固定用構造および嵌合構造
【課題】チップの縁領域は、膨張係数が異なることによって、温度サイクル中に、ＴＣ応力とも称される特定の負荷を受けることが多い。これらの縁領域は特にＴＣ応力を受け易いため、同領域内において様々な不良が生じる可能性がある。これによって、実際のデバイスにおける信頼性のリスクが増大する可能性がある。
【解決手段】半導体デバイスの金属構造２１０のための固定用構造２００は、オーバーハング形状の側壁２３０を少なくとも１つ含んだ固定用凹部構造２２０を含んでいる。上記金属構造２１０は、少なくとも部分的に上記固定用凹部構造２２０内に配置されている。
【解決手段】半導体デバイスの金属構造２１０のための固定用構造２００は、オーバーハング形状の側壁２３０を少なくとも１つ含んだ固定用凹部構造２２０を含んでいる。上記金属構造２１０は、少なくとも部分的に上記固定用凹部構造２２０内に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば（縦型）トランジスタを備えた半導体デバイスの分野などにおいて用いることのできる、固定用構造、および嵌合構造または把持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
縦型パワートランジスタ、あるいはＤＭＯＳ（二重拡散金属酸化膜半導体）パワートランジスタなどの新世代の半導体デバイスを開発するに当たっては、部品に最高の品質および信頼性を持たせることは重要な目標である。したがって、最新世代のトランジスタは、出荷される前に、最も厳しい信頼性試験を受けなければならない。これに関して、重要な試験の１つに温度サイクル（ＴＣ）がある。この試験では、（大部分が半導体材料、絶縁体、および金属からなる）チップまたはダイと、（大部分がプラスチックからなる）筐体との相互作用が試験される。この試験では、モールドあるいはパッケージングプロセス後における完成品の動作、具体的には、ダイの半導体材料と、パッケージングプロセスにおいて用いられるモールド樹脂との頻繁に異なる膨張係数の動作に対して試験される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＤＥ １０１ ９６ ６７７ Ｔ５
【特許文献２】ＤＥ １９９ ２１ ０１５ Ａ１
【特許文献３】ＪＰ ５７ １５２ １３０ Ａ
【特許文献４】ＤＥ １０ ２００５ ０４３ ９１４ Ａ１
【特許文献５】ＵＳ ５ ４７５ ２６８ Ａ
【特許文献６】ＪＰ ０５ ２４３ ３１８ Ａ
【特許文献７】ＵＳ ２００５ ０１４６ ０３６ Ａ１
【特許文献８】ＵＳ ５ ０７５ ７６３ Ａ
【特許文献９】ＤＥ ３３ ３１ ６２４ Ａ１
【特許文献１０】ＵＳ ２００５ ０１２７ ５１６ Ａ１
【特許文献１１】ＵＳ ６，８１８，９４７ Ｂ２
【特許文献１２】ＤＥ １０ ２００５ ００８ ３５４ Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
チップの縁領域は、膨張係数が異なることによって、温度サイクル中に、ＴＣ応力とも称される特定の負荷を受けることが多い。これらの縁領域は特にＴＣ応力を受け易いため、同領域内において様々な不良が生じる可能性がある。これによって、実際のデバイスにおける信頼性のリスクが増大する可能性がある。
【０００５】
このようなリスクは、可能な場合は、特にチップ縁領域内において回避される。大多数のデバイスにおいては、（例えば当該デバイスの機能構造を接触させるための）金属構造が構成される領域は、チップの縁領域内である。（縦型）トランジスタが用いられる場合は、例えば、いわゆるゲートランナー（gate runner）構造の領域内における信頼性に関して問題が生じる。ゲートランナー構造は、チップ縁の領域内に伸び、縦型トランジスタのゲート電極を接触させる機能を有している場合が多い。ゲートランナー構造の実施例においては、最悪の場合、ゲートランナー金属線がチップ表面から完全に分離してリフトオフしてしまうことがある。この現象は、「リフトされた金属線」とも称される。
【０００６】
また、関連する金属構造、すなわち、例えばゲートランナー金属線がチップ表面に付着した状態のままである一方、ＴＣ負荷が前後に激しくシフトされるために、各ＴＣ試験の終了時には、場所によっては当初の位置から著しくシフトされる場合もある。この現象は、「シフトされた金属線」とも称される。
【０００７】
また、このようにシフトされた金属構造あるいは金属線は、断面形状において明らかに異なっている場合が多い。例えば、試験の開始時では、ほぼ対称な台形であったものが、試験の終了時には、非常に剪断された台形となって観察される場合が多い。
【０００８】
このような信頼性のリスクが生じる可能性は非常に高く、例えば、当該デバイス内において生成される熱のみによって生じる場合がある。最終的なデバイスのアプリケーションによっては、個々のデバイスの機能領域同士が、もはや（完全に）接続された状態でなくなると、デバイスの全体的な故障につながる可能性がある。例えば（縦型）トランジスタの場合、ゲートランナー構造が分離またはシフトすると、実際のトランジスタ構造を有するデバイスのセルフィールドの領域内に位置する一部のセルが制御不可能となり、当該縦型トランジスタの電気的特性が動作中に変化してしまう。
【０００９】
したがって、金属構造がリフトオフまたはシフトされたために縦型トランジスタの実際のセルフィールドの一部が故障すると、別の動作中において、当該セルフィールドの残りのセルへの負荷が過剰となり、最終的には縦型トランジスタあるいは関連するデバイスが、動作中に破損する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
半導体デバイスの金属構造のための固定用構造の一実施形態は、半導体デバイスの金属構造のための固定用構造を含んでいる。当該固定用構造は、オーバーハング形状の側壁を少なくとも１つ含んだ固定用凹部構造を含んでおり、上記金属構造は、少なくとも部分的には、上記固定用凹部構造内に配置されている。
【００１１】
基板上のデバイスのための嵌合構造の一実施形態は、基板上のデバイスのための嵌合構造を含んでいる。当該嵌合構造は、トポロジーエッジを少なくとも１つ含んだ、上記基板上の構造化されたデバイス層と、上記構造化されたデバイス層の上記トポロジーエッジ上の少なくとも一部に配置されている、上記構造化されたデバイス層上の金属構造とを含んでいる。トポロジーエッジは、上部に上記金属構造が伸びており、平面内への投影において隣接した線を少なくとも１つ形成している。上記線は、上記投影の上記平面内の、非凸状である少なくとも１つの領域の範囲を決定している。上記領域全体を包含する最小の円の直径は、５０μｍ以下である。
【００１２】
基板上のデバイスのための嵌合構造の一実施形態は、基板上のデバイスのための固定用構造を含んでいる。当該固定用構造は、少なくとも１つのトポロジー構造と、上記基板の反対側の主表面とを含んだ、上記基板上の構造化されたデバイス層と、上記トポロジー構造上の少なくとも一部に配置されている、上記構造化されたデバイス層上の金属構造とを含んでおり、上記構造化されたデバイス層は、電気的絶縁層を１つのみまたは複数含んでおり、上記トポロジー構造は、上記構造化されたデバイス層内に、上記構造化されたデバイス層の厚さよりも深さの小さい凹部を含んでおり、あるいは、上記構造化されたデバイス層は、ドーピングされていない半導体層または単一ドーピングされた半導体層のみを含んでおり、上記トポロジー構造は、上記構造化されたデバイス層内に、上記構造化されたデバイス層の上記厚さよりも深さの小さい凹部を含んでおり、あるいは、上記トポロジー構造は、上記構造化されたデバイス層の上記主表面を超えて突出する構造を含んでいる。
【００１３】
基板上のデバイスのための固定用構造の一実施形態は、主表面を含むデバイスと、上記デバイスの上記主表面から上記デバイス内に伸びている凹部と、その全長にわたって、断面領域の少なくとも２０％の割合が、上記デバイスの上記主表面の下の上記凹部内に配置されている導体層構造とを含んでおり、上記導体層構造は、金属層を少なくとも１つ含んでいる、固定用構造を含んでいる。
【００１４】
固定用構造の一実施形態は、基板上のデバイスのための嵌合構造を含んでいる。当該嵌合構造は、デバイスのための嵌合構造であって、少なくとも１つのトポロジーエッジと、絶縁層と、多数のコンタクトホールとを含んだ、上記基板上の構造化されたデバイス層と、上記構造化されたデバイス層の上記トポロジーエッジの少なくとも一部に配置されている、上記構造化されたデバイス層上の金属構造とを含んでおり、上記トポロジーエッジの上記部分は、平面内へ投影している少なくとも１つの隣接した線を形成しており、直線は、上記隣接した線に沿って規定可能な１９μｍ〜４２μｍの長さを有しており、これによって上記線は、上記直線上の第１の点および第３の点に対して、上記直線の第１の側に配置されており、また、上記直線上の第２の点および第４の点に対して、上記直線の、上記第１の側と反対側に配置されており、上記第２の点は、上記第１の点と上記第３の点との間に配置されており、上記第３の点は、上記第２の点と上記第４の点との間に配置されている。
【００１５】
固定用構造の一実施形態は、主表面を含んだ基板であって、当該主表面まで単結晶領域またはエピタキシャル領域が伸びている基板と、上記基板の上記主表面上の上記単結晶またはエピタキシャル領域内の凹部と、上記基板の上記主表面に金属層を有する導体層構造とを含んでおり、上記導体層構造は、上記凹部の底部まで上記凹部内に伸びている、固定用構造を含んでいる。
【００１６】
固定用構造の一実施形態は、導体層構造のための嵌合構造の製造方法を含んでいる。当該方法は、基板材料の表面に、第１のトレンチおよび第２のトレンチを、当該第１のトレンチと第２のトレンチとの間に上記基板材料からなるメサ領域が残存するように、平行に且つ互いに距離を置いて配置されるように形成する工程と、上記メサ領域の表面において、上記基板材料の物質変換を行う工程と、上記第１のトレンチと上記第２のトレンチとが結合して、上記メサ領域内におけるトレンチ底部に突出部を含んでいる共通トレンチとなるように、上記メサ領域の上記表面において、変換された上記基板材料を物質を特定的に除去する工程と、上記導体層構造が少なくとも部分的に上記共通トレンチ内に配置されるように、また上記導体層構造が上記突出部に面する領域に窪みを形成するように、上記導体層構造を堆積する工程とを含んでいる。
【００１７】
以下では、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照しながらより詳しく説明する。添付図面は以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】「トポロジーエッジ」および「トポロジー形成エッジ」という用語を説明する図である。
【図１Ｂ】「トポロジーエッジ」および「トポロジー形成エッジ」という用語を説明する図である。
【図２】固定用構造の一実施形態の断面図である。
【図３】固定用構造の別の実施形態の断面図である。
【図４】固定用構造の別の実施形態の断面図である。
【図５Ａ】嵌合構造の一実施形態の平面図である。
【図５Ｂ】嵌合構造の一実施形態の断面図である。
【図６】チップの平面図である。
【図７Ａ】コンタクトホールの実施例を用いた嵌合構造の一実施形態の平面図である。
【図７Ｂ】コンタクトホールの実施例を用いた嵌合構造の一実施形態の断面図である。
【図８Ａ】嵌合構造の一実施形態の平面図である。
【図８Ｂ】嵌合構造の一実施形態の断面図である。
【図９】嵌合構造の一実施形態の平面図である。
【図１０】嵌合構造の一実施形態の平面図である。
【図１１Ａ】嵌合構造の図１０に示されている実施形態の断面図である。
【図１１Ｂ】嵌合構造の図１０に示されている実施形態の断面図である。
【図１２】固定用構造の一実施形態の断面図である。
【図１３】固定用構造の別の実施形態の断面図である。
【図１４】固定用構造の一実施形態の断面図である。
【図１５】固定用構造の別の実施形態の断面図である。
【図１６Ａ】金属層を有する導体層構造の断面図である。
【図１６Ｂ】金属層を有する導体層構造の断面図である。
【図１７】固定用構造の一実施形態の断面図である。
【図１８】本発明の一実施形態に係る導体層構造のための嵌合構造あるいは固定用構造を製造する方法のフローチャートである。
【図１９Ａ】様々な製造段階における、本発明の一実施形態に係る固定用構造を有するデバイスの断面図である。
【図１９Ｂ】様々な製造段階における、本発明の一実施形態に係る固定用構造を有するデバイスの断面図である。
【図１９Ｃ】様々な製造段階における、本発明の一実施形態に係る固定用構造を有するデバイスの断面図である。
【図１９Ｄ】様々な製造段階における、本発明の一実施形態に係る固定用構造を有するデバイスの断面図である。
【図１９Ｅ】様々な製造段階における、本発明の一実施形態に係る固定用構造を有するデバイスの断面図である。
【図２０Ａ】様々な製造段階における、本発明の一実施形態に係るデバイスの断面図である。
【図２０Ｂ】様々な製造段階における、本発明の一実施形態に係るデバイスの断面図である。
【図２１Ａ】本発明の一実施形態に係るデバイスの断面図である。
【図２１Ｂ】本発明の一実施形態に係るデバイスの断面図である。
【図２２Ａ】様々な製造段階における、本発明の一実施形態の断面図である。
【図２２Ｂ】様々な製造段階における、本発明の一実施形態の断面図である。
【図２２Ｃ】様々な製造段階における、本発明の一実施形態の断面図である。
【図２２Ｄ】本発明の一実施形態に係る、図２２Ａに示されているデバイスの配置の概略平面図である。
【図２３Ａ】本発明の一実施形態に係る固定用構造を有するデバイスの断面図である。
【図２３Ｂ】本発明の一実施形態に係る、図２３Ａに示されているデバイスの平面図である。
【図２４】本発明の一実施形態に係る別のデバイスの平面図である。
【図２５】本発明の一実施形態に係る固定用構造の平面図である。
【図２６Ａ】本発明の一実施形態に係る、図２５に示されているデバイスの、２つの異なる区域を製造する各段階における断面図である。
【図２６Ｂ】本発明の一実施形態に係る、図２５に示されているデバイスの、２つの異なる区域を製造する各段階における断面図である。
【図２６Ｃ】本発明の一実施形態に係る、図２５に示されているデバイスの、２つの異なる区域を製造する各段階における断面図である。
【図２６Ｄ】本発明の一実施形態に係る、図２５に示されているデバイスの、２つの異なる区域を製造する各段階における断面図である。
【図２６Ｅ】本発明の一実施形態に係る、図２５に示されているデバイスの、２つの異なる区域を製造する各段階における断面図である。
【図２６Ｆ】本発明の一実施形態に係る、図２５に示されているデバイスの、２つの異なる区域を製造する各段階における断面図である。
【図２６Ｇ】本発明の一実施形態に係る、図２５に示されているデバイスの、２つの異なる区域を製造する各段階における断面図である。
【図２６Ｈ】本発明の一実施形態に係る、図２５に示されているデバイスの、２つの異なる区域を製造する各段階における断面図である。
【図２６Ｉ】本発明の一実施形態に係る、図２５に示されているデバイスの、２つの異なる区域を製造する各段階における断面図である。
【図２６Ｊ】本発明の一実施形態に係る、図２５に示されているデバイスの、２つの異なる区域を製造する各段階における断面図である。
【図２６Ｋ】本発明の一実施形態に係る、図２５に示されているデバイスの、２つの異なる区域を製造する各段階における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１〜図２６は、本発明に係る嵌合構造および固定用構造の実施形態、並びに、これら各実施形態を図解する図である。固定用構造および嵌合構造の実施形態について、図２〜図２６に関連して以下にさらに詳しく説明する。しかしその前に、まず、「トポロジーエッジ」および「トポロジー形成エッジ」という用語、並びに本出願において用いられている表現について、図１Ａおよび図１Ｂに関連してより詳しく説明する。
【００２０】
図１Ａは、層構造１００の断面を示しており、図１Ｂは、デバイスの各上面を示している。ここで、図１Ａは、図１Ａの矢印１１０によって示される切断線Ａ−Ａ’に沿って上記デバイスを切断した状態を示す断面図である。図１Ｂは、各デバイスすなわち各層構造１００の平面図を示している。矢印１１０は、図１Ａに示されている断面図の方向を示している。
【００２１】
図１Ａに示されている層構造１００は、基板１２０上に配置されており、また、基板１２０上に直接堆積または直接配置された第１の層１３０を有している。第１の層１３０上にコンフォーマルに堆積された第２の層１４０は、第１の層１３０上に配置されている。第２の層１４０上には、第３の層１５０が配置されている。第３の層１５０は、その下に位置する層１３０および１４０とは異なり、平坦化された表面を有している。
【００２２】
第１の層１３０は、図１Ａに示されている断面図の中心領域において中断されるように、当該領域内に凹部１６０を含んでいる。この結果、２つのトポロジー形成エッジ１７０−１および１７０−２が形成される。また、これら２つのトポロジー形成エッジ１７０−１および１７０−２は、図１Ｂにおいて、基板１２０上に層構造１００が空間的に配置されている領域にも示されている。
【００２３】
上述したように、図１Ａおよび図１Ｂに示されている構造では、第２の層１４０は、第１の層１３０上にコンフォーマルに堆積されている。このため、基本的に第２の層１４０の厚さは、技術的事実の背景において、トポロジー形成エッジ１７０を直接囲んでいる領域を除いては、層構造１００の表面積に対して一定である。これは、第１の層１３０内の凹部１６０によって、第２の層１４０内の凹部１８０が形成され、２つのトポロジー形成エッジ１７０−１および１７０−２によって、第２の層１４０内の２つのトポロジーエッジ１９０−１および１９０−２が形成されていることを意味する。
【００２４】
第３の層１５０は、図１Ａおよび図１Ｂに示されている層構造１００の場合、第２の層１４０の後に配置される。したがって、第１の層１３０内の２つのトポロジー形成エッジ１７０−１および１７０−２によって生じるトポロジーエッジ１９０−１および１９０−２は、第２の層内のトポロジー形成層に相当する。トポロジーエッジ１９０−１および１９０−２は、既に説明した凹部１８０を形成している。次に、第３の層１５０の材料が、凹部１８０内に入り込む。第３の層の材料は、例えば、薄膜技術において一般的に用いられている堆積方法および製造方法によって充填してよい。したがって、第３の層１５０は、例えば金属層であってよいので、トポロジーエッジ１９０−１および１９０−２は、そのトポロジーに影響を与えるエッジを成している。これらのトポロジーエッジ１９０−１および１９０−２は、その下に位置する第１の層１３０内のトポロジー形成エッジ１７０−１および１７０−２によって生じる。
【００２５】
これに関連して、当然ながら、第１の層１３０の２つのトポロジー形成エッジ１７０−１および１７０−２はまた、第２の層１４０のためのトポロジーエッジを成していることに留意されたい。上記説明における「トポロジー形成エッジ」および「トポロジーエッジ」は、第３の層１５０を指しており、一般的には、特定の層に関連していると理解されたい。図１Ｂは、凹部１６０の範囲を決定している２つのトポロジー形成エッジ１７０−１および１７０−２に対する、トポロジーエッジ１９０−１および１９０−２の位置を示している。図１Ｂにおける表示は、互いに相対的な縮尺とはなっていない。
【００２６】
したがって、図１Ａおよび図１Ｂは、例えばコンフォーマルに堆積が行われる場合において、トポロジー形成エッジ１９０は、（図１Ａの第２の層１４０に示されるような）関連する領域内において構造化されていない層内においても生じ得ることを特に示している。第２の層１４０のトポロジーエッジ１９０は、第２の層をコンフォーマルに堆積した結果として生じたものであり、また、その下に位置する第１の層１３０内に存在しているトポロジー形成エッジ１７０によって生じたものである。
【００２７】
逆に、図１Ａに示されている第３の層１５０のように、各層の表面が平坦化されている場合、その下に位置するトポロジー形成エッジは、当該トポロジー形成エッジの上に位置する層に対して、トポロジー形成エッジあるいはトポロジーエッジとしては機能しない。つまりこれは、例えば図１Ａに示されている層構造１００の場合、その表面が平坦になるように第３の層１５０上に堆積される層に対しては、２つのトポロジーエッジ１９０−１および１９０−２は、トポロジー形成エッジとしてはもはや機能しないことを意味している。これは、２つのトポロジーエッジ１９０−１および１９０−２の構造は、コンフォーマルな堆積、あるいはその他のトポロジーを維持する堆積によって存在し得る場合もあるが、第３の層１５０が平坦化されることによって、平坦化あるいは水平化されるからである。
【００２８】
例えば、図１Ａおよび図１Ｂに示されている層構造１００を製造するために用いることのできる構造化としては、特に、半導体および薄膜技術の標準的な方法が有用である。したがって、層１３０、１４０、および１５０は、例えば熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング処理、あるいはその他の物理的および／または化学的堆積方法を用いて形成することができる。また、各構造は、必要に応じてスピンコートによって形成することも可能である。用いられる材料および／または採用される処理技術に応じて、各層は、コンフォーマルすなわちトポロジーを維持する方法によって形成することもでき、あるいはコンフォーマルではない、すなわちトポロジーを維持しない方法によって形成することもできる。また当然ながら、既存の構造を部分的に水平化する混成的な形式を用いることもできる。これは例えば、想定する厚さを得るために堆積される材料の量によって影響を受ける場合がある。
【００２９】
