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Dokumentenidentifikation DE102004063560A1 20.07.2006
Titel Kapazitive Struktur und Verfahren zur Herstellung einer kapazitiven Struktur
Anmelder Infineon Technologies AG, 81669 München, DE
Erfinder Krotschek, Thomas, Oberwinklern, AT;
Vannucci, Nicola, Fürnitz, AT
Vertreter Müller - Hoffmann & Partner Patentanwälte, 81667 München
DE-Anmeldedatum 30.12.2004
DE-Aktenzeichen 102004063560
Offenlegungstag 20.07.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.07.2006
IPC-Hauptklasse H01L 27/08(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H01L 21/822(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine kapazitive Struktur, die einen hohen Kapazitätswert pro Chipfläche aufweist. Innerhalb eines Halbleiterkörpers (1) ist ein Trench (3) ausgebildet, der an eine Wannenzone (6) im Halbleiterkörper (1) angrenzt. Eine Isolationsschicht (4) innerhalb des Trenchs (3) dient als Dielektrikum zwischen einer im Trench ausgebildeten ersten Elektrode (5) und der als zweite Elektrode ausgebildeten Wannenzone (6).

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine kapazitive Struktur und ein Verfahren zur Herstellung einer kapazitiven Struktur mit einer in einem Trench eines Halbleiterkörpers ausgebildeten ersten Elektrode, die über eine Isolationsschicht von einer als Wannenzone im Halbleiterkörper ausgebildeten zweiten Elektrode getrennt ist.

Herkömmliche Kapazitäten werden in Halbleitertechnologien der Consumer-, Industrie- und Automobilelektronik als Planarkapazitäten mit parallel zur Oberfläche angeordneten Elektroden realisiert. Weit verbreitet sind Kapazitäten mit einem Gate-Polysilizium als erster Elektrode, einem Gateoxid als Isolationsschicht und Dielektrikum sowie einer Wanne im Halbleiterkörper als zweiter Elektrode. Ebenso üblich ist die Ausbildung der Kapazität mit verschiedenen Metallschichten und/oder verschiedenen Polysiliziumschichten als Elektroden, die durch eine isolierende Schicht wie beispielsweise einem Intermetalloxid voneinander isoliert sind. Ein derartiger planarer Aufbau einer Kapazität verursacht einen großen Platzbedarf und erfordert die Berücksichtigung der Topologie des aus isolierenden und leitfähigen Schichten aufgebauten Verdrahtungsbereiches auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers. Zur Reduzierung der Chipfläche von integrierten Halbleiterschaltungen wäre es nun wünschenswert, wenn die Größe des Kapazitätswertes pro Chipfläche (in F/&mgr;m2) erhöht werden könnte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kapazitive Struktur bereitzustellen, die sich durch einen besonders hohen Kapazitätswert pro Chipfläche und eine verringerte Abhängigkeit der kapazitiven Struktur von der Topologie des Verdrahtungsbereiches gegenüber herkömmlichen planaren Kapazitäten auszeichnet. Ebenso soll ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Struktur bereitgestellt werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine kapazitive Struktur gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Weiterhin stellt die Erfindung Verfahren zur Herstellung einer kapazitiven Struktur gemäß den Ansprüchen 19 und 20 bereit. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.

Die kapazitive Struktur weist einen in einem Halbleiterkörper von einem ersten Leitfähigkeitstyp ausgebildeten Trench auf, der an eine Oberfläche des Halbleiterkörpers angrenzt. Innerhalb des Trenchs ist an den Halbleiterkörper angrenzend eine Isolationsschicht ausgebildet, die eine innerhalb des Trenchs vorgesehene Elektrode gegenüber dem Halbleiterkörper elektrisch isoliert, wobei die Elektrode wenigstens einen Teil einer ersten Elektrode der kapazitiven Struktur bildet. Erfindungsgemäß grenzt der Trench an eine im Halbleiterkörper ausgebildete Wannenzone von einem zum ersten Leitfähigkeitstyp inversen Leitfähigkeitstypstyp an, wobei die Wannenzone eine zweite Elektrode der kapazitiven Struktur bildet. Damit weist die erfindungsgemäße kapazitive Struktur eine von einer planaren Bauweise verschiedene Geometrie auf, wobei mit der innerhalb des Trenchs ausgebildeten Kapazität ein höherer Kapazitätswert pro Chipfläche erreicht werden kann im Vergleich zu herkömmlichen Kapazitäten mit planarer Ausgestaltung der Kapazität.

Der erste Leitfähigkeitstyp kann vom p-Typ und der zweite Leitfähigkeitstyp kann vom n-Typ ausgebildet sein. Alternativ kann auch der erste Leitfähigkeitstyp vom n-Typ und der zweite Leitfähigkeitstyp vom p-Typ sein.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Trench einen ersten Trenchbereich und einen zweiten Trenchbereich auf, wobei sich gegenüberliegende Seitenwände des Trenchs einen Abstand voneinander haben, der an der Oberfläche des zweiten Trenchbereichs größer ist als an der Oberfläche des ersten Trenchbereichs. Dabei definiert der erste Trenchbereich ein Zellenfeld und der zweite Trenchbereich einen Anschlussbereich der kapazitiven Struktur, wobei die Isolationsschicht im zweiten Trenchbereich eine größere Schichtdicke aufweist als die Isolationsschicht im ersten Trenchbereich. Damit trägt der erste Trenchbereich im Zellenfeld wesentlich mehr zur Kapazitätsdichte pro Chipfläche bei als der zweite Trenchbereich im Anschlussbereich.

Bevorzugt erstrecken sich Teile der Elektrode im zweiten Trenchbereich auf ein angrenzendes Gebiet des Halbleiterkörpers als ein weiterer Teil der ersten Elektrode, die vom Halbleiterkörper des angrenzenden Gebiets isoliert sind. Der weitere Teil der ersten Elektrode im angrenzenden Gebiet dient als Anschlusszone der ersten Elektrode. Durch Anordnung des zweiten Trenchbereichs relativ zum Zellenfeld des ersten Trenchbereichs und Dimensionierung des angrenzenden Gebiets kann die Elektrode im ersten Trenchbereich des Zellenfeldes in vorteilhafter Weise niederohmig angeschlossen werden.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Elektrode innerhalb des Trenchs eine Aussparung auf, wobei die vertikale Position eines obersten Endes der Elektrode im ersten Trenchbereich unterhalb der Oberfläche des Halbleiterkörpers liegt. Da sich die Elektrode im ersten Trenchbereich nicht auf ein benachbartes Gebiet des Halbleiterkörpers erstreckt, erfolgt der elektrische Anschluss dieses Teils der Elektrode über einen weiteren Teil der Elektrode im zweiten Trenchbereich, der sich auf das angrenzende Gebiet als Anschlusszone der ersten Elektrode erstreckt.

In einer vorteilhaften Weiterbildung bedeckt eine weitere Isolationsschicht die Innenseite der Aussparung der Elektrode, wobei eine Füllschicht auf der weiteren Isolationsschicht vorgesehen ist und die verbleibenden Teile der Aussparung im Wesentlichen bis zur vertikalen Position des oberen Endes der Elektrode auffüllt.

