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Verfahren zur Herstellung eines Source-Body-Kontaktes minimaler Ausdehnung fuer Leistungstransistoren mittels Spacer-Technik

IP.com Disclosure Number: IPCOM000018992D
Original Publication Date: 2003-Sep-25
Included in the Prior Art Database: 2003-Sep-25
Document File: 4 page(s) / 862K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Bei der Entwicklung neuer Niedervoltleistungstransistoren wird versucht, moeglichst viele Zellen pro Chipflaeche zu vereinen. Dazu wird der Zellabstand (Cellpitch) zunehmend geringer gestaltet. Das dazu verwendete Lithographie-Equipment stellt bei der zunehmenden Miniaturisierung ein Limit bezueglich der Trench-Breite (Kanalbreite im Chip), der Kontaktbreite und der Genauigkeit der Justage von Trench und Kontakt dar. Lithographie ist ein Verfahren zur Bearbeitung von Oberflaechen von Halbleiterbauelementen. Die erwuenschte Struktur wird zunaechst graphisch erstellt, dann per Photobildtechnik auf eine Lackmaske aufgebracht, die danach als Schablone bei der Gestaltung der Oberflaeche des Chips durch verschiedenartige Bestrahlung dient. Nach der Gestaltung der Oberflaechenstruktur wird ueber ein Kontaktloch bzw. Kontaktstreifen (Abb. 1) eine Body-Verstaerkungsimplantation mit einem Body-Kontakt eingefuegt. Dabei handelt es sich um eine Hochenergie-Implantation, bei dem das Substrat in einem definiertem Bereich mit Boratomen bei N-Kanaltransistoren, mit Arsenatomen bei P-Kanaltransistoren beschossen und mit Ladungstraegern angereichert wird. Dieses Implantat dient dazu, einen evtl. Avalanche-Fall (lawinenartiger Durchbruch der Ladungstraeger zwischen Drain bzw. Source und Gate, den Anschluessen des Leistungstransistors - Abb. 1) lokal zu definieren und zu verhindern, dass groessere Mengen an Ladungstraegern in die Oxidschicht, der Isolationsschicht zwischen Gate und Substrat gelangen, was u.U. eine Aenderung der Eigenschaften des Bauelements bewirkt. Bei dieser Hochenergie-Implantation kommt es jedoch zu einer seitlichen Streuung der Fremdatome und damit der Ladungstraeger ausserhalb des vordefinierten Bereichs (laterales Straggling).

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S

© SIEMENS AG 2003 file: ifx_2003J51462.doc page: 1

Verfahren zur Herstellung eines Source-Body-Kontaktes minimaler Ausdehnung fuer Leistungstransistoren mittels Spacer-Technik

Idea: Dr. Walter Rieger, AT-Villach; Manfred Kotek, AT-Villach

Bei der Entwicklung neuer Niedervoltleistungstransistoren wird versucht, moeglichst viele Zellen pro Chipflaeche zu vereinen. Dazu wird der Zellabstand (Cellpitch) zunehmend geringer gestaltet. Das dazu verwendete Lithographie-Equipment stellt bei der zunehmenden Miniaturisierung ein Limit bezueglich der Trench-Breite (Kanalbreite im Chip), der Kontaktbreite und der Genauigkeit der Justage von Trench und Kontakt dar. Lithographie ist ein Verfahren zur Bearbeitung von Oberflaechen von Halbleiterbauelementen. Die erwuenschte Struktur wird zunaechst graphisch erstellt, dann per Photobildtechnik auf eine Lackmaske aufgebracht, die danach als Schablone bei der Gestaltung der Oberflaeche des Chips durch verschiedenartige Bestrahlung dient. Nach der Gestaltung der Oberflaechenstruktur wird ueber ein Kontaktloch bzw. Kontaktstreifen (Abb. 1) eine Body- Verstaerkungsimplantation mit einem Body-Kontakt eingefuegt. Dabei handelt es sich um eine Hochenergie-Implantation, bei dem das Substrat in einem definiertem Bereich mit Boratomen bei N- Kanaltransistoren, mit Arsenatomen bei P-Kanaltransistoren beschossen und mit Ladungstraegern angereichert wird. Dieses Implantat dient dazu, einen evtl. Avalanche-Fall (lawinenartiger Durchbruch der Ladungstraeger zwischen Drain bzw. Source und Gate, den Anschluessen des Leistungstransistors - Abb. 1) lokal zu definieren und zu verhindern, dass groessere Mengen an Ladungstraegern in die Oxidschicht, der Isolationsschicht zwischen Gate und Substrat gelangen, was u.U. eine Aenderung der Eigenschaften des Bauelements bewirkt. Bei dieser Hochenergie- Implantation kommt es jedoch zu einer seitlichen Streuung der Fremdatome und damit der Ladungstraeger ausserhalb des vordefinierten Bereichs (laterales Straggling).

Mit einem moeglichst kleinen Kontaktloch bzw. moeglichst schmalen Kontaktstreifen kann der Bereich der Body-Implantation im Substrat genauer definiert und damit die Qualitaet des Leistungstranssistors (bzgl. eines Avalanche-Falls) bei weiterer Miniaturisierung, d.h. bei Verkleinerung der Trench-Breite erhalten werden. Des weiteren ist ein schmalerer Bodykontakt zugunsten der Source wuenschenswert, da die Source fuer einen moeglichst niederohmigen Kontakt eine moeglichst grosse Kontaktflaeche benoetigt, die Flaeche jedoch durch die Miniaturisierung begrenzt wird.

Bei der Gestaltung des Kontaktloches laesst das Lithograhie-Equipment unter Beruecksichtigung der Herstellungskosten nur eine minimale Breite von 0,5µm zu. Bei dem hier vorgestellten Verfahren kann die Breite nach Belieben verkleinert werden. Dazu wird auf die Oberflaeche, auf der zuvor die Kontaktloecher durch Lithographie erzeugt wurden, eine Spacerschicht aufgebracht (Nitrid als moegliches Spacermaterial...