構造化は、例えばフォトリソグラフィによる構造化、湿式化学エッチング法、物理的エッチング法、あるいは反応性エッチング法など、一般的な薄膜あるいは半導体方法を用いて行うことができる。例えば、適切に構造化および現像されたサンプルは、酸、塩基、あるいはその他任意の反応性化学品に浸漬される。同様に、物理的エッチング処理（例えばイオンビームエッチング：ＩＢＥ）あるいは化学的にサポートされた物理的エッチング処理（例えば反応性イオンエッチング：ＲＩＥ）を用いてもよい。また、適切なエッチバック工程、研磨処理、あるいは粗研磨処理を用いて、層の平坦化を行ってもよい。一例としては、化学的機械研磨（ＣＭＰ）が挙げられる。
【００３０】
前述のように、第３の層１５０は、例えば金属層であってよい。このような金属層を形成するためには、一般的に、金、銀、アルミニウム、銅、タングステン、クロム、チタン、プラチナ、あるいはパラジウムが用いられる。他の２つの層１３０および１４０は、例えば、酸化物または窒化物からなる絶縁層、あるいは（ドープされた）半導体層、例えばポリシリコンからなる層であってよい。
【００３１】
以下に、本発明の第１の実施形態についてより詳細に説明する。しかしその前に、本出願においては、同一または同様の機能的特徴および／または構造的特徴を有する物、構造、および部品は、同一の参照符号によって示されていることに留意されたい。この場合、別段の記載がない限りは、同様または同一の機能的特性および特徴を有する物、構造、および部品に関して説明している箇所は、置き換え可能である。さらに、本出願を読み進めるに当たり、２つ以上の図において実施形態または構造が同一または類似している物、構造、および部品に対しては、略式の参照符号が用いられている。例えば、上述の層構造１００における２つのトポロジー形成部品１７０−１および１７０−２を示すために、略式の参照符号１７０が既に用いられている。同様に、２つのトポロジーエッジ１９０−１および１９０−２を示すために、略式の参照符号１９０も既に用いられている。略式の参照符号を用いることによって、本発明の実施形態についてよりコンパクトに、滑らかに、そして明確に説明することができる。
【００３２】
図２は、固定用構造２００の第１の実施形態を示している。固定用構造２００は、オーバーハング形状の側壁を少なくとも１つ有する固定用凹部構造２２０内に係合あるいは陥没した金属構造２１０を有している。固定用凹部構造２２０は、例えばシリコンなどの基板材料内、あるいはその他任意の半導体基板内に形成することができるが、層内に形成することもでき、あるいはこれら両方を組み合わせたものの内部に形成することもできる。内部に固定用凹部構造２２０が形成される層、構造、あるいは基板に用いられる材料に応じて、以下に例示する様々な製造方法を用いることができる。各層に用いられる材料としては、半導体層、すなわち、エピタキシャルシリコン層または多形シリコン層（ポリＳｉまたはポリシリコン）、絶縁層（酸化物層、窒化物層）、あるいは、例えば有機層などの他の層（ポリイミド層、ポリアミド層、ＰＭＭＡ層等）が挙げられる。
【００３３】
図２に示されている固定用構造２００は、オーバーハング形状の側壁２３０に加えて、側壁２４０を有している。側壁２４０は、基本的には垂直に伸びており、また側壁２３０の反対側に位置している。当然ながら、側壁２４０は、固定用構造２００の別の実施形態においては、必要に応じて、オーバーハング形状の側壁２３０’に置き換えることができる。しかし、固定用凹部構造２２０が、オーバーハング形状の側壁２３０を１つ有しているのか、あるいは複数有しているのかに関わらず、これらの側壁２３０は金属構造２１０を固定する。金属構造２１０は、関連するデバイスに影響を及ぼさないように、殆どまたは全くリフトオフおよび／またはシフトしないように、固定用凹部構造２２０内に配置されている。
【００３４】
言い換えると、オーバーハング形状の側壁２３０を少なくとも１つ有する金属構造が、少なくとも部分的に固定用凹部構造内に配置されることによって、真の意味において、金属構造２１０全体が、内部に固定用凹部構造２２０が形成される周囲構造によって固定される。したがって、金属構造２１０内におけるシフトの原因となり得る負荷あるいは応力が誘発される傾向を、制御しながら抑制することができる。この結果、例えばＴＣサイクル（ＴＣ＝温度サイクル）中に生じる、品質を損なわせる傾向を、制御しながら低減することができる。
【００３５】
したがって、固定用構造２００の一実施形態を実施することによって、コストの掛かる手段を追加的に講じることなく、デバイス動作の安全性を大幅に向上させることができる。したがって、固定用構造２００の実施形態によって、デバイスの信頼性に関係する動作の安全性を低コストで向上できる形態が、一般的に実施し易い方法で可能となる。
【００３６】
言い換えると、固定用構造２００の実施形態を導入することによって、金属ゾーン２１０すなわち金属構造２１０のＴＣ動作を、非常にコスト中立的な方法で大幅に改善することができる。このような固定用構造２００の実施形態は、例えば、プロセスフローにおいて既に何らかの形でトレンチを用いている技術に採用することができる。例えば、トレンチをそれぞれ備えたセルフィールドを有する縦型トランジスタが取り扱われる場合、非常に幅の広い１つまたは複数のトレンチが、セルフィールドトレンチが形成される処理工程と同一の処理工程中に、例えば後に固定される金属構造２１０の下に形成される。したがって、これらのトレンチあるいは凹部は、固定用トレンチまたは固定用凹部構造２２０とも称される。
【００３７】
上記目的のために成すべきことは、基本的には、金属構造２１０の下における完成デバイスのレイアウトを適合させるだけであるため、コスト効率が非常に高い方法で適切な対策を実施することができる。より具体的には、固定用凹部構造２２０として機能し、それぞれの技術に適合する幅を有するトレンチを、各金属構造２１０の下のレイアウトに形成することができる。例えば縦型ハイパワートランジスタが扱われる場合、固定用凹部構造の深さは別として、想定する電圧レベルに応じて、各固定用トレンチまたは固定用凹部構造２２０の幅を決定することも可能である。固定用凹部構造の深さは、セルフィールドにおいて想定されるトレンチの深さによって、最も簡素な方法で決定することができる。
【００３８】
言い換えると、最も簡素な場合に例えるならば、縦型トランジスタあるいはそのデバイスの実際のセルフィールド内におけるトレンチの深さによってもたらされるターゲットの深さとは別に、固定用凹部構造２２０の正確な形状は、各デバイスのレイアウトに配置された際における固定用凹部構造２２０の幅（トレンチ幅）を用いてさらに変更することができる。これに関連して頻繁に用いられる、金属構造２１０としてのパワーメタライゼーションの層厚は約５μｍであり、したがって固定用構造２００のトレンチの想定される深さは、約３μｍ〜７μｍである。当然ながら、固定用凹部構造２２０は、別々の処理工程において形成あるいは製造することもできる。
【００３９】
既に説明したように、プロセス工学技術に関する詳細事項は、固定用構造２００の一実施形態を製造する方法を実施あるいは集積化するプロセスに大いに依存している。オーバーハング形状の側壁２３０あるいは固定用凹部構造２２０を形成するための、さらなる態様について説明するが、その前に、固定用構造２００の２つのさらなる実施形態について、図３および図４を参照しながら説明する。図３および図４では、電界効果トランジスタのゲート電極を接触させる金属構造として、いわゆるゲートランナーが用いられている。
【００４０】
図３は、縦型電界効果トランジスタの場合における、固定用構造２００の実施形態の断面図を示している。当該縦型電界効果トランジスタは、複数のトレンチを含んでおり、図３の左手区域には、その第１のトレンチ２５０が示されている。ここで、縦型電界効果トランジスタである当該デバイスは、単結晶シリコン基板を基礎として製造される。単結晶シリコン基板には、後にエピタキシャルシリコンゾーン２６０が設けられ、エピタキシャルシリコンゾーン２６０内にはトレンチ２５０が構造化および形成される。エピタキシャルシリコンゾーンは、ここでは、実際のデバイスおよび固定用構造２００の実施形態に対する支持層構造を構成している。トレンチ２５０は、絶縁層２７０と並んでおり、内部にはポリシリコン（ポリＳｉ）からなる下部電極２８０が堆積される。上部電極２９０もまたポリシリコンから形成されていてもよく、薄い絶縁層３００によって下部電極２８０から電気的に絶縁されており、またトレンチ２５０内の下部電極２８０の上に配置されている。
【００４１】
これに関連して、第１のトレンチ２５０の左手領域内にある上部電極２９０の高さに位置する絶縁層２７０は、その下に位置する第１のトレンチ２５０の底領域におけるよりも薄くなるように形成される。絶縁層２７０はこのようにテーパ形状をしているため、トレンチ間における上記領域内に形成される導電チャネルの固有の特性は、縦型トランジスタのゲート電極である上部電極２９０を介して、比較的低い制御電圧あるいはゲート電圧からの影響を受ける場合がある。上部電極２９０は、ゲート電極としても機能するため、図３では「Ｇ」とも示されている。
【００４２】
対照的に、図３に示されているように縦型トランジスタを設けることによって、下部電極２８０にソース電位が印加される。このため、下部電極２８０は、図３において「Ｓ」で示されている。下部電極２８０は、トレンチ間における上記領域内の静電界に影響を及ぼすため、フィールドプレートとも称される。
【００４３】
図３に示されている固定用構造２００の実施形態は、各デバイスのセルフィールドの縁を構成している第１のトレンチ２５０に加えて、固定用トレンチ３１０すなわちトレンチ３１０を含んでいる。固定用トレンチ３１０もまた、単結晶シリコン基板上のエピタキシャルゾーン２６０内に配置されている。また、固定用トレンチ３１０は、第１のトレンチ２５０と同様に、絶縁層２７０と並んで配置されている。絶縁層２７０は、その上に位置する層をエピタキシャルゾーン２６０から電気的に絶縁している。さらに絶縁層２７０は、固定用トレンチ３１０と第１のトレンチ２５０との間の領域内、および、固定用トレンチ３１０の第１のトレンチ２５０とは反対側にある面上に伸びており、また、その上に位置する層をエピタキシャルゾーン２６０から電気的に絶縁している点について、説明を完全にするために述べておく。
【００４４】
固定用トレンチ３１０内には、絶縁層２７０上にフィード構造（feed structure）３２０が配置されている。フィード構造３２０は、固定用トレンチ３１０の底部からその側壁へ伸び、固定用トレンチ３１０外の領域まで伸びている。フィード構造３２０は、一般的にはポリシリコンからなり、また、図３に示されている断面の外側に伸びる構造を介して、上記トレンチ内（および第１のトレンチ２５０内）の上部電極２９０に接触している。これを示すために、フィード構造３２０は、図３において「Ｇ」とも示されており、また「ポリ−Ｇ」あるいは「ポリゲート」と称されることも多い。言い換えると、大抵はポリシリコンから形成されていると共に図３に示されている断面の外側に位置するデバイス内を伸びる構造を介して、ポリゲート３２０は、第１のトレンチ２５０を含むトレンチ内の上部電極２９０に接触している。
【００４５】
ポリ−Ｇ３２０は、固定用トレンチ３１０内およびその側壁において、図３では「ＩＮＴ ＯＸ」とも示されている中間酸化物３３０によって被覆されている。図３に示されている断面では、中間酸化物３３０はまた、ポリ−Ｇ３２０が伸びていない領域内にも伸びている。このように、中間酸化物３３０は、特に、第１のトレンチ２５０内に位置してゲート電極として機能する上部電極２９０も被覆している。
【００４６】
中間酸化物３３０は、固定用トレンチ３１０の底部領域においてコンタクトホール３４０を含んでいる。ポリ−Ｇ３２０は、コンタクトホール３４０を介して、本実施形態に係る固定用構造２００の金属構造２１０と、直接的かつ導電的に接触している。前述のように、金属構造２１０は、いわゆるゲートランナー構造の一部である。ゲートランナー構造は、チップの外側領域に沿って伸び、フィード構造すなわちポリ−Ｇ３２０を接触させるように機能する。ゲートランナーの正確な位置については、図６に関連して後にさらに詳しく説明する。
【００４７】
本実施形態に係る固定用構造２００の金属構造２１０は、固定用トレンチ３１０内に配置されている。固定用凹部構造２２０は、この場合、中間酸化物層３３０の凹部によって形成されている。したがって図３に示されている実施形態では、中間酸化物３３０によって形成される、固定用凹部構造２２０の側壁２３０は、図３の破線３５０で示されているように、オーバーハング形状をしている。さらに、この結果、図３に示されているトポロジーでは、金属構造２１０の表面がわずかに下垂している。これによって、固定用構造２００の本実施形態によるアンカリング効果をさらに補助している。
【００４８】
図３に示されている固定用構造２００の実施形態では、高い体積分率を有する金属線２１０が、矢印３６０で示されるシリコン表面（Ｓｉ表面）の下に形成されており、エピタキシャルゾーン２６０の始点を成している。言い換えると、固定される断面の形状の態様として、図３に示されている実施形態では、導線２１０の金属体積の大部分が、トレンチ構造すなわち固定用トレンチ３１０内に配置され、これによって意図するように固定がなされる。したがって金属線２１０は、リフトオフ（リフトされた金属線）されることがない。また、これによって、トレンチ３１０上の領域内の上縁部分に位置する金属構造２１０が下垂した形状となるため、横方向に作用するシフト力は部分的なシフト効果しか持たない。さらにこれによって、部分的に、金属線２１０がトレンチ３１０内のさらに深部へと圧迫される。金属構造２１０のアンカ形状を形成するに当たって特徴的なことは、固定用凹部構造のオーバーハング形状の側壁２３０が得られるように、固定用トレンチの側壁に中間酸化物３３０が形成される点である。
【００４９】
金属線すなわち金属構造は、シリコン表面上あるいは（第１の酸化物とも称される）絶縁層２７０上に配置されている場合、負荷あるいはＴＣ応力によって生じる応力を受ける広い横領域を有することになる。この場合、金属構造がシフトまたはリフトオフされる（シフト／リフトされた金属線）危険性が非常に高い。しかしこの危険性は、固定用構造２００の一実施形態を用いることによって大幅に低減することができる。したがって、各固定用構造２００の実施形態における、ＴＣ負荷に対する抵抗は、基本的にシリコン表面上に配置された金属線よりも大幅に高い。
【００５０】
固定用構造２００の別の実施形態について、図４に関連して説明する。しかしその前に、矢印３６０で示されている表面すなわちシリコン表面は、シリコンと第１の酸化物２７０との界面とも称される場合が多い点について留意されたい。また、絶縁層２７０は、想定されるデバイスの領域の機能に応じて、第１の酸化物および／またはゲート酸化物とも称される。第１のトレンチ２５０内および図３には示されていない別のトレンチ内の下部電極２８０は、トレンチ内のポリシリコンまたはポリ−Ｓ、あるいはソースフィールドプレートとも称される。上述したように、デバイス表面に近接して配置されている、トレンチ２５０内のポリシリコン２９０は、ゲート電極を形成している。
【００５１】
本発明の一実施形態に係る、半導体デバイスの金属構造２１０のための固定用構造２００は、オーバーハング形状の側壁２３０を少なくとも１つ有する固定用凹部構造２２０を含んでいる。金属構造２１０は、少なくとも部分的に固定用凹部構造２２０内に配置されている。このような固定用構造２００内では、金属構造２１０は、その実質的な体積分率が固定用凹部構造２２０内へと配置されて、基板表面まで固定用凹部構造２２０を充填するように、固定用構造２２０内に少なくとも部分的に配置することができる。
【００５２】
別の固定用構造２００では、固定用凹部構造２２０は、絶縁層３３０の一部として支持層構造３２０上に配置することもできる。金属構造２１０は、固定用凹部構造２２０のオーバーハング形状の側壁の下において、少なくとも部分的には、支持層構造３２０上の領域内に伸びていてよい。このような固定用構造２００とすることで、金属構造２１０の体積分率の少なくとも２０％を、固定用凹部構造２２０内に配置することができる。
【００５３】
固定用構造２００の実施形態では、金属構造２１０は、少なくとも部分的に露出される主表面を含んでいてよい。固定用凹部構造２２０は、ここでは、固定用トレンチ構造であってよい。固定用凹部構造２２０と一体になって、当該固定用トレンチ構造は、支持層構造２６０の主表面に対してトレンチを含んでいてよい。当該トレンチは、支持層構造２６０内に配置されており、当該トレンチの主表面３６０に面している側壁の少なくとも一部は、酸化物層３３０によって被覆されていてよい。この被覆は、トレンチの深度が大きくなるにつれて酸化物層３３０が厚くなるように行われる。これによって、トレンチの側壁に配置された酸化物層３３０が、固定用トレンチ構造２２０のオーバーハング形状の側壁２３０を形成する。１つの固定用構造２００と共に、上記トレンチ内において、酸化物層３３０と当該トレンチとの間に、導電性のコンタクト構造層３２０がさらに配置されていてもよい。酸化物層３３０は、トレンチの底領域に面する側に凹部３４０を含んでおり、これによって金属構造２１０は、コンタクト構造３２０と直接接触している。上記デバイスは、支持層構造２６０内において別のトレンチ２５０を含んでいてよい。固定用トレンチ構造２２０の最大幅は、別のトレンチ２５０の幅の少なくとも３倍である。
【００５４】
図４は、固定用構造２００の別の実施形態を示している。本実施形態は、実際の固定用構造およびトランジスタ構造において、図３に示されている全体構造とわずかに異なっているのみである。このため、個々の構造、部品、および物体に関する説明は、図３での説明を参照されたい。より具体的には、図４に示されている固定用構造２００の実施形態と、図３に示されている実施形態との違いは、基本的には、固定用トレンチ３１０の幅および金属構造２１０の層厚のみである。例えば、ゲートランナー構造の金属構造２１０すなわち金属線２１０は、矢印３６０で示されているデバイスのシリコン表面からわずかに突出している。この結果、図４に示されている固定用構造２００の実施形態では、金属線２１０は、その体積分率の大部分がシリコン表面下に位置するように配置されている。本実施形態では、金属線２１０は、そのほぼ全体がシリコン表面下に位置しているため、図３に示されている金属構造２１０のように表面が下垂した独特のアンカ形状を有していない点においても、図３に示されている金属構造２１０とは異なっている。
【００５５】
本実施形態による固定用構造２００においても、中間酸化物２３０からなるオーバーハング形状の側壁２３０によって、ＴＣ負荷あるいはその他の動作依存負荷あるいは試験依存に関連して生じる力は、金属線２１０上において横方向に作用することはない。さらに、金属線２１０をリフトオフしようとする力は、金属線２１０が、図３に示されている実施形態よりも低い位置において、横方向のオーバーハング形状の側壁２３０と組み合わせて配置されていることによって、その主要位置から移動することはない。したがって、図４の断面図に示されている断面形状は、金属構造２１０の錨形断面をもたらしている固定用凹部構造２２０のオーバーハング形状の側壁の形状と、矢印３６０で示されている表面すなわちシリコン表面よりもほぼ完全に下に位置している金属構造２１０の配置とを、組み合わせて示している。
【００５６】
対応する固定用構造の実施形態（例えば、図３および図４に示されている固定用構造２００の実施形態）を製造するプロセスを共通化できる可能性に関連して前述したように、固定用トレンチ３１０は、とりわけ第１のトレンチ２５０を含むセルフィールドの実際のトレンチと同一の処理工程において形成することができる。この場合、固定用トレンチ３１０の目標深度は、別のトレンチ（特に、トレンチ２５０）とほぼ対応している。しかし、上述したように、また図３および図４の２つの実施形態に明確に示されているように、固定用トレンチ３１０の幅は、実際のセルトレンチおよび固定用トレンチ３１０の異なる態様に関して、異なるように設計することができる。図３の実施形態に示されている固定用トレンチ３１０は、例えば、セルフィールドトレンチ（例えばトレンチ２５０）よりも遥かに幅が広いが、図４の固定用トレンチ３１０よりも明らかに狭い。
【００５７】
プロセスの共通化によって、固定用トレンチ３１０を有するセルフィールドのトレンチが形成された。これらのトレンチの深度は、用いられる電圧レベルに応じて、一般的には３μｍ〜７μｍである。別のプロセスフローでは、セルフィールドトレンチに酸化物およびポリシリコン電極が充填され、これら酸化物およびポリシリコン電極が、例えば下部電極２８０および上部電極２９０となるようにしてもよい。
【００５８】
図３および図４に示されている固定用構造の実施形態からの変形例として、固定用トレンチ３１０にも全てのフィールドプレート２８０および２９０が充填されるのか、あるいは、関連するそれぞれのポリシリコンのみがフィード構造３２０として導入されるのか、という問題は、関連するポリ構造のレイアウトによって、コスト中立的な方法でそれぞれ解決することができる。図３および図４において想定されている、ゲートランナー構造である実施形態では、上述したように、固定用トレンチ３１０の領域内に比較的厚い第１の酸化物を形成して、絶縁層２７０すなわち第１の酸化物２７０を介して配置するゲート／ドレイン電圧を生成し、より広範囲に配置し、結果としてゲート／ドレイン絶縁耐力を改善させることが望ましい。複数の縦型トランジスタと同様に、デバイスの後部にドレイン電位が印加される。当該ドレイン電位は、高電圧デバイスの場合においては、ゲート電圧やソース電圧とは大幅に異なっていてもよい。選択される電圧レベルに応じて、ゲート電圧とソース電圧との間の電圧は、１０Ｖまたは１０Ｖ未満であってもよく、デバイス後部のドレイン端子とゲート電位およびソース電位用の端子との間の電圧は、数１０Ｖ〜数１００Ｖであってもよい。
【００５９】