Vorzugsweise weisen die sich gegenüberliegenden Seitenwände an der Oberfläche des ersten Trenchbereichs einen Abstand im Bereich von 0,3 &mgr;m bis 1,3 &mgr;m auf. Der Abstand sich gegenüberliegender Seitenwände an der Oberfläche des zweiten Trenchbereichs liegt vorzugsweise im Bereich von 2 &mgr;m bis 3 &mgr;m. Vorteilhaft ist die Ausbildung des Trenchs mit einer Trenchtiefe im Bereich von 1,5 &mgr;m bis 3,5 &mgr;m. Die kleinere Ausgestaltung des Abstands sich gegenüberliegender Seitenwände an der Oberfläche des ersten Trenchbereichs im Vergleich zur Tiefe des Trenchs führt zu einer besonders vorteilhaften Vergrößerung des Kapazitätswertes pro Chipfläche im Vergleich zu einer planaren Ausgestaltung einer herkömmlichen Kapazität.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst ein Oberflächenbereich des Halbleiterkörpers den Trench oder mehrere derartiger Trenches sowie einen Nichttrenchbereich. Dabei weist der Nichttrenchbereich keinen Trench auf und die Isolationsschicht bedeckt die Oberfläche des Halbleiterkörpers im Nichttrenchbereich und isoliert die im Nichttrenchbereich oberhalb der Isolationsschicht ausgebildeten Teile der ersten Elektrode vom Halbleiterkörper. Somit trägt nicht nur die im Trench ausgebildete Kapazität, sondern zusätzlich eine im Nichttrenchbereich an der Oberfläche des Halbleiterkörpers planar ausgebildete Kapazität zum Kapazitätswert bei. Dadurch wird eine weitere Vergrößerung des Kapazitätswertes pro Chipfläche ermöglicht im Vergleich zu einer Anordnung, bei der im Nichttrenchbereich keine planare Kapazität ausgebildet ist.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Trench im Halbleiterkörper vollständig in die Wannenzone eingebettet. Da die Wannenzone als zweite Elektrode vollständig an den Trench angrenzt, ist die gesamte Oberfläche innerhalb des Trenchs als zweite Elektrode der kapazitiven Struktur mit einbezogen.

Vorzugsweise weist die Isolationsschicht Siliziumdioxid auf und/oder ist aus mehreren isolierenden Schichten aufgebaut. Denkbar ist die Ausführung der Isolationsschicht in einem von Siliziumdioxid verschiedenen isolierenden Material wie beispielsweise Siliziumnitrid.

In vorteilhafter Weise sind die erste Elektrode und/oder die Füllschicht aus Polysilizium gebildet.

Vorteilhaft ist es, den Trench entlang der Oberfläche spiralförmig oder mäanderförmig oder streifenförmig auszubilden. Mit derartigen Ausgestaltungen lässt sich ein besonders großer Kapazitätswert pro Chipfläche erreichen.

Bei einem bevorzugten Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemäßen kapazitiven Struktur erfolgt ausgehend von einem Halbleiterkörper nach der Ätzung des Trenchs die Ausbildung der Wannenzone. An die folgende Abscheidung einer isolierenden Schicht und einer Ätzstoppschicht schließt die Strukturierung der Ätzstoppschicht an. Hierauf folgt die Ätzung der isolierenden Schicht zu deren Entfernung aus dem ersten Trenchbereich, wonach eine als Dielektrikum dienende Isolationsschicht ausgebildet wird und eine Abscheidung der Elektrode auf die Isolationsschicht folgt. Nach der Ausbildung einer weiteren Isolationsschicht auf der Elektrode sowie der Abscheidung einer Füllschicht derart, dass der Trench gefüllt wird, werden die Füllschicht und die Elektrode strukturiert.

Alternativ hierzu ist ein weiteres Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemäßen kapazitiven Struktur von Vorteil, das sich von dem soeben beschriebenen Verfahren dadurch unterscheidet, dass die Ätzung des Trenchs nach der Ausbildung der Wannenzone vom zweiten Leitfähigkeitstyp erfolgt.

Bevorzugt wird die Wannenzone durch Implantation von mehreren Halbleiterzonen vom zweiten Leitfähigkeitstyp ausgebildet. Durch Variation der Implantationsdosis sowie der Implantationsenergie lassen sich die Dotierkonzentration sowie die Eindringtiefe in den Halbleiterkörper einstellen, so dass durch Implantation von mehreren Halbleiterzonen eine zusammenhängende Wannenzone ausgebildet werden kann.

Vorteilhaft ist es, wenigstens eine der mehreren Halbleiterzonen durch eine Hochenergieimplantation herzustellen. Eine Hochenergieimplantation mit einer Implantationsenergie im Bereich von MeV dient insbesondere zur Ausbildung von tief in den Halbleiterkörper reichenden Wannenzonen und bietet sich an, die Wannenzone als zweite Elektrode der Kapazität bis zur Trenchtiefe oder noch tiefer auszubilden.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird wenigstens eine der mehreren Halbleiterzonen von wenigstens zwei Richtungen aus unter einem Winkel &thgr; im Bereich von 30° bis 60° relativ zur Oberfläche durch Implantation erzeugt. Eine derartige schräge Implantation bietet insbesondere den Vorteil, dass bei Ausbildung der Wannenzone nach der Trenchätzung eine in sich geschlossene Wannenzone geformt werden kann.

Vorteilhaft ist es, nach der Strukturierung der Elektrode wenigstens eine weitere Halbleiterzone vom zweiten Leitfähigkeitstyp als ein weiterer Teil der Wannenzone in die Wannenzone zu implantieren. Denkbar ist die Verwendung der weiteren Halbleiterzone zum Anschluss der zweiten Elektrode mit Hilfe eines metallisch gefüllten Kontaktlochs.

Die Erfindung und insbesondere bestimmte Merkmale, Aspekte und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.

1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer herkömmlichen kapazitiven Struktur.

2 und 3 zeigen schematische Aufsichten auf Ausführungsformen der erfindungsgemäßen kapazitiven Struktur.

4 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine erste Ausführungsform der kapazitiven Struktur.

5 bis 12 zeigen schematische Querschnittsansichten der in 4 dargestellten ersten Ausführungsform entlang der Schnittlinie AA', die nacheinander folgende Schritte zur Herstellung der kapazitiven Struktur veranschaulichen.

13 stellt eine schematische Aufsicht auf eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen kapazitiven Struktur dar.

14 bis 22 sind schematische Querschnittsansichten entlang der Schnittlinie BB' der in 13 dargestellten zweiten Ausführungsform, die zur Veranschaulichung der nacheinander folgenden Schritte zur Herstellung der kapazitiven Struktur dienen.

23 ist eine schematische Aufsicht auf eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen kapazitiven Struktur.

24 bis 26 sind schematische Querschnittsansichten entlang der Schnittlinie CC' der dritten Ausführungsform in 23, die zur Veranschaulichung nacheinander folgender Herstellungsschritte dienen.

27 stellt eine schematische Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie DD' der in 23 dargestellten dritten Ausführungsform dar.

28 und 29 sind schematische Querschnittsansichten benachbarter Trenches, die eine Dotierstoffverteilung nach der Implantation und der Ausdiffusion zeigen.

30 zeigt schematisch dargestellt eine Querschnittsansicht eines benachbarten Trenches mit einer Dotierstoffverteilung nach schräger Implantation aus entgegengesetzten Richtungen.

31 zeigt schematisch dargestellt eine Querschnittsansicht benachbarter Trenches mit einer Dotierstoffverteilung nach Implantation.

32 ist eine schematische Querschnittsansicht benachbarter Trenches mit Hilfsgrößen zur qualititativen Beschreibung einer Dotierstoffverteilung bei schräger Implantation.

1 zeigt eine planare kapazitive Struktur herkömmlicher Art.

