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Verfahren zur Herstellung einer Polydiode im Trench

IP.com Disclosure Number: IPCOM000031288D
Original Publication Date: 2004-Oct-25
Included in the Prior Art Database: 2004-Oct-25
Document File: 1 page(s) / 17K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Polydioden werden in derzeitigen Konzepten fuer Leistungshalbleiter als Temperatursensoren und als ESD-Schutz (ElectroStatic Discharge) eingesetzt. Zur Herstellung solcher im Trench vergrabenen Strukturen ist bekannt, dass zunaechst mit der Abscheidung von undotiertem Poly in den Trench begonnen wird und anschliessend mittels Implantation bzw. Belegungsprozessen die gewuenschten Dotierungen im Poly eingestellt werden. Nachteilig dabei ist, dass dies zwei Fotoebenen fuer die beiden p- und n- Dotierungen erfordert und dass gleichzeitig die gewuenschte hohe Dotierung im Trenchpoly des Leistungstransistors nur sehr schwer mittels eines grossen Temperaturbudgets zum Austreiben der Dotierung bis tief in die Trenches hinein realisierbar ist. Es muessten diese beiden Prozessbloecke (Poly fuer Tempsense und Poly fuer DMSO (Diffusion Metal Oxide Semiconductor)) voneinander separiert werden. Dies erfordert einen hoeheren Kostenaufwand. Ein neuartiges Verfahren ermoeglicht nun eine kostenguenstige und gleichzeitig zum Prozessfluss eines Trenchleistungstransistors kompatible Herstellung einer Polydiode in einem Trench. Dabei bleibt der bisherige Standardprozessablauf bis zum Polyabscheideprozess erhalten. Dann wird der Polyabscheideprozess in zwei Stufen durchgefuehrt. Mit der ersten Stufe wird ein niedrig und definiert dotiertes n- Poly mit einer definierten Dicke derart in den Trench abgeschieden, dass die Zellenfeldtrenches mit grosser Trenchoeffnung nur zu einem Bruchteil gefuellt werden, die gleichzeitig vorhandenen Temperatursensortrenches mit deutlich geringerer Trenchoeffnung jedoch vollstaendig gefuellt sind. Dann erfolgt der zweite Teil der Polyabscheidung mit der restlichen Schichtdicke und mit der hohen n+ Dotierung. Dieser Prozess fuellt die Trenches mit grosser Oeffnung noch auf, die anderen Sensortrenches sind bereits gefuellt. Daraufhin wird das Poly oberhalb der Trenches wieder entfernt (beispielsweise durch Rueckaetzung/Recess, durch CMP (Chemical Mechanical Planarization), ...). Dadurch wird das hochdotierte Poly im Bereich des Sensordiodentrenches entfernt; in den DMOS-Zellentrenches verbleibt ein hochdotiertes Polygebiet. Nun wird weiter gemaess dem Standardverfahren vorgegangen. Durch ein ausreichend grosses Temperaturbudget (z.B. Bodydrive) wird die hohe n+ Dotierung in den Zellenfeldtrenches des DMOS durch Ausdiffusion gleichmaessig verteilt und stellt somit die Transistorfunktion sicher. Diese waere fuer den Fall, dass sich das niedrig dotierte n- Poly in der Naehe des Kanals befindet, aufgrund der Beeinflussung der Einsatzspannung nicht mehr sichergestellt. Nachfolgend wird im Standardflow weiterverfahren. Somit wird erreicht, dass die Sensortrenches eine definierte niedrige Dotierung aufweisen und gleichzeitig die DMOS-Trenches eine hohe n+ Dotierung beinhalten.

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S

Verfahren zur Herstellung einer Polydiode im Trench

Idee: Dr. Markus Zundel, DE-Muenchen; Norbert Krischke, DE-Muenchen; Dr. Thorsten Meyer, DE-

Muenchen

Polydioden werden in derzeitigen Konzepten fuer Leistungshalbleiter als Temperatursensoren und als ESD-Schutz (ElectroStatic Discharge) eingesetzt. Zur Herstellung solcher im Trench vergrabenen Strukturen ist bekannt, dass zunaechst mit der Abscheidung von undotiertem Poly in den Trench begonnen wird und anschliessend mittels Implantation bzw. Belegungsprozessen die gewuenschten Dotierungen im Poly eingestellt werden. Nachteilig dabei ist, dass dies zwei Fotoebenen fuer die beiden p- und n- Dotierungen erfordert und dass gleichzeitig die gewuenschte hohe Dotierung im Trenchpoly des Leistungstransistors nur sehr schwer mittels eines grossen Temperaturbudgets zum Austreiben der Dotierung bis tief in die Trenches hinein realisierbar ist. Es muessten diese beiden Prozessbloecke (Poly fuer Tempsense und Poly fuer DMSO (Diffusion Metal Oxide Semiconductor)) voneinander separiert werden. Dies erfordert einen hoeheren Kostenaufwand.

Ein neuartiges Verfahren ermoeglicht nun eine kostenguenstige und gleichzeitig zum Prozessfluss eines Trenchleistungstransistors kompatible Herstellung einer Polydiode in einem Trench. Dabei bleibt der bisherige Standardprozessablauf bis zum Polyabscheideprozess erhalten. Dann wird der Polyabscheideprozess in zwei Stufen durchgefuehrt. Mit der ersten Stufe wird ein niedrig und definiert dotiertes n- Poly mit einer definierten Dicke derart in...