さらに、図３および図４において想定されているゲートランナー構造の場合では、固定用トレンチ３１０内において、比較的厚い第１の酸化物を用いるだけではなく、ゲートポリシリコンまたはポリゲート３２０を形成することにより、ゲート／ドレイン絶縁耐性を確保することが望ましい。また他方では、セルフィールドのトレンチ（セルフィールドトレンチ）内におけるゲートポリシリコン２９０と金属ゲートランナー２１０とを接触させることが望ましい。
【００６０】
図３および図４に示されている実施形態では、後に中間酸化物３３０となる中間酸化物を形成する処理工程において、オーバーハング形状の側壁２３０を少なくとも１つ有する特徴的な固定用構造すなわち固定用凹部構造２２０が形成される。この製造工程によって、固定用トレンチ側壁において、小型〜中型サイズの張り出しを有する側壁２３０を備えた、中間酸化物３３０が形成される。これは例えば、ＴＥＯＳ堆積（二酸化ケイ素ＳｉＯ２を堆積するためのテトラエチルオルトシリケート）によって行われる。この代わりに、あるいはこれに加えて、ＢＰＳＧ（ホロケイ酸ガラス）をリフローして、材料に応じた特定の閾値温度（一般的には７００℃〜１２００℃）を超えて加熱する処理工程によって行うこともできる。基本的には、両方の材料の積層を組み合わせることにより、対応する中間酸化物を形成することも可能である。
【００６１】
上記の代わりに、あるいは上記に加えて、中間酸化物３３０への傾斜欠陥注入によって張り出しを形成することもできる。これによって、後のエッチング工程におけるエッチング速度を、用いるエッチャント（例えばフッ化水素酸（ＨＦ：ＨＦエッチング））、および場合によっては別のプロセスに関連するパラメータに応じて、上昇または低下させることができる。この代わりに、あるいはこれに加えて、エッチングされたシリコン構造の側壁への（欠陥）注入、および後の（熱）酸化工程によって、張り出しを形成することもできる。プロセスの特定の構成によっては、例えば熱酸化の酸化速度を、対応する（欠陥）注入量に応じて変化させ、これに対応するオーバーハング形状の側壁または側方部（flank）を形成することができる。
【００６２】
次に、標準的なコンタクトホール形成によって、固定用トレンチ結合の部分的範囲内において、ゲートポリシリコン３２０を接触させるために、中間酸化物３３０をコンタクトホール３４０として開いてもよい。次に行われる（複数回の）メタライゼーションによって、固定用トレンチ３１０が完全に密封される。これによって、トレンチの底部領域内においてトレンチの上方領域よりも広い金属アンカが、金属構造２１０として形成される。上記密封に関連して、後のメタライゼーション工程において、基本的にポケット（すなわち空洞または気泡）が形成される場合がある。しかしこれらの空洞は、多くの場合、メタライゼーションの最上部を完全に密封する際において特に大きな影響を及ぼすことはないため、無視してよい。
【００６３】
当然ながら、上記方法は、ゲートポリ３２０を介してゲート電極２９０のためにフィード構造３２０を接触させるために用いるだけではなく、基本的には他のフィード構造（例えばソースポリ）を接触させるために用いることもできる。
【００６４】
次に行われる金属構造化は、全プロセスの特定の態様に応じて、金属構造２１０の金属側方部が固定用トレンチ３１０の上方および外側に配置された図３の状態となるように設計することができる。図４の固定用構造２００の実施形態に示されているように、メタライゼーションまたはメタライゼーションの構造化は、固定用トレンチ３１０内の固定用トレンチ側壁領域内に金属側方部が配置されるように行うこともできる。したがって、図４に示されている形態では、金属線２１０が固定用トレンチ内に完全に「降下」されているため、横方向のＴＣ応力を受けない状態となっている。
【００６５】
このように、本発明の実施形態は、非常にコスト中立的な方法で実施可能ないわゆる固定用構造を導入することによって、金属ゾーンのＴＣ性能を顕著に改善することができる。金属ゾーンのための固定用構造の実施形態は、基本的には、全てのデバイスに一様に適用することができる。これは当然ながら、これらデバイスの製造プロセスにおいて、対応するトレンチまたはトレンチ構造あるいはその他の凹部が既に一体化されている場合は、特にコスト中立的な方法で実施することができる。したがって、対応する固定用構造の実施形態は、トレンチトランジスタの場合は特に、非常に有利な方法で実施することができる。
【００６６】
一般的に、固定用トレンチ３１０のレイアウト、あるいは（特定の態様に応じて）固定用凹部構造２２０の形状、すなわち少なくとも部分的に金属線２１０を収容する幅広のトレンチの形状は、任意であってよい。これは例えば、部分的にのみ金属線２１０下に形成されていてよく、あるいは完全に金属線全体に沿って配置されていてもよい。また、長手方向への力に対してさらに抵抗力を持たせるために、縁において嵌合構造を含んでいてもよい。これについては、本明細書において、後にさらに詳しく説明する。
【００６７】
金属線２１０が固定されている場合、あるいは金属線２１０が内部に配置されている場合、固定用凹部構造２２０の幅、あるいは固定用トレンチ３１０（トレンチ構造）の幅は、任意に選択することができ、また、各技術あるいは後の各プロセスフローに最適な方法で適合させることができる。一般的には、これに関連して追加的な（多額の）コストが発生することはない。これは、関連するデバイスに対して何らかの形で用いることのできる既存のプロセス技術によって上記構造を形成することができるからである。例えばトレンチトランジスタの場合では、対応する構造は、既存のトレンチフォト技術およびトレンチエッチング技術によって製造することができる。この場合、金属構造２１０のアンカリングは、各技術の残りのプロセスフローによって行われる。
【００６８】
また、本発明に係る固定用構造２００の実施形態を用いることによって、金属線の下（例えばゲートランナー構造の下）に各金属構造２１０を形成できるだけではなく、基本的には、任意の種類のメタライゼーション、すなわち、例えばボンディング用またはその他の用途に用いられる金属パッド（ボンドパッド）を固定することも可能である。したがって、基本的には、対応する固定用凹部構造２２０を対応する金属構造２１０として、各メタライゼーション（例えば金属パッドまたはボンドパッド）の下部に設け、これによって、例えばＴＣに誘起される負荷に対する金属構造２１０の抵抗を大幅に改善することができる。
【００６９】
このように、各固定用構造の実施形態では、例えば、固定される金属構造２１０の金属体積の２０％以上が、シリコン表面の下または第１の酸化物２７０の下まで配置される。したがってさらに、固定用トレンチ３１０内の中間酸化物３２０は、例えば張り出しを形成することができる。固定用トレンチ３１０すなわち固定用凹部構造２２０は、特定の態様によっては、例えば図３および図４の第１のトレンチ２５０のような各セルフィールドトレンチの３倍であってもよい。前述したように、固定用トレンチ３１０は、多くの製造プロセスにおいて、対応するセルフィールドトレンチの処理工程と同一の処理工程において製造可能であるため有利である。
【００７０】
したがって、図３および図４に概略的に示されている断面は、顕微鏡画像あるいは場合によってはＳＥＭ断面（ＳＥＭ＝走査型電子顕微鏡）によって、例えば筐体を開いた後に得られ、また場合によっては対応する金属のリフトオフ後に得られる。
【００７１】
図２〜図４に部分的に示されているように、金属層２１０は、矢印３６０によって示されている主表面の上と下との両方に伸びていてよい。凹部２２０の幅は、少なくとも、矢印３６０で示されている表面よりも下に位置している部分の金属層２１０内においては、特定の態様に応じて完全または部分的に充填することができる。「横方向」という表現は、凹部２２０が伸びている方向に対して垂直であり、上記表面に対して平行な方向を指している。金属層２１０は、凹部２２０の高さ全体または深さ全体を充填する必要はない。各凹部２２０の高さの特定の割合、すなわち約２０％以上、３０％以上、５０％以上、あるいは７５％以上が、金属層２１０によって充填されていれば十分である。
【００７２】
特定の態様によっては、各金属層２１０は、凹部２２０の断面領域を最小限に充填していてよい。例えば、金属層２２０は、凹部２２０が伸びる方向に対して垂直である凹部２２０の断面領域の２０％以上、３０％以上、５０％以上、あるいは７５％以上を充填していてよい。しかしながら、金属層ごとに、各トレンチあるいは各凹部に完全に並べたり、あるいは上述した任意の割合に並べることもできる。
【００７３】
図３および図４に示されているように、凹部２２０は、例えばトレンチ３１０あるいは固定用トレンチ３１０に基づいて形成することができる。各デバイスは、凹部２２０あるいは関連する固定用トレンチ３１０に加えて、別のトレンチ構造を含んでいる場合が多い。この一例としては、図３および図４に示されている第１のトレンチ２５０が挙げられる。本発明の実施形態では、凹部２２０は、各凹部２２０が伸びている方向に対して垂直な幅を有している場合が多い。この幅は、他方のトレンチ構造の幅の少なくとも二倍、三倍、五倍、あるいはこれ以上である。上記別のトレンチ構造は、例えば第１のトレンチ２５０などのセルフィールドトレンチであってよい。
【００７４】
なお、上記説明は、上記凹部２２０およびその内部に配置された金属構造２１０のみならず、本発明の多数の別の実施形態にも適用可能であることに留意されたい。別の実施形態については、本明細書の別の部分において説明する。また、固定用凹部、固定用凹部構造、あるいはその他任意の凹部は、基板、基板材料、層あるいはその他のデバイス構造内のトレンチ構造または凹部構造に基づいている場合が多いことについても留意しておくと有用である。しかしこれらは、凹部の形状が、追加的な層（例えば絶縁層、半導体層、金属構造、およびコンタクトホール）によって変わることがあることを考慮する場合がある点において、その下に位置するトレンチ構造とは異なっている。本発明においては、凹部は多くの場合、その下に位置するトレンチとは異なり、内部に各層が配置される自由空間であると考えられる。したがって、「トレンチ」という呼称は、多くの場合、エッチング処理あるいはその他任意の構造化手段によって膜または基板内に形成された構造を指す。一方、「凹部」という呼称は、本願においては、多くの場合、エッジおよび構造によって構成される領域を指している。
【００７５】
図５は、基板上のデバイスのための嵌合構造の実施形態を示している。図５Ａは、嵌合構造４００の各実施形態の平面図であり、図５Ｂは、図５Ａに示されている実施形態の概略断面図である。図５Ｂの断面図に示されている基板４１０には、構造化されたデバイス層４２０が形成されている。構造化されたデバイス層４２０は、例えば絶縁層、半導体層、あるいはその他任意の層である。図５Ａおよび図５Ｂに示されている実施形態では、構造化されたデバイス層４２０は、基板４１０の主表面から突出したＬ字型層であり、このため、構造化されたデバイス層４２０を少なくとも部分的に被覆する層のためのトポロジーエッジ４３０を形成している。図５Ａおよび図５Ｂに示されている実施形態では、構造化されたデバイス層４２０は、特に金属構造４４０によって被覆されている。このため、構造化されたデバイス層４３０上の金属構造４４０は、少なくとも構造化されたデバイス層４２０のトポロジーエッジ４３０を横断する部分に伸びている。
【００７６】
図１に関連して既に説明したように、図５Ｂは、図５Ａおよび図５Ｂにおいて矢印４５０によって示されている方向に沿った、デバイスの断面を示している。したがって図５Ｂは、図５Ａに概略的に示されている方向Ａ−Ａ’に沿って切断した状態を示している。
【００７７】
図５Ａおよび図５Ｂに示されている実施形態の構造によって、構造化されたデバイス層４２０のトポロジーエッジ４３０は、金属層４４０とも称される金属構造４４０に対して、図１に関連して説明した通りに構成されるトポロジーエッジに相当する。上部に金属構造４４０が伸びているトポロジーエッジ４３０が、例えば基板の主表面に対して平行に配置可能な平面内に投影している場合、その平面におけるトポロジーエッジ４３０は、隣接した線を少なくとも１つ形成するであろう。この隣接した線は、図５Ａにおける表示の方法により、線４３０と対応する。この点に関して、本願における線は、直線とは限らないことについて留意しておくと有用である。当該線は、角、エッジ、湾曲、あるいはその他の直線以外の形状を含んでいる。
【００７８】
図５Ａは、基板の主表面に対して平行な平面内に対応する投影を正確に示している。これは、隣接した線４３０として、構造化されたデバイス層４２０のトポロジーエッジ４３０を示している。線４３０は、凸状ではない（明確に表現するならば非凸状の）、または凹状のゾーン４６０の範囲を決定するように隣接している。これに関連して、凸状ゾーンまたは領域とは、数学的にも、多数の点であると理解されるべきである。当該領域またはゾーンの任意の２つの点に対し、これら２つの点を結ぶ直接的な直線上における任意の点は、当該ゾーンまたは領域に属していなければならない。言い換えると、ゾーン４６０が非凸状ゾーンまたは領域である場合、そのＬ字型構造ゆえに、例えば図５Ａにおいて「Ｘ」で示されている２つの点４７０−１および４７０−２に対して、これらを結ぶ直線４８０は、Ｌ字型構造が「屈曲」している領域内のゾーン４６０の外側に伸びる。この結果、凸状ではない領域、ゾーン、および量（quantities）は、非凸状ゾーン、領域、および量と称される。また、非凸状ゾーン、量、および領域は、凹状ゾーン、量、および領域とも称される。
【００７９】
また、図５Ａに示されている実施形態では、直径が５０μｍ以下、２０μｍ以下、あるいは１０μｍ以下である最小の円４９０の内部に、ゾーン４６０、すなわち、構造化されたデバイス層４２０全体が完全に包含されるようにすることができる。したがって、構造化されたデバイス層４２０の最大直径は、５０μｍ、２０μｍ、あるいは１０μｍである。
【００８０】
図５Ａおよび図５Ｂに示されている嵌合構造の実施形態では、一般的に、隣接した線４３０によって範囲が規定されているゾーン４６０は、約２００ｎｍ（０．２μm）〜約２０００ｎｍ（２μｍ）の構造幅を有している。構造幅という呼称は、一般的には、各点内の構造が伸びる方向に対して垂直に伸びる基板４１０の平面方向に関連している。数学的には、構造幅は、例えば構造の縁に対して垂直な方向における、当該縁の一点における幅を指している。構造幅は、多くの場合、図５Ｂに示されているような断面を用いることによって、特に容易に決定することができる。
【００８１】
図５Ａおよび図５Ｂに示されている、基板上のデバイスのための嵌合構造４００の実施形態によって、その金属構造４４０が構造化されたデバイス層のトポロジーエッジ４３０と嵌合する。このため、例えばＴＣ応力によって生じ上記金属構造に横方向に作用する力によって、基板の主表面上の金属構造が、（容易に）横方向に動かされることはない。言い換えると、金属構造４４０（すなわち金属線４４０あるいは金属ゾーン４４０）の構造化されたデバイス層４２０のトポロジーエッジ（すなわちエッジ４３０）によって、構造化されたデバイス層４２０およびそのトポロジーエッジ４３０を介して対応する金属構造４４０から基板４１０へと横方向に作用する力を、伝達させることができる。したがって、例えば図５Ａおよび図５Ｂに示されている嵌合構造の実施形態によって、例えばＴＣ試験の領域において金属線が受ける大きな温度差に対する、金属構造４４０の耐性を改善することができる。
【００８２】
これは、別の実施形態に関連して以下により詳しく説明するように、例えば構造化されたデバイス層４２０を導入するなど、簡素なレイアウト対策によって達成することができる。しかし、独立した構造化されたデバイス層４２０を制御された方法で導入する必要はなく、適切な設計手段によって、既存のデバイス層をさらに開発または処理して構造化されたデバイス層４２０とすることができる。
【００８３】
図５Ａおよび図５Ｂに示されている、本発明に係る嵌合構造の実施形態では、トポロジーエッジ４３０は、基板４１０の主表面から突出した構造化されたデバイス層４２０によって形成されていた。これに対し、以下では、嵌合構造４００の実施形態について、図６、図７Ａ、および図７Ｂに関連して説明する。嵌合構造４００では、トポロジー形成エッジ４３０がデバイス層内の凹部によって形成されていることによって当該デバイス層が構造化されたデバイス層４２０を構成する。
【００８４】
図６は、本実施形態に係るチップ５００のレイアウト図、あるいは対応するチップのレイアウトを概略的に示している。より具体的には、チップ５００は、図６には示されていないセルフィールド内において多数の縦型ハイパワートランジスタ構造を含んでいるチップである。これらの縦型ハイパワートランジスタ構造同士は、チップ５００の設計上の理由によって並列接続されているため、縦型ハイパワートランジスタとして機能する。より具体的には、図６は、対応するチップ５００の平面図を示している。チップ５００の後部に配置されている電極、すなわちチップ５００の後部に配置されている端子は、図６には示されていない。上記端子は、一般的には、効果的に形成された縦型ハイパワートランジスタのドレイン端子である。
【００８５】
図６は、具体的には２つの金属ゾーン５１０および５２０を示している。これらの金属ゾーン５１０および５２０は、ソースメタライゼーションフィールド５１０、およびゲートメタライゼーションフィールド５２０である。したがって、これら２つのメタライゼーションフィールド５１０および５２０は、チップ５００の縦型ハイパワートランジスタ構造のための対応する端子を構成している。これら２つのメタライゼーションゾーン５１０および５２０は、各金属間の距離によって空間的に分かれている。
【００８６】
ソースメタライゼーションゾーン５１０は、そのサイズおよび下に位置するトポロジーのみのために、ボンドパッドあるいはコンタクトパッドとして用いることができる。ゲートメタライゼーションゾーン５２０は、ボンドパッドあるいはコンタクトパッドとして、いわゆるゲートパッド５３０をさらに含んでいる。縦型ハイパワートランジスタ構造のゲート電極は、ゲートパッド５３０を介して、対応するボンドワイヤを用いて接続される。ゲートメタライゼーションゾーン５２０は、そのＵ字型構造ゆえに、ゲートランナー構造またはゲートランナーとも称される。このようなゲートランナー５２０は、一般的に、１０μｍ〜約５００μｍの範囲の構造幅を有している。この構造幅は、例えば、ゲートパッド５３０領域の上限値に達していてもよい。
【００８７】
ゲートランナーの領域内では、チップ５００の表面下に位置するポリシリコンからなるフィード構造は、対応するコンタクトホール位置にある対応するコンタクトホールを介して、ゲートパッド５３０と導通するように接触している。したがってゲートランナー５２０は、対応するコンタクトホール位置を介して、チップ５００が接続される外部回路へのゲートコンタクトを構成している。
【００８８】
さらに、図６は、チップの角領域の枠５４０を示している。角領域は、通常はＴＣ試験中に最大の負荷が掛かる部分である。以下に説明する図７Ａおよび図７Ｂは、詳細を明確に説明するために、枠５４０で示されている領域の拡大図を示している。
【００８９】
図７Ａは、枠５４０領域内のチップ５００の平面図を示している。当該領域では通常、上述したように、ＴＣ試験中に最大の負荷が生じる。したがって図７Ａは、ソースメタライゼーションゾーン５１０の詳細、およびゲートメタライゼーションゾーン５２０（ゲートランナー）の詳細を示す。図７Ａにおいてもまた、両金属ゾーン同士は、それらの間に存在する空間的距離によって互いに分かれている。このため、関連する構造間における電気的短絡を防止することができる。
【００９０】
さらに、図７Ａは、嵌合構造４００の様々な実施形態のための、構造化されたデバイス層４２０あるいは構造化されたデバイス層４２０から得られるトポロジーエッジ４３０の本発明に係る様々な実施形態を示している。より具体的には、図７Ａは、異なる実施形態に係る嵌合構造の８つの異なるトポロジーエッジ４３０−１・・・４３０−８を示している。これらのトポロジーエッジは、本実施形態では、ゲートランナー５２０領域内に位置する縦型トランジスタ構造のコンタクトホール平面に形成されている。図示されている実施形態では、これら嵌合構造は、その上に位置する金属構造のあらゆる方向におけるシフトに対応することができることを理解することが重要である。上記金属構造は、本実施形態では、基本的に、ゲートメタライゼーションゾーン５２０の一部である。
【００９１】
図７Ａの方向５５０に沿った区域（区域Ａ−Ａ’）について、図７Ｂに関連して説明する。しかしその前に、基本的には、これに対応するトポロジーエッジ４３０の形状は任意であってよいことに留意されたい。このような形状としては、特に、角を有する構造すなわち多角形構造４３０−１、４３０−３、４３０−６、４３０−７、および４３０−８が含まれる。また、多角形であるトポロジーエッジ４３０−５に示されているように、十字型のトポロジーエッジも同様に用いることができる。さらに、円形、蛇行形、螺旋形、あるいはトポロジーエッジ４３０−２で示されている波形も可能である。当然ながら、例えば２つの多角形構造と半円構造とが「重ね合わせ」られたトポロジーエッジ４３０−４に示されているように、上述した形状を組み合わせることも可能である。
【００９２】
前述したように、ここで扱っているのは、ゲートランナー５２０のゲートコンタクトのためのコンタクトホール位置に形成された嵌合構造４００の実施形態である。図７Ｂは、この実施形態についてさらに図解するために、図７Ａにおいて方向５５０によって示されているチップ５００の方向Ａ−Ａ’に沿った区域を概略的に示している。図７Ｂでは、分かりやすくするために、基板４１０表面下に位置する多用な構造、および場合によっては第１の酸化物層（例えば図３および図４の絶縁層２７０を参照）は示されていない。当然ながら、実際の態様では、デバイスを機能させるために必要な対応する構造は存在している。したがって図７Ｂは、単に、チップ５００の実際の態様のための、方向Ａ−Ａ’に沿った断面を簡素に示している。