In einem Halbleiterkörper 1 aus Silizium oder einem anderen Halbleitermaterial sind Wannenzonen 6, 22 eingebettet. Diese Wannenzonen, die über ein mit Metall gefülltes Kontaktloch 27 an eine Metallisierung 26 angeschlossen sind, bilden eine zweite Elektrode der planaren Kapazität. Eine vorzugsweise als planares Gateoxid ausgebildete isolierende Schicht 4 dient als Dielektrikum und isoliert die als zweite Elektrode ausgebildete Wannenzone 6 von einer gegenüberliegenden, planar ausgebildeten ersten Elektrode 5. Die erste Elektrode 5 ist ihrerseits über ein mit Metall gefülltes Kontaktloch 27 an die Metallisierung 26 angeschlossen. Feldplatten 25 auf einem Feldoxid 21 bilden einen Randabschluss der herkömmlichen kapazitiven Struktur.

Es sei angemerkt, dass planare Kapazitäten üblicherweise auch zwischen verschiedenen Metallschichten und/oder Polysiliziumschichten als Elektroden ausgebildet sind, wobei eine dazwischenliegende isolierende Schicht wie beispielsweise ein Intermetalloxid als Dielektrikum dient.

2 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen kapazitiven Struktur. Neben den Kontaktlöchern 27 zum Anschluss der Elektroden zeigt diese Ausführungsform einen entlang der Oberfläche 2 spiralförmig ausgebildeten Trench 3, der innerhalb einer als zweite Elektrode dienenden Wannenzone 6 ausgebildet ist. Diese Ausführungsform bietet insbesondere den Vorteil, dass die Kapazität durch die Wannenzone 6 hindurch symmetrisch geladen oder entladen werden kann.

3 zeigt schematisch dargestellt eine Aufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen kapazitiven Struktur, bei der Kontaktlöcher 27 zum Anschluss der Elektroden dienen. Der Trench 3 der kapazitiven Struktur ist innerhalb der Wannenzone 6 mäanderförmig ausgebildet. Eine derartige Ausbildung des Trenchs ermöglicht es, die kapazitive Struktur besonders flexibel an gegebene Chipflächen anzupassen, die mit einer Kapazität zu belegen sind.

4 zeigt schematisch eine Aufsicht auf eine erste Ausführungsform der kapazitiven Struktur. In eine Wannenzone 6 ist ein Trench 3 integriert. Der Trench 3 weist einen ersten Trenchbereich 7 und einen zweiten Trenchbereich 8 auf, wobei die Trenchbereiche 7, 8 sich durch einen Abstand d1, d2 sich gegenüberliegender Seitenwände 9 des Trenchs 3 voneinander unterscheiden. Der Trench 3 im ersten Trenchbereich 7 definiert ein Zellenfeld 10 und der Trench 3 im zweiten Trenchbereich 8 dient als Anschlussbereich 11 der kapazitiven Struktur. An den Trench 3 schließt im zweiten Trenchbereich ein angrenzendes Gebiet 12 an, auf das sich die erste Elektrode 5 vom zweiten Trenchbereich 8 aus erstreckt. Das angrenzende Gebiet 12 dient als Anschlussgebiet der ersten Elektrode 5 des Trenchs 3. Die erste Elektrode 5 wird über ein mit einem Metall gefüllten Kontaktloch 27 kontaktiert. Ebenso dient ein mit einem Metall gefülltes Kontaktloch 27 in einem unteren Bereich der kapazitiven Struktur zum elektrischen Anschluss der Wannenzone 6 als zweiter Elektrode. Die erste Elektrode 5 wird vorzugsweise mit Polysilizium ausgebildet, wobei sich als metallische Füllung des Kontaktlochs 27 Metalle wie Wolfram oder Aluminium eignen. Eine streifenförmige Anordnung des ersten Trenchbereichs 7 bietet eine einfache Möglichkeit, den Wert der kapazitiven Struktur durch Hinzufügen weiterer Streifen zu erhöhen oder durch Reduktion der Anzahl der Streifen zu erniedrigen. Es sei darauf hingewiesen, dass die erste Elektrode 5 auch aus einem von Polysilizium verschiedenen leitfähigen Material wie etwa einem Metall bestehen kann.

Ebenso sind als Füllung des Kontaktlochs 27 auch von Wolfram und Aluminium verschiedene Metalle geeignet.

5 zeigt eine schematische Querschnittsansicht der in 4 dargestellten kapazitiven Struktur entlang der Schnittlinie AA' nach einem Verfahrensschritt zu Beginn der Herstellung der kapazitiven Struktur. Es sei darauf hingewiesen, dass die zur Veranschaulichung der Herstellung der Ausführungsformen der Erfindung dargestellten schematischen Querschnittsansichten lediglich nach besonders relevanten Verfahrensschritten gezeigt sind, so dass nicht auf jeden einzelnen Verfahrensschritt näher eingegangen wird. Nicht beschriebene Zwischenschritte liegen für einen Fachmann bei Betrachtung der Querschnittsansichten nahe.

Die in 5 gezeigte Querschnittsansicht zeigt den Halbleiterkörper 1 nach der Ätzung des Trenchs 3. Die im ersten Trenchbereich 7 sich gegenüberliegenden Seitenwände 9 des Trenchs 3 weisen einen geringeren Abstand d1 auf im Vergleich zum Abstand d2 der sich im zweiten Trenchbereich 8 gegenüberliegenden Seitenwände 9. Auf der Oberfläche 2 des Halbleiterkörpers 1 befindet sich eine Schutzschicht 35. Die Schutzschicht 35 kann beispielsweise aus TiN bestehen oder ein Material bzw. eine Materialkombination aufweisen, die ebenso zum Schutz der Oberfläche 2 geeignet ist.

Nach der Ätzung des Trenchs 3 zeigt die schematische Querschnittsansicht in 6 die erfindungsgemäße kapazitive Struktur entlang der Schnittlinie AA' der 4 nach der Ausbildung der Wannenzone 6. Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Ausbildung der Wannenzone 6 nach der Ätzung des Trenchs 3. Vorteilhaft ist die Wannenzone 6 tiefer in den Halbleiterkörper 1 ausgebildet als der Trench 3. Dadurch kann die gesamte an die Wannenzone 6 angrenzende Oberfläche des Trenchs 3 als Kapazitätsfläche genutzt werden, da die Wannenzone 6 die zweite Elektrode der kapazitiven Struktur bildet. Eine vollständige Einbettung des Trenchs 3 in die Wannenzone 6 kann beispielsweise durch eine entsprechend tief implantierte Wannenzone 6 erfolgen, wobei es von Vorteil ist, sowohl schräg als auch mit hohen Energien zu implantieren. Bei vorteilhafter Wahl einer Trenchtiefe von 3 &mgr;m, einer Breite des Trenchs 3 im ersten Trenchbereich 7 von d1 = 1 &mgr;m und einer Breite im zweiten Trenchbereich 8 von d2 = 2,5 &mgr;m kann beispielsweise mit drei Implantationen nach der Trenchätzung eine Wannenzone 6 ausgebildet werden, die tiefer in den Halbleiterkörper 1 reicht als der Trench 3 und diesen vollständig einbettet. Hierzu bietet sich beispielsweise eine erste Implantation mit 500 keV unter einem Implantationswinkel von 3° relativ zur Oberfläche 2 an, gefolgt von einer Hochenergieimplantation bei ungefähr 1,5 MeV unter einem Implantationswinkel von 45° relativ zur Oberfläche 2. Vorteilhaft erfolgt diese zweite Implantation als Doppelimplantation aus zwei entgegengesetzten Richtungen. Eine dritte Implantation mit einer Implantationsenergie von 80 keV unter einem Implantationswinkel von 7° relativ zur Oberfläche 2 schließt die Ausbildung der Wannenzone 6 ab.

