 unter Verwendung der Hartmaske als einer Ätzmaske ausgebildet werden.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann der mindestens eine Graben 120 einen Boden 120a und eine sich von dem Boden 120a zu der ersten Seite 101 a des Halbleitersubstrats 101 erstreckende Seitenwand 120b besitzen. Der mindestens eine Graben 120 kann eine Tiefe größer oder gleich 0,1 µm besitzen, insbesondere größer oder gleich 0,5 µm, typischerweise größer oder gleich 1 µm und/oder kleiner oder gleich 15 µm, insbesondere kleiner oder gleich 3 µm, typischerweise kleiner oder gleich 1 µm. Insbesondere kann die Tiefe des mindestens einen Grabens 120 von einer Nennspannung des Halbleiterbauelements abhängen. Bei Niederspannungs-Halbleiterbauelementen kann die Tiefe des mindestens einen Grabens 120 im Bereich von 0,1 µm bis 3 µm liegen. Bei Leistungshalbleiterbauelementen kann die Tiefe des mindestens einen Grabens 120 im Bereich von 1 µm bis 15 µm liegen.
Weiterhin kann der mindestens eine Graben 120 eine kleinste laterale Abmessung von größer oder gleich 100 nm besitzen, insbesondere größer oder gleich 200 nm, typischerweise größer oder gleich 300 nm und/oder kleiner oder gleich 900 nm, insbesondere kleiner oder gleich 700 nm, typischerweise kleiner oder gleich 500 nm. Gemäß einigen Ausführungsformen kann der mindestens eine Graben 120 so ausgebildet werden, dass er ein Seitenverhältnis der Tiefe zu der kleinsten lateralen Erstreckung um mindestens 2:1 besitzt, insbesondere mindestens 4:1. Die geometrischen Abmessungen des mindestens einen Grabens 120, insbesondere die Tiefe, werden üblicherweise durch die Nennsperrspannung des finalen Bauelements bestimmt.
Wie in 1B gezeigt, kann eine Isolationsstruktur 123 ausgebildet werden. Die Isolationsstruktur 123 kann auf der ersten Seite 101a des Substrats 101 ausgebildet werden. Insbesondere kann die Isolationsstruktur 123 auf der Seitenwand 120b und dem Boden 120a des mindestens einen Grabens 120 ausgebildet werden. Die Isolationsstruktur 123 kann mindestens eine Isolationsschicht 123a und eine zweite Isolationsschicht 123b auf der Seitenwand 120b und dem Boden 120a des mindestens einen Grabens 120 enthalten. Die zweite Isolationsschicht 123b und die erste Isolationsschicht 123a können aus verschiedenen Materialien hergestellt sein.
Die erste Isolationsschicht 123a kann den Boden des Grabens 120 bedecken, und kann sich von dem Boden des Grabens 120 entlang den Seitenwänden des Grabens 120 zu der ersten Seite 101 a des Halbleitersubstrat 101 erstrecken. Die erste Isolationsschicht 123a kann durch ein erstes Isolationsmaterial gebildet werden. Beispielsweise kann die erste Isolationsschicht 123a durch Oxidieren der Seitenwand 120b und des Bodens des mindestens einen Grabens 120 gebildet werden.
Die erste Isolationsschicht 123a kann durch ein erstes isolierendes Material gebildet werden, das z. B. auf dem Halbleitersubstrat 101 und/oder in dem Graben 120 abgeschieden ist, und zwar spezifisch so, dass der Boden des Grabens 120 bedeckt ist, und kann sich von dem Boden des Grabens 120 entlang den Seitenwänden des Grabens 120 zu der ersten Seite 101 a des Halbleitersubstrats 101 erstrecken. Beispielsweise kann das erste Isolationsmaterial durch CVD (Chemical Vapour Deposition - chemische Gasphasenabscheidung), HTO CVD (Hochtemperaturoxid-CVD), HDP CVD (chemische Gasphasenabscheidung mit Plasma hoher Dichte), TEOS(Tetraethylorthosilikat)-Abscheidung, PSG(Phosphosilikatglas)-Abscheidung oder BPSG(Borphosphosilikatglas)-Abscheidung abgeschieden werden. Das erste isolierende Material kann ein Oxid wie etwa Siliziumoxid, Siliziumdioxid, Hafniumoxid und Zirkoniumoxid sein. Weiterhin kann das erste isolierende Material eine Kombination aus einem oxidierten und abgeschiedenen Oxid sein, wie etwa Siliziumdioxid. Gemäß Ausführungsformen kann die erste isolierende Schicht 123a als ein Gateoxid und/oder Teil eines Gateoxids fungieren.
Die zweite Isolationsschicht 123b kann auf der ersten Isolationsschicht 123a mindestens in dem mindestens einen Graben 120 ausgebildet werden und diese bedecken. Insbesondere kann sich die zweite Isolationsschicht 123b entlang der ersten Isolationsschicht 123a zu einem oberen Ende der zweiten Isolationsschicht 123b erstrecken. Die zweite Isolationsschicht 123b kann durch ein zweites isolierendes Material gebildet werden, das z. B. auf der ersten Isolationsschicht 123a abgeschieden werden kann. Das zweite Isolationsmaterial kann von dem ersten Isolationsmaterial verschieden sein und/oder selektiv bezüglich des ersten Isolationsmaterials ätzbar sein. Insbesondere kann das zweite Isolationsmaterial ein gegenüber Sauerstoff beständiges Material sein, insbesondere ein Material, das für Sauerstoffdiffusion undurchdringlich ist. Beispielsweise kann das zweite Isolationsmaterial ein Siliziumnitrid sein, und die zweite Isolationsschicht 123b kann eine Siliziumnitridschicht sein.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Isolationsstruktur 123 weiterhin eine dritte Isolationsschicht 123c auf der zweiten Isolationsschicht 123b enthalten. Die dritte Isolationsschicht 123c kann auf der zweiten Isolationsschicht 123b mindestens in dem mindestens einen Graben 120 ausgebildet sein und diese bedecken. Insbesondere kann sich die dritte Isolationsschicht 123c entlang der zweiten Isolationsschicht 123b zu einem oberen Ende der dritten Isolationsschicht 123c erstrecken. Die dritte Isolationsschicht 123c kann durch ein drittes isolierendes Material gebildet werden, das z. B. auf der zweiten Isolationsschicht 123b abgeschieden wird. Das dritte isolierende Material kann von dem zweiten isolierenden Material verschieden sein. Beispielsweise kann das dritte Isolationsmaterial durch CVD (Chemical Vapour Deposition - chemische Gasphasenabscheidung), HTO CVD (Hochtemperaturoxid-CVD), HDP CVD (chemische Gasphasenabscheidung mit Plasma hoher Dichte), TEOS(Tetraethylorthosilikat)-Abscheidung, PSG(Phosphosilikatglas)-Abscheidung oder BPSG(Borphosphosilikatglas)-Abscheidung abgeschieden werden. Das dritte isolierende Material kann ein Oxid wie etwa Siliziumdioxid sein.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Isolationsstruktur 123 so ausgebildet werden, dass ein Raum 125 innerhalb des mindestens einen Grabens 120 beibehalten wird. Insbesondere kann die Isolationsstruktur 123 den Raum 125 innerhalb des mindestens einen Grabens 120 definieren und begrenzen.
Wie in 2A gezeigt, kann eine untere leitfähige Struktur 131 in einem unteren Abschnitt des mindestens einen Grabens 120 ausgebildet werden. Insbesondere kann ein unterer Abschnitt des Raums 125 des mindestens einen Grabens 120 mindestens teilweise mit einem ersten leitenden Material gefüllt sein, um die untere leitfähige Struktur 131 in dem unteren Abschnitt des mindestens einen Grabens 120 auszubilden. Beispielsweise kann das erste leitende Material ein Material mit einem niedrigen spezifischen Widerstand sein, wie etwa ein Metall. Insbesondere kann das erste leitende Material ein Metall oder eine Metallzusammensetzung wie etwa TiN und W sein. Alternativ kann das erste leitfähige Material ein dotiertes, z. B. phosphordotiertes, oder undotiertes polykristallines Halbleitermaterial sein wie etwa Poly-Si, dotiertes amorphes Silizium, Wolframsilizid, feuerfestes Metallsilizid, Titannitrid, feuerfestes Metall und/oder Kombinationen davon.