【００９３】
これら全ての場合におけるデバイスは非常に関連があるため、図７Ｂに示されているチップ５００の断面の正確な構成は、図３および図４に示されている断面と同様である。基板４１０領域内にある別の層および構造については既に説明されており、またこれらは、分かりやすくするために図７Ｂには示されていない。チップ５００は、これら別の層および構造に加えて、フィード構造３２０を含んでいる。フィード構造３２０は、例えばポリシリコンからなっていてもよく、またチップ５００のセルフィールド内に位置する縦型トランジスタ構造の実際のゲート電極を接触させるために用いることができる。フィード構造３２０は、本実施形態においてもまた、上部に中間酸化物３３０が堆積されている。中間酸化物３３０内には、図７Ａにも示されているコンタクトホール３４０が挿入されている。したがって、中間酸化物３３０の層厚は典型的には、例えば１００ｎｍ〜１０００ｎｍであってもよく、中間酸化物３３０は、トポロジーエッジ４３０−７を構成している。トポロジーエッジ４３０−７は、既に図７Ａに示されており、また図７Ａおよび図７Ｂに示されている実施形態では、構造化されたデバイス層４２０として機能する。中間酸化物３３０の上部には、金属構造４４０を構成するゲートメタライゼーションゾーン５２０すなわちゲートランナー５２０が堆積されている。
【００９４】
したがって、図７Ａおよび図７Ｂに示されている実施形態では、図７Ａにも示されているコンタクトホール３４０−１〜３４０−８は、その側壁を介して、その上に位置する金属構造４４０あるいはゲートランナー５２０のためのトポロジーエッジ４３０を形成している。トポロジーエッジ４３０（あるいは図７Ｂに示されているトポロジーエッジ４３０−７）を用いて、構造化されたデバイス層４２０は、構造化されたデバイス層４２０の上に位置する金属構造４４０が横方向に生じるあらゆる力を逸らすことを可能にする。この力は、基板４１０表面上の金属構造４４０を、構造化されたデバイス層４２０を介して基板４１０内にシフトさせようとするものである。したがって、特に構造化されたデバイス層４２０のトポロジーエッジ４３０によって、その上に位置する金属構造４４０が、横方向の力に対して良好な嵌合を行うことができる。これによって、図７Ｂに示されている実施形態では、金属構造４４０のシフトあるいはゲートランナー４２０のシフトを生じさせることなく、チップ５００の信頼性を著しく損なう横方向の力を低減することができる。
【００９５】
本発明に係る嵌合構造４００の一実施形態を用いることによって、特に、金属線および／または金属ゾーンのＴＣ動作における信頼性を大幅に改善することができる。これは、非常に簡素な配置対策を講じることによって、完全にコスト中立的な方法で達成することができる。これは、基本的には、完成したデバイスを機能させるために必要な構造は、構造化されたデバイス層４２０を介して基板４１０上でなされる金属構造４４０の嵌合を可能にする、既定の形状によって置き換え可能であるからである。
【００９６】
２つのタイプの嵌合、あるいは嵌合構造の実施形態について、一方では図５〜図７において図解し、他方では図８〜図１１に関連して図解する。第１のタイプの嵌合構造は、基本的には、構造化されたデバイス層４２０を設けて構成される。構造化されたデバイス層４２０によって、その上部に配置された金属構造４４０が、基板平面上でのあらゆる方向における金属シフトのあらゆる傾向に対応できるようになる。図６および図７に示されている第１のタイプの実施形態は、コンタクトホール平面（中間酸化物３３０）を用いて、基板４１０表面に対して平行なあらゆる方向に生じ得る金属シフトに対応できる構造を形成する一形態を示している。コンタクトホール平面における嵌合の形成は、基本的には、図６および図７に示されている実施形態では、「内側に向けられる」。これは、ゲートランナー５２０の内部すなわち金属導線の内部、金属表面の内部、金属ゾーンの内部および金属構造の内部が嵌合されることを意味する。
【００９７】
本発明の一実施形態に係る、基板４１０上のデバイスのための嵌合構造４００は、基板４１０上において構造化されたデバイス層４２０を含んでいる。構造化されたデバイス層４２０は、少なくとも１つのトポロジーエッジ４３０と、構造化されたデバイス層４２０上の金属構造４４０とを有している。金属構造４４０は、構造化されたデバイス層４２０のトポロジーエッジ４３０の少なくとも一部に伸びている。トポロジーエッジ４３０は、その上部に金属構造４４０が伸びており、平面の投影において、隣接した線４３０を少なくとも１つ形成している。本実施形態では、線４３０は、投影の平面における少なくとも１つの領域４６０の範囲を規定している。領域４６０は非凸状であり、また領域４６０を完全に包含する最小の円４９０の直径は５０μｍ以下である。
【００９８】
嵌合構造４００では、構造化されたデバイス層４２０と基板４１０との間に、導電性のコンタクト構造３２０を配置することができる。上記構造化されたデバイス層は、絶縁層３３０を含んでおり、構造化されたデバイス層４２０は、絶縁層３３０内にコンタクトホール３４０を少なくとも１つ含んでいる。これによって、金属構造４４０がコンタクト構造３２０と直接接触し、またデバイス層４２０内の凹部３４０がトポロジーエッジ４３０を形成している。このような嵌合構造４００では、領域４６０あるいは当該領域のサブ領域は、円形、湾曲形、十字形、多角形、蛇行形、あるいは波形であってよい。同様に、嵌合構造４００では、金属構造４４０は、少なくとも部分的に露出された主表面を含んでいてよい。
【００９９】
嵌合構造４００では、領域４６０の範囲を規定している線４３０は、第１の直線部分および第２の直線部分を含んでいてよい。第１の直線部分の方向および第２の直線部分の方向は、互いに７０°〜１１０°の角度を成している。同様に、本発明の一実施形態に係る.嵌合構造４００では、領域４６０の構造幅は、一般的に２００ｎｍ〜２０００ｎｍであってよい。このような嵌合構造４００では、デバイスは、基板４１０と構造化されたデバイス層４２０との間に別の積層３２０’および６８０を含んでいてよい。上記別の積層は、トポロジー形成エッジ４３０を含んでいる。このため金属構造４４０は、少なくとも部分的には、上記別の積層のトポロジー形成エッジに基づくトポロジーエッジ４３０上に伸びている。
【０１００】
嵌合構造４００では、上記別の積層は、別のコンタクト構造３２０’および別のコンタクト構造３２０’上の絶縁層構造６８０を含んでいてよい。コンタクト構造３２０は、少なくとも部分的には上記別の積層上に配置されている。コンタクト構造３２０上に配置された構造化されたデバイス層４２０は、絶縁層３３０を含んでいてよい。
【０１０１】
図８Ａおよび図８Ｂは、基板４１０上のデバイスのための嵌合構造６００の一実施形態を示している。図８Ａは、対応するデバイスの平面図を示しており、図８Ｂは、図８Ａにも示されている方向６１０に沿って切断した状態を示す概略断面Ａ−Ａ’を示している。
【０１０２】
図８Ａは、構造化されたデバイス層４２０を再度示したものである。構造化されたデバイス層４２０は、基板４１０上に配置され、トポロジーエッジ６３０を少なくとも１つ有している。図８Ａに示されている実施形態におけるトポロジーエッジ６３０は、鋸歯形に形成されている。構造化されたデバイス層６２０上には、金属構造６４０が形成されている。構造化されたデバイス層６２０は、少なくとも部分的にはトポロジーエッジ６３０上に伸びている。図８Ａおよび図８Ｂに示されている嵌合構造６００の実施形態では、金属構造６４０は、図８Ａに示されている領域全体に伸びている。このため金属構造６４０は、分かりやすくするために、図８Ａには示されていない。
【０１０３】
図５Ａおよび図５Ｂに示されている嵌合構造４００の実施形態に関連して既に説明したように、図８Ａは、トポロジーエッジ６３０の投影を同時に示している。トポロジーエッジ６３０の投影は、基板４１０の主表面に対して平行に伸びる平面内に投影している。図８Ａの、隣接を示す点によって示されているように、トポロジーエッジ６３０は、図８Ａに示されている部分から明らかに投影している。図８Ａに示されている平面すなわち投影平面では、トポロジーエッジ６３０は隣接した線を形成している。これに関連して、直線と線との違いに関する上記説明を再度参照されたい。
【０１０４】
ここでは、図８Ａにおいて直線６５０の例によって示されているように、長さが１９μｍ〜４２μｍの直線を上記隣接した線に沿って形成することが可能である。これによって、直線６５０上の第１の点６６０−１および直線６５０上の第３の点６６０−３に対して、上記直線は直線６５０の第１の側に位置し、また直線（６５０）上の第２の点６６０−２および第４の点６６０−４に対して、上記直線は第１の側の反対側に位置している。第２の点６６０−２は、第１の点６６０−１と第３の点６６０−３との間に配置されており、第３の点６６０−３は、第２の点６６０−２と第４の点６６０−４との間に配置されている。別の実施形態では、特定の態様の状況に応じて、長さが１９μｍ〜２１μｍ（長さ２０μｍ＋／−５％）、２３μｍ〜２７μｍ（長さ２５μｍ＋／−８％）、２８μｍ〜３２μｍ、３３μｍ〜３７μｍ、３８μｍ〜４２μｍ（長さ４０μｍ＋／−５％）、あるいは２０μｍ〜４０μｍ（長さ３０μｍ＋／−３３％）の直線を、上記隣接した線に沿って構成し、上記各点が上述のように構成されるようにすることも可能であり、および／または、このように構成することが望ましい。
【０１０５】
言い換えると、直線６５０は、図８Ａではトポロジーエッジ６３０と一致している隣接した線６３０と交差してもよく、これにより、上記隣接した線６３０は、第２の点６６０−１および第３の点６６０−３における直線６５０の一方の側において伸びるように構成することができ、また、第２の点６６０−２および第４の点６６０−４における直線６５０の他方の側とにおいて伸びるように構成することができる。４つの点６６０−１〜６６０−４は、直線６５０に沿って昇順に分布している。より具体的には、直線６５０に対して垂直な直線が、４つの点６６０−１・・・６６０−４において、直線６５０のそれぞれ一方の側あるいは他方の側において、直線６５０と交差している。
【０１０６】
これに関連して、各直線６５０は、図示されているように、例えば直線６５０−１および６５０−２（図８Ａにも示されている）によって構成可能であるが、明瞭には構成可能ではなく、また点６６０−１〜６６０−４は選択可能であるため、上記の説明はこれらの点にも適用されることについて留意されたい。直線６５０−１および直線６５０−２は、直線６５０と次のように異なっている。すなわち、直線６５０−１は、直線６５０を平行にシフトさせたものであり、対照的に直線６５０−２は、直線６５０をわずかに傾斜させた又は捩らせたものである点において直線６５０とは異なっている。これとは関係なく、４つの点６６０に対する隣接した線６３０に関してなされた上記説明は、例えば図８Ａに示されている直線６５０から他の２つの直線６５０−１および６５０−２に転用することができる。他の２つの直線６５０−１および６５０−２に属する点が図８Ａに示されていないのは、図を分かりやすくするためである。
【０１０７】
線６３０は、一方では、隣接（すなわち数学的に安定）しており、他方では、直線６５０を参照しながら説明した特徴を備えた部分を含んでいる。これによって必然的に、隣接した線６３０の下にあるトポロジーエッジ６３０は、構造化されたデバイス層６２０に関して、複数のトポロジーエッジ６３０を含んでいる。これにより、構造化されたデバイス層６２０上に伸びる金属構造６４０が、基板４１０の平面において、構造化されたデバイス層６２０に、互いに垂直な２つの空間方向に力を加える。したがって、金属構造６４０は、基板４１０表面に対する金属構造６４０のシフトを軽減する構造化されたデバイス層６２０を用いて、横方向に作用する力に対応することができる。これに関連して、トポロジーエッジ６３０は、基板４１０の表面に対して、互いに垂直な２つの空間方向に作用する力成分を軽減することができるが、必ずしも互いに９０°の角度を成していなくてもよいことに留意することが重要である。むしろ、トポロジーエッジ６３０は、基板４１０の平面に伸びているが基本的には互いに平行には伸びていない部分、あるいは、より数学的には、同一線形順序に伸びていない部分を有していれば、既に十分である。直線６５０の特徴に関連して、隣接した線６３０について既に説明したように、この場合、金属構造６４０上に作用する力は、構造化されたデバイス層６２０を介して基板４１０に分散される。
【０１０８】
図９は、図８Ａと同様に、基板上のトポロジーエッジ６３０を示している。トポロジーエッジ６３０は、構造化されたデバイス層６２０によって形成されている。しかし、図９に示されているトポロジーエッジ６３０は、遥かに複雑な経路を有している点と、基本的には互いに垂直な部分の隣接を有していない点とにおいて、図８Ａに示されているトポロジーエッジ６３０とは異なっている。したがって、図９に示されているトポロジーエッジ６３０は、互いに非常に多様な角度を成す長方形部分と丸みを帯びた部分との両方を示している。図９はさらに、図８Ａに示されているものよりも明らかに長いフラグメントを有するトポロジーエッジ６３０を示している。
【０１０９】
前述したように、トポロジーエッジ６３０は、隣接した線６３０に対応している。線６３０は、例えば、これに対応する基板表面に平行に伸びる平面上に配置あるいは投影された場合に、トポロジーエッジに基づいて形成される。図９に示されているトポロジーエッジ（すなわち隣接した線６３０）の投影後における長さは、直線６５０に関連して上述した１９μｍ〜４２μｍよりも遥かに大きく、あるいは別の実施形態に関連して説明する直線よりも遥かに大きい。このため、複数の各直線６５０−１、６５０−２、および６５０−３を含む多角形によって、隣接した線６３０を接近させることができる。各直線６５０の長さは、１９μｍ〜４２μｍの範囲、あるいは上述した別の範囲の長さであってよい。直線６５０は各多角形を構成しているため、隣接し合う２つの直線６５０終点および始点はそれぞれ、例えば図９に示されているように、直線６５０−１の矢印で示されている終点、および直線６５０−２の垂直ストロークで示されている始点と一致する。これは当然ながら、閉じていない多角形の場合、第１の直線６５０および最後の直線６５０は該当しない。
【０１１０】
例えば図９の直線６５０−１には、上述した経路を有する隣接した線６３０に対して、４つの点６６０−１〜６６０−４が描かれている。したがって、隣接した線６３０は、第１の点６６０−１および第３の点６６０−３に対して、直線６５０−１の一方の側に伸びており、また第２の点６６０−２および第４の点６６０−４に対して、直線６５０の上記第１の側と反対側に伸びている。ここでもまた、直線６５０−１上において、第２の点６６０−２は、第１の点６６０−１と第３の点６６０−３との間に位置しており、第３の点６６０−３は、第２の点６６０−２と第４の点６６０−４との間に位置している。
【０１１１】
上述したように、各直線６５０の長さは１９μｍ〜４２μｍの範囲である。しかし上述したように、各直線６５０の長さは、任意の別の長さであってもよい。任意の別の長さとはすなわち、例えば、直線６５０の長さ２０μｍ＋／−５％と対応する１９μｍ〜２１μｍの範囲であってよい。
【０１１２】
直線６５０を有する上記のような多角形の経路は、例えば、直線６５０の長さに対して、各直線６５０からの隣接した線６３０の距離の二乗が最小となるように決定してもよい。この方法の代わりに、あるいはこの方法に加えて、直線６５０の正確な経路は、直線６５０の２つの側のいずれの側に隣接した線６３０が伸びるのかに応じて、距離の表示を考慮する一方で、距離の合計が消去すなわちゼロに設定されるように決定してもよい。当然ながら、他の最小化方法または最適化方法を用いて、多角形の経路あるいは直線６５０の経路を決定することも可能である。
【０１１３】
例えば、投影平面内のゾーンの範囲を決定する（すなわち完全に囲む）隣接した線６３０が扱われる場合、個々の直線６５０の経路の基準として、上述した所定の個々の直線断片６５０の長さを考慮しながら、多角形を用いて、隣接した線６３０によって囲まれたゾーンの表面積を概算することができる。特定の最適化を行うために選択された一端子あるいは標的は、得られる多角形の表面積が、隣接した線６３０に囲まれた上記ゾーンの表面積の９０％〜１１０％あるいは９５％〜１０５％となるように形成することができる。
【０１１４】
基本的には、上述の実施形態では、直線６５０の長さは逸脱しても許容される。個々の直線６５０の長さは、例えば９μｍ〜１１μｍとなるように、すなわち直線６５０の長さ１０μｍの＋／−１０％と対応するように構成することができる。また、図９に示されている嵌合構造６００の実施形態では特に、通常は各直線６５０の全てが、点６６０−１〜６６０−４のそれぞれの特徴と対応している必要はないことについて留意することが重要である。基本的には、各多角形の個々の直線６５０は、隣接した線６３０の経路に関する上述の特徴を満たしていれば十分である。図９に示されている実施形態では、完全に図示されている３つの直線６５０−１、６５０−２、および６５０−３は、図示されている４つの点６６０に関する各特徴をそれぞれ満たしている。各点の参照符号６６０−１〜６６０−４は、図を簡素にするために、直線６５０−１に関してのみ付されている。しかし、図９に示されている２つの直線６５０−２および６５０−３の点（「Ｘ」）も、上述の条件に満たしていることを示している。
【０１１５】
図１０および図１１は、各嵌合構造６００−１および６００−２の２つの実施形態を示している。これらの実施形態について、縦型ハイパワートランジスタである半導体デバイスに関連して説明する。図１０は、図６および図７Ａに既に示したチップ５００の平面図を示している。チップ５００は、ソースメタライゼーションゾーン５１０、およびゲートメタライゼーションゾーン５２０すなわちゲートランナー５２０を含んでいる。図１０に示されているチップ５００内では、ゲートランナー５２０は、（図１０には示されていない）基板４１０表面に沿ったシフトから、嵌合構造６００の２つの異なる実施形態によって保護されている。図６に関連して既に説明したように、本実施形態においてもまた、ゲートランナーの典型的な構造幅は、１０μｍ〜５００μｍである。
【０１１６】
図１０の上部領域、より具体的にはゲートランナー５２０の上部領域には、嵌合構造６００の第１の実施形態が示されている。ゲートランナー５２０の下には、フィード構造３２０が伸びている。フィード構造３２０は、例えばポリシリコンからなっていてもよい。フィード構造３２０はまた、図１０には示されていない中間酸化物３３０内に位置するコンタクトホール３４０によって、ゲートランナー５２０とフィード構造３２０とを導通するように接触させることができる。フィード構造３２０は、ポリゲートあるいはポリ−Ｇとも称される。フィード構造３２０は、例えば図８Ａに既に示したように鋸歯形を有している。なお、フィード構造３２０は、直線上に配置されたコンタクトホール３４０の両側において、上記のように形成されていることに留意されたい。
【０１１７】
ポリゲート３２０は、図１０に示されている嵌合構造６００の実施形態では金属構造６４０を構成しているゲートランナー５２０のために、構造化されたデバイス層６２０を構成している。このため、フィード構造３２０の外形はトポロジーエッジ６３０を形成している。これについてさらに詳しく説明するために、図１１Ａは、図１０に示されている方向６１０に沿った断面Ａ−Ａ’を示している。図１１の断面Ａ−Ａ’には、分かりやすくするために、基板４１０領域内の構造および層、並びに、場合によっては配置されている可能性のある第１の酸化物は示されていない。
【０１１８】
図１１Ａは、基板４１０上に配置されたフィード構造３２０（ポリゲート）を示している。本実施形態では、フィード構造３２０は、構造化されたデバイス層６２０として機能し、例えばポリシリコンから形成されていてよい。図３および図４を参照して既に説明したように、フィード構造３２０の上部には、中間酸化物３３０として、絶縁層が堆積されている。当該絶縁層上には、ゲートランナーあるいはゲートメタライゼーションゾーン５２０が堆積されている。ゲートランナー５２０は、本実施形態に係る嵌合構造６００の金属構造６４０を構成している。中間酸化物３３０は、凹部としてコンタクトホール３４０を含んでいる。コンタクトホール３４０によって、ゲートランナー５２０とポリゲート３２０とが導通するように接触することができる。
【０１１９】
前述のように、図１１Ａの断面に示されている嵌合構造６００−１の実施形態では、ポリゲート３２０は、ほぼ構造化されたデバイス層６２０を構成している。これによって、中間酸化物３３０のトポロジーエッジ６３０、およびポリゲート３２０のトポロジー形成エッジは、トポロジーあるいはポリゲートの構造によって構成されている。金属構造６４０（ゲートランナー５２０）には、この時点において、図１０の上部領域に示されているトポロジーエッジ６３０の構造が形成されている。このため、基板の平面あるいは平行面の金属構造６４０に作用する力を、トポロジーエッジ６３０を介して当該金属上のあらゆる空間方向に解放し、これによって嵌合を達成することができる。より具体的には、ポリゲート３２０は、中間酸化物３３０（ＩＮＴ ＯＸ）からなるトポロジーエッジ６３０のためのトポロジー形成エッジを形成している。
【０１２０】
図１１Ａの断面図においてさらに詳しく示すが、外形すなわちポリゲート３２０の構造は、トポロジー形成エッジを構成している。トポロジー形成エッジは、ポリゲート３２０上の中間酸化物３３０によってトポロジーエッジ６３０となる。トポロジー形成エッジは、中間酸化物の典型的な層厚と比較した場合における典型的な横寸法に関して、中間酸化物によって形成されるトポロジーエッジ６３０とほぼレベルとなる。
【０１２１】