Eine Querschnittsansicht der ersten Ausführungsform der kapazitiven Struktur nach der auf die Ausbildung der Wannenzone 6 folgenden Abscheidung einer isolierenden Schicht 17 ist in 7 dargestellt. Die isolierende Schicht 17 wird beispielsweise mit einer TEOS-Abscheidung hergestellt (TEOS: Tetraethylenorthosilane). Als isolierende Schicht 17 können jedoch auch von TEOS verschiedene isolierende Materialien verwendet werden. Die Breiten des Trenchs 3 sind im ersten Trenchbereich 7 und im zweiten Trenchbereich 8 derart gewählt, dass die isolierende Schicht 17 den Trench 3 im ersten Trenchbereich 7 vollständig auffüllt, während die isolierende Schicht 17 im zweiten Trenchbereich 8 einen Hohlraum innerhalb des zweiten Trenchbereichs 8 hinterlässt.

Zur Herstellung der in 4 gezeigten ersten Ausführungsform wird die isolierende Schicht 17, wie in der schematischen Querschnittsansicht in 8 gezeigt, mit einer Ätzstoppschicht 18 bedeckt. Die Ätzstoppschicht 18 kann beispielsweise durch Abscheidung eines Nitrids hergestellt werden, falls die zu ätzende Schicht ein Oxid ist. Ebenso kann die Ätzstoppschicht aus einem anderen Material bestehen, das als Ätzstoppschicht einer zur Ätzung der isolierenden Schicht 17 dienenden Ätzlösung geeignet ist.

Zur Strukturierung der isolierenden Schicht 17 wird, wie 9 als Querschnittsansicht der ersten Ausführungsform der kapazitiven Struktur zeigt, ein Fotolack 19 strukturiert, der den Trench 3 im zweiten Trenchbereich 8 bedeckt und den Trench 3 im ersten Trenchbereich 7 freilegt.

10 zeigt eine Querschnittsansicht der in 4 dargestellten ersten Ausführungsform der kapazitiven Struktur nach der mit Hilfe des Fotolacks 19 erfolgten Strukturierung der Ätzstoppschicht 18. Die isolierende Schicht 17 ist nun im ersten Trenchbereich 7 nicht mehr durch die Ätzstoppschicht 18 geschützt. Die isolierende Schicht 17 im zweiten Trenchbereich 8 wird weiterhin durch die Ätzstoppschicht 18 geschützt. Der zweite Trenchbereich 8 kann in vorteilhafter Weise als lateraler Randabschluss der kapazitiven Struktur oder als Anschlussbereich 11 dienen.

Nach der Strukturierung der Ätzstoppschicht 18 folgt die Ätzung der isolierenden Schicht 17. 11 zeigt eine Querschnittsansicht der ersten Ausführungsform der kapazitiven Struktur nach der Ätzung eines Teils der isolierenden Schicht 17. Die Ätzstoppschicht 18 schützt die isolierende Schicht 17 innerhalb des zweiten Trenchbereichs vor der Ätzung. Im ersten Trenchbereich 7 wird die isolierende Schicht 17 sukzessive bis zu deren vollständiger Entfernung geätzt.

12 zeigt eine Querschnittsansicht der ersten Ausführungsform der kapazitiven Struktur entlang der Schnittlinie AA' in 4. Die Anordnung in 12 zeigt wesentliche Merkmale der vollständig ausgebildeten ersten Ausführungsform der kapazitiven Struktur. Nach der mit 11 veranschaulichten Ätzung der isolierenden Schicht 17 wird die an die Wannenzone 6 angrenzende Oberfläche des Trenchs 3 im ersten Trenchbereich 7 mit einer Isolationsschicht 20 als Dielektrikum beschichtet. Die Isolationsschicht 20 ist vorzugsweise als Gateoxid ausgebildet. An die Ausbildung der Isolationsschicht 20 schließt sich eine Abscheidung einer ersten Elektrode 5 an. Die Elektrode 5 kann beispielsweise aus Polysilizium bestehen oder ein anderes polykristallines Halbleitermaterial oder eine metallische Schicht aufweisen. Die Elektrode 5 weist innerhalb des Trenchs 3 einen Hohlraum auf, an dessen einer Außenseite 13 eine weitere Isolationsschicht 15 angrenzt. Die weitere Isolationsschicht 15 kann beispielsweise durch TEOS-Abscheidung hergestellt werden. Denkbar ist ebenso die Verwendung von anderen isolierenden Materialien wie beispielsweise einer Nitridschicht. Der Hohlraum innerhalb des Trenchs 3 wird mit einer Füllschicht 16 aufgefüllt. Vorteilhaft ist es, die Füllschicht 16 als Polysiliziumschicht auszubilden. Ebenso ist es denkbar, dass die Füllschicht 16 ein anderes polykristallines Halbleitermaterial oder ein Metall aufweist. Nach der Abscheidung der Füllschicht 16 erfolgt eine Rückätzung dieser Schicht bis zu einer vertikalen Position 14 unterhalb der Oberfläche 2 des Trenchs 3 im ersten Trenchbereich 7. Ebenso wird die weitere Isolationsschicht 15 als auch die erste Elektrode 5 derart strukturiert, dass die Elektrode 5 im Trenchbereich 7 bis zur vertikalen Position 14 ausgebildet ist. Die Elektrode 5 im zweiten Trenchbereich 8 erstreckt sich auf die Oberfläche eines an den zweiten Trenchbereich 8 angrenzenden Gebietes 12. Die Elektrode 5 im angrenzenden Bereich 12 dient als Feldplatte oder Anschlussbereich. Somit wird die im ersten Trenchbereich 7 innerhalb des Trenchs 3 ausgebildete Elektrode 5 über den Teil der Elektrode 5 angeschlossen, der sich im zweiten Trenchbereich 8 befindet. Der Kapazitätswert wird im Wesentlichen durch den Trench 3 des ersten Trenchbereichs 7 definiert, da im ersten Trenchbereich 7 die Isolationsschicht 4 eine geringere Dicke d1' aufweist im Vergleich zur Dicke d2' im zweiten Trenchbereich 8.

Die erfindungsgemäße kapazitive Struktur der ersten Ausführungsform in 12 zeichnet sich besonders dadurch aus, dass der Trench 3 mit verschiedenen Trenchbreiten d1 und d2 ausgebildet ist, und die isolierende Schicht 17 im ersten Trenchbereich 7 vollständig entfernt werden kann, wonach eine im Vergleich zur Dicke d2' der isolierenden Schicht 17 vergleichsweise dünne Isolationsschicht 20 als Dielektrikum einer Kapazität im ersten Trenchbereich 7 hergestellt wird.

13 zeigt schematisch dargestellt eine Aufsicht auf eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen kapazitiven Struktur. Die Elektrode 5 ist hierbei flächig an der Oberfläche des Halbleiterkörpers in einem den Trench 3 einschließenden Gebiet ausgebildet, wobei der Trench 3 streifenförmig angeordnet ist. Als Teile der Wannenzone und der zweiten Elektrode 6 sind weitere Halbleiterzonen 29, 30 dargestellt. Außerhalb eines aktiven Gebietes 28 ist die Oberfläche 2 mit Feldoxid 21 belegt, was jedoch in der Ansicht nicht erkennbar ist. Außerhalb des aktiven Bereichs 28 ist eine Feldplatte 25 dargestellt, die vorteilhaft auf einem Feldoxid ausgebildet ist. Die erste Elektrode 5, die Feldplatte 25 sowie die weiteren Halbleiterzonen 29, 30 innerhalb der als zweite Elektrode ausgebildeten Wannenzone 6 werden mit metallisch gefüllten Kontaktlöchern 27 kontaktiert. Eine Schnittlinie BB' dient zur Veranschaulichung der Herstellung der in 13 dargestellten zweiten Ausführungsform der kapazitiven Struktur mit Hilfe von schematischen Querschnittsansichten in den 14 bis 22.