Weiterhin kann die untere leitfähige Struktur derart ausgebildet werden, dass jede der ersten und zweiten Isolationsschichten 123a, 123b zwischen der unteren leitfähigen Struktur 131 und dem Halbleitersubstrat 101 angeordnet ist. Gemäß Ausführungsformen kann die dritte Isolationsschicht 123c zwischen der unteren leitfähigen Struktur 131 und dem Halbleitersubstrat 101 angeordnet sein. Beispielsweise kann das erste leitende Material durch einen Prozess abgeschieden werden. Nach der Abscheidung des ersten leitfähigen Materials kann überschüssiges erstes leitfähiges Material von der ersten Seite 101a des Substrats z. B. durch einen Prozess der chemisch-mechanischen Planarisierung (CMP) und dem mindestens einen Graben 120 zum Beispiel durch Ätzen entfernt werden. Falls eine Zusammensetzung aus TiN und W das erste leitfähige Material ist, kann ein W-Rückätzen, das gegenüber TiN selektiv sein kann, durchgeführt werden, um W aufzunehmen. Weiterhin kann ein NH₄OH+H₂O₂-Verhältnis TBD durchgeführt werden, um das exponierte TiN zu entfernen.
Wie in 2B gezeigt, kann die dritte Isolationsschicht 123c in dem oberen Abschnitt des Grabens 120 entfernt werden, während die dritte Isolationsschicht 123c in dem unteren Abschnitt des Grabens 120 mindestens teilweise zurückgelassen werden kann. Insbesondere kann die dritte Isolationsschicht 123c in einem derartigen Ausmaß entfernt werden, dass sich ein oberes Ende der teilweise entfernten dritten Isolationsschicht 123c unter einem oberen Ende der unteren leitfähigen Struktur 131 befinden kann. Beispielsweise kann die dritte Isolationsschicht 123c durch Nassätzen entfernt werden, insbesondere durch einen Nassätzprozess mit einer isotropen Ätzrate, wie etwa einem HF-Dampf oder einer Dilute-HF-Lösung. Gemäß Ausführungsformen kann das dritte Isolationsmaterial selektiv zum zweiten Isolationsmaterial geätzt werden, um die dritte Isolationsschicht 123c teilweise von der ersten Isolationsschicht 123a und der zweiten Isolationsschicht 123b zu entfernen.
Wie in 2C gezeigt, kann ein Isolationsplug 126 in dem mindestens einen Graben 120 ausgebildet werden, insbesondere auf der unteren leitfähigen Struktur 131, nachdem die dritte Isolationsschicht 123c in dem oberen Abschnitt des mindestens einen Grabens 120 entfernt worden ist. Beispielsweise kann der Isolationsplug 126 durch Abscheiden eines dielektrischen Materials 122c, wie etwa eines Oxids, auf und/oder in dem mindestens einen Graben 120, insbesondere auf der unteren leitfähigen Struktur 131, ausgebildet werden. Gemäß einigen Ausführungsformen wird das dielektrische Material 122c ganz abgeschieden. Alternativ kann, falls das erste leitende Material ein polykristallines Halbleitermaterial ist, das erste leitende Material oxidiert werden.
Wie in 2D gezeigt, kann nach der Abscheidung des dielektrischen Materials 122c überschüssiges dielektrisches Material 122c z. B. durch einen Prozess der chemisch-mechanischen Planarisierung (CMP) und/oder durch Ätzen von der ersten Seite 101a des Substrats 101 und dem mindestens einen Graben 120 entfernt werden.
Wie in 2E gezeigt, wurde die zweite Isolationsschicht 123b in einem oberen Abschnitt des Grabens 120 entfernt, während die zweite Isolationsschicht 123b zumindest teilweise in einem unteren Abschnitt des Grabens 120 zurückgelassen wird. Weiterhin kann das obere Ende der zweiten Isolationsschicht 123b ein oberes Ende eines unteren Abschnitts des Grabens 120 definieren. Insbesondere kann das obere Ende der zweiten Isolationsschicht 123b mit einem oberen Ende des Isolationsplug 126 bündig sein. Wie in 2E gezeigt, wurde die dritte Isolationsschicht 123c derart entfernt, dass sich ein oberes Ende der dritten Isolationsschicht 123c unter einem oberen Ende der zweiten Isolationsschicht 123b befindet, nachdem die zweite Isolationsschicht 123b in dem oberen Abschnitt des Grabens 120 entfernt worden ist. Das obere Ende der dritten Isolationsschicht 123c ist relativ zum oberen Ende der zweiten Isolationsschicht 123b vertieft.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann eine dielektrische Schicht 124 in den mindestens einen Graben 120 abgeschieden werden, insbesondere auf dem Isolationsplug 126. Die dielektrische Schicht 124 kann eine qualitativ hochwertige dielektrische Schicht sein, die später als ein Gateoxid fungieren kann. Beim Ausführen einiger Ausführungsformen kann eine Leistung des Gateoxids durch die dielektrische Schicht 124 verbessert werden.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann eine obere leitfähige Struktur 132 in dem oberen Abschnitt des Grabens 120 ausgebildet werden. Insbesondere kann die obere leitfähige Struktur 132 auf dem Isolationsplug 126 ausgebildet werden. Beispielsweise kann der obere Abschnitt des Raums 125 des mindestens einen Grabens 120 mindestens teilweise mit einem zweiten leitfähigen Material gefüllt sein, um die obere leitfähige Struktur 132 in dem oberen Abschnitt des mindestens einen Grabens 120 auszubilden. Das zweite leitfähige Material kann ein dotiertes, z. B. phosphordotiertes, oder undotiertes polykristallines Halbleitermaterial sein wie etwa Poly-Si, dotiertes amorphes Silizium, Wolframsilizid, feuerfestes Metallsilizid, Titannitrid, feuerfestes Metall und/oder Kombinationen davon. Alternativ kann das zweite leitfähige Material ein Material mit einem niedrigen spezifischen Widerstand sein wie etwa ein Metall. Insbesondere kann das zweite leitende Material ein Metall oder eine Metallzusammensetzung wie etwa TiN und W sein.
Ähnlich wie bei dem ersten leitfähigen Material kann nach der Abscheidung des zweiten leitfähigen Materials überschüssiges zweites leitfähiges Material z. B. durch einen Prozess der chemisch-mechanischen Planarisierung (CMP) und/oder Ätzen von der ersten Seite 101 a des Substrats 101 und dem mindestens einen Graben 120 entfernt werden. Weiterhin kann sich der obere Abschnitt des mindestens einen Grabens 120, in dem die obere leitfähige Struktur 132 ausgebildet ist, über dem unteren Abschnitt des mindestens einen Grabens 120 befinden. Weiterhin kann die erste Isolationsschicht 123a zwischen der oberen leitfähigen Struktur 132 und dem Halbleitersubstrat 101 angeordnet sein.
Gemäß Ausführungsformen beinhaltet das Entfernen der zweiten Isolationsschicht 123b im oberen Abschnitt des Grabens 120 das Verbreitern des Raums in dem oberen Abschnitt des Grabens 120. Das heißt, der mindestens eine Graben 120 kann durch das Entfernen der zweiten Isolationsschicht 123b und/oder der dritten Isolationsschicht 123c verbreitert werden. Dementsprechend kann die obere leitfähige Struktur 132 eine laterale Breite besitzen, die größer ist als eine laterale Breite der unteren leitfähigen Struktur 131.