ポリゲート３２０に関連して構造化されたデバイス６２０として図１０に示されているトポロジーエッジ６３０については、図８Ａに照らして既に説明した。したがって、基板４１０表面に平行な平面における投影となる直線６５０および隣接した線６３０について、この図に関連して説明することは省略する。これに関連しては、図８Ａに関連する各説明箇所を参照されたい。このような場合は、一般的に、隣接した線によって（少なくとも部分的に）範囲が決定される領域またはゾーンの構造幅が、１０μｍ〜５００μｍの範囲となる。
【０１２２】
図１０の左手のサブ領域には、ゲートランナー５２０領域内に配置された嵌合構造６００−２の第２の実施形態が示されている。当該領域内では、本発明の別の実施形態に係る嵌合構造６００−２が、ゲートランナー５２０（ゲートメタライゼーションゾーン５２０）に加えて、フィード構造３２０（ポリゲート）、中間酸化物内のコンタクトホール３４０（図１０には示さず）、および別のフィード構造３２０’を含んでいる。別のフィード構造３２０’もまた、ポリシリコンから形成されている場合が多く、またその機能特性ゆえにポリソースまたはポリ−Ｓとも称される。
【０１２３】
以下に、本実施形態に係る嵌合構造６００−２の正確な動作モードについて説明する。しかしその前に、まず当該領域内におけるデバイス構造について、図１１Ｂに示されている断面Ｂ−Ｂ’を参照しながらより詳しく説明する。図１１Ｂに示されている当該区域は、図１０に示されている方向６７０であり、ゲートランナー５２０の金属ゾーンを横断して、金属ゾーン５１０と５２０との間にある距離へと伸びている。図１１Ｂは、基板４１０の断面Ｂ−Ｂ’を示している。本実施形態においても、図を分かりやすくするために、例えば第１の酸化物（図３および図４の絶縁層２７０を参照）など、基板表面下に位置する構造、ドーピング特性、あるいは同様の対象物および構造は示されていない。まず、基板４１０上にフィード構造３２０’が形成および構造化される。フィード構造３２０’は、特に縦型ハイパワートランジスタフィールドにおいては、ポリソースまたはポリ−Ｓと称される場合も多い。これは、各デバイスの動作時に、電極にソース電位が印加され、そしてフィード構造３２０’を介して接触される場合が多いからである。これらの電極の例としては、図３および図４に示されている下部電極２８０がある。
【０１２４】
フィード構造３２０’は、別の導電構造から電気的に絶縁されるために、少なくとも図１１Ｂに示されている断面Ｂ−Ｂ’において、絶縁層６８０によって被覆される。絶縁層６８０上には、フィード構造３２０（ポリゲート）が形成される。フィード構造３２０は、コンタクトホール３４０の領域を除いて中間酸化物３３０によって被覆される。コンタクトホール３４０は、薄膜技術および半導体技術における公知の方法によって、中間酸化物層内に構造化される。中間酸化物３３０は、図１１Ｂに示されている断面領域内においてポリゲート３２０を被覆しているだけではなく、絶縁層６８０を、その下に位置するポリソース３２０’がポリゲート３２０領域に伸びている領域内において被覆している。さらに中間酸化物３３０は、図１１Ｂに示されている断面全体に伸びており、このため、その上に位置する構造を、下に位置する基板４１０から（追加的に）絶縁している。図１１Ｂは、一般的には金属からなるゲートランナー５２０をさらに示している。ゲートランナー５２０は、その下に位置するポリゲート構造３２０の全領域およびポリソース構造３２０’の全領域を被覆している。
【０１２５】
中間酸化物３３０は、図１１Ａおよび図１１Ａに示されている嵌合構造６００−１の実施形態に関連して既に説明したが、本実施形態においてもまた、実際の構造化されたデバイス層６２０を構成している。中間酸化物３３０あるいは構造化されたデバイス層６２０は、その上に位置するゲートランナー５２０のために、２つの別々のトポロジーエッジ６３０、６３０’を形成している。ゲートランナー５２０は、図１１Ｂに示されている実施形態では、金属構造６４０を構成している。
【０１２６】
本実施形態では、トポロジーエッジ６３０は、基本的にはフィード構造３２０（ポリゲート）の形状によって形成されており、その縁構造はトポロジー形成エッジとして機能する。対照的に、トポロジーエッジ６３０’は、最終的には、トポロジー形成エッジを有するフィード構造３２０’（ポリソース）の形状および構造によって形成される。これに関連して、ポリソース構造３２０’のトポロジー形成エッジは、中間酸化物３３０を囲んでいる絶縁層６８０のトポロジー形成エッジによって、中間酸化物３３０に切り替えまたは移動されることについて留意されたい。
【０１２７】
したがって、図１１Ｂの断面に示されている嵌合構造６００−２の実施形態では、トポロジーエッジ６３０および６３０’は、基板４１０表面に平行な平面における投影において、基本的に２つの隣接した線を形成している。これら２つの隣接した線に対しては、図８Ａおよび図９に関連して説明した構成可能な直線の特徴が適用される。図１０では、２つのフィード構造３２０および３２０’の外部構造は、トポロジーエッジ６３０および６３０’を有する酸化物層あるいは絶縁層３３０、６８０が通常は薄いことによって、ほぼ識別することができる。これは図１０にも示されている。図１０には、例えば（近接された）トポロジーエッジ６３０のための直線６５０、および近接されたトポロジーエッジ６３０’のための直線６５０’が、この近似に基づいて図示および印付けられている。
【０１２８】
上記領域におけるトポロジーエッジ６３０および６３０’の構造は、図８Ａに示されているものと非常に類似している。このため、２つの直線６５０および６５０’の各特徴および特性について詳しく説明しないが、図８Ａの各説明箇所を参照する。さらに、図８Ａおよび図９およびそれに関する各説明箇所を参照されたい。長さに関する前述の説明は、２つの直線６５０および６５０’にも該当する。
【０１２９】
前述した嵌合構造の２つの実施形態とは異なり、図１０、図１１Ａ、および図１１Ｂに示されている嵌合構造６００−１および６００−２の２つの実施形態は、ゲートランナー５２０上のゲートコンタクトのためのコンタクトホールレイアウト（コンタクトホール）には基づいておらず、ゲートポリシリコンレイアウトおよびソースポリシリコンレイアウト３２０、３２０’の態様に基づいている。したがって本実施形態では、異なる原理に基づく別の嵌合構造６００−１および６００−２が示されている。ゲートランナー５２０である金属領域は、１つのトポロジー段を少なくとも超えて横方向に伸びるように、幅広く配置されている。これは、第１の実施形態６００−１では、上部ゲートランナー領域に示されている。ゲートポリシリコン３２０は、トポロジーエッジ６３０である追加的なトポロジー段を形成している。トポロジーエッジ６３０の側方における境界には、嵌合構造が設けられる。当該嵌合構造は、直線６５０に関連する投影によって構成することができる。
【０１３０】
一例として、第２の実施形態６００−２の領域内（すなわち左手ゲートランナー５２０）に、二重のトポロジー段が示されている。図１１Ｂに示されている断面では、基板４１０に基づいた連続層が示されている。より具体的には、ここでの連続層は、ソースポリ３２０、ゲートポリ３２０’、中間酸化物３３０（ＩＮＴ ＯＸ）、メタライゼーション５２０（ゲートランナー）の順で構成されているが、追加的な絶縁層（絶縁層６８０）は考慮されていない。トポロジーエッジ６３０および６３０’である上記嵌合構造は、ほぼ、ソースポリ３２０’のエッジとゲートポリ３２０のエッジとの組み合わせによって構成されている。
【０１３１】
要約すると、嵌合構造６００とも称される嵌合構造６００−１および６００−２の第２の実施形態は、既存のトポロジー段を用いて形成される。このためには、実際的な見地から、まず、フィード構造３２０および３２０’によって構成されたトポロジー段全体における各金属構造（例えばゲートランナー５２０）の金属配置が、十分に嵌合可能な金属体積が設けられる程度に示される。後に、このトポロジー段エッジ（トポロジーエッジ６３０および６３０’）は、直線としては配置または示されない。しかし、例えば特に図８〜図１１に鋸歯として示されているように、任意の嵌合形状を形成することができる。図１１Ｂの断面および実施形態６００−２に示されているように、対応する金属線付近に複数のトポロジー段がある場合は、両方または複数のトポロジー段の嵌合を組み合わせることも可能である。当然ながら、特に、図１０および図１１Ｂに示されている嵌合構造６００−２の第２の実施形態は、２つのトポロジー段すなわちトポロジーエッジ６３０および６３０’に限定されるものではなく、基本的には任意数のトポロジーエッジすなわちトポロジー段に拡張することができる。
【０１３２】
上記嵌合構造は、原理的に、それぞれの場合に生じる応力または負荷、および負荷の各運動方向に対して、（数値）シミュレーションを用いて最適に適合させることもできる。多くの場合、チップの角では、チップ５００の長手側よりも、応力あるいは負荷の強度ならびに負荷方向が完全に異なっている。これによって、各位置（Ｘ座標、Ｙ座標）、隣接する金属領域、隣接するトポロジー段、および各デバイスの設計およびその製造に応じた他のパラメータに応じて、チップ５００の各位置に対して最適な嵌合構造形状が得られる。理想とする目標設計では、様々な嵌合形状、および（例えば図７および図１０に示されている）様々な実施形態の組み合わせによって、基板表面に作用する横方向の力を、各金属構造に対して可能な限り効率的に緩和することができる。
【０１３３】
つまり、嵌合構造４００の実施形態（図７を参照）に係る嵌合と、嵌合構造６００の実施形態（図１０を参照）に係る嵌合とを、任意あるいは完全に組み合わせることができることについて留意しておくと有用である。基本的には、各トポロジー形成エッジあるいはトポロジーエッジを用いて、これらを後に金属によって完全に被覆し、各構造を適用することによって嵌合を形成する形態も可能である。このような嵌合構造４００および６００の実施形態は、例えば、典型的な目的のためのみに最前面に置かれた縦型ハイパワートランジスタだけではなく、任意のトランジスタの領域内のゲートランナー構造に適用し、これらの金属構造をシフト（シフトされた金属線）から保護することができる。一般的に上記構造は、筐体を開口した後、および場合によっては金属リフトオフを用いた後に、顕微鏡画像を用いて決定および最適化することができる。
【０１３４】
また、嵌合構造および固定用構造の実施形態を任意に互いに組み合わせることも可能であることに留意されたい。一例としては、図１０および図１１に示されている嵌合構造の実施形態は、例えば図２に示されている固定用構造の実施形態と組み合わせることができる。したがって、特定の態様に応じて、２つまたは複数の側面を有するアンカリングを用いることができる。
【０１３５】
図５〜図１１に関連して説明した本発明の実施形態では、多くの場合、各構造形成エッジ、コンタクトホール、あるいはその他の開口部は電気的にアクティブである。すなわちこれらは、導電性材料（例えば金属または半導体材料）に沿って並んでいるため、電気信号、電気、および電流の輸送に適している。特にコンタクトホール（例えば図１１Ｂに示されているコンタクトホール３４０）の場合、電気信号（電圧または電流）を、金属構造から半導体構造へ、あるいは半導体構造から別の半導体構造へ、あるいは金属構造から別の金属構造へ、輸送することができる。別々に関与するこれら２つの導電構造は、絶縁層または絶縁バリアによって分離されている。
【０１３６】
本発明の一実施形態に係る、基板４１０上のデバイスのための嵌合構造６００は、基板４１０において構造化されたデバイス層６２０を含んでいる。デバイス層６２０は、トポロジーエッジ６３０を少なくとも１つ含んでいる。構造化されたデバイス層６２０は、絶縁層および多数のコンタクトホールを含んでおり、また上部には金属構造６４０を含んでいる。金属構造６４０は、構造化されたデバイス層６２０のトポロジーエッジ６３０の少なくとも一部に伸びている。トポロジーエッジ６３０の一部は、平面の投影において、隣接した線６３０を少なくとも１つ形成している。直線６５０の長さは、隣接した線６３０に沿って、１９μｍ〜４２μｍになるように構成することができる。これによって線６３０は、直線６５０の第１の点６６０−１および第３の点６６０−３に関しては、直線６５０の第１の側に配置され、また、直線６５０の第２の点６６０−２および第４の点６６０−４に関しては、直線６５０の上記第１の側と反対側に配置される。第２の点６６０−２は、第１の点６６０−１と第３の点６６０−３との間に配置されている。第３の点６６０−３は、第２の点６６０−２と第４の点６６０−４との間に配置されている。
【０１３７】
一部の嵌合構造６００では、直線６５０の長さは１９μｍ〜２１μｍである。本発明の一実施形態に係る嵌合構造６００では、隣接した線６３０は、互いに隣接し合う少なくとも１つの第１の直線部分と１つの第２の直線部分とを含んでいる。第１の直線部分の方向および第２の直線部分の方向は、互いに７０°〜１１０°の角度を形成している。同様に、このような嵌合構造６００における隣接した線６３０は、円形、湾曲形、十字型、多角形、蛇行形、あるいは波形であってよい。同様に、嵌合構造６００における隣接した線６３０は、典型的な構造幅１０μｍ〜５００μｍを有する領域の範囲を画定していてよい。嵌合構造６００の一部の実施形態では、隣接した線６３０は、複数の直線を含んでおり、当該隣接した線によって囲まれた領域が多角形に近似される。これによって、隣接した線によって囲まれた領域と多角形領域との差が、隣接した線によって囲まれた領域の最大２０％となる。上記の差は、別の実施形態では、最大１０％、５％、２％、あるいは１％となる。
【０１３８】
嵌合構造６００の実施形態では、構造化されたデバイス層６２０と基板４１０との間に、導電性のコンタクト構造３２０を配置してもよい。構造化されたデバイス層６２０は、絶縁層３３０を含んでいる。構造化されたデバイス層６２０は、絶縁層３３０内に凹部３４０を少なくとも１つ含んでいる。これによって金属構造６４０は、コンタクト構造３２０と直接接触している。上記デバイスは、基板４１０と構造化されたデバイス層４２０との間に、別の積層６８０および３２０’を含んでいてよい。当該別の積層は、トポロジー形成エッジを含んでいる。これによって金属構造６４０は、少なくとも部分的には、別の積層のトポロジー形成エッジに基づくトポロジーエッジ６３０’上に伸びている。
【０１３９】
上記別の積層は、別のコンタクト構造３２０’と、別のコンタクト構造３２０’上の絶縁層構造６８０とを含んでいてもよい。コンタクト構造３２０は、少なくとも部分的には、上記別の積層上に配置されている。構造化されたデバイス層４２０は、絶縁層３３０を含んでおり、またコンタクト構造３２０上に配置されている。このような嵌合構造６００では、金属構造６４０は、少なくとも部分的に露出された主表面を含んでいてよい。
【０１４０】
図１２は、基板４１０上のデバイスのための固定用構造７００−１の別の実施形態を示している。図１２に示されている各デバイスの断面においてもまた、分かりやすくするために、ドーピング特性、追加的な絶縁層（例えば第１の絶縁層）、あるいは、基板４１０領域内に存在し得るその他の詳細など、あらゆる構造上の詳細は示されていない。
【０１４１】
基板４１０は、主表面７１０を含んでいる。主表面７１０は、構造化されたデバイス層７２０を有している。構造化されたデバイス層７２０は、構造化されたデバイス層７２０上に形成された少なくとも１つのトポロジー構造と、基板４１０とは反対側に位置する主表面７４０とを含んでいる。図１２に示されている固定用構造７００−１の実施形態では、トポロジー構造７３０は、構造化されたデバイス層７２０内の凹部である。トポロジー構造７３０の深さは、構造化されたデバイス層７２０の厚さよりも小さいので、構造化されたデバイス層７２０の有限厚を含む領域が、トポロジー構造７３０としての凹部の下に伸びている。
【０１４２】
構造化されたデバイス層７２０は、固定用構造７００−１の各実施形態の特定の態様に応じて、１つまたは複数の電気的絶縁層、あるいは、単一ドーピングされた半導体層または特定のドーピングが施されていない半導体層を含んでいてよい。
【０１４３】
さらに、図１２に示されている固定用構造７００−１の実施形態では、構造化されたデバイス層７２０上に金属構造７５０が形成または配置されている。より具体的には、金属構造７５０は、構造化されたデバイス層７２０の基板４１０とは反対側にある主表面上に配置されている。
【０１４４】
金属構造７５０は、構造化されたデバイス層７２０内にトポロジー構造７３０が形成されているために、横方向の力を、構造化されたデバイス層７２０を介して、基板４１０の表面に沿って基板４１０に開放することができる。したがって金属構造７５０は、これに対応する（例えば熱的に誘起される）応力を、基板４１０に開放することができ、金属構造７５０が基板表面上または基板表面に平行してシフトすることはない。
【０１４５】
図１３は、図１２に示されている実施形態７００−１と非常に類似した、固定用構造７００−２の別の実施形態を示している。図１３に示されている実施形態７００−２においてもまた、まず基板４１０（図１２に概略的に示されている）の主表面７１０上に、構造化されたデバイス層７２０が形成される。構造化されたデバイス層７２０は、基板４１０とは反対側にある主表面７４０上にトポロジー構造７３０を含んでいる。構造化されたデバイス層７２０上には、金属構造７５０が形成される。金属構造７５０は、構造化されたデバイス層７２０のトポロジー構造７３０の少なくとも一部に伸びている。
【０１４６】
図１２に示されている固定用構造７００−１の実施形態では、トポロジー構造７３０は、凹部である構造化されたデバイス層７２０の主表面７４０の下に伸びている。この実施形態とは異なり、図１３に示されている実施形態７００−２に係るトポロジー構造７３０は、構造化されたデバイス層７２０の主表面７４０を超えて投影した構造である。図１３に示されている実施形態においてもまた、トポロジー構造７３０によって、金属構造７５０が、金属構造７５０に横方向に作用する力を、構造化されたデバイス層７２０を介して基板４１０に開放することができる。したがって、図１３に示されている実施形態に係る固定用構造７００−２によって、（例えば温度サイクル時に生ずる）横方向に作用する力を基板４１０に解放し、これによって金属構造７５０のシフトを防止または軽減することができる。
【０１４７】
図１２および図１３は、固定用構造７００の実施形態の断面図を示している。これらのトポロジー構造７３０の断面は、基本的には任意の形状であってよい。形状の例としては、円筒形の凹部、構造化されたデバイス層７２０の主表面を超えて投影した円筒、対応する立方形の立方体、多角形、あるいは様々な形状をしたトポロジー構造７３０が挙げられる。対応するトポロジー構造はまた、基本的には、例えば直線に沿って伸び、連続した折れ線に沿った配列を有する縦長構造として形成されていてよく、あるいは螺旋形、蛇行形、波形、あるいは適切に湾曲するその他任意の形であってよい。当然ながら、Ｌ字型、Ｕ字型、Ｖ字型、あるいは十字型の構造も実施可能である。
【０１４８】
固定用構造７００は、その対応する実施形態の態様の特定の構成によっては、例えば個別にではなく、複数の対応するトポロジー構造として形成すると有利である。このように形成された場合、単一のトポロジー構造７３０よりも、トポロジー構造７３０全体によって横方向の力によりよく対応することができ、これによって金属構造７５０のシフトからよりよく保護することができる。したがって、固定用構造７００を、例えば二次元的かつ規則的に配置することができる。
【０１４９】
トポロジー構造７３０が二次元的かつ規則的に配置される領域では特に、トポロジー構造７３０を比較的小さく形成することが望ましい。この場合、例えば、トポロジー構造７３０が、基板の主表面７１０に平行な平面内へ投影している場合に、最小の円である領域の範囲を決定するように、トポロジー構造７３０を形成することが望ましい。当該最小の円の直径は、１００μｍ、５０μｍ、あるいは２０μｍ以下である当該領域を完全に含んでいる。これに対応する設計については、図５Ａに照らして既に説明した。このため、この時点では、具体的な説明およびさらなる画像は省略する。したがって、この時点では、図５Ａ（場合によっては図５Ｂ）に関連する各説明箇所を明確に参照されたい。
【０１５０】
同様に、この場合、トポロジー構造７３０を各投影平面内へ投影させた後に非凸状領域の範囲を決定するように、トポロジー構造７３０を形成することが望ましい。嵌合構造４００の実施形態に照らして既に説明したように、このような方法によって、横方向へのシフトあるいは横方向の力に対する抵抗を改善することができる。
【０１５１】
図１２に示されている実施形態に係る固定用構造７００−１では、構造化されたデバイス層７２０は、例えば、全く異なる目的を果たすために各半導体デバイスまたはデバイス内に形成された単一の絶縁層または複数の絶縁層であってもよい。形成されるこのような絶縁層の例としては、電気絶縁、化学的不動態化、あるいは機械的保護を行うために形成される層が挙げられる。同様に、膜層などの機能層もまた、基本的にはこれに関連して用いることができる。これらは例えば、圧力センサあるいはその他のマイクロメカニカルデバイスと共に用いられる。構造化されたデバイス層７２０の上記フィールドにおいて用いられる典型的な材料の組み合わせまたは材料は、酸化物層、窒化物層、あるいは他の（有機）絶縁層、例えばＢＰＳＧ、ＰＭＭＡ、あるいはその他のポリマーである。
【０１５２】
しかし、図１２に示されている実施形態７００−１の構造化されたデバイス層７２０が、単一ドーピングが施されている半導体層あるいは特定のドーピングが施されていない半導体層である場合、単一ドーピングが施されている可能性があるのは、例えばポリシリコンである。これらの具体例としては、ポリシリコン層およびポリシリコン構造が挙げられる。これらは、例えば縦型ハイパワートランジスタに関連して用いることができる。例えば、図３、図４、図７、図１０に示されているフィード構造３２０に、これに対応するトポロジー構造７３０を設け、たとえコンタクトホールが比較的大きい（寸法が数十μｍまたは数百μｍ）場合であっても、トポロジー構造７３０上に堆積される金属構造の横方向への運動から追加的に保護を行うことができる。この場合、例えばトポロジー構造７３０を、コンタクトホール３４０の領域に限定すると有用である。