14 zeigt eine schematische Querschnittsansicht der zweiten Ausführungsform entlang der Schnittlinie BB' nach einem Verfahrensschritt zu Beginn der Herstellung. Vor der Ausbildung des Trenchs 3 wird die Wannenzone 6 innerhalb des Halbleiterkörpers 1 mit mehreren Halbleiterzonen 22, 23 und 24 ausgebildet. Zum Schutz der Oberfläche 2 des Halbleiterkörpers 1 dient die Schutzschicht 35. Die kapazitive Struktur der zweiten Ausführungsform weist lediglich den ersten Trenchbereich 7 auf, so dass der Trench 3 der kapazitiven Struktur der zweiten Ausführungsform sich durch eine einzige Breite d1 der sich innerhalb des Trenchs 3 gegenüberliegenden Seitenwände 9 auszeichnet. Vorteilhaft ist es, den Trench 3 mit einer Breite d1 von 0,5 &mgr;m auszubilden. Eine derart geringe Breite des Trenchs im Vergleich zu herkömmlichen Breiten im Bereich von ein bis einige &mgr;m verursacht eine reduzierte Tiefe des Trenchs 3 von üblicherweise ca. 2 &mgr;m bei einer herkömmlichen Trenchtiefe von 3 &mgr;m. Zur vollständigen Einbettung des Trenchs 3 innerhalb der Wannenzone 6 ist es somit ausreichend, die Wannenzone 6 bis zu einer Tiefe von ca. 3 &mgr;m innerhalb des Halbleiterkörpers 1 auszubilden.

15 zeigt eine schematische Querschnittsansicht der in 13 gezeigten zweiten Ausführungsform nach der auf die Ätzung des Trenchs 3 folgenden Abscheidung der isolierenden Schicht 17 sowie der Ätzstoppschicht 18. Die Trenchbreite d1 im Trench 3 ist so gewählt, dass die isolierende Schicht 17 den Trench, abgesehen von einem durch den Herstellungsprozess bedingten Hohlraum, vollständig auffüllt.

In 16 ist ein Querschnitt durch die zweite Ausführungsform der kapazitiven Struktur der 13 gezeigt, nachdem die Ätzstoppschicht 18 entfernt wurde. Die Ätzstoppschicht 18 wird bei der zweiten Ausführungsform der kapazitiven Struktur vollständig entfernt.

17 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die zweite Ausführungsform der kapazitiven Struktur der 13, nachdem ein Teil der isolierenden Schicht 17 rückgeätzt wurde. Die Rückätzung dient zum vollständigen Entfernen der isolierenden Schicht 17 aus dem Trench 3, was in der schematischen Querschnittsansicht in 18 gezeigt ist.

19 zeigt einen schematischen Querschnitt entlang der Schnittlinie BB' der zweiten Ausführungsform in 13, nachdem die Isolationsschicht 20 als Dielektrikum innerhalb der an die Wannenzone 6 angrenzenden Oberfläche des Trenchs 3 und an die Oberfläche 2 im Nichttrenchbereich 36 abgeschieden wurde. Als Materialien der in der zweiten sowie der dritten Ausführungsform beschriebenen Schichten kommen die in der ersten Ausführungsform eingesetzten Materialien und/oder Materialkombinationen zum Einsatz. Deshalb wird im weiteren Verlauf der Beschreibung nicht wiederholt auf die Materialauswahl eingegangen.

20 zeigt einen Querschnitt durch die zweite Ausführungsform der kapazitiven Struktur der 13 entlang der Schnittlinie BB'. Zusätzlich zur Isolationsschicht 4, 20 als Dielektrikum ist in 20 die erste Elektrode 5 ausgebildet, die den Trench 3 vollständig auffüllt und oberhalb der Isolationsschicht 4, 20 im Nichttrenchbereich 36 liegt. Oberhalb der Elektrode 5 liegen die weitere Isolationsschicht 15 sowie die Füllschicht 16.

In 21 ist eine Querschnittsansicht der zweiten Ausführungsform der kapazitiven Struktur der 13 entlang der Schnittlinie BB' dargestellt, nachdem die Füllschicht 16 sowie die weitere Isolationsschicht 15 vollständig entfernt wurden. Ebenso ist ein Fotolack 19 aufgebracht, um die Elektrode 5 zu strukturieren.

22 zeigt eine schematische Querschnittsansicht der zweiten Ausführungsform nach der Strukturierung der Elektrode 5. Zum Kapazitätswert trägt die Elektrode 5 im ersten Trenchbereich 7 sowie im Nichttrenchbereich 36 bei. Durch Strukturierung der Elektrode 5 ist eine Feldplatte 25 auf dem Feldoxid 21 als Randabschluss der kapazitiven Struktur geformt. Da die Elektrode 5 an der Oberfläche 2 des Halbleiterkörpers 1 sowohl im ersten Trenchbereich 7 als auch im Nichttrenchbereich 36 ausgebildet ist, ist eine Kontaktierung der Elektrode 5 über die Oberfläche 2 im ersten Trenchbereich 7 und im Nichttrenchbereich 36 möglich. Deshalb bedarf die zweite Ausführungsform keines zweiten Trenchbereichs 8 als Anschlussbereich der Elektrode 5. Bei der Herstellung der kapazitiven Struktur der zweiten Ausführungsform ist insbesondere bei der Ausbildung der Isolationsschicht 4 als Dielektrikum auf einen möglichst abgerundeten Übergang des Trenchs 3 in den Nichttrenchbereich 36 zu achten, um Zuverlässigkeitsprobleme der Isolationsschicht 4 aufgrund erhöhter elektrischer Felder und einer erhöhten Durchbruchswahrscheinlichkeit zu vermeiden. Hierzu wäre eine Erhöhung der Abscheidetemperatur bei der Herstellung der Isolationsschicht 4 wünschenswert.

23 zeigt schematisch dargestellt eine Aufsicht auf eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen kapazitiven Struktur. Ein Trench 3 ist in eine mit Hilfe der weiteren Halbleiterzonen 29, 30 dargestellte Halbleiterzone 6 integriert. Das aktive Gebiet 28 definiert einen Randbereich der kapazitiven Struktur, da außerhalb des Gebiets 28 ein Feldoxid 21 auf der Oberfläche 2 des Halbleiterkörpers 1 ausgebildet ist (siehe beispielsweise 24). Die Anordnung des Trenchs 3 erfolgt in Streifen, die als erster Trenchbereich 7 das Zellenfeld 10 der kapazitiven Struktur bilden. Die Trenchstreifen gehen bei der in 23 schematisch dargestellten dritten Ausführungsform an der Oberseite in einen zweiten Trenchbereich 8 über, der die Anschlusszone 11 der kapazitiven Struktur definiert. Benachbart zum zweiten Trenchbereich 8 ist ein angrenzendes Gebiet 12, an dessen Oberfläche 2 sich die erste Elektrode 5 erstreckt. Die erste Elektrode 5 wird in diesem Bereich über das mit einem Metall gefüllte Kontaktloch 27 an die Metallisierung 26 angeschlossen. Ebenso dient ein metallisch gefülltes Kontaktloch 27 zum Kontaktieren der mit den weiteren Halbleiterzonen 29, 30 dargestellten Wannenzone 6 als zweiter Elektrode. Zur Veranschaulichung auserwählter Herstellungsschritte der in 23 dargestellten dritten Ausführungsform der kapazitiven Struktur dienen die in den 24 bis 27 gezeigten schematischen Querschnittsansichten entlang der Schnittlinien CC' sowie DD'. Die dritte Ausführungsform eignet sich insbesondere durch die streifenförmige Anordnung des Zellenfeldes 10 und dem Anschluss der ersten Elektrode 5 über das an den weiteren Trenchbereich 8 angrenzende Gebiet 12 zur Realisierung von Kapazitäten mit großen Kapazitätswerten.