Dementsprechend kann der Isolationsplug 126 vor dem Entfernen der zweiten Isolationsschicht 123b im oberen Abschnitt des mindestens einen Grabens 120 ausgebildet werden. Weiterhin kann die untere leitfähige Struktur 131 ausgebildet werden, bevor die zweite Isolationsschicht 123b im oberen Abschnitt des Grabens 120 entfernt wird. Weiterhin kann die obere leitfähige Struktur 132 im oberen Abschnitt des mindestens einen Grabens 120 ausgebildet werden, nachdem die zweite Isolationsschicht 123b im oberen Abschnitt des Grabens 120 entfernt ist.
Wie in 2E gezeigt, kann der Isolationsplug 126 zwischen der unteren leitfähigen Struktur 131 und der oberen leitfähigen Struktur 132 angeordnet sein, um die untere leitfähige Struktur 131 elektrisch von der oberen leitfähigen Struktur 132 zu isolieren. Die untere leitfähige Struktur 131 kann eine Feldelektrode bilden, und/oder die obere leitfähige Struktur 132 kann eine Gateelektrode bilden.
Wie in 2F gezeigt, kann das Halbleitersubstrat 101 weiterhin zum Driftgebiet 112 ein Dotiergebiet 114a enthalten. Das Dotiergebiet 114a kann ein Sourcegebiet 114 und ein Körpergebiet 113 zwischen dem Driftgebiet 112 und dem Sourcegebiet 114 enthalten. Gemäß Ausführungsformen kann eine elektrische Verbindung zwischen dem Dotiergebiet 114a und der unteren leitfähigen Struktur 131 in dem mindestens einen Graben 120 gebildet werden. Dementsprechend kann, wenn ein gewisses Potential wie etwa ein Sourcepotential an das Dotiergebiet 148, insbesondere an das Sourcegebiet 114, angelegt wird, dieses Potential auch an die untere leitfähige Struktur 131 angelegt werden. Beim Ausüben von Ausführungsformen kann sich die untere leitfähige Struktur 131 auf dem gleichen Potential wie das Dotiergebiet 114a befinden, insbesondere auf dem gleichen Potential wie das Sourcegebiet 114.
Ein Dotierstoff kann in das Driftgebiet 112 implantiert werden, um ein Körpergebiet 113 mit einem dem Leitfähigkeitstyp des Driftgebiets 112 entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp auszubilden. Wenn beispielsweise das Substrat 101 ein Halbleiter vom n-Typ ist, kann das Körpergebiet 113 mit einem Dotierstoff vom p-Typ dotiert werden und umgekehrt. Das Dotieren des Körpergebiets 113 kann zu einer Änderung eines Halbleiterleitfähigkeitstyps führen, z. B. vom n-Typ zum p-Typ und umgekehrt. Gemäß Ausführungsformen kann der Dotierstoff, insbesondere für die Implantierung des Körpergebiets 113, Bor (B) sein, was bei 60 keV bis zu einer Konzentration von 1,6 E13/cm² implantiert werden kann. Danach kann eine Wärmebehandlung durchgeführt werden. Beispielsweise kann das Halbleiterbauelement 100 etwa 60 Minuten lang einer Wärmebehandlung von etwa 1000°C unterzogen werden (Body Drive).
Weiterhin kann das Sourcegebiet 114 in mindestens einigen Gebieten ausgebildet werden, in denen die Körpergebiete 113 ausgebildet wurden. Zum Ausbilden des Sourcegebiets 114 kann ein weiterer Strukturierungsprozess durch litografische Verfahren einschließlich einem Fotoresist und Strukturieren des Fotoresists durchgeführt werden. Gemäß Ausführungsformen kann der Dotierstoff für die Implantierung der Sourcegebiete 114 Arsen (As) sein, das bei 30 keV bis zu einer Konzentration von 3 E15/cm² implantiert werden kann. Gemäß Ausführungsformen kann die absolute Dotierstoffkonzentration des Sourcegebiets 114 über der Dotierstoffkonzentration im Körpergebiet 113 liegen. Danach kann der Fotoresist entfernt werden und/oder eine Wärmebehandlung kann durchgeführt werden.
Dementsprechend kann ein Halbleiterbauelement bereitgestellt werden, das eine Feldelektrode unter einer Gateelektrode enthält. Gemäß Ausführungsformen kann die Feldelektrode eine Metallelektrode sein. Bei üblichen Herstellungsprozessen ist es nicht möglich, eine aus dem Metall hergestellte Feldelektrode bereitzustellen, da nachfolgende Verarbeitungsschritte, wie etwa die Ausbildung einer Gateelektrode, eine Temperatur erfordern, die das Metall der Metallfeldelektrode verschlechtern oder sogar Schmelzen würden. Unter anderem können durch die Abscheidung der ersten Isolationsschicht 123a, die später als eine Gateelektrode fungieren kann, Verarbeitungsschritte, die ein höheres Temperaturbudget erfordern, durchgeführt werden, bevor die Metallfeldelektrode abgeschieden wird. Deshalb kann ein Leistungshalbleiterbauelement mit einer schnellschaltenden Feldelektrode bereitgestellt werden.
Insbesondere stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren bereit zum Herstellen eines Halbleiterbauelements, bei dem der Gateoxidationsprozess zu einem Zeitpunkt vor dem Ausbilden der Feldelektrode bewegt werden kann. Dementsprechend können Hochtemperaturprozesse nach dem Ausbilden der Feldelektrode vermieden werden. Dadurch kann die Verwendung einer Metallfeldelektrode ermöglicht werden.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann mindestens eine der folgenden Beziehungen erfüllt sein: das erste leitfähige Material und das zweite leitfähige Material sind das gleiche leitfähige Material; das erste leitfähige Material und das zweite leitfähige Material enthalten ein Metall, eine Metalllegierung, ein Metallsilizid, dotiertes Polysilizium oder eine Kombination daraus; das erste leitfähige Material und das zweite leitfähige Material sind verschiedene leitfähige Materialien; das erste leitfähige Material enthält ein Metall, eine Metalllegierung, ein Metallsilizid oder eine Kombination daraus und das zweite leitfähige Material enthält dotiertes Polysilizum; oder das erste leitfähige Material enthält dotiertes Polysilizum und das zweite leitfähige Material enthält ein Metall, eine Metalllegierung, ein Metallsilizid oder eine Kombination daraus. Unter diesen kann die Kombination aus dem ersten leitfähigen Material einschließlich einen Metall, einer Metalllegierung, Metallsiliziden oder einer Kombination daraus und dem zweiten leitfähigen Metall einschließlich dotierten polysilizium besonders vorteilhaft sein.
3A bis 3D zeigen weitere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Die in 3A gezeigte Situation kann mit der in 2B gezeigten Situation verglichen werden, mit Ausnahme einer unteren leitfähigen Struktur 331, die anstelle der in 2A gezeigten unteren leitfähigen Struktur 131 ausgebildet wird. Das heißt, einige oder alle unter Bezugnahme auf die 1 bis 2B beschriebenen Prozesse oder nicht unter Bezugnahme auf 1 bis 2B zusätzliche Prozesse können durchgeführt werden, um die in 3A gezeigte Situation zu erreichen. Die untere leitfähige Struktur 331 kann durch die für die untere leitfähige Struktur 131 beschriebenen Prozesse und Materialien ausgebildet werden.
3A zeigt, dass die dritte Isolationsschicht 123c in dem oberen Abschnitt des Grabens 120 entfernt werden kann, während die dritte Isolationsschicht 123c zumindest teilweise in dem unteren Abschnitt des Grabens 120 verbleiben kann. Insbesondere kann die dritte Isolationsschicht 123c in einem derartigen Ausmaß entfernt werden, dass sich ein oberes Ende der teilweise entfernten dritten Isolationsschicht 123c unter einem oberen Ende der unteren leitfähigen Struktur 331 befinden kann. Beispielsweise kann die dritte Isolationsschicht 123c durch Nassätzen entfernt werden, insbesondere durch einen Nassätzprozess mit einer isotropischen Ätzrate, wie etwa einem HF-Dampf oder Dilute-HF-Lösung. Gemäß Ausführungsformen kann das dritte Isolationsmaterial selektiv zu dem zweiten Isolationsmaterial geätzt werden, um die dritte Isolationsschicht 123c teilweise von der ersten Isolationsschicht 123a und der zweiten Isolationsschicht 123b zu entfernen.