【０１５３】
上記材料および材料の組み合わせは、図１３に示されている、トポロジー構造７３０が構造化されたデバイス層７２０の主表面７４０を超えて突出している固定用構造７００−２の実施形態においても、基本的には用いることができる。しかしこれらの実施形態では、例えば２つ以上のドーピングが施されている、あるいは、金属性の絶縁および／または半導体層の組み合わせを含む、より複雑な構造化されたデバイス層７２０を用いることもできる。これらの実施形態においても、複数の、場合によっては２次元的かつ規則的に配置されたトポロジー構造７３０を用いることができる。この場合においても、特定の態様に応じて、比較的小さいトポロジー構造７３０を用いることが望ましい。当該トポロジー構造７３０に関しては、基板４１０の主表面７１０に平行な平面内への投影において有効である最小の円の直径に関して既に説明した。
【０１５４】
これとは無関係に、本実施形態に係る固定用構造７００−２ではまた、コンタクトホール３４０内に形成される場合、当該固定用構造７００−２をコンタクトホール３４０の領域に限定することによって、厚くて場合によっては邪魔になるトポロジーエッジまたはトポロジー形成エッジをデバイス内に不必要に形成しないようにすることが望ましい。さらに、図１２および図１３に示されている固定用構造７００の全実施形態は、既に説明した固定用構造および嵌合構造の実施形態と組み合わせて実施できることに留意されたい。
【０１５５】
本発明の実施形態では、既に説明した規則的な配置に加えて、各嵌合構造を不規則的に、凹部および上昇部（elevation）として、一次元的あるいは二次元的に、不規則に配置することも可能である。特定の態様に応じて、各トポロジー構造は、その上に位置する金属構造との嵌合を可能にするために、総数が１０以上、２０以上、５０以上、あるいは１００以上となるようにすることもできる。さらに、特定の態様に応じて、各トポロジー構造部分は、その下に位置する各構造化されたデバイス層の表面積に基づいて、例えば２０％〜４０％あるいは２０％〜３０％の割合となるようにすることもできる。
【０１５６】
本発明の一実施形態に係る、基板４１０上のデバイスのための固定用構造７００は、基板４１０上に構造化されたデバイス層７２０を含んでいる。構造化されたデバイス層７２０は、少なくとも１つのトポロジー構造７３０と、基板４１０とは反対側に位置する主表面７４０と、構造化されたデバイス層７２０上に形成され少なくとも部分的にはトポロジー構造７３０上に伸びる金属構造７５０とを含んでいる。構造化されたデバイス層７２０は、わずか１つまたは複数の電気的絶縁層を含んでいる。トポロジー構造７３０は、構造化されたデバイス層７２０内において、構造化されたデバイス層７２０の厚さよりも浅い凹部を含んでいる。別の形態における固定用構造７００では、構造化されたデバイス層７２０は、ドーピングが施されていない半導体層あるいは単一ドーピングが施された半導体層のみを含んでいてもよく、またトポロジー構造７３０は、構造化されたデバイス層７２０内において、構造化されたデバイス層７２０の厚さよりも浅い凹部を含んでいてもよい。さらに別の形態では、トポロジー構造７３０は、構造化されたデバイス層７２０の主表面７４０を超えて突出した構造を含んでいてもよい。
【０１５７】
上記のような固定用構造７００では、構造化されたデバイス層７２０は、複数のトポロジー構造７３０を含んでいてもよい。同様に、上記のような固定用構造７００では、基板４１０上に、複数のトポロジー構造７３０が二次元的かつ規則的あるいは不規則的に配置されていてもよい。
【０１５８】
本発明の一実施形態に係る固定用構造７００では、金属構造７５０が上部に伸びている部分のトポロジー構造７３０は、平面内に突出している領域の範囲を規定している。当該領域を完全に包含している最小の円の直径は、５０μｍ以下である。このような固定用構造では、金属構造７５０が上部に伸びている部分のトポロジー構造７３０は、平面内の突出部における非凸状領域の範囲を規定している。固定用構造７００では、構造化されたデバイス層７２０はポリシリコン層を含んでいてもよく、トポロジー構造７３０は、上記ポリシリコン層内に、当該ポリシリコン層の厚さよりも浅い凹部を含んでいてもよい。これの代わりに、あるいはこれに加えて、トポロジー構造７３０は、基板４１０の反対側に位置するポリシリコン層の主表面７４０を含んでいてもよい。このような固定用構造７００では、金属構造７５０は、少なくとも部分的に露出された主表面を含んでいてもよい。
【０１５９】
図１４は、主表面８３０を含むデバイス８２０内の導体層構造８１０のための固定用構造８００の別の実施形態を示している。デバイス８２０は、基本的には任意のデバイス（すなわち半導体デバイス）であってよく、あるいはその他任意の薄膜デバイスであってよい。図１４に示されているデバイス８２０を分かりやすくするために、機能的実現、層構造、あるいはその他の機能的特徴については図示しない。このためデバイス８２０は、例えば比較的簡素な半導体デバイス構造、すなわち、例えばダイオード構造またはトランジスタ構造であってもよい。また当然ながら、上記デバイスは、比較的複雑な集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、論理回路、薄膜技術によって製造されたセンサ、あるいは比較的複雑な集積回路、例えば任意の種類のプロセッサであってもよい。
【０１６０】
デバイス８２０はさらに、例えば最終製造処理工程において形成される主表面を含んでいる。完成したデバイス８２０は、例えば、少なくともその一部または一部領域が、酸化物層または窒化物層などの保護層によって被覆されていてよい。
【０１６１】
デバイス８２０は、デバイス８２０の主表面８３０からデバイス８２０内に伸びる凹部８４０をさらに含んでいる。図１４に示されているデバイス８２０では、上記凹部は、本質的には垂直な側壁を有している。このため、例えば凹部８４０の底領域を丸める工程において生じる製造公差のバラつきは別として、図１４にも示されているように本質的に一定の幅Ｗが得られる。
【０１６２】
図１４に示されている固定用構造８００の実施形態は、導体層構造８１０をさらに含んでいる。導体層構造８１０は完全に、少なくともその特定または所定の長さ分は、デバイス８２０の主表面８３０の下に位置する凹部８４０内に収まっている。凹部８４０は通常、その特定の長さ部分は、図１４に示されている断面に対して垂直な方向に沿って伸びている、すなわち（一定の）長さに伸びている。したがって凹部８４０は、通常は、例えばデバイス８２０の上面（図１４には示さず）では、直線、連続した折れ線、あるいは曲線に沿って伸びる（すなわち、例えば螺旋、輪状線、蛇行線に沿って伸びる）トレンチ構造である。導体層構造８１０の全長に関しては、一般的に、導体層構造８１０の全長の９０％以上は、デバイス８２０の主表面８３０の下に位置する凹部内に完全に収まっている。各デバイス８２０の特定の態様に応じて、導体層構造８１０の全長の９５％以上、あるいは導体層構造８１０の全長が完全に、デバイス８２０の主表面８３０の下に位置する凹部８４０内に収まっていてもよい。
【０１６３】
したがって導体層構造８１０の幅は、通常は凹部８４０の幅Ｗ以下である。導体層構造８１０の幅および凹部８４０の幅は、想定する固定用構造８００のアプリケーションの実施形態に応じて、フィード線が狭い場合は、通常は５μｍ未満であってよい。しかし、凹部８４０の幅および導体層構造８１０の幅は、特定の態様に応じて、通常は５０μｍ以下、１００μｍ以下、あるいはコンタクト構造またはボンドパッドの場合は１００μｍ〜５００μｍの範囲であってもよい。基本的には、対応する凹部８４０の幅よりも明らかに狭い、すなわち明らかに広くない導体層構造８１０を用いる形態もまた、非常に適切である。
【０１６４】
凹部８４０内に完全に収まっている導体層構造８１０の長さに関して既に説明したように、導体層構造８１０は完全に（すなわちその全長の１００％の割合が）、凹部８４０内部に収まっていてよい。この場合、例えば、導体層構造８１０内に含まれている関連するコンタクトパッドあるいはボンドパッドもまた、デバイス８２０の主表面８３０の下に完全に配置されるように凹部８４０内に配置される。したがって上記導体層構造は、（例えばこのようなコンタクトパッドの）各接触またはボンディングを可能にするために、当該導体層構造の主表面８５０において露出されている。導体層構造８１０の主表面８５０は、凹部８４０の底部とは反対側に位置している。これは具体的には、コンタクトワイヤまたはボンドワイヤによって接触される導体層構造８１０の主表面８５０が、少なくとも導体層構造８１０の長さの一部においては、非常にコンタクトしやすいことを意味している。
【０１６５】
これに関連して、「表面が露出」という表現は、当然ながら、（例えばパッケージングプロセスにおけるモールド前に）表面が露出されることを意味している。言い換えると、例えばモールド材料および／または別のほぼ有機性の不活性化層または保護層から形成される導体層構造８１０の覆いは、導体層構造が露出されるのか否かという点においては考慮されない。これに関連して、「導体層構造８１０が露出」という表現は、導体層構造８１０に対して、電気的接続が行われること、すなわち、例えばボンディング、プレスコンタクト、あるいはバネコンタクトによって、導体層構造８１０の主表面８５０に対して直接、電気的接続が行われることを意味している。
【０１６６】
しかし導体層構造８１０は、特定の態様に応じて、凹部８４０から突出するように設計し、凹部８４０の外側が、例えばデバイス８２０の主表面８３０に接触するようにしてもよい。この場合、凹部８４０内に完全には収まっていない（すなわちデバイス８２０の主表面８３０の下に収まっていない）導体層構造８１０の長さの、導体層構造８１０および凹部の長さに対する割合は、通常は、１０％未満または５％未満となる。これに関連して、多くの場合、各領域の表面積間にリンクが構築される。これによって、例えば、通常は、凹部の表面積に対して、導体層構造８１０の表面積の最大１０％または最大５％が、主表面８３０の下に完全には収まっていない。
【０１６７】
しかし、ここで考慮されるのは、凹部８４０が幾何学的に配置されている領域内に伸びている、導体層構造８１０の長さ領域または表面積のみである。したがって、この導体層構造８１０は、（例えば導体層構造８１０内の湾曲によって）凹部８４０から突出し、またデバイス８２０の主表面８３０上においてより広い幅と隣接するように設計することも十分に可能である。この場合、凹部８４０の幾何学的領域内に収まっていない導体層構造８１０の長さの割合は、導体層構造８１０の全長に対して(常に）考慮されない。
【０１６８】
デバイス８２０上には、２つ以上の（例えば互いに交わる、交差する、あるいは導通する）凹部を一体的に形成することができる場合が多いことについても、説明を完全にするために述べておく。したがって、デバイス８２０上には、特定の態様に応じて、互いに電気的に接続することのできる２つ以上の導体層構造８１０を形成してもよい。
【０１６９】
さらに、導体層構造８１０は通常は、電気信号を輸送または供給する、あるいは（供給）電圧および／または（供給）電流を供給、開始、あるいは接触させるための導体層構造である。したがって導体層構造８１０は、具体的には、光波、電磁波、あるいは音波用の導波管ではない。この結果、導体層構造８１０は、少なくとも１つの副層、例えば銅、金、銀、タングステン、プラチナ、パラジウム、あるいはアルミニウムを含んでいる。本発明に係る固定用構造８００の多くの実施形態では、導体層構造８１０は、正確に１つの金属層をさらに含んでいる。すなわち、少なくともこれらの実施形態においては、上記と同一である。
【０１７０】
しかし、図１６に示されている導体層構造に関連して以下に説明するように、固定用構造８００の実施形態において用いられる導体層構造８１０は、別の層を１つまたは複数含んでいてもよい。したがって特定の態様によっては、金属層に加えて、必要に応じてドープまたは高濃度にドープされた半導体層を一体的に形成すると有利である。このような半導体層は、例えばポリシリコンからなっていてよい。
【０１７１】
図１５は、本発明に係る固定用構造８００の別の実施形態を示している。本実施形態は、図１４に示されている固定用構造８００の実施形態とは、２つの細部においてのみ異なっている。このため、図１５に示されている固定用構造８００の実施形態の説明に関しては、図１４および図１４に示されている実施形態に関連する説明箇所を参照されたい。
【０１７２】
図１５に示されている実施形態８００と、図１４に示されている実施形態との相違点は、一方では凹部８４０の形状であり、他方では凹部８４０の内面である。例えば、凹部８４０は、図１４に示されている凹部８４０とは異なり、任意の絶縁層８６０を有している。各凹部は、この絶縁層８６０によって、その側壁領域および底部領域に下地が施されている。絶縁層８６０の厚さは、一般的には導体層構造８１０の厚さよりも遥かに薄く、また通常は、明らかに２００ｎｍ未満または１００ｎｍ未満である。
【０１７３】
図１５に明確に示されている絶縁層８６０は、本質的には、上記凹部もまた、追加的な構造的特徴を含むことができることを示している。これによって凹部８４０は、必ずしもデバイス８２０と同一の基板内あるいは基板材料（多くの場合はシリコン）によって形成されている必要はなく、凹部自身が任意の特徴または機能層を含んでいてよい。しかしこれらは、図１４に示されている実施形態におけるデバイス８２０の一部であると見なされる場合もある。例えば、凹部８４０内の構造をデバイス８２０の別の構造から電気的に絶縁するために、図１５に明確に示されている絶縁層８６０は、デバイス８２０の一部であると見なされる場合もある。言い換えると、図１５に示されている実施形態では、絶縁層８６０または凹部８４０に面する絶縁層８６０の側面が、凹部８４０のトポロジーまたは形状を構成している。
【０１７４】
図１５に示されている固定用構造８００の実施形態と、図１４に示されている固定用構造８００の実施形態との第２の相違点は、凹部８４０の側壁が本質的には垂直に伸びておらず、デバイス８２０の主表面８３０の垂線に対して、０°とは明確に異なる角度を成している点である。上記凹部の側壁と、デバイス８２０の主表面８３０の垂線とが成す典型的な角度は、５°〜７５°の範囲内である。本願では、本質的には垂直に伸びる側壁、側方部、およびその他のエッジは、垂線に対する角度が一般的に５°以下であるものを指している。このため固定用構造８００の実施形態では、デバイス８２０の主表面８３０に対する凹部８４０の側壁の角度は、通常は＋７５°〜−７５°である。
【０１７５】
トレンチ側壁の突出面のように、凹部８４０の深さに基づく一般的な三角法の関係によって即座に生じる「チップ表面積の損失」は、別の構造的特徴、特に平坦に伸びる凹部８４０の側壁に対しては、特に許容されるべきものである。このため、固定用構造８００の多くの実施形態では、通常は３０°以下という比較的小さい（絶対）角度が想定および実施される傾向がある。
【０１７６】
図１５に示されている断面では、凹部８４０の側壁が傾斜しているため、凹部の幅は異なっている。凹部８４０内において側壁が傾斜しているため、当該凹部の最小幅Ｗは、凹部８４０の下部領域に存在している。幅は、表面または表面領域において最大幅Ｗ１に達するまで、デバイスの主表面８３０からの距離が小さくなるに応じて連続的に増大する。このため、最小幅Ｗは通常、デバイス８２０の主表面８３０の領域に存在する場合が多い最大幅Ｗ１以下である。対照的に、凹部８４０の最小幅Ｗは、通常は凹部８４０の底部領域にある。
【０１７７】
したがって導体層構造８１０の幅は、通常は、凹部８４０の最小幅Ｗによって適合される。より具体的には、導体層構造８１０の幅は、一般的に凹部８４０の最小幅Ｗ以下である。
【０１７８】
デバイス８２０の主表面８３０の下に位置する凹部８４０内へ導体層構造８１０がアンカリングすなわち配置されるため、導体層構造８４０は、トポロジーエッジのように、凹部８４０の側壁によって、横方向に作用する力から極めて良好に保護される。したがって、通常はＴＣ試験に関連して生じ、デバイスの種類によってはそのデバイスの通常動作中に必然的に生じる力は、凹部８４０の側壁を介して、デバイス８２０またはその基板に解放される。このように、固定用構造８００の一実施形態は、既に説明した固定用構造および嵌合構造の他の実施形態と同様に、本発明に係る固定用構造および／または嵌合構造の実施形態を有していないデバイスよりも、それぞれの負荷に対して遥かに高い耐性を実現している。
【０１７９】
既に説明した、単一の金属層のみを有する導体層構造８１０に加えて、図１６Ａおよび図１６Ｂは、別の層を少なくとも１つ有する導体層構造８１０を示している。例えば、図１６Ａは、金属層８７０の下に別の層８８０が配置された導体層構造８１０を示している。金属層８７０は、上述したように、例えば金、銅、銀、プラチナ、パラジウム、またはアルミニウムからなっていてもよい。別の層８８０もまた、例えば金属または合金からなっていてもよく、あるいは、必要に応じてドープまたは高濃度にドープされた半導体材料（例えばポリシリコン）からなっていてもよい。なお、図１６Ａに示されている金属層８７０および別の層８８０の層の順序は、これに限定されないことに留意されたい。例えば、金属層８７０は、別の層８８０の下に配置されていてもよい。特定の態様に応じて、金属層８７０下の別の層８８０として、例えば、対応するデバイスのトランジスタ構造のトレンチ内または他のトレンチ構造内の電極接触させるために用いることのできる、例えば高濃度にドープされたポリシリコン層を用いると有利である。これによって、例えば、特にハイパワーアプリケーションまたは大電流アプリケーションに対して重大なパラメータを下げることができる可能性を高めることができる。これは、金属層８７０と別の層８８０との接触面が比較的長いためである。金属層８７０と別の層８８０との比較的長い接触面は、導体層構造内の２つの層を並列配置することによって得られる。導体層構造８１０の一態様によって、例えば、デバイス８２０内の電気抵抗が低減することができる。これによって、デバイス８２０の寿命およびアプリケーションの態様に対して好ましい結果がもたらされる場合がある。
【０１８０】
さらに、金属層８７０および別の層８８０を２つ以上連続して形成することも可能である。図１６Ｂに示されている３つの金属層８７０−１、８７０−２、８７０−３、および３つの別の層８８０−１、８８０−２、８８０−３の場合のように、１つの金属層８７０とその下の１つの別の層８８０とが交互に配置されるように構成することができる。このような配置に加えて、１つまたは複数の金属層８７０と、１つまたは複数の別の層８８０との、任意の別の組み合わせまたは順列も可能である。例えば、スタック８１０とも称される導体層構造８１０内に、例えばドーピング濃度の異なる、複数の異なる金属層８７０および／または複数の異なる別の層を配置することも可能である。
【０１８１】
これら異なる層の数および相互分布は、所望の通りに変化させることができる。例えば、図１６Ａおよび図１６Ｂに示されている導体層構造８１０の実施形態は、単なる例示にすぎない。３つ以上あるいは７つ以上の個々の層８７０および８８０を用いることも可能である。しかし層の数は、上記のそれぞれの数よりも少なくてもよい。
【０１８２】
図１６Ａおよび図１６Ｂには、異なる層同士の相互配置に関して、限定的とは見なされない２つの例が示されている。これに関して重要なことは、単に、導体層構造８１０すなわちスタック８１０は、例えば単一の金属または合金から形成することのできる金属層を含んでいることのみである。
【０１８３】
また、スタック８１０の上記異なる層の相対的な厚さは、互いに異なるように設計することができる。例えば、金属層の厚さとポリシリコン層の厚さとの比率は、約１:２（金属層：ポリシリコン＝１／３:２／３）であってよい。
【０１８４】
本発明の別の実施形態では、各導体層構造８１０は、その長さの一部のみが各凹部８４０内に配置されるようにすることができる。各導体層構造８１０は、例えば各デバイス８２０の主表面８３０を超えて突出し、各デバイス８２０内に完全には配置されないようにすることができる。これに関して、導体層構造は基本的に、凹部が伸びている方向に対して垂直で、かつ各デバイスの主表面に対して垂直な方向に伸びていてよいことについて留意されたい。しかし、導体層構造８１０の伸びは、上述した長さに対して、当該導体層構造の断面領域の最大５０％に制限される。これに関連して、上述した長さは、各導体層構造の全長すなわち各凹部の全長である必要はなく、それぞれの全長の一部であることに留意されたい。
【０１８５】
図１７は、固定用構造９００の一実施形態を示している。固定用構造９００は、図１７において矢印９３０でも示されている主表面９２０を有する基板９１０を含んでいる。図１７は、主表面９２０に加えて、基板９１０の主表面９２０とは反対側にある後部面９４０を示している。基板９１０は、本質的には、例えばシリコンを含んだ単結晶基板である。この場合は、例えば、基板９１０は、シリコンウェハから得られ、単結晶領域またはエピタキシャル領域９５０が基板９１０の主表面９２０に伸びていてもよい。この領域９５０が、通常は単結晶領域上に堆積されたエピタキシャル領域である場合、基板９１０の単結晶領域とエピタキシャル領域９５０との間には、界面９６０が存在する。界面９６０上には、基板９１０の製造中に、各エピタキシャル領域９５０が堆積される。
【０１８６】
上述したように、上記基板がシリコン基板９１０である場合、および領域９５０がエピタキシャル領域９５０である場合、エピタキシャル領域９５０は、シリコンである場合、化学気相成長法（ＣＶＤ）によって製造されている場合が多い。基板９１０の下に位置するウェハは、シリコン単結晶から得られ、当該シリコン単結晶は、チョクラルスキー法によって得られる場合が多い。