Zur Herstellung der in 23 dargestellten dritten Ausführungsform werden zunächst die mit den schematischen Querschnittsansichten der 14 bis 20 beschriebenen Verfahrensschritte durchgeführt. Diese Verfahrensschritte sind der zweiten sowie der dritten Ausführungsform gemeinsam.

24 zeigt eine schematische Querschnittsansicht der in 23 dargestellten dritten Ausführungsform entlang der Schnittlinie CC' nachdem, wie in 20 dargestellt ist, die Füllschicht 16 abgeschieden wurde. Zusätzlich ist die Füllschicht 16 sowie die weitere Isolationsschicht 15 oberhalb der ersten Elektrode 5 entfernt. Ebenso ist der Fotolack 19 für die nachfolgende Ätzung der ersten Elektrode 5 strukturiert.

25 zeigt eine schematische Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie CC' der in 23 dargestellten dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen kapazitiven Struktur, nachdem die erste Elektrode 5 geätzt wurde. Die Ätzung der ersten Elektrode 5 führt, abgesehen von einem als Feldplatte 25 auf dem Feldoxid 21 dienenden nicht geätzten Elektrodenteil als Feldplatte, zu einer Rückätzung der ersten Elektrode bis unterhalb der Oberfläche 2 im ersten Trenchbereich 7. Somit liegt die vertikale Position 14 des obersten Endes der Elektrode 5 im ersten Trenchbereich 7 unterhalb der Oberfläche 2 im Halbleiterkörper 1.

Nach der Rückätzung der ersten Elektrode 5 ist in 26 eine schematische Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie CC' der in 23 dargestellten dritten Ausführungsform gezeigt. Nach der Ätzung der ersten Elektrode 5 werden weitere Halbleiterzonen 29, 30 in der Wannenzone 6 innerhalb des Halbleiterkörpers 1 ausgebildet. Die weiteren Halbleiterzonen 29, 30 werden vorzugsweise implantiert. Es ist jedoch ebenso denkbar, diese Halbleiterzonen durch Diffusion herzustellen. Als Dotierstoffquelle könnte bei Ausbildung der Halbleiterzonen 29, 30 ein ein entsprechendes Dotierstoffelement enthaltendes Oxid dienen. Bei der Herstellung der dritten Ausführungsform der kapazitiven Struktur gilt zu beachten, dass die Ätzung der Elektrode 5 insbesondere in einem unteren Bereich des Trenchs 3 eine geschlossene Schicht auf der als Dielektrikum dienenden Isolationsschicht 4, 20 hinterlässt. Verglichen mit der in 13 dargestellten Aufsicht auf die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen kapazitiven Struktur zeichnet sich die in 23 dargestellte Aufsicht auf die dritte Ausführungsform der kapazitiven Struktur dadurch aus, dass auf der isolierenden Schicht 4, 20 im Nichttrenchbereich 36 keine Elektrode 5 ausgebildet ist. Somit leistet der Nichttrenchbereich 36 bei der dritten Ausführungsform der kapazitiven Struktur keinen Beitrag zur Erhöhung des Kapazitätswertes.

27 zeigt schematisch dargestellt eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie DD' der in 23 dargestellten dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Struktur. Die Querschnittsansicht zeigt den zweiten Trenchbereich 8 sowie das angrenzende Gebiet 12 als Anschlussbereich der ersten Elektrode 5. Der Aufbau der kapazitiven Struktur innerhalb des zweiten Trenchbereichs 8 entspricht dem in 12 dargestellten und eingangs beschriebenen Aufbau des zweiten Trenchbereichs 8 der ersten Ausführungsform der kapazitiven Struktur und wird deshalb an dieser Stelle nicht nochmals beschrieben. Der zweite Trenchbereich 8 und das angrenzende Gebiet 12 dienen zum elektrischen Anschluss des sich im Zellenfeld 10 befindenden Teils der ersten Elektrode 5.

28 zeigt schematisch dargestellt benachbarte Trenches 3 sowie drei implantierte Dotierstoffprofile 31, 32, 33, wie sie in einem herkömmlichen Fertigungsprozess, bei welchem die Ausbildung der Wannenzone vor der Trenchätzung erfolgt, nach der Trenchätzung ausgebildet wären. Die Dotierstoffprofile sind bezogen auf eine vorteilhafte Tiefe des Trenchs 3 von 3 &mgr;m dargestellt.

29 zeigt die Anordnung der 28, nachdem die in 28 dargestellten Implantationsprofile ausdiffundiert wurden. Jede der drei Implantationen wurde senkrecht zur Oberfläche des Halbleiterkörpers durchgeführt. Erfolgt in diesem herkömmlichen Fertigungsprozess die Implantation der Wannenzone nach Trenchätzung, so führt die Ausdiffusion der implantierten Gebiete zu keiner in sich geschlossenen Wannenzone. Die Wannenzone ist nicht in sich geschlossen, da das tiefste Implantationsprofil 33' zwischen benachbarten Trenches und die oberste Implantation 31' im Bereich des Trenchs 3 nicht überlappen. Eine auf diese herkömmliche Art und Weise ausgebildete Wannenzone eignet sich nicht in vorteilhafter Weise als zweite Elektrode der erfindungsgemäßen kapazitiven Struktur.

30 zeigt schematisch dargestellt eine Querschnittsansicht benachbarter Trenches 3, wobei ein nach der Trenchätzung mit einer Hochenergieimplantation hergestelltes Dotierstoffprofil 33 gezeigt ist. Die Hochenergieimplantation zur Herstellung des in 30 beispielhaft gezeigten Dotierstoffprofils erfolgt vorteilhaft von zwei gegenüberliegenden Seiten aus unter einem Winkel von 45° relativ zur Oberfläche des Halbleiterkörpers. Eine derartige schräge Hochenergieimplantation zeichnet sich dadurch aus, dass die implantierten Dotierstoffatome in einem Bereich zwischen den Trenches 3 tiefer in den Halbleiterkörper eindringen können im Vergleich zur Tiefe der Trenches 3. Eine schräge Hochenergieimplantation eignet sich somit insbesondere zur Ausbildung einer tiefen Wannenzone nach bereits erfolgter Trenchätzung aus.

In 31 ist schematisch eine Querschnittsansicht benachbarter Trenches 3 dargestellt. Vor der Ätzung der Trenches 3 wurde eine Wannenzone 34 ausgebildet, deren Tiefe mit der Tiefe der nachfolgend geätzten Trenches 3. Nach der Trenchätzung erfolgt die Ausbildung der drei Implantationsprofile 31, 32 und 33. In vorteilhafter Weise lassen sich die Profile 31 und 32 durch Implantationen mit Energien von 80 keV und 500 keV unter einem Implantationswinkel von 7° und 3° relativ zur Oberfläche herstellen. Das tief in den Halbleiterkörper hineinragende Profil 33 ist auf die mit Hilfe der 30 beschriebene schräge Hochenergieimplantation zurückzuführen.