Wie in 3B gezeigt, kann ein Isolationsplug 326 in dem mindestens einen Graben 120, insbesondere auf der unteren leitfähigen Struktur 331, ausgebildet werden, nachdem die dritte Isolationsschicht 123c in dem oberen Abschnitt des mindestens einen Grabens 120 entfernt worden ist. Wie hier beschrieben, kann der Isolationsplug 126 durch Abscheidung eines dielektrischen Materials 122c und Entfernen von überschüssigem dielektrischen Material 122c ausgebildet werden. Beispielsweise kann der Isolationsplug 326 durch Abscheidung eines dielektrischen Materials wie etwa eines Oxids auf dem mindestens einen Graben 120 ausgebildet werden, insbesondere auf der unteren leitfähigen Struktur 331. Gemäß einigen Ausführungsformen kann das dielektrische Material ganz abgeschieden werden. Alternativ kann, falls das erste leitende Material ein polykristallines Halbleitermaterial ist, das erste leitende Material oxidiert werden. Nach der Abscheidung des dielektrischen Materials kann überschüssiges dielektrisches Material durch einen Prozess der chemisch-mechanischen Planarisierung (CMP) und/oder Ätzen von der ersten Seite 101a des Substrats 101 und dem mindestens einen Graben 120 entfernt werden.
Wie in 3C gezeigt, kann die zweite Isolationsschicht 123b in einem oberen Abschnitt des Grabens 120 entfernt werden, während die zweite Isolationsschicht 123b in einem unteren Abschnitt des Grabens 120 zumindest teilweise verbleibt. Weiterhin kann das obere Ende der zweiten Isolationsschicht 123b ein oberes Ende eines unteren Abschnitts des Grabens 120 definieren. Insbesondere kann das obere Ende der zweiten Isolationsschicht 123b mit einem oberen Ende des Isolationsplug 126 bündig sein. Wie in 2E gezeigt, kann die dritte Isolationsschicht 123c derart entfernt werden, dass sich ein oberes Ende der dritten Isolationsschicht 123c unter einem oberen Ende der zweiten Isolationsschicht 123b befindet, nachdem die zweite Isolationsschicht 123b im oberen Abschnitt des Grabens 120 entfernt worden ist.
3C zeigt, dass die untere leitfähige Struktur 331 und der Isolationsplug 326 so ausgebildets sein können, dass sie unterschiedliche Breiten besitzen. Insbesondere kann die untere leitfähige Struktur 331 so ausgebildet werden, dass sie eine erste Breite w1 besitzt. Der Isolationsplug 326 kann so ausgebildet werden, dass er eine zweite Breite w2 besitzt. Die zweite Breite w2 kann größer sein als die erste Breite w1. Insbesondere kann die zweite Breite w2 größer sein als die erste Breite w1 um ein Ausmaß einer lateralen Erstreckung der dritten Isolationsschicht 123c entlang einer Richtung der ersten Breite w1.
Weiterhin beinhaltet das Entfernen der zweiten Isolationsschicht 123b im oberen Abschnitt des Grabens 120 das Verbreitern des Raums in dem oberen Abschnitt des Grabens 120. Das heißt, der mindestens eine Graben 120 kann durch das Entfernen der zweiten Isolationsschicht 123b und/oder der dritten Isolationsschicht 123c verbreitert werden. Dementsprechend kann die auf gegenüberliegenden Abschnitten des mindestens einen Grabens 120 ausgebildete erste Isolationsschicht 123a um eine dritte Breite w3 getrennt sein, die größer sein kann als die erste Breite w1 und die zweite Breite w2. Insbesondere kann die dritte Breite w3 um ein Ausmaß einer lateralen Erstreckung der zweiten Isolationsschicht 123b entlang einer Richtung der ersten Breite w1 größer sein als die zweite Breite w2.
Wie in 3D gezeigt, kann eine dielektrische Schicht 324 in dem mindestens einen Graben 120, insbesondere auf dem Isolationsplug 326, abgeschieden werden. Die dielektrische Schicht 324 kann auch auf der ersten Seite 101a des Substrats 101 abgeschieden werden. Während die dielektrische Schicht 124 von der ersten Seite 101a des Substrats 101 und/oder den Seitenwänden 120b des mindestens einen Grabens 120 entfernt werden kann, kann die dielektrische Schicht 324 auf der ersten Seite 101a des Substrats 101 und/oder den Seitenwänden 120b des mindestens einen Grabens 120 zurückgelassen werden. Die dielektrische Schicht 324 kann eine qualitativ hochwertige dielektrische Schicht sein, die später als ein Gateoxid fungieren kann. Bei der Praktizierung einiger Ausführungsformen kann eine Leistung des Gateoxids durch die dielektrische Schicht 324 verbessert werden.
Weiterhin kann eine obere leitfähige Struktur 332 in dem oberen Abschnitt des Grabens 120 ausgebildet werden. Die obere leitfähige Struktur 332 kann durch die für die obere leitfähige Struktur 132 beschriebene Prozesse und Materialien ausgebildet werden, während die obere leitfähige Struktur 332 durch mehr als eine Teilstruktur ausgebildet werden kann.
Beispielsweise kann die obere leitfähige Struktur 332 eine erste leitfähige Teilstruktur 332a und eine zweite leitfähige Teilstruktur 332b enthalten. Die erste leitfähige Teilstruktur 332a kann so ausgebildet werden, dass sie den Isolationsplug 326 und/oder die Seitenwände 120b des mindestens einen Grabens 120 bedeckt. Wenn die dielektrische Schicht 324 vorliegt, kann die erste leitfähige Teilstruktur 332a so ausgebildet werden, dass sie die dielektrische Schicht 324 auf dem Isolationsplug 326 und/oder die Seitenwände 120b des mindestens einen Grabens 120 bedeckt. Die erste leitfähige Teilstruktur 332a kann ein oberes Ende besitzen, das so angeordnet sein kann, dass es sich unter der ersten Seite 101a des Substrats 101 befindet.
Die zweite leitfähige Teilstruktur 332b kann so ausgebildet werden, dass sie ein oberes Ende besitzt, das mit dem oberen Ende der ersten leitfähigen Teilstruktur 332a bündig ist. Die erste leitfähige Teilstruktur 332a und die zweite leitfähige Teilstruktur 332b können durch verschiedene Materialien und/oder verschiedene Prozesse ausgebildet werden. Beispielsweise kann die erste leitfähige Teilstruktur 332a durch ein Material mit einer höheren Leitfähigkeit als die zweite leitfähige Teilstruktur 332b ausgebildet werden. Beim Praktizieren von Ausführungsformen kann die Leistung der oberen leitfähigen Struktur 332, die als eine Gateelektrode fungiert, erhöht werden.
Nach der in 3D gezeigten Situation können die unter Bezugnahme auf 2F beschriebenen Prozesse durchgeführt werden. Insbesondere können das Körpergebiet 113 und das Sourcegebiet 114 durch Implantieren von Dotierstoffen ausgebildet werden.
Die 4A bis 4G zeigen weitere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Der in 4A gezeigten Situation können die unter Bezugnahme auf die 1A und 1B gezeigten Prozesse vorausgehen. Wie in 4A gezeigt, kann eine Opferstruktur 427 in dem mindestens einen Graben 120 ausgebildet werden. Insbesondere kann die Opferstruktur 427 durch Abscheiden von Opfermaterial in den mindestens einen Graben 120 und/oder die erste Seite 101a des Substrats 101 ausgebildet werden. Beispielsweise kann das Opfermaterial Kohlenstoff und/oder ein Resistmaterial sein und/oder enthalten. Nach der Abscheidung des Opfermaterials kann überschüssiges Opfermaterial von der ersten Seite 101a des Substrats z. B. durch einen Prozess der chemisch-mechanischen Planarisierung (CMP) oder Ätzen entfernt werden.