【０１８７】
領域９５０は、単結晶領域（例えば単結晶に基づくウェハ）であるのか、あるいはエピタキシャル領域であるのかに関わらず、基板９１０の主表面９２０まで伸びている。さらに、嵌合構造９００の上記実施形態は、基板９１０の主表面９２０における単結晶またはエピタキシャル領域９５０内に、凹部９７０を含んでいる。さらに、図１７に示されている固定用構造の実施形態は、基板の主表面９２０において導体層構造８１０を含んでいる。導体層構造８１０は、凹部９７０内を、当該凹部の底部９８０まで伸びている。
【０１８８】
導体層構造８１０は、図１４および図１５に示されている固定用構造８００の実施形態および図１６に関連して説明したように、側方層構造である。言い換えると、導体層構造８１０は通常、例えば金、銀、銅、プラチナ、パラジウム、またはアルミニウムからなる金属層を少なくとも１つ含んでいる。しかし、導体層構造８１０は、例えば金属からなる別の層をさらに含んでいてよく、あるいは必要に応じてドープまたは高濃度にドープされた半導体材料（例えばポリシリコン）を含んでいてもよい。
【０１８９】
基板の主表面９２０上において金属層を少なくとも１つ含んでいる導体層構造８１０は、図１７にも示されているように、少なくとも凹部９７０の底部９８０まで伸びている。導体層構造８１０は、図１７の左手に示されているように、凹部９７０の外側において、別の領域に伸びていてもよい。あるいは、導体層構造８１０は、図１７の右手に示されているように、基板の主表面９２０あるいは基板の主表面９２０に隣接する領域９５０の主表面９２０とわずかに重なり合っていてもよい。導体層構造８１０は、固定用構造９００の一実施形態の特定の態様に応じて、少なくとも凹部９７０の底部９８０領域において、単結晶あるいはエピタキシャル領域９５０と導通するように接触しており、これによって領域９５０が、凹部９７０の底部９８０に伸びる導体層構造８１０を介して電気的に接触されていてもよい。
【０１９０】
多くの場合、凹部９７０は、別の構造および構造的要素から絶縁されるように配置されている。本発明の一部の実施形態では、凹部９７０は、トレンチによって構成されている。当該トレンチは、チップ外領域に配置されており、また導体層構造８１０によって覆われている部分は別として、層構造の別の導電層または絶縁層には覆われていない。言い換えると、凹部９７０は、多くの場合、酸化物あるいはその他任意の絶縁層によって導電性の基板から分離されていない凹部である。凹部９７０には、図１７に示されているように、導体層構造が部分的に充填されていてよく、あるいは導体層構造が完全に充填されていてもよい。
【０１９１】
固定用構造９００の実施形態は、ここでもまた、基板９１０の単結晶またはエピタキシャル領域９５０内に凹部９７０が配置されていることによって、通常は基板９２０の主表面から導体層構造８１０をリフトオフする導体層構造８１０の負荷、あるいは導体層構造８１０を基板９１０の主表面９２０に沿ってシフトさせる導体層構造８１０の負荷に対する耐性を高め、大幅に改善することができる。したがって、固定用構造９００の実施形態によって、例えば温度サイクル中または完成デバイスの通常動作中に生じ得る負荷に対する耐性を大幅に改善することもできる。
【０１９２】
本発明の一実施形態による固定用構造９００は、主表面９２０、基板の主表面９２０まで伸びる単結晶領域９５０またはエピタキシャル領域９５０を有する基板９１０を含んでいる。固定用構造９００は、基板９１０の主表面９２０における単結晶またはエピタキシャル領域９５０内の凹部９７０、および基板の主表面９２０上の金属層を含む導体層構造８１０をさらに含んでいる。導体層構造８１０は、凹部９７０内を、当該凹部の底部９８０まで伸びている。
【０１９３】
導体層構造８１０は、少なくとも凹部９７０の底部９８０において、単結晶またはエピタキシャル領域９５０と直接接触していてよい。これによって、単結晶またはエピタキシャル領域９５０と導体層構造８１０とが、導通するように接触される。固定用構造９００では、導体層構造８１０は、別の金属層または半導体層を含んでいてよい。同様に、導体層構造８１０は、ポリシリコン、ドープされたポリシリコン、あるいは高濃度にドープされたポリシリコンを含んでいてよい。固定用構造９００では、導体層構造８１０は、少なくとも部分的に露出された主表面を含んでいてもよい。
【０１９４】
上述の本発明の実施形態は、ＴＣリスクを回避または最小限に抑えるための手段を含んでいる。上述した嵌合構造および固定用構造の実施形態は、例えばポリ層内（例えばポリシリコン層）および／またはコンタクトホール構造内に形成することができる。上述した実施形態は、例えば、金属導管または金属ゾーン全体が非常に広くて深いトレンチ内に配置され、金属線全体または金属ゾーン全体が下方に配置されているため、引張応力および圧縮応力が基板表面（例えばシリコン表面）またはその上方において作用する。このためＴＣ負荷を最低限に抑えるための非常に有効な方法を成す実施形態を示している。この実施形態では、特に、これらの引張応力および圧縮応力が金属線の平面自体に作用することはなくなる。
【０１９５】
これまで説明した本発明の実施形態では、導体層構造、金属構造、および金属線（例えばゲートランナー）は、嵌合のために、完全に、全体的に、あるいは少なくとも部分的に、半導体材料（例えばシリコン（Ｓｉ））内に配置される。この配置は、金属線、導体層構造、または金属層構造が内部に配置または固定される、非常に広くて深い凹部およびトレンチを形成することによって成される。したがって、これまで説明した実施形態では、金属線はトレンチ内に部分的に設けられている。
【０１９６】
しかし、幅の広い各トレンチ構造を設けるために用いられる技術によっては、トレンチエッチングにおいて、いわゆるブラックシリコンのリスクが生じる場合があり、これを過小評価するべきではない。ブラックシリコンは、実際のトレンチまたは凹部領域内に直立状態で残留するシリコンピンを意味するものと理解される。これは、例えば、後に直立状態で残留するシリコン針状晶／ピンが生じる領域内において、マイクロマスキングを行った結果として生じる場合がある。
【０１９７】
このようなシリコンピンが一旦生じると、一般的には、高い技術的コストを掛けることによってしか除去することができない。シリコンピンには漏れ電流が流れる可能性があり、あるいはシリコンピンによって、配置された金属線、金属構造、または導体層構造から、それを取り巻く半導体環境へと短絡が生じる可能性がある。
【０１９８】
本発明の実施形態に係る、嵌合構造および固定用構造の上述の実施形態では、上述の広いトレンチ内において、各基板の主表面に対する横方向のシフトに対して、トレンチの底領域およびトレンチの側壁に嵌合は形成されない。図１８〜図２２に関連して以下に説明する本発明の実施形態は、製造プロセスの最後またはプロセスフローの最後において連続的な広いトレンチ構造内に結合される小さくて狭い多数のトレンチによって、非常に広いトレンチ構造内に、金属構造、導体層構造、金属線（すなわち、例えば縦型トレンチトランジスタの場合ではゲートランナー）をアンカリングまたは配置することに基づいている。単一の非常に広いトレンチを避け、この単一の広いトレンチを、より狭くて小さいトレンチに置き換えることによって、上述のブラックシリコンが形成される危険性を大幅に低減できる。このように、製造プロセスの信頼性、ひいては歩留まりおよびプロセスの安全性を高めることができる。
【０１９９】
同時に、底部、トレンチ底部、あるいは対応する領域内に別の嵌合面が形成される。これについては以下に説明する。さらに、設計プロセス中にトレンチの縁（リムトレンチ）の遮断を制御することによって、あるいはリムトレンチの幅を変化させることによって、形成される共通トレンチの幅を様々に変えることができる。これによっても、別の嵌合またはアンカリングが成される。同様に、設計中において、トレンチの深さまたは少なくとも１つの小さいトレンチの凹部の深さを、少なくとも１つの他のトレンチとは違う深さにすることによって、結合された、または形成されている広いトレンチ構造の側面との追加的な嵌合を行うことができる。
【０２００】
図１８は、本発明の一実施形態に係る導体層構造のための嵌合構造を製造する方法のフローチャートを示している。導体層構造は、少なくとも１つの金属層または金属合金層を含んでいる。これは、説明されている本発明の様々な実施形態において実施することができる。導体層構造は、１つまたは複数の別の導電層、すなわち金属層、合金層、必要に応じてドープまたは高濃度にドープされた半導体層をさらに含んでいてもよい。
【０２０１】
ステップＳ１００の方法が開始されると、まずステップＳ１１０において、複数の（小さい）凹部またはトレンチが形成される。第１のトレンチおよび第２のトレンチは、基板材料の表面に配置される。これら第１のトレンチおよび第２のトレンチは、互いに距離を置いて並列に配置される。これによって、２つのトレンチ間に基板材料のメサ領域が残る。これらのトレンチは、従来の技術、すなわち、例えばイオンビームエッチング（ＩＢＥ）、反応性イオンビームエッチング（ＲＩＥ）、あるいは（例えば、シリコンの異方性化学エッチングに基づく）化学エッチング法によって形成することができる。これらの様々なエッチング処理は、等方性または異方性が様々に異なっている。例えば、ＩＢＥプロセスは高度に異方性である場合が多いが、化学ウェットエッチングでは、材料がより等方性に除去される傾向がある。
【０２０２】
これをさらに示すために、図１９Ａ〜図１９Ｅは、本発明の一実施形態に係る様々な製造段階における固定用構造８００を含むデバイス８２０の断面を概略的に示している。図１９Ａは、主表面または表面８３０、第１のトレンチ１０００−１、および第２のトレンチ１０００−２を含むデバイス８２０を示している。第１のトレンチ１０００−１および第２のトレンチ１０００−２は、２つのトレンチ１０００−１と１０００−２との間にメサ領域１０２０が残留するように、基板材料１０１０内に導入されている。
【０２０３】
図１８に示されているフローチャートのステップＳ１２０では、メサ領域１０２０の表面１０３０において、基板材料１０１０の化学的および／または物理的変換が行われる。基板材料１０１０の化学変換は、例えば酸化によって生じさせることができる。これによって、メサ領域の表面１０３０領域内に酸化物層１０４０が生成される。
【０２０４】
図１９Ｂは、図１９Ａに示したステップＳ１２０において物質変換を行った後に得られるデバイス８２０の状態を示している。物質変換（ステップＳ１２０）を行う際の酸化によって、メサ領域の表面１０３０に、メサ領域１０２０内の酸化物層１０４０が形成される。しかし、図１９Ｂに示されている状態では、２つのトレンチ１０００−１および１０００−２の外側の領域内、側壁領域内、およびトレンチの底領域内にも酸化物層が形成されている。
【０２０５】
物質変換（ステップＳ１２０）を行うにあたっては、当然ながら、酸化に加えて、他の化学的または物理的処理を行って基板材料１０１０の各変換を行うことができる。例えば、対応する窒化物層を形成するための、これに対応する硝酸化、あるいはさらに複雑な化学変換を行うことができる。
【０２０６】
ステップＳ１２０において物質変換が行われた後、ステップＳ１３０（図１８を参照）において、メサ領域１０２０内の表面１０３０において、変換された基板材料１０１０が除去される。これによって、第１のトレンチ１０００−１および第２のトレンチ１０００−２が、共通トレンチ１０５０内に結合される。物質の特定的な除去が行われた後の状態は、図１９Ｃに概略的に示されている。
【０２０７】
したがって、並列に伸びる２つのトレンチ１０００−１と１０００−２との間の距離、および酸化物層１０４０の層厚または各層の層厚によって、元のメサ領域１０２０において突出部１０６０が得られる。突出部１０６０は、酸化以外の物質変換の場合に、Ｓ１２０での物質変換中にメサ領域１０２０の表面１０３０において形成される。したがって突出部１０６０は、主表面８３０に対して、最深地点を有する共通トレンチ１０５０の底部１０７０に対して、高低差１０８０を有している。高低差１０８０は、少なくとも２００ｎｍ、または、主表面８３０に対する共通トレンチ１０５０の深さ１０９０の少なくとも５％である。別の実施形態では、高低差１０８０および深さ１０９０は、例えば、異なるように形成される凹部の各表面に対して形成することができる。具体的には、例えば図１９Ｃに示されている共通トレンチ１０５０では、固定用構造８００の凹部８４０の形状は、１つのみである。
【０２０８】
したがって高低差１０８０は、ステップＳ１２０において物質変換を行う際、およびステップＳ１３０において変換された基板材料を物質を特定的に除去する際に、プロセスに典型的なパラメータを考慮しながら、幅広い範囲で調整することができる。例えば、物質変換を行う際の具体的な条件、およびメサ領域１０２０の幅（すなわち２つのトレンチ１０００−１と１０００−２との距離）の選択を変えることによって、突出部１０６０の形状、および共通トレンチ１０５０の底部１０７０に対する突出部１０６０の高低差１０８０を、一般的な様々なプロセスにおいて所望の通りに制御することができる。さらに、突出部１０６０の形状および高低差１０８０は、別のパラメータを制御することによって調整することもできる。これについては、本明細書の別の箇所において、少なくとも部分的に説明する。
【０２０９】
ステップＳ１２０において酸化を行い（基板材料１０１０の変換を行う）、そして物質の特定的な除去（ステップＳ１３０）を行う場合、形成された酸化物層１０４０が再度除去されるため、このような酸化は犠牲酸化とも称される。例えば基板材料１０１０がシリコンである場合、すなわち基板がシリコンウェハである場合、形成された二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の材料特異的な除去は、例えば、緩衝液としてＮＨ４Ｆを用いた緩衝化フッ化水素酸（ＨＦ）によって、湿式化学的に行われる。このようなエッチング工程では、窒化物層（Ｓｉ３Ｎ４）もまた、物質を特定的に除去される場合がある。
【０２１０】
任意のステップＳ１４０（図１８を参照）では、共通トレンチ１０５０の側壁および／または底部１０７０および／または突出部１０６０領域に、絶縁層１１００が堆積される。この工程では、（別の製造段階において形成される）導体層構造が、その下に位置する基板材料１０１０から電気的に絶縁される。
【０２１１】
このような堆積は、例えば絶縁層として酸化物層１１００が想定される場合は、化学誘導による酸化（例えばＴＥＯＳ＝テトラエチルオルトシリケート）による熱酸化によって行うか、あるいは各酸化物材料を直接堆積することによって行うことができる。したがって、窒化物層の場合においても、これらは、各材料の硝酸化または堆積によって行うことができる。
【０２１２】
導体層構造８１０が堆積されるステップＳ１５０（図１８を参照）では、図１９Ｅに示されている状態が最終的に得られる。図１９Ｅに示されているデバイス８２０のための固定用構造の実施形態では、導体層構造８１０は、単一の金属層または金属合金層である。金属層８１０は、共通トレンチ１０５０内において、絶縁層１１００上に堆積される。これによって、共通トレンチ１０５０の突出部１０６０が、構造を形成する物体として、絶縁層１１００内に転用される。したがって、共通トレンチ１０５０の底領域１０７０内に位置する絶縁層１１００は、構造を形成するエッジを成し、これによって最終的に、窪み１１１０が導体層構造すなわち金属層８１０に向かい合う。このような構造は、絶縁層１１００を典型的にコンフォーマルに堆積することによって、トレンチの底領域内に形成される。この結果、導体層構造８１０が、突出部１０６０の存在によって、共通トレンチ１０５０内において窪み１１１０を形成する。
【０２１３】
導体層構造８１０の堆積に関しては、図１９Ｅにも示されているように、導体層構造８１０は、トレンチによって形成された凹部８４０内に完全に配置されるか、あるいは共通トレンチ１０５０内に完全に配置される。さらに導体層構造は、底部１０７０からの距離に対して、共通トレンチ１０５０の深さ１０９０の少なくとも２０％を充填する。この場合、導体層構造８１０または金属層８１０は、共通トレンチ１０５０の深さ１０９０の５０％以上、または７５％以上を充填している。
【０２１４】
しかし、導体層構造８１０によってトレンチが完全に充填され、導体層構造８１０がデバイス８２０の主表面８３０上に伸びるようにしてもよい。本発明のこのような実施形態は、例えば図２０Ａおよび図２０Ｂにより詳しく示されている。
【０２１５】
図２０Ａは、本発明の一実施形態に係る固定用構造を含むデバイス８２０の別の断面を示している。より具体的には、図２０Ａは、第１のトレンチ１０００−１および第２のトレンチ１０００−２を含むデバイス８２０を示している。第１のトレンチ１０００−１および第２のトレンチ１０００−２は、互いに平行な距離を置いて伸びており、また第１のトレンチ１０００−１と第２のトレンチ１０００−２との間にメサ領域１０２０を形成している。したがって図２０Ａに示されている図は、図１９Ａに示されている図にほぼ対応している。
【０２１６】
図１９Ａに示されているデバイス８２０とは異なり、第１のトレンチ１０００−１の深さ１０９０−１は、第２のトレンチ１０００−２の深さ１０９０−２よりも小さい。これによって、図１８に示されている別の処理工程では、別の工程において堆積される導体層構造８１０の追加的な側方アンカリングまたは嵌合が生じる。
【０２１７】
物質変換を行う処理ステップＳ１２０において、メサ領域１０２０の表面１０３０の基板材料１０１０が化学的またはそれ以外の方法で変換された場合、図２０Ａに示されている（酸化物）層１０４０が形成され、そして変換された基板材料を物質を特定的に除去する工程において除去される。この結果、共通トレンチ１０５０が形成される。したがって、２つのトレンチ１０００−１および１０００−２の異なる深さ１０９０−１および１０９０−２によって、図１９に示されている実施形態よりも高低差１０８０が大きくなる。高低差１０８０が大きくなることによって、堆積される導体層構造８１０を追加的にアンカリングまたは嵌合することができる。
【０２１８】
図２０Ｂは、本発明の一実施形態に係る固定用構造８００の一実施形態を示している。本実施形態は、図１９Ｅに示されている実施形態とほぼ対応している。本実施形態においてもまた、絶縁層１１００上に、例えば単一の金属層すなわち金属構造である導体層構造８１０が堆積されている。絶縁層１１００は、底部、側壁、および突出部１０６０の下地を形成している。これは、変換された基板材料１０１０を物質を特定的に除去することによって形成される。
【０２１９】
任意の絶縁層１１００がコンフォーマルに堆積されるため、これに対応する突出部１０６０が、その内部において、構造を形成するエッジとして形成される。これによって、導体層構造８１０の窪み１１１０が、突出部１０６０と向かい合う。
【０２２０】
底部の固定用または底部の嵌合構造は、高低差１０８０（図２０Ｂにも示されている）を有しているため、導体層構造８１０に作用する横方向の力の衝撃に対して、導体層構造８１０のアンカリングまたは嵌合を行うことができる。既に説明したように、本実施形態における導体層構造８１０は、デバイス８２０の主表面８３０を超えて突出している。これによって、共通トレンチ１０５０全体が導体層構造８１０によって充填される、すなわち、共通トレンチ１０５０の断面領域の幅全体が充填される。したがって上記導体層構造は、共通トレンチ１０５０内にある１つのトレンチ１０００領域内に配置されているだけではない。上記導体層構造は、少なくとも、形成された突出部１０６０上に配置されている。
【０２２１】
図２１Ａは、本発明の一実施形態に係る固定用構造８００を含むデバイス８２０の別の断面を示している。図２１Ａは、図２０Ａおよび図１９Ａと同様である。このため、一般的な特徴の説明に関しては、これら２つの実施形態を参照されたい。しかし、これら２つのトレンチ１０００−１および１０００−２は、これまで説明した実施形態とは異なり、デバイス８２０の主表面８３０に対して、明らかに９０°とは異なる角度を成す側壁１１２０を有している。より具体的には、第１のトレンチ１０００−１の側壁１１２０の延長部分１１３０は、主表面８３０に対して２０°〜７５°の範囲の角度１１４０を成している。一部の実施形態では、角度１１４０の範囲は、通常は下限値が２０°〜３０°であり上限値が４５°〜６０°である。
【０２２２】
言い換えると、第１のトレンチ１０００−１は、傾斜した側壁１１２０を有している。側壁１１２０が主表面８３０に対して対応する角度を成しているだけではなく、メサ領域１０２０の表面１０３０もまた、主表面８３０に対して相対角度を成している。このため第１のトレンチ１０００−１は、本質的にはＶ字型のトレンチである。これは、例えばＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）を用いてシリコンを異方性エッチングすることによっても得られる。しかし、他の製造プロセスを用いて、対応するＶ字型トレンチ１０００を製造することもできる。このような製造プロセスは、特に、前述したＩＢＥおよびＲＩＥ法を含んでいる。対応する角度は、角度１１４０と必ずしも合致していなくてよいが、エッチング処理中に、照射されるイオンビームとデバイス８２０の主表面８３０との間に維持されるような角度とする必要がある。
【０２２３】
２つのトレンチ１０００−１および１０００−２は同一の製造工程において準備される場合が多いため、第１のトレンチ１０００−１だけではなく、第２のトレンチ１０００−２もまた、対応する傾斜した側壁１１２０を有している。当然ながら、２つのトレンチ１０００−１および１０００−２は、基本的には、異なる製造工程において、または他の方法によって製造され、これらがデバイス８２０の主表面８３０に対して異なる角度１１４０を形成するようにしてもよい。
【０２２４】