Ein Vorteil der schrägen Hochenergieimplantation wird bei Betrachtung der Dotierstoffprofile 31, 32, 33 und 34 in 31 ersichtlich. Die Wannenzone 33 ist geeignet, die unterhalb des Trenchs 3 ausgebildeten Profile 31, 32 mit der vor der Trenchätzung geformten Wannenzone 34 im Bereich zwischen den Trenches 3 zu verbinden. Hierzu dient eine Ausdiffusion der in 31 dargestellten Profile 31, 32, 33. Damit zeichnet sich eine schräge Hochenergieimplantation der Wannenzone 33 besonders dadurch aus, nach Trenchätzung durch Implantation eine tiefe Wannenzone 31, 32, 33, 34 zu formen, in die ein Trench 3 vollständig eingebettet werden kann. Eine derartige Anordnung von Trench 3 und Wannenzone 31, 32, 33, 34 eignet sich insbesondere zur Realisierung von Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Struktur.

32 zeigt eine Querschnittsansicht benachbarter Trenches 3 mit Hilfegrößen zur qualitativen Beschreibung der bei schräger Implantation unter einem &thgr; relativ zur Oberfläche 2 zurückgelegter Wegstrecken innerhalb des Halbleiterkörpers 1. Hierzu dienen einfache geometrische Überlegungen. Es wird vereinfachend angenommen, dass die Tiefe T der Trenches 3 groß ist im Vergleich zur Eindringtiefe h eines implantierten Dotierstoffatoms. Die im Halbleiterkörper 1 zurückgelegte Wegstrecke Rp&thgr; eines implantierten Dotierstoffatoms hängt im Wesentlichen von der Implantationsenergie und dem Material des Halbleiterkörpers 1 ab. Nimmt man an, dass die Trenches eine Breite W und einen Abstand W voneinander aufweisen, so beträgt die in einem Trench 3 von einem Dotierstoffatom zurückgelegte Wegstrecke l = W&bullopr;sin&thgr;(1) und eine ganze Anzahl an durchquerter Nichttrenchbereiche ist durch n = Int((Rp&thgr;&bullopr;sin&thgr;)/W)(2) gegeben, wobei Int(a) ein Operator zum Ermitteln des ganzzahligen Anteils einer beliebigen Zahl a ist. Die im Trench 3 und zwischen der Trenches 3 im Halbleiterkörper 1 zurückgelegte Wegstrecke lT eines Dotierstoffatoms bei schräger Implantation beträgt lT = Rp&thgr; + n&bullopr;l(3).

Erfolgt das Auftreffen des Dotierstoffatoms an der Oberfläche 2 des Halbleiterkörpers 1 zwischen benachbarten Trenches 3, so beträgt die Eindringtiefe h des Dotierstoffatoms an einer Position P h = lT&bullopr;cos&thgr; = Rp&thgr;&bullopr;cos&thgr; + n&bullopr;W&bullopr;sin&thgr;&bullopr;cos&thgr;(4), wobei beim Auftreffen des Dotierstoffatoms an der Oberfläche 2 im Bereich eines Trenchs 3, der von dem benachbarten Nichttrenchbereich einen lateralen Abstand w aufweist, die Eindringtiefe des Dotierstoffatoms als h = lT&bullopr;cos&thgr; = Rp&thgr;&bullopr;cos&thgr; + n&bullopr;W&bullopr;sin&thgr;&bullopr;cos&thgr; + w/sin&thgr;(5) gegeben ist mit 0<w<W.

Die obige qualitative Beschreibung ermöglicht eine einfache Abschätzung der Eindringtiefe h bei schräger Implantation mit den Hilfsgrößen W, Rp&thgr;, &thgr; und kann als Hilfe bei der Dimensionierung einer als zweiter Elektrode ausgebildeten Wannenzone der erfindungsgemäßen kapazitiven Struktur herangezogen werden.

1Halbleiterkörper 2Oberfläche 3Trench 4Isolationsschicht 5Elektrode, erste Elektrode 6Wannenzone, zweite Elektrode 7erster Trenchbereich 8zweiter Trenchbereich 9gegenüberliegende Seitenwände 10Zellenfeld 11Anschlussbereich 12angrenzendes Gebiet 13Innenwände einer Aussparung der Elektrode 14vertikale Position eines obersten Endes der E lektrode im ersten Trenchbereich 15weitere Isolationsschicht 16Füllschicht 17isolierende Schicht 18Ätzstoppschicht 19Fotolack 20Isolationsschicht als Dielektrikum 21Feldoxid 22erste Halbleiterzone innerhalb der Wannenzone 23zweite Halbleiterzone innerhalb der Wannenzone 24dritte Halbleiterzone innerhalb der Wannenzone 25Feldplatte 26Metallschicht 27Kontaktloch zum Anschluss von erster Elektro de/zweiter Elektrode, Feldplatte 28aktives Gebiet 29, 30weitere Halbleiterzonen innerhalb der Wannenzone 31erstes implantiertes Dotierstoffprofil vor Aus diffusion 31'erstes implantiertes Dotierstoffprofil nach Ausdiffusion 32zweites implantiertes Dotierstoffprofil vor Aus diffusion 32'zweites implantiertes Dotierstoffprofil nach Ausdiffusion 33drittes implantiertes Dotierstoffprofil vor Aus diffusion 33'drittes implantiertes Dotierstoffprofil nach Ausdiffusion 34ausgebildete Wannenzone vor der Trenchätzung 35Schutzschicht 36Nichttrenchbereich d1Abstand gegenüberliegender Seitenwände an der Oberfläche des ersten Trenchbereichs d1'Schichtdicke der Isolationsschicht im ersten Trenchbereich d2Abstand gegenüberliegender Seitenwände an der Oberfläche des zweiten Trenchbereichs d2'Schichtdicke der Isolationsschicht im zweiten Trenchbereich hEindringtiefe eines implantierten Dotierstoff atoms lWegstrecke eines Dotierstoffatoms bei schräger Implantation innerhalb eines Trenchs lTWegstrecke eines Dotierstoffatoms bei schräger Implantation durch den Halbleiterkörper. AA', BB', CC', DD'Schnittlinien zur Kennzeichnung von Quer schnittsansichten PPosition eines implantierten Dotierstoffatoms RPWegstrecke eines Dotierstoffatoms im Halbleiter körper TTrenchtiefe WAbstand benachbarter Trenches, Trenchbreite

Anspruch[de]
  1. Kapazitive Struktur mit

    – einem in einem Halbleiterkörper (1) von einem ersten Leitfähigkeitstyp ausgebildeten und an eine Oberfläche (2) des Halbleiterkörpers (1) angrenzenden Trench (3),

    – einer innerhalb des Trenchs (3) ausgebildeten und an den Halbleiterkörper (1) angrenzenden Isolationsschicht (4),

    – einer innerhalb des Trenchs (3) ausgebildeten Elektrode (5), die durch die Isolationsschicht gegenüber dem Halbleiterkörper (1) elektrisch isoliert ist und die wenigstens einen Teil einer ersten Elektrode der kapazitiven Struktur bildet,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    – der Trench (3) an eine im Halbleiterkörper (1) ausgebildete Wannenzone (6) von einem zum ersten Leitfähigkeitstyp inversen zweiten Leitfähigkeitstyp angrenzt, und dass

    – die Wannenzone (6) eine zweite Elektrode der kapazitiven Struktur bildet.
  2. Kapazitive Struktur nach Anspruch 1,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    – der Trench (3) einen ersten Trenchbereich (7) und einen zweiten Trenchbereich (8) aufweist, wobei sich gegenüberliegende Seitenwände (9) des Trenchs (3) einen Abstand (d1,d2) voneinander aufweisen, der an der Oberfläche (2) des zweiten Trenchbereichs (8) größer (d2) ist als an der Oberfläche (2) des ersten Trenchbereichs (d1),