Wie in 4B gezeigt, kann die Opferstruktur 427 mindestens teilweise entfernt werden. Insbesondere kann die Opferstruktur 427 mindestens teilweise entfernt werden, so dass ein oberes Ende der Opferstruktur 427 mit der ersten Seite 101a des Substrats 101 bündig ist. Beispielsweise kann die Opferstruktur 427 durch Ätzen, insbesondere Nassätzen, entfernt werden.
Weiterhin kann die dritte Isolationsschicht 123c mindestens teilweise entfernt werden. Insbesondere kann die dritte Isolationsschicht 123c mindestens teilweise entfernt werden, so dass ein oberes Ende der dritten Isolationsschicht 123c mit der ersten Seite 101a des Substrats 101 und/oder dem oberen Ende der Opferstruktur 427 bündig ist. Beispielsweise kann die dritte Isolationsschicht 123c durch Ätzen, insbesondere Nassätzen, entfernt werden.
Wie in 4C gezeigt, kann ein Dotiergebiet 114a in dem Substrat 101 gebildet werden. Das Dotiergebiet 114a kann ein Körpergebiet 113 enthalten. Insbesondere kann ein Dotierstoff in das Driftgebiet 112 implantiert werden, um ein Körpergebiet 113 mit einem dem Leitfähigkeitstyp des Driftgebiets 112 entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp auszubilden. Wenn beispielsweise das Substrat 101 ein Halbleiter vom n-Typ ist, kann das Körpergebiet 113 mit einem Dotierstoff vom p-Typ dotiert werden und umgekehrt. Das Dotieren des Körpergebiets 113 kann zu einer Änderung eines Halbleiterleitfähigkeitstyps führen, z. B. vom n-Typ zum p-Typ und umgekehrt. Gemäß Ausführungsformen kann der Dotierstoff, insbesondere für die Implantierung des Körpergebiets 113, Bor (B) sein, was bei 60 keV bis zu einer Konzentration von 1,6 E13/cm² implantiert werden kann. Danach kann eine Wärmebehandlung durchgeführt werden. Beispielsweise kann das Halbleiterbauelement 100 etwa 60 Minuten lang einer Wärmebehandlung von etwa 1000°C unterzogen werden (Body Drive).
Wie in 4D gezeigt, kann ein Sourcegebiet 114 in mindestens einigen Gebieten ausgebildet werden, in denen die Körpergebiete 113 ausgebildet wurden. Zum Ausbilden des Sourcegebiets 114 kann ein weiterer Strukturierungsprozess durch litografische Verfahren einschließlich einem Fotoresist und Strukturieren des Fotoresists durchgeführt werden. Gemäß Ausführungsformen kann der Dotierstoff für die Implantierung der Sourcegebiete 114 Arsen (As) sein, das bei 30 keV bis zu einer Konzentration von 3 E15/cm² implantiert werden kann. Gemäß Ausführungsformen kann die absolute Dotierstoffkonzentration des Sourcegebiets 114 über der Dotierstoffkonzentration im Körpergebiet 113 liegen. Danach kann der Fotoresist entfernt werden und/oder eine Wärmebehandlung kann durchgeführt werden.
Danach kann, wie in 4E gezeigt, die Opferstruktur 427 entfernt werden. Die Opferstruktur 427 kann z. B. durch Ätzen wie etwa Nassätzen entfernt werden.
Wie in 4F gezeigt, kann eine untere leitfähige Struktur 431 in einem unteren Abschnitt des mindestens einen Grabens 120 abgeschieden werden. Die untere leitfähige Struktur 431 kann durch die für die untere leitfähige Struktur 131 und/oder die untere leitfähige Struktur 331 beschriebenen Prozesse und Materialien ausgebildet werden.
Wie in 4G gezeigt, kann die dritte Isolationsschicht 123c weiterhin in dem oberen Abschnitt des Grabens 120 entfernt werden, während die dritte Isolationsschicht 123c mindestens teilweise in dem unteren Abschnitt des Grabens 120 verbleiben kann. Das Entfernen der dritten Isolationsschicht 123c im oberen Abschnitt des Grabens 120 kann wie unter Bezugnahme auf 2B beschrieben durchgeführt werden.
Danach können einige oder alle unter Bezugnahme auf 2C bis 2D beschriebenen Prozesse oder nicht unter Bezugnahme auf 2C bis 2D beschriebene zusätzliche Prozesse durchgeführt werden und/oder können einige oder alle unter Bezugnahme auf 3B bis 3D beschriebenen Prozesse oder nicht unter Bezugnahme auf 3B bis 3D beschriebenen zusätzlichen Prozesse durchgeführt werden.
5 zeigt weitere Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung. Wie in 5 gezeigt, können eine untere leitfähige Struktur 531 und eine obere leitfähige Struktur 532 verbunden werden und eine gemeinsame leitfähige Struktur 530 bilden. Die untere leitfähige Struktur 531 kann durch die gleichen oder ähnlichen, für die untere leitfähige Struktur 131, die untere leitfähige Struktur 331 und/oder die untere leitfähige Struktur 431 beschriebenen Prozesse und Materialien ausgebildet werden. Die obere leitfähige Struktur 532 kann durch die gleichen oder ähnliche, für die obere leitfähige Struktur 132 und/oder die untere leitfähige Struktur 331 beschriebenen Prozesse und Materialien ausgebildet werden. Jedoch können die untere leitfähige Struktur 531 und die obere leitfähige Struktur 532 in einem gemeinsamen Prozess ausgebildet werden, um eine gemeinsame leitfähige Struktur 530 zu bilden, die sich von dem unteren Abschnitt zu dem oberen Abschnitt des mindestens einen Grabens 120 erstreckt. Insbesondere kann die gemeinsame leitfähige Struktur 530 eine Stufe 533 an einem Übergang zwischen dem unteren Abschnitt und dem oberen Abschnitt des mindestens einen Grabens 120 enthalten.
Beispielsweise kann die gemeinsame leitfähige Struktur 530, d. h. die untere leitfähige Struktur 531 und die obere leitfähige Struktur 532, ausgebildet werden, nachdem die zweite Isolationsschicht 123b in einem oberen Abschnitt des Grabens 120 entfernt ist. Alternativ können die untere leitfähige Struktur 531 und die obere leitfähige Struktur 532 in separaten Prozessen ausgebildet werden, die zu einer z. B. mechanischen und/oder elektrischen Verbindung der unteren leitfähigen Struktur 531 und der oberen leitfähigen Struktur 532 führen. In diesem Kontext kann die gemeinsame leitfähige Struktur 530 so verstanden werden, dass sie durch die untere leitfähige Struktur 531 und die obere leitfähige Struktur 532, die elektrisch und/oder mechanisch miteinander verbunden sind, gebildet wird.
