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Verfahren zur Herstellung von Dick-und Dünnoxidstrukturen in Trenches mittels Sauerstoffimplantation

IP.com Disclosure Number: IPCOM000018224D
Original Publication Date: 2002-Apr-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-23
Document File: 2 page(s) / 230K

Publishing Venue

Siemens

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Dr. Markus Zundel: AUTHOR

Abstract

Bei der Entwicklung neuer Generationen von DMOS -Leistungstransistoren (Degradation Metal Oxyd Semiconductor) spielt die Verringerung des spezifischen Einschaltwiderstandes R on x A eine große Rolle. Dazu werden die geometrischen Ab- messungen des Transistors so optimiert, daß der Flächenbedarf auf der Waferscheibe pro Kanalweite minimiert wird. Ein wesentlicher Schritt war dabei, von planaren Konzepten mit großem Flächenbedarf auf vertikale Trench-Konzepte mit deutlich verrin- gertem Flächenbedarf umzusteigen. Die reproduzier- bare, stabile und produktionstaugliche Herstellung einer Dickoxid-Dünnoxidstruktur innerhalb eines Trenches ("Feldplatte") stellt dabei eine besondere Herausforderung an die verwendeten Technologien dar, die bis heute nur teilweise gemeistert wurden. Hier kann mit Hilfe einer Sauerstoffimplantation und anschließender oxidativer Temperung ein neues Verfahren bereitgestellt werden, das die noch vor- handenen grossen Streuungen der Lage des Feld- plattenfußpunktes deutlich verringern soll. Dies ist insofern wichtig, da die Lage des Feldplattenfuß- punktes unmittelbaren Einfluß auf das Durchbruch- verhalten des Feldplattentrenchtransistors hat. Die Herstellung einer brauchbaren Dickoxid- Dünnoxidstruktur innerhalb eines Trenches wird heute typischerweise mittels Lackstöpsel- oder Po- lyplug- oder BPSG-Stöpselprozessen (Bor- Phosphor-Silicatglas ) hergestellt. Dabei treten je- doch größere Probleme in der Reproduzierbarkeit, der Stabilität und in den Streuungen dieser Prozesse auf. Dies liegt im wesentlichen an den verwendeten Rückätzverfahren, deren Ätzraten zwar für planare Prozesse gut bekannt sind, für Rückätzungen in Trenches hinein jedoch kaum bekannt sind und zur Zeit nur abgeschätzt werden können. Eine gänzlich zufriedenstellende Lösung dieser Probleme mit hoher Reproduzierbarkeit und geringen Streuungen der Lage des Feldplattenfußpunktes konnte bisher noch nicht erreicht werden.

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Verfahren zur Herstellung vonDick- und Dünnoxidstrukturen inTrenches mittels Sauerstoffimplan-tation

Bauelemente

Idee: Dr. Markus Zundel, München

Bei der Entwicklung neuer Generationen vonDMOS -Leistungstransistoren (Degradation MetalOxyd� Semiconductor)� spielt� die� Verringerung desspezifischen� Einschaltwiderstandes R on� x� A� einegroße� Rolle.� Dazu� werden� die� geometrischen� Ab-messungen� des� Transistors� so� optimiert, daß derFlächenbedarf auf der Waferscheibe pro Kanalweiteminimiert wird. Ein wesentlicher Schritt war dabei,von planaren Konzepten mit großem Flächenbedarfauf vertikale Trench-Konzepte� mit� deutlich� verrin-gertem Flächenbedarf umzusteigen. Die reproduzier-bare,� stabile� und� produktionstaugliche Herstellungeiner Dickoxid-Dünnoxidstruktur innerhalb einesTrenches� ("Feldplatte")� stellt� dabei� eine besondereHerausforderung an die verwendeten Technologiendar, die bis heute nur teilweise gemeistert wurden.Hier kann mit Hilfe einer Sauerstoffimplantation undanschließender oxidativer Temperung ein neuesVerfahren� bereitgestellt� werden,� das die noch vor-handenen� grossen� Streuungen� der� Lage� des� Feld-plattenfußpunktes� deutlich� verringern� soll.� Dies� istinsofern� wichtig,� da� die Lage des Feldplattenfuß-punktes unmittelbaren Einfluß auf das Durchbruch-verhalten des Feldplattentrenchtransistors hat.

Die Herstellung einer brauchbaren Dickoxid-Dünnoxidstruktur innerhalb eines Trenches wirdheute� typischerweise� mittels� Lackstöpsel-� oder Po-lyplug- oder BPSG-Stöpselprozessen� (Bor-Phosphor-Silicatglas )� hergestellt.� Dabei� treten je-doch� größere� Probleme� in der Reproduzierbarkeit,der Stabilität und in den Streuungen dieser Prozesseauf. Dies liegt im wesentlichen an den verwendetenRückätzverfahren,� deren� Ätzraten� zwar� für� planareProzesse gut bekannt� sind,� für� Rückätzungen� inTrenches hinein jedoch kaum bekannt sind und zurZeit nur abgeschätzt werden können. Eine gänzlichzufriedenstellende Lösung dieser Probleme mit hoherReproduzierbarkeit� und� geringen� Streuungen derLage des Feldplattenfußpunktes konnte bisher nochnicht erreicht werden.

Folgender Prozessfluss wird deshalb für einenFeldplattentrenchtransistor vorgeschlagen:

1.� � � � Aufbringen der Trench-Hardmask

2.� � � � Durchführung der Trenchätzung

3.� � � � Isotrope Trench-Verrundungsätzung (Unterät-zung der Hardmask, siehe Abb. 1)

4.� � � � Optional:�...