Patent DE-10261464-B4 (DE)
Title: Isolierte Gatehalbleitervorrichtung mit einer Grabenstruktur
Inventor: NARAZAKI ATSUSHI
IPC: H01L29/423
Filed: 2002-12-31
Granted: 2021-08-12
Abstract: Isolierte Gatehalbleitervorrichtung, die eine MOS-Transistorstruktur aufweist, mit:einem Halbleitersubstrat (1) von einem ersten Leitfähigkeitstyp (n), das eine erste Hauptoberfläche (1S1) und eine zweite Hauptoberfläche (1S2) aufweist, die sich in einer dritten Richtung (D3) gegenüberliegen;einer Basisschicht (103) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp (p), die von einer Zellenregion in der ersten Hauptoberfläche und einer Region in der ersten Hauptoberfläche (1S1), definiert ist durch ein Ende, das eine Grenze (BL) zwischen der Zellenregion (CR) und einer Anschlussregion (TR) benachbart zu der Zellenregion ist, und durch das andere Ende, das von der Grenze zur Anschlussregion mit einem ersten Abstand (d1) entlang einer ersten Richtung (D1) beabstandet ist, bis in ein Inneres des Halbleitersubstrats entlang der dritten Richtung gebildet ist;einem ersten Graben (105a), der von der Zellenregion in der ersten Hauptoberfläche durch die Basisschicht hindurch bis ins Innere des Halbleitersubstrats entlang der dritten Richtung gebildet ist;einem ersten Gateisolationsfilm (106), der auf einer gesamten Bodenfläche und Seitenflächen des ersten Grabens gebildet ist; undeiner ersten Hauptelektrode (114), die auf der zweiten Hauptoberfläche (1S2) gebildet ist, wobeidie erste Richtung parallel zur ersten Hauptoberfläche und senkrecht zu der dritten Richtung ist,eine erste Tiefe (T1) von der ersten Hauptoberfläche zu einer Bodenfläche der Basisschicht kleiner ist, als eine zweite Tiefe (T2) von der ersten Hauptoberfläche bis zu der Bodenschicht des ersten Grabens,der erste Graben (105a) eine Mehrzahl von ersten Bereichen (P1) und eine Mehrzahl von zweiten Bereichen (P2) aufweist,die Mehrzahl der ersten Bereiche (P1) entlang einer zweiten Richtung (D2) senkrecht zu der ersten Richtung und der dritten Richtung angeordnet sind,jeder der Mehrzahl der ersten Bereiche (P1) einen Endbereich aufweist, der auf der Grenze (BL) zwischen der Zellenregion und der Anschlussregion liegt und sich zu dem einen Endbereich entlang der ersten Richtung (D1) erstreckt, undjeder der Mehrzahl der zweiten Bereiche (P2) zwischen benachbarten ersten Bereichen von der Mehrzahl der ersten Bereiche liegt und sich entlang der zweiten Richtung erstreckt, um die benachbarten ersten Bereiche miteinander zu verbinden, und die isolierte Gatehalbleitervorrichtung ferner aufweist:eine Mehrzahl von zweiten Hauptelektrodenbereichen (104) vom ersten Leitfähigkeitstyp, die jeweils von einer Region in der Zellenregion der ersten Hauptoberfläche, die von benachbarten ersten Bereichen und benachbarten zweiten Bereichen von der Mehrzahl der zweiten Bereiche, die den benachbarten ersten Bereichen entsprechen, eingeschlossen ist, bis zum Inneren der Basisschicht entlang oberer Bereiche der Seitenflächen der benachbarten ersten Bereiche und oberer Bereiche der Seitenflächen der benachbarten zweiten Bereiche gebildet sind;eine erste Gatesteuerelektrode (107a), die derart in dem ersten Graben gebildet ist, dass sie unterhalb einer oberen Oberfläche des ersten Grabens liegt, wobei die erste Gatesteuerelektrode den ersten Graben mit dem ersten Gateisolationsfilm dazwischenliegend angeordnet füllt;einen zweiten Graben (105b), der von einer Region in der ersten Hauptoberfläche, die definiert ist durch ein Ende, das die Grenze ist, und durch das andere Ende, das von der Grenze zur Anschlussregion mit einem zweiten Abstand (d2), der kürzer ist als der erste Abstand, entlang der ersten Richtung beabstandet ist, durch die Basisschicht hindurch bis ins Innere des Halbleitersubstrats entlang der dritten Richtung gebildet ist, wobei der zweite Graben eine dritte Tiefe (T3) aufweist, die größer ist als die erste Tiefe, und sich entlang der zweiten Richtung erstreckt, während er mit dem einen Endbereich verbunden ist, den jeder der Mehrzahl der ersten Bereiche aufweist;einen zweiten Gateisolationsfilm (106), der auf einer Bodenfläche und Seitenflächen des zweiten Grabens gebildet ist;eine zweite Gatesteuerelektrode (107b), die derart in dem zweiten Graben gebildet ist, dass sie unterhalb einer oberen Oberfläche des zweiten Grabens liegt, wobei die zweite Gatesteuerelektrode den zweiten Graben mit dem zweiten Gateisolationsfilm dazwischenliegend angeordnet füllt, und mit der ersten Gatesteuerelektrode an dem einen Endbereich elektrisch verbunden ist, den jeder der Mehrzahl der ersten Bereiche aufweist;eine Isolationsschicht (2, 106, 116, 111), die auf einer oberen Oberfläche der Basisschicht, einer oberen Oberfläche der ersten Gatesteuerelektrode, einer oberen Oberfläche des ersten Gateisolationsfilms, einer oberen Oberfläche der zweiten Gatesteuerelektrode, einer oberen Oberfläche des zweiten Gateisolationsfilms und einer Region in der Anschlussregion der ersten Hauptoberfläche gebildet ist, die außerhalb eines Endes der Basisschicht liegt;eine Mehrzahl von ersten Kontaktbereichen (112), die jeweils derart in der Isolationsschicht gebildet sind, dass ein Teil einer oberen Oberfläche freigelegt ist, den jeder der Mehrzahl der zweiten Hauptelektrodenbereiche aufweist, und eine obere Oberfläche eines Bereichs in der Basisschicht, der von jeder der Mehrzahl der zweiten Hauptelektrodenbereiche eingeschlossen ist;eine Mehrzahl von zweiten Kontaktbereichen (3), die jeweils derart in der Isolationsschicht gebildet sind, dass ein Teil einer oberen Oberfläche eines Bereichs in der Basisschicht freigelegt ist, der von einer Seitenfläche des zweiten Grabens auf der Seite der Grenze, Seitenflächen der benachbarten ersten Bereiche und einer Seitenfläche des äußersten zweiten Bereichs der Mehrzahl der zweiten Bereiche, die zu dem zweiten Graben weist, umschlossen ist;eine zweite Hauptelektrode (113), die in der Mehrzahl der ersten Kontaktbereiche und der Mehrzahl der zweiten Kontaktbereiche und auf einem Bereich in der Isolationsschicht gebildet ist, der auf der Zellenregion der ersten Hauptoberfläche liegt, wobei die zweite Hauptelektrode sich entlang der zweiten Richtung erstreckt und mit jedem der Mehrzahl der zweiten Hauptelektrodenbereiche und der Basisschicht elektrisch verbunden ist;einen dritten Kontaktbereich (109), der derart in der Isolationsschicht gebildet ist, dass ein Teil der oberen Oberfläche der zweiten Gatesteuerelektrode freigelegt ist; undeine Gateelektrode (108), die in dem dritten Kontaktbereich gebildet ist, auf einem Bereich in der Isolationsschicht, der definiert ist durch die Grenze und eine Stelle, die von der Grenze zur Zellenregion entlang der ersten Richtung mit einem dritten Abstand beabstandet ist, den Endbereich der zweiten Hauptelektrode nicht erreichend, und auf einem Bereich in der Isolationsschicht, der definiert ist durch die Grenze und eine Stelle, die von der Grenze zu der Anschlussregion entlang der ersten Richtung mit dem vierten Abstand beabstandet ist, der größer ist als der erste Abstand, wobei die Gateelektrode sich entlang der zweiten Richtung erstreckt und durch den dritten Kontaktbereich elektrisch mit der zweiten Gatesteuerelektrode verbunden ist.