Gemäß Ausführungsformen enthält ein Leistungshalbleiterbauelement: ein Halbleitersubstrat 101 mit einer ersten Seite 101a; mindestens einen in dem Halbleitersubstrat 101 ausgebildeten Graben 120, wobei der mindestens eine Graben 120 einen Boden 120a und eine sich von dem Boden 120a zu der ersten Seite 101a des Halbleitersubstrats 101 erstreckende Seitenwand 120b aufweist; eine Isolationsstruktur 123 mit mindestens einer ersten Isolationsschicht 123a, die den Boden des Grabens 120 bedeckt und sich von dem Boden des Grabens 120 entlang den Seitenwänden des Grabens 120 zu der ersten Seite 101a des Halbleitersubstrats 101 erstreckt, und eine zweite Isolationsschicht 123b auf der ersten Isolationsschicht 123a und sich entlang der ersten Isolationsschicht 123a zu einem oberen Ende der zweiten Isolationsschicht 123b erstreckend, relativ zu der ersten Seite 101a des Halbleitersubstrats 101 vertieft, wobei die erste Isolationsschicht 123a und die zweite Isolationsschicht 123b verschiedene Materialien aufweisen, und wobei das obere Ende der zweiten Isolationsschicht 123b ein oberes Ende eines unteren Abschnitts des Grabens 120 definiert; und eine gemeinsame leitfähige Struktur 530 mit einer unteren leitfähigen Struktur 531 im unteren Abschnitt des Grabens 120, wobei jede der ersten und zweiten Isolationsschicht 123a, 123b zwischen der unteren leitfähigen Struktur 531 und dem Halbleitersubstrat 101 angeordnet ist, und einer oberen leitfähigen Struktur 532 in einem oberen Abschnitt des Grabens 120 über dem unteren Abschnitt, wobei die erste Isolationsschicht 123a zwischen der oberen leitfähigen Struktur 532 und dem Halbleitersubstrat 101 angeordnet ist, wobei spezifisch die untere leitfähige Struktur 531 und die obere leitfähige Struktur 532 elektrisch und/oder mechanisch miteinander verbunden sind.
6 zeigt weitere Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung. Während die unteren leitfähigen Strukturen 131, 331, 431 eine Form besitzen können, die im Wesentlichen durch die dritte Isolationsschicht 123c definiert ist, d. h. im Wesentlichen gerade Seitenwände besitzen, kann eine untere leitfähige Struktur 631 derart ausgebildet werden, dass Seitenwände davon die dritte Isolationsschicht 123c und die zweite Isolationsschicht 123b kontaktieren können. Beim Praktizieren von Ausführungsformen kann eine abgestufte Feldelektrode gebildet werden, die von der Gateelektrode getrennt ist.
Zum Ausbilden der unteren leitfähigen Struktur 631 kann das erste leitfähige Material auf dem mindestens einen Graben 120 und/oder in der ersten Seite 101a des Substrats 101 abgeschieden werden. Danach kann überschüssiges erstes leitfähiges Material von der ersten Seite 101a des Substrats z. B. durch einen Prozess der chemisch-mechanischen Planarisierung (CMP) und dem mindestens einen Graben 120 z. B. durch Ätzen entfernt werden. Weiterhin kann die dritte Isolationsschicht 123c in dem oberen Abschnitt des mindestens einen Grabens 120 und teilweise im unteren Abschnitt des mindestens einen Grabens 120 entfernt werden, so dass ein oberes Ende der dritten Isolationsschicht 123c relativ zu einem oberen Ende der zweiten Isolationsschicht 123b vertieft ist. Weiterhin kann die untere leitfähige Struktur 631 in dem unteren Abschnitt des mindestens einen Grabens 120 ausgebildet werden, so dass sich die untere leitfähige Struktur 631 von unterhalb des oberen Endes der dritten Isolationsschicht 123c zu oberhalb des oberen Endes der dritten Isolationsschicht 123c erstreckt.
Insbesondere kann die untere leitfähige Struktur 631 mit der zweiten Isolationsschicht 123b über dem oberen Ende der dritten Isolationsschicht 123c in Kontakt stehen. Dadurch kann ein abgestufter Abschnitt der unteren leitfähigen Struktur 631 ausgebildet werden. Weiterhin kann ein Isolationsplug 626 in dem mindestens einen Graben 120 ausgebildet werden, insbesondere auf der unteren leitfähigen Struktur 631. Der Isolationsplug 626 kann derart ausgebildet werden, dass ein unteres Ende des Isolationsplugs 126 mit einem oberen Ende der unteren leitfähigen Struktur 631 in Kontakt steht. Insbesondere kann der Isolationsplug 626 derart ausgebildet werden, dass eine ganze Oberfläche des unteren Endes des Isolationsplugs 126 mit einer ganzen Oberfläche des oberen Endes der unteren leitfähigen Struktur 631 in Kontakt steht. Abgesehen von dieser Konfiguration der unteren leitfähigen Struktur 631 und des Isolationsplugs 626 kann der Isolationsplug 626 durch die gleichen oder ähnlichen, für den Isolationsplug 126 und/oder den Isolationsplug 426 beschriebenen Prozesse und Materialien ausgebildet werden.
Danach können einige oder alle unter Bezugnahme auf 2E und 2F beschriebenen Prozesse oder nicht unter Bezugnahme auf 2E bis 2F beschriebene zusätzliche Prozesse durchgeführt werden und/oder einige oder alle unter Bezugnahme auf 3D beschriebenen Prozesse oder nicht unter Bezugnahme auf 3D beschriebenen zusätzlichen Prozesse können durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich können einige oder alle unter Bezugnahme auf die 4A bis 4E beschriebenen Prozesse oder nicht unter Bezugnahme auf die 4A bis 4E beschriebene zusätzliche Prozesse durchgeführt werden, bevor die untere leitfähige Struktur 631 ausgebildet wird. Wenn die untere leitfähige Struktur 631 wie unter Bezugnahme auf 4E beschrieben ausgebildet wird, können auch die unter Bezugnahme auf 4F beschriebenen zusätzlichen Prozesse ausgeführt werden.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann eine Sourcemetallisierung ausgebildet werden. Gebiete des Körpergebiets 113 können exponiert und/oder teilweise geätzt werden, um eine Körperkontaktimplantierung durchzuführen zum Erhöhen der Dotierstoffe vom p-Typ in einem Kontaktbereich für die auszubildende Sourcemetallisierung. Beispielsweise kann BF₂ bei 15 keV zum Implantieren von Dotierstoffen vom p-Typ auf eine Konzentration von 1E 15/cm² verwendet werden. Danach kann ein Ausheilungsprozess durchgeführt werden, z. B. 30 s lang bei 975°C. Beim Praktizieren von Ausführungsformen kann ein Kontaktwiderstand zwischen dem Dotiergebiet und der Sourcemetallisierung gebildet werden.
Zum Ausbilden der Sourcemetallisierung kann TiTiN (Titan - Titannitrid) gesputtert werden. Eine TiSi(Titansilizid)-Schicht kann unter der TiTiN-Schicht gebildet werden. Eine W-Schicht (Wolframschicht) kann auf der TiN-Schicht ausgebildet werden. Beispielsweise kann die W-Schicht so ausgebildet werden, dass sie eine Dicke von größer oder gleich 400 nm und/oder kleiner oder gleich 600 nm, typischerweise gleich etwa 500 nm, besitzt. Danach kann die W-Schicht durch lithografische Verfahren strukturiert werden und/oder die W-Schicht und die TiTiN-Schicht können plasmageätzt werden. Nach dem Strukturieren kann die Sourcemetallisierung fertiggestellt werden. Insbesondere kann die Sourcemetallisierung die unteren leitfähigen Strukturen 131, 331, 431, 631 und das Dotiergebiet 114a kontaktieren. Gemäß Ausführungsformen kann eine elektrische Verbindung zwischen dem Körpergebiet 113 und/oder dem Sourcegebiet 114 und mindestens einigen der unteren leitfähigen Strukturen 131, 331, 431, 631 in dem mindestens einen Graben 120 ausgebildet werden. Beim Praktizieren von Ausführungsformen können die unteren leitfähigen Strukturen jeweilige Feldelektroden bilden, die die Verarmung des Driftgebiets insbesondere in einem Sperrmodus des Leistungsbauelements erleichtern.
Weiterhin kann eine Gatemetallisierung gebildet werden, um eine elektrische Verbindung zu und/oder zwischen den oberen leitfähigen Strukturen 132, 332, 532 in dem mindestens einen Graben 120 bereitzustellen. Insbesondere kann die Gatemetallisierung neben oder unter der Sourcemetallisierung mit einer dazwischen angeordneten isolierenden Schicht ausgebildet werden, und/oder Öffnungen können in der Sourcemetallisierung ausgebildet werden, um die oberen leitfähigen Strukturen 132, 332, 532 mindestens teilweise zu exponieren.