    – der erste Trenchbereich (7) ein Zellenfeld (10) und der zweite Trenchbereich (8) einen Anschlussbereich (11) der kapazitiven Struktur definiert, und dass

    – die Isolationsschicht (4) im zweiten Trenchbereich eine größere Schichtdicke (d2') aufweist als die Isolationsschicht im ersten Trenchbereich.
  3. Kapazitive Struktur nach Anspruch 2,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    – sich Teile der Elektrode (5) im zweiten Trenchbereich (8) auf ein angrenzendes Gebiet (12) des Halbleiterkörpers (1) als ein weiterer Teil der ersten Elektrode erstrecken und vom Halbleiterkörper (1) des angrenzenden Gebietes (12) isoliert sind, und dass

    – der weitere Teil der ersten Elektrode im angrenzenden Gebiet (12) als Anschlusszone der ersten Elektrode dient.
  4. Kapazitive Struktur nach einem der Ansprüche 2 oder 3,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    – die Elektrode (5) innerhalb des Trenchs (3) eine Aussparung aufweist, und dass

    – die vertikale Position (14) eines obersten Endes der Elektrode (5) im ersten Trenchbereich (7) unterhalb der Oberfläche (2) des Halbleiterkörpers (1) liegt.
  5. Kapazitive Struktur nach Anspruch 4,

    gekennzeichnet durch

    – eine weitere Isolationsschicht (15), die die Innenwände (13) der Ausparung der Elektrode (5) bedeckt,

    – eine Füllschicht (16), die auf der weiteren Isolationsschicht (15) vorgesehen ist und den verbleibenden Teil der Aussparung im Wesentlichen bis zur vertikalen Position (14) des obersten Endes der Elektrode (5) auffüllt.
  6. Kapazitive Struktur nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (d1) sich gegenüberliegender Seitenwände (9) an der Oberfläche (2) des ersten Trenchbereichs (7) im Bereich von 0,3&mgr;m bis 1,3&mgr;m liegt.
  7. Kapazitive Struktur nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (d2) sich gegenüberliegender Seitenwände (9) an der Oberfläche (2) des zweiten Trenchbereichs (8) im Bereich von 2&mgr;m bis 3&mgr;m liegt.
  8. Kapazitive Struktur nach Anspruch 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenchtiefe 1,5&mgr;m bis 3,5&mgr;m beträgt.
  9. Kapazitive Struktur nach Anspruch 1,

    gekennzeichnet durch

    – einen Oberflächenbereich des Halbleiterkörpers (1), der den Trench (3) oder mehrere derartiger Trenches (3) sowie einen Nichttrenchbereich (36), der keinen Trench (3) aufweist, enthält,

    – die Isolationsschicht (4), die die Oberfläche (2) des Halbleiterkörpers (1) im Nichttrenchbereich (36) bedeckt, und durch

    – im Nichttrenchbereich (36) oberhalb der Isolationsschicht (4) ausgebildete Teile der ersten Elektrode (5), die durch die Isolationsschicht (4) vom Halbleiterkörper (1) elektrisch isoliert werden.
  10. Kapazitive Struktur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (d1) sich gegenüberliegender Seitenwände (9) an der Oberfläche (2) des ersten Trenchbereichs (7) im Bereich von 0,3&mgr;m bis 0,7&mgr;m liegt.
  11. Kapazitive Struktur nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenchtiefe 1,5&mgr;m bis 2,5&mgr;m beträgt.
  12. Kapazitive Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wannenzone (6) durch mehrere Halbleiterzonen (22,23,24,29,30) vom zweiten Leitfähigkeitstyp ausgebildet ist.
  13. Kapazitive Struktur nach einem der Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Trench (3) im Halbleiterkörper (1) vollständig in die Wannenzone (6) eingebettet ist.
  14. Kapazitive Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (4) Siliziumdioxid aufweist.
  15. Kapazitive Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (4) aus mehreren isolierenden Schichten aufgebaut ist.
  16. Kapazitive Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (5) aus Polysilizium gebildet ist.
  17. Kapazitive Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllschicht (16) aus Polysilizium gebildet ist.
  18. Kapazitive Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Trench (3) entlang der Oberfläche (2) spiralförmig oder mäanderförmig oder streifenförmig ausgebildet ist.
  19. Verfahren zum Herstellen einer kapazitiven Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 18,

    gekennzeichnet durch

    die folgenden Schritte ausgehend von einer Struktur, die einen Halbleiterkörper (1) aufweist:

    – Ausbildung der Wannenzone (6) vom zweiten Leitfähigkeitstyp nach der Ätzung des Trenchs (3),

    – Abscheidung einer isolierenden Schicht (17) und einer Ätzstoppschicht (18),

    – Strukturierung der Ätzstoppschicht (18),

    – Ätzung der isolierenden Schicht (17) derart, dass die innerhalb des ersten Trenchbereichs (7) liegenden Teile der isolierenden Schicht (17) entfernt werden,

    – Ausbildung einer als Dielektrikum dienenden Isolationsschicht (20),

    – Abscheidung der Elektrode (5) auf der Isolationsschicht (20),

    – Ausbildung einer weiteren Isolationsschicht (15) auf der Elektrode (5)

    – Abscheidung einer Füllschicht (16) auf der weiteren Isolationsschicht (15) derart, dass der Trench (3) gefüllt wird,

    – Strukturierung der Füllschicht (16) und der Elektrode (5).
  20. Verfahren zum Herstellen einer kapazitiven Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 18,

    gekennzeichnet durch

    die folgenden Schritte ausgehend von einer Struktur, die einen Halbleiterkörper (1) aufweist:

    – Ätzung des Trenchs (3) nach Ausbildung der Wannenzone (6) vom zweiten Leitfähigkeitstyp,

    – Abscheidung einer isolierenden Schicht (17) und einer Ätzstoppschicht (18),

    – Strukturierung der Ätzstoppschicht (18),

    – Ätzung der isolierenden Schicht (17) derart, dass die innerhalb des ersten Trenchbereichs (7) liegenden Teile der isolierenden Schicht (17) entfernt werden,

    – Ausbildung einer als Dielektrikum dienenden Isolationsschicht (20),

    – Abscheidung der Elektrode (5) auf der Isolationsschicht (20),

    – Ausbildung einer weiteren Isolationsschicht (15) auf der Elektrode (5)

    – Abscheidung einer Füllschicht (16) auf der weiteren Isolationsschicht (15) derart, dass der Trench (3) gefüllt wird,

    – Strukturierung der Füllschicht (16) und der Elektrode (5).
  21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Wannenzone (6) durch Implantation von mehreren Halbleiterzonen (31,32,33) vom zweiten Leitfähigkeitstyp ausgebildet wird.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der mehreren Halbleiterzonen (31,32,33) der Wannenzone (6) durch eine Hochenergieimplantation hergestellt wird.
  23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der mehreren Halbleiterzonen (31,32,33) der Wannenzone (6) erzeugt wird, indem von wenigstens zwei Richtungen aus unter einem Winkel 0 im Bereich von 30° bis 60° relativ zur Oberfläche (2) implantiert wird.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Strukturierung der Elektrode (5) wenigstens eine weitere Halbleiterzone (29,30) vom zweiten Leitfähigkeitstyp als ein weiterer Teil der Wannenzone (6) durch Implantation ausgebildet wird.
Es folgen 26 Blatt Zeichnungen






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