Wie hierin verwendet, sind die Ausdrücke „mit“, „enthaltend“, „einschließlich“, „umfassend“ und dergleichen offene Ausdrücke, die das Vorliegen erwähnter Elemente oder Merkmale anzeigen, zusätzliche Elemente oder Merkmale aber nicht ausschließen. Die Artikel „ein/eine/einer“ und „der/die/das“ sollen den Plural sowie den Singular beinhalten, sofern der Kontext nicht deutlich etwas anderes angibt.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements (100), wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Halbleitersubstrats (101) mit einer ersten Seite (101a); Ausbilden eines Grabens (120) in dem Halbleitersubstrat (101), wobei der Graben (120) einen Boden (120a) und eine sich von dem Boden (120a) zu der ersten Seite (101a) des Halbleitersubstrats (101) erstreckende Seitenwand (120b) besitzt; Ausbilden einer Isolationsstruktur (123), die mindestens eine erste Isolationsschicht (123a), eine zweite Isolationsschicht (123b) an der Seitenwand (120b) und dem Boden (120a) des Grabens (120) und eine dritte Isolationsschicht (123c) auf der zweiten Isolationsschicht (123b) umfasst, wobei die Isolationsstruktur (123) so ausgebildet wird, dass sich ein oberes Ende der dritten Isolationsschicht (123c) komplett unterhalb einem oberen Ende der zweiten Isolationsschicht (123b) befindet, nachdem die zweite Isolationsschicht (123b) in dem oberen Abschnitt des Grabens (120) entfernt worden ist; Ausbilden einer unteren leitfähigen Struktur (131, 331, 431, 531, 631) in einem unteren Abschnitt des Grabens (120); Entfernen der zweiten Isolationsschicht (123b) in einem oberen Abschnitt des Grabens (120) unter Beibehaltung der zweiten Isolationsschicht (123b) zumindest teilweise in dem unteren Abschnitt des Grabens (120); und Ausbilden einer oberen leitfähigen Struktur (132, 332, 532) in dem oberen Abschnitt des Grabens (120), wobei mindestens eine der unteren leitfähigen Struktur (131, 331, 431, 531, 631) und der oberen leitfähigen Struktur (132, 332, 532) ein Metall, eine Metalllegierung, ein Metallsilizid oder eine Kombination daraus umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Isolationsstruktur (123) derart ausgebildet wird, dass die erste Isolationsschicht (123a) den Boden (120a) bedeckt und sich von dem Boden (120a) des Grabens (120) zu der ersten Seite (101a) des Halbleitersubstrats (101) erstreckt, und derart, dass die zweite Isolationsschicht (123b) auf der ersten Isolationsschicht (123a) mindestens in dem Graben (120) ausgebildet ist und sie bedeckt, wobei die zweite Isolationsschicht (123b) und die erste Isolationsschicht (123a) verschiedene Materialien umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verfahren weiterhin Folgendes umfasst: Entfernen der dritten Isolationsschicht (123c) in dem oberen Abschnitt des Grabens (120) unter Beibehaltung der dritten Isolationsschicht (123c) zumindest teilweise in dem unteren Abschnitt des Grabens (120).
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die dritte Isolationsschicht (123c) derart entfernt wird, dass sich ein oberes Ende der dritten Isolationsschicht (123c) unter einem oberen Ende der zweiten Isolationsschicht (123b) befindet, nachdem die zweite Isolationsschicht (123b) in dem oberen Abschnitt des Grabens (120) entfernt worden ist.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, weiterhin umfassend: Ausbilden eines Isolationsplugs (126, 326, 426, 626) auf der unteren leitfähigen Struktur (131, 331, 431, 531, 631), nachdem die dritte Isolationsschicht (123c) in dem oberen Abschnitt des Grabens (120) entfernt worden ist und vor dem Entfernen der zweiten Isolationsschicht (123b) in dem oberen Abschnitt des Grabens (120).
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Isolationsplug (126, 326, 426, 626) durch Abscheidung eines dielektrischen Materials auf und/oder in den Graben (120) ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die untere leitfähige Struktur (131, 331, 431, 531, 631) ausgebildet wird, bevor die zweite Isolationsschicht (123b) in dem oberen Abschnitt des Grabens (120) entfernt wird, und wobei die obere leitfähige Struktur (132, 332, 532) in dem oberen Abschnitt des Grabens (120) ausgebildet wird, nachdem die zweite Isolationsschicht (123b) in dem oberen Abschnitt des Grabens (120) entfernt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die untere leitfähige Struktur (131, 331, 431, 531, 631) und die obere leitfähige Struktur (132, 332, 532) in einem gemeinsamen Prozess ausgebildet werden, um eine gemeinsame leitfähige Struktur auszubilden, die sich von dem unteren Abschnitt zu dem oberen Abschnitt des Grabens (120) erstreckt, wobei die gemeinsame leitfähige Struktur eine Stufe (533) an einem Übergang zwischen dem unteren Abschnitt und dem oberen Abschnitt des Grabens (120) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Isolationsstruktur (123) eine dritte Isolationsschicht (123c) auf der zweiten Isolationsschicht (123b) umfasst, wobei das Verfahren weiterhin Folgendes umfasst: Entfernen der dritten Isolationsschicht (123c) in dem oberen Abschnitt des Grabens (120) und teilweise in dem unteren Abschnitt des Grabens (120), so dass ein oberes Ende der dritten Isolationsschicht (123c) relativ zu einem oberen Ende der zweiten Isolationsschicht (123b) vertieft ist; und Ausbilden der unteren leitfähigen Struktur (131, 331, 431, 531, 631) in dem unteren Abschnitt des Grabens (120), so dass sich die untere leitfähige Struktur (131, 331, 431, 531, 631) von unter dem oberen Ende der dritten Isolationsschicht (123c) zu über dem oberen Ende der dritten Isolationsschicht (123c) erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die untere leitfähige Struktur (131, 331, 431, 531, 631) mit der zweiten Isolationsschicht (123b) über dem oberen Ende der dritten Isolationsschicht (123c) in Kontakt steht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Isolationsstruktur (123) einen Raum (125) innerhalb des Grabens (120) definiert und begrenzt, wobei das Entfernen der zweiten Isolationsschicht (123b) in dem oberen Abschnitt des Grabens (120) das Verbreitern des Raums in den oberen Abschnitt des Grabens (120) umfasst, wobei das Verfahren weiterhin Folgendes umfasst: Füllen des unteren Abschnitts des Raums (125) des Grabens (120) mindestens teilweise mit einem ersten leitfähigen Material, um die untere leitfähige Struktur (131, 331, 431, 531, 631) in dem unteren Abschnitt des Grabens (120) auszubilden; und Füllen des oberen Abschnitts des Raums (125) des Grabens (120) mindestens teilweise mit einem zweiten leitfähigen Material, um die obere leitfähige Struktur (132, 332, 532) in dem oberen Abschnitt des Grabens (120) auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei: das erste leitfähige Material und das zweite leitfähige Material das gleiche leitfähige Material sind; das erste leitfähige Material und das zweite leitfähige Material ein Metall, eine Metalllegierung, ein Metallsilizid, dotiertes Polysilizium oder eine Kombination daraus umfassen; das erste leitfähige Material und das zweite leitfähige Material verschiedene leitfähige Materialien sind; das erste leitfähige Material ein Metall, eine Metalllegierung, ein Metallsilizid oder eine Kombination daraus umfasst und das zweite leitfähige Material dotiertes Polysilizum umfasst; oder das erste leitfähige Material dotiertes Polysilizum umfasst und das zweite leitfähige Material ein Metall, eine Metalllegierung, ein Metallsilizid oder eine Kombination daraus umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei des Ausbilden der Isolationsstruktur (123) Folgendes umfasst: Oxidieren der Seitenwand (120b) und des Bodens (120a) des Grabens (120), um die erste Isolationsschicht (123a) auszubilden, wobei die erste Isolationsschicht (123a) durch ein erstes Isolationsmaterial gebildet wird; Abscheiden eines zweiten Isolationsmaterials auf der ersten Isolationsschicht (123a), um die zweite Isolationsschicht (123b) auszubilden, wobei das zwei Isolationsmaterial von dem ersten Isolationsmaterial verschieden ist und bezüglich des ersten Isolationsmaterials selektiv ätzbar ist; und Abscheiden eines dritten Isolationsmaterials auf der zweiten Isolationsschicht (123b), um ein dritte Isolationsschicht (123c) zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das dritte Isolationsmaterial durch CVD (Chemical Vapour Deposition - chemische Gasphasenabscheidung), HTO CVD (Hochtemperaturoxid-CVD), HDP CVD (chemische Gasphasenabscheidung mit Plasma hoher Dichte), TEOS (Tetraethylorthosilikat)-Abscheidung, PSG (Phosphosilikatglas)-Abscheidung oder BPSG (Borphosphosilikatglas)-Abscheidung abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei das zweite Isolationsmaterial ein sauerstoffbeständiges Material ist, das für Sauerstoffdiffusion undurchlässig ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das zweite Isolationsmaterial ein Siliziumnitrid ist und die zweite Isolationsschicht eine Siliziumnitridschicht ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, weiterhin umfassend: Ätzen des dritten Isolationsmaterials selektiv zu dem zweiten Isolationsmaterial zum teilweisen Entfernen der dritten Isolationsschicht (123c) von der ersten Isolationsschicht (123a) und der zweiten Isolationsschicht (123b).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der Graben (120) ein Seitenverhältnis der Tiefe zur kleinsten lateralen Erstreckung von mindestens 2:1 besitzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, weiterhin umfassend: Ausbilden eines Dotiergebiets (114a) im Halbleitersubstrat (101); und Ausbilden einer elektrischen Verbindung zwischen dem Dotiergebiet (114a) und der unteren leitfähigen Struktur (131, 331, 431, 531, 631) in dem Graben (120).
Leistungshalbleiterbauelement, umfassend: ein Halbleitersubstrat (101) mit einer ersten Seite (101a); einen in dem Halbleitersubstrat (101) ausgebildeten Graben (120), wobei der Graben (120) einen Boden (120a) und eine sich von dem Boden (120a) zu der ersten Seite (101a) des Halbleitersubstrats (101) erstreckende Seitenwand (120b) besitzt; eine Isolationsstruktur (123), umfassend: mindestens eine erste Isolationsschicht (123a), die den Boden (120a) des Grabens (120) bedeckt und sich von dem Boden (120a) des Grabens (120) entlang den Seitenwänden (120b) des Grabens (120) zu der ersten Seite (101a) des Halbleitersubstrats (101) erstreckt; und eine zweite Isolationsschicht (123b) auf der ersten Isolationsschicht (123a), und die sich entlang der ersten Isolationsschicht (123a) zu einem oberen Ende erstreckt, wobei die zweiten Isolationsschicht (123b) relativ zu der ersten Seite (101a) des Halbleitersubstrats (101) vertieft ist, wobei die erste Isolationsschicht (123a) und die zweite Isolationsschicht (123b) verschiedenen Materialien aufweisen, und wobei das obere Ende der zweiten Isolationsschicht (123b) ein oberes Ende eines unteren Abschnitts des Grabens (120) definiert, wobei die Isolationsstruktur (123) weiterhin eine dritte Isolationsschicht (123c) auf der zweiten Isolationsschicht (123b) umfasst, die sich entlang der zweiten Isolationsschicht (123b) zu einem oberen Ende der zweiten Isolationsschicht (123b) erstreckt, wobei sich das obere Ende der dritten Isolationsschicht (123c) komplett unterhalb einem oberen Ende der zweiten Isolationsschicht (123b) befindet; eine untere leitfähige Struktur (131, 331, 431, 531, 631) in dem unteren Abschnitt des Grabens (120), wobei jede der ersten und der zweiten Isolationsschichten (123a, 123b) zwischen der unteren leitfähigen Struktur (131, 331, 431, 531, 631) und dem Halbleitersubstrat (101) angeordnet ist; und eine obere leitfähige Struktur (132, 332, 532) an einem oberen Abschnitt des Grabens (120) über dem unteren Abschnitt, wobei die erste Isolationsschicht (123a) zwischen der oberen leitfähigen Struktur (132, 332, 532) und dem Halbleitersubstrat (101) angeordnet ist.
Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 20, wobei die obere leitfähige Struktur (132, 332, 532) eine laterale Breite besitzt, die größer ist als eine laterale Breite der unteren leitfähigen Struktur (131, 331, 431, 531, 631).
Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 20 oder 21, wobei die dritte Isolationsschicht (123c) ein von dem Material der zweiten Isolationsschicht (123b) verschiedenes Material umfasst, wobei jede der ersten, zweiten und dritten Isolationsschicht (123a, 123b, 123c) zwischen der unteren leitfähigen Struktur (131, 331, 431, 531, 631) und dem Halbleitersubstrat (101) angeordnet ist.
Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 22, weiterhin umfassend: einen Isolationsplug (126, 326, 426, 626), der zwischen der unteren leitfähigen Struktur (131, 331, 431, 531, 631) und der oberen leitfähigen Struktur (132, 332, 532) angeordnet ist, wobei der Isolationsplug (126, 326, 426, 626) die untere leitfähige Struktur (131, 331, 431, 531, 631) von der oberen leitfähigen Struktur (132, 332, 532) elektrisch isoliert.
Leistungshalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 22 bis 23, wobei die untere leitfähige Struktur (132, 332, 532) und die oberen leitfähige Struktur (131, 331, 431, 531, 631) verbunden sind und eine gemeinsame leitfähige Struktur bilden.
Leistungshalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 20 bis 24, wobei: die obere leitfähige Struktur (132, 332, 532) eine Gateelektrode bildet; die untere leitfähige Struktur (131, 331, 431, 531, 631) eine Feldelektrode bildet; und wobei das Halbleitersubstrat (101) weiterhin Folgendes umfasst: ein Driftgebiet (112); ein Sourcegebiet (114); und ein Körpergebiet (113) zwischen dem Driftgebiet (112) und dem Sourcegebiet (114).
Leistungshalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 20 bis 25, wobei die Isolationsstruktur (123) einen Raum (125) innerhalb des Grabens (120) definiert und begrenzt, wobei der untere Abschnitt des Raums (125) des Grabens (120) mindestens teilweise mit einem ersten leitfähigen Material gefüllt ist, um die untere leitfähige Struktur (131, 331, 431, 531, 631) in dem unteren Abschnitt des Grabens (120) zu bilden, und wobei der obere Abschnitt des Raums (125) des Grabens (120) mindestens teilweise mit einem zweiten leitfähigen Material gefüllt ist, um die obere leitfähige Struktur (132, 332, 532) in dem oberen Abschnitt des Grabens (120) zu bilden.
Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 26, wobei: das erste leitfähige Material und das zweite leitfähige Material das gleiche leitfähige Material sind; das erste leitfähige Material und das zweite leitfähige Material ein Metall, eine Metalllegierung, ein Metallsilizid, dotiertes Polysilizium oder eine Kombination daraus umfassen; das erste leitfähige Material und das zweite leitfähige Material verschiedene leitfähige Materialien sind; das erste leitfähige Material ein Metall, eine Metalllegierung, ein Metallsilizid oder eine Kombination daraus umfasst und das zweite leitfähige Material dotiertes Polysilizum umfasst; oder das erste leitfähige Material dotiertes Polysilizum umfasst und das zweite leitfähige Material ein Metall, eine Metalllegierung, ein Metallsilizid oder eine Kombination daraus umfasst.