メサ１０２０の表面１０３０は、対応するトレンチ１０００の側壁１１２０と同様に、主表面８３０に対して、明らかに９０°とは異なる角度を成している。この結果、メサ領域の幅は、基板材料１０１０の深さが大きくなるにつれて、すなわち主表面８３０からの距離が大きくなるにつれて広くなる。主表面８３０からの深さが増すについてメサ領域１０２０の幅が広くなることによって、ステップＳ１２０において形成される層１０４０は、図２１Ａに示されているような形状となる。基板材料１０１０の変換の実施に関して、当該変換が表面１０３０から開始されて、各工程において典型的な距離にある材料まで続けて行われるという事実は、非常に重要である。
【０２２５】
メサ領域１０２０の表面１０３０において、変換された基板材料１０４０が物質を特定的に除去された後、絶縁層１１００が任意に堆積されて、導体層構造８１０が堆積される。この結果、図２１Ｂに示されているデバイス８２０の断面が得られる。メサ領域１０２０の表面１０３０が傾斜しているため、それぞれの角度を変えることによって、突出部１０６０（より具体的には、突出部１０６０の高低差１０８０、場合によってはその幅および形状）を、物質変換（ステップＳ１２０）および物質の特定的な除去（ステップＳ１３０）を行う間に、変えることができる。他の点では、プロセスパラメータは一定に維持される。
【０２２６】
したがって、共通トレンチ１０５０の底部１０７０において、幾何学的構成に対する１つまたは複数の突出部を特定することができる。これは、下部に位置するトレンチ１０００−１と１０００−２との距離の変更、表面１０３０の角度および側壁１１２０の適合、並びに、場合によっては各トレンチ１０００の深さ１０９０の変更によって行われる。上記幾何学的構成は、特に、既に構成された高低差１０８０、および共通トレンチ１０５０の底部１０７０における突出部１０６０の幅を含んでいる。
【０２２７】
説明を完全にするために、この点に関して、図２１Ｂに示されている導体層構造８１０もまた、共通トレンチ１０５０全体を充填しており、表面すなわちデバイス８２０の主表面８３０を超えて突出している点に留意されたい。
【０２２８】
上記した実施形態において、導体層構造８１０と基板材料１０１０との間に絶縁層１１００が基本的に挿入されている場合、これは、絶縁層１１００を堆積する任意の処理ステップＳ１４０において生成された任意の層である。例えば、電気的な層構造８１０とその下に位置する基板材料１０１０とが電気的に直接接触していることが想定される場合、ステップＳ１４０および関連する絶縁層１１００は省略することができる。また、絶縁層１１００の形状は、当然ながら、図１９〜図２１に示されている形状とは異なっていてもよい。また、導体層構造８１０と基板材料１０１０との間に、１つまたは複数の追加的な絶縁、半導体、半金属、または導電性の層、および導体層構造を配置させてもよい。これについては、本明細書の別の箇所において例を挙げる。
【０２２９】
したがって、図１９〜図２１に示されている固定用構造８００の実施形態は、複数または多数の小さくて狭いトレンチ１０００によって、共通トレンチ１０５０の非常に広いトレンチ構造内に導体層構造８１０が配置されており、このように導体層構造８１０が固定されている点において共通している。導体層構造８１０は、例えば、金属線（例えばゲートランナー）を１つだけ含んでいてもよい。プロセスフローとも称される製造プロセスの最後において、小さくて狭い多数のトレンチ１０００が、共通トレンチ１０５０である１つの連続した広いトレンチ構造に結合される。
【０２３０】
図２２Ａ〜図２２Ｃは、本発明の一実施形態に係る別の固定用構造８００を含むデバイスの断面を示しており、図２２Ｄは、図２２Ａに関連する配置の平面図を示している。図２２Ａ〜図２２Ｄは、異なる製造段階における状態を示しており、図２２Ａ〜図２２Ｄに示されている固定用構造８００の実施形態は、トレンチトランジスタの分野から得られた一実施形態である。
【０２３１】
図２２Ａは、主表面８３０を有するデバイス８２０を示している。デバイス８２０内では、比較的狭い複数のトレンチ１０００が、主表面８３０から始まる基板材料１０１０内に形成されている。複数のトレンチ１０００は、共通トレンチ１０５０である広いトレンチ構造を形成する働きをする。共通トレンチ１０５０は、導体層構造すなわち金属線のための、突出部である複数の底部嵌合構造を有する。図２２Ａは、トレンチ１０００に加えて、例えばトレンチトランジスタ８２０のセルフィールドに属する、別のトレンチ１１５０をさらに示している。製造プロセスの別の過程では、別のトレンチ１１５０には、１つまたは複数の電極が設けられる。これら電極のうちの１つは、例えば、ゲート電位またはソース電位に接続することができる。
【０２３２】
図２２Ａに示されているトレンチ１０００は、このようなデバイス８２０の場合、トレンチトランジスタが何らかの形で存在しているトレンチ製造プロセスを利用することによって製造することができる。複数の小さいトレンチ１０００（これらのうち５つは図２２に示されている）は、互いにわずかに距離を置いて配置することができる。これによって、個々のトレンチ１０００間にメサ領域１０２０がそれぞれ形成される。各トレンチ構造を有するトレンチトランジスタあるいはその他のデバイス８２０の場合、既存のプロセスフローを用いて、複数のまたは多数の狭いトレンチ１０００から広いトレンチ構造を形成することができる。
【０２３３】
個々のトレンチ１０００間の距離は、後の犠牲酸化によってトレンチ１０００間の薄いメサゾーン１０２０が少なくとも部分的に除去されるように、製造プロセスの個々の処理工程のプロセスパラメータに応じて選択される。トレンチ１０００および別のトレンチ１１５０を形成するための製造技術に応じて、トレンチエッチング法を用いてもよい。これによって、トレンチ１０００の側壁１１２０とデバイス８２０の主表面８３０との角度が変化する。図２１Ａおよび図２１Ｂに示されている実施形態に関連して既に説明したように、トレンチ１０００は、そのテーパがより大きくなるように形成して、下方にいくほどメサ構造１０２０の幅が広くなるように形成することもできる。
【０２３４】
図２２Ｂは、メサ領域１０２０の酸化（図１８のステップＳ１２０）、及び、これによって得られる酸化物層をエッチングする形で物質の特定的な除去（図１８のステップＳ１３０）を行った後における、デバイス８２０の断面を示している。したがって、（例えば熱的に行われる）酸化処理の少なくとも１つは、図２２Ａに示されているデバイス８２０と、図２２Ｂに示されているデバイス８２０との間において行われる。上記酸化処理によって、トレンチ１０００間のメサゾーン１０２０が少なくとも部分的に酸化される。その後、酸化物エッチングが行われ、これによって、変換された基板材料を含む酸化物ゾーン（すなわち後に酸化されるメサゾーン）が除去される。このように、狭い複数のトレンチ１０００が共通トレンチ１０５０に結合される。共通トレンチ１０５０の底領域においては、メサゾーン１０２０が形成されていた領域に突出部１０６０が形成される。言い換えると、図２２Ａおよび図２２Ｂに示されている固定用構造８００の実施形態では、それぞれ、２つのトレンチ１０００のメサ領域１０２０内に１つの突出部１０６０が形成される。
【０２３５】
図２２Ｃに示されているデバイス８２０の断面は、少なくとも１つの電気的絶縁層１１００を設けるために、まずステップＳ１４０（図１８を参照）において酸化物の堆積または別の酸化が行われた点において、図２２Ｂに示されている断面と異なっている。絶縁層１１００は、ここでは、導体層構造８１０の例としてその後導入される金属線と、シリコンベースである場合が多い半導体環境１１０とを電気的に絶縁している。
【０２３６】
その後、例えば標準的な製造プロセスに基づいて、デバイス８２０を完成させることができる。これは例えば、共通トレンチ１０５０の広いトレンチ構造内に金属線８１０を堆積および構成することによって行うことができる。金属線８１０は、デバイス８２０の特定の態様に応じて、デバイス８２０のパワーフィード金属線として、同一の処理工程において堆積および構成される。金属線８１０は、デバイス８２０がパワーＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳＦＥＴ＝金属酸化物電界効果トランジスタ）である場合、例えば、いわゆるパワー金属堆積および構造化において製造される金属構造であってよい。これらの工程は、概略的にメタライゼーションとも称される。デバイス８２０がパワーＭＯＳＦＥＴである場合、絶縁層１１００はフィールド酸化物（ＦＯＸ）とも称される。絶縁層１１００は、丸め酸化中に形成することができる。
【０２３７】
最後に、図２２Ｄは、図２２Ａに示されているデバイス８２０の配置の平面図を示している。別のトレンチ１０５０に加えて、平行に伸びる５つのトレンチ１０００が示されている。これら５つのトレンチ１０００は、上述の製造プロセスにおいて共通トレンチ１０５０を形成するために用いられる。隣接し合う２つのトレンチ１０００間には、それぞれ、上記から明らかであるように、メサ領域１０２０が配置される。
【０２３８】
しかし、図２２Ｄの平面図では、複数のトレンチ１０００は、複数のトレンチ１０００のうちの２つのリムトレンチ１０００−１および１０００−Ｎに対して特殊性を有している。例えば、第１のトレンチ１０００−１のトレンチ幅は、様々である。具体的には、第１のトレンチ１０００−１は、別の部分１１７０とは異なる幅を有する部分１１６０を含んでいる。このようなリムトレンチ１０００−１の幅の変動によって、物質変換および変換された基板材料の物質の特定的な除去（ステップＳ１２０およびＳ１３０）により、共通トレンチ１０５０の各側壁の幅も変動する。共通トレンチ１０５０は、このように、トレンチ部分１１６０の領域においてトレンチ幅が変動する。このような括れが規則的または不規則的である場合、共通トレンチ１０５０の縁は波形となる。このように、導体層構造８１０、すなわち、例えば図２２Ｃに示されている金属構造は、共通トレンチ１０５０の伸びる方向に沿った力に対して嵌合させることができる。
【０２３９】
図２２Ｄは、このような広い共通トレンチ１０５０内において導体層構造８１０の対応する嵌合を得る別の形態をさらに示している。例えば、他のリムトレンチ１０００−Ｎは、中断１１８０を含んでいる。中断１１８０によってもまた、物質変換および物質の特定的な除去（ステップＳ１２０およびＳ１３０）後に、共通トレンチ１０５０の幅が様々に異なる。言い換えると、複数のトレンチ１０００の他のリムトレンチであるトレンチ１０００−Ｎは、少なくとも、中断１１８０とは距離を置いて位置する第１の部分１１９０および第２の部分１２００を有している。リムトレンチ１０００−Ｎの第１の部分１１９０および第２の部分１２００は、ここでは、共通の直線上において、中断１１８０付近の領域に伸びている。
【０２４０】
したがって、共通トレンチ１０５０としての広いトレンチ構造は、規則的なトレンチ幅およびトレンチ距離を有する複数の小さいトレンチ１０００から形成されていてもよい。トレンチ距離は、ここでは、各メサ領域１０２０の幅にほぼ対応している。しかし、非常に不規則的なトレンチ幅およびトレンチ距離もまた可能である。既に図２１に示したように、トレンチ面の角度、および（図２０に示したように）トレンチの深さは異なっていてもよい。これら全ては、後の共通トレンチ１０５０の広いトレンチ構造内に位置する各メサ領域１０２０（この領域内には、トレンチ構造および導体層構造が後に埋め込まれる）が、物質変換中に、少なくとも部分的に被覆されるという点において共通している。これは例えば、基板材料（すなわち、例えばシリコン）を、部分的に酸化して酸化ケイ素または二酸化ケイ素とすることによって行うことができる。これは、具体的には、主表面８３０すなわちシリコン表面に向かう領域において行われなければならない。上述の実施形態では、特に個々のトレンチ間のメサ領域１０２０は、物質変換される。この物質変換は、物質の特定的な除去において、突出部１０６０が共通トレンチ１０５０の深さ１０９０よりも小さい高低差１０８０を有する程度に、変換された基板材料が除去されるように行われる。言い換えると、共通トレンチは、主表面まで伸びないメサによっては中断されない。
【０２４１】
本発明の一実施形態に係る固定用構造８００を形成する方法を用いることによって、突出部１０６０である底部嵌合構造を形成することができる。特定のプロセスによっては、導体層構造をコンフォーマルに堆積する場合、例えば堆積された導体層構造８１０の最上面に、各底部嵌合構造を形成することができる。これは、共通トレンチ１０５０の突出部１０６０によって、導体層構造の表面も突出し、粗い（金属）表面となるからである。このような応用は、例えばボンドパッド、または追加的なアンカリングまたは嵌合を達成するための他の比較的大きいパッド表面領域の分野において有用である。
【０２４２】
例えば、各トレンチ１０００を接触または結合するために、複数のトレンチを酸化して１つのトレンチとすることによって、金属ゾーンまたは他の導体層構造のための固定用構造が、特に小さいトレンチによって得られる。次に、各導体層構造、各金属ゾーン、または各金属線が、このような広いトレンチ内に配置される。
【０２４３】
形成される共通トレンチ１０５０は、先に説明した実施形態によって示されているように、中間メサ領域１０２０を含む少なくとも２つのトレンチ１０００を基に形成される。しかし、本発明の多くの実施形態では、広いトレンチ１０５０は、３つ以上のトレンチ１０００に基づいている。したがって、広いトレンチ１０５０の幅は、通常は、少なくとも、例えばトレンチトランジスタのセルフィールドにおいて形成される別のトレンチ１１５０のトレンチ幅の２倍よりも大きい。本発明の別の実施形態では、共通トレンチ１０５０が３つ以上のトレンチ１０００に基づいており、共通トレンチ１０５０の幅は、別のトレンチ１１５０の幅の少なくとも３倍、５倍、またはそれ以上である場合が多い。
【０２４４】
特にトランジスタの分野では、上述の信頼性のリスクに加えて、設計の最適化に関して、さらなる目標が顕在化している。この目標は、各デバイスの性能に関するものである。しかるべき目標として、例えば切り替えトランジスタ、すなわち導電性である場合、および各切り替え動作において、可能な限り損失を低減するという目標が含まれている。このためには、オン抵抗Ｒｏｎ・Ａ（Ｒｏｎは特定のオン抵抗、Ａは各トランジスタの表面積）およびフィギュアオブメリット（ＦＯＭ）Ｒｏｎ・Ｑｇａｔｅ（各電界効果トランジスタのゲート電荷）を可能な限り最低限に抑える必要がある。ゲート電荷Ｑｇａｔｅは、とりわけ、ドレイン端子に対する各トランジスタのゲート端子の容量値の割合によって影響を受ける。
【０２４５】
したがって、図２３〜図２６に関連して説明する本発明の実施形態によって、例えば、実際のトランジスタセルのゲート電極を電気的に接触させるためのゲートランナーが収容される場合が多いチップ縁領域において生じる、ＴＣ負荷に関するリスクを回避または最小限化することができる。同時に、本発明の実施形態によって、適切な遮断構造が設けられるように、上述のフィギュアオブメリットを最適化または改善することができる場合がある。このような構造を製造することのできる一方法についてもまた、図２５〜図２６に関連して説明する。
【０２４６】
これに関連する本発明の実施形態は、動作を改善するための少なくとも１つの遮断構造を用いて、各導体層構造、金属構造、または金属線をより下部に配置することによって、金属ゾーンのＴＣ動作を改善することに基づいている。例えばこれによって、上述の本発明の実施形態に加えて、トランジスタの容量値の割合、すなわち各トランジスタのゲート／ドレイン容量を低減するか、または最小限にすることができる。
【０２４７】
セルフィールドトレンチエッチング処理とは独立して、深くて広いトレンチを形成することのできる上記方法について、図２５〜図２６に関連してさらに詳しく説明する。電界効果トランジスタの場合、これは、例えば２０Ｖ〜６０Ｖの低い電圧レベルにとっては有利である。これは、このような場合、セルフィールドトレンチおよび固定用トレンチが互いに独立して最適化されるからである。例えば、アプリケーションに応じて、特に容量の小さい部品に対してセルフィールドトレンチを設計し、その結果これらを形状的に小さくかつ平坦に設計することが望ましい。対照的に、アプリケーションに応じて、各固定用トレンチが特に広く深くなるように設計して、例えばゲートランナー金属構造を配置できるようにすることが望ましい。さらに、例えばポリシリコン構造であってもよい上述の遮断構造をも、酸化物または場合によっては必要な他の絶縁層に沿って、深い各トレンチ内に配置する場合、この目的のためには、一部のアプリケーションでは、トレンチの深さは少なくとも５μｍ〜１０μｍであることが望ましい。対照的に、例えばいわゆる２５Ｖ電圧レベルの電界効果トランジスタが扱われる場合、例えばセルフィールドトレンチのためのトレンチの深さは、わずか１μｍ〜２μｍであってよい。関連する方法について、図２５〜図２６に関連させてさらに詳しく説明する。
【０２４８】
このように、本発明の一実施形態に係る、導体層構造８１０のための嵌合構造８００を形成する方法は、基板材料１０１０の表面８３０に、第１のトレンチ１０００−１および第２のトレンチ１０００−２を形成する工程を含んでいる。これら第１のトレンチおよび第２のトレンチは、互いに平行な距離を置いて配置される。このため、それらのトレンチの間に基板材料１０１０のメサ領域１０２０が残る。上記方法は、メサ領域１０２０の表面において基板材料の物質変換を行う工程と、メサ領域１０２０の表面１０３０において、変換された基板材料を物質を特定的に除去する工程とをさらに含んでいる。これによって、第１のトレンチ１０００−１および第２のトレンチ１０００−２が、メサ領域１０２０内におけるトレンチ底部１０７０に突出部１０６０を含む共通トレンチ１０５０に結合される。上記方法は、導体層構造８１０を堆積する工程をさらに含んでいる。これによって、導体層構造８１０は、少なくとも部分的には共通トレンチ１０５０内に配置され、突出部１０６０に面する領域に窪み１１１０が形成される。
【０２４９】
別の実施形態では、上述の方法は、複数のトレンチを形成する工程を含んでいてよい。外部トレンチは、当該トレンチの第２の部分とは異なる幅を有する第１の部分を有している。これによって、第１の領域内における共通トレンチの幅は、第２の領域とは異なっている。別の実施形態では、上記第１および第２のトレンチは、上記方法において、主表面に対して異なる深さ（すなわち第１および第２の深さ）を有するように形成することができる。共通トレンチは、突出部の高低差が、共通トレンチの深さの９０％を超えないように（すなわち当該深さの９０％未満となるように）形成することができる。この割合は、別の実施形態では、７５％未満または５０％未満に制限してもよい。
【０２５０】
図２３Ａは、本発明の一実施形態に係る固定用構造８００を含むデバイス８２０の断面を、断面方向Ａ−Ｂ−Ｃに沿って示している。断面方向Ａ−Ｂ−Ｃは、デバイス８２０の上面を示す図２３Ｂにも示されている。デバイス８２０は、複数のトレンチ１１５０−１、１１５０−２、．．．を有するセルフィールド１３００を含む縦型トレンチ電界効果トランジスタである。各トレンチは、下部電極１３１０および上部電極１３２０を含んでいる。
【０２５１】
これら２つの電極は、その名称が示しているように、各トレンチ内において、互いに垂直に補完するように配置されており、また絶縁層１３３０によって互いに電気的に分離されている。さらに、トレンチ１１５０は、絶縁層１１００によって下地が施されている。これは特に、２つの電極１３１０および１３２０が、各トレンチ１１５０の下の基板材料１０１０に、意図せずして電気的に接触することを防止するためである。トレンチ１１５０内では、絶縁層の厚さは、図２３Ａに示されているように、様々であってよい。当該絶縁層は、フィールド酸化物（ＦＯＸ）とも称される場合が多い。
【０２５２】
上部電極１３２０は、その上に位置する層および構造から、絶縁層１３４０によって電気的に絶縁されている。したがって、セルフィールド１３００内の別のトレンチ１１５０内に位置するこれら２つの電極１３１０および１３２０は、そのそれぞれの環境から、側方は絶縁層１１００によって電気的に絶縁されており、また垂直方向においては絶縁層１３３０および１３４０によって電気的に絶縁されている。
【０２５３】
上部電極１３２０は、縦型トランジスタの実際のゲート電極を構成しており、またデバイス８２０のゲート端子に接続されている。下部電極１３１０もまたトレンチ１１５０内に配置されている。しかし下部電極１３１０は、動作中に電界効果トランジスタのチャネルを制御する機能を果たすことはなく、むしろフィールドに影響を与えるために用いられる。したがって下部電極１３１０は、デバイス８２０のソース電位のための端子に結合される。上部電極１３２０および下部電極１３１０のための各端子は、図２３Ａに示されている断面Ａ−Ｂ−Ｃ外に形成される。
【０２５４】
トレンチ１１５０の下部電極１３１０、およびトレンチ１１５０間に配置されているソース端子（図２３Ａには示していない）は、それぞれ、ソースメタライゼーション１３５０に間接または直接接続されている。ソースメタライゼーション１３５０もまた、各コンタクトワイヤのための外部回路のためのボンドパッド（すなわちデバイス８２０の端子パッド）として機能する。各コンタクトワイヤは、例えばボンディングプロセスによって、端子パッド１３５０に接続することができる。図２３Ｂの平面図によって示されているように、ソースメタライゼーション１３５０は、デバイス８２０の中心に位置する広い領域上に配置されている。図２３Ｂは、デバイス８２０のチップの隅部の断面を示していることに留意されたい。
【０２５５】
次に、デバイス８２０の別の構造について、図２３Ａおよび図２３Ｂと共に説明する。一方では、図２３Ｂの概略平面図を用いて、デバイス８２０の層状構造について図２３Ａに関連して示し、他方では、各構造の側方における構成およびその相互作用について示す。既に簡単に説明したが、図２３Ｂは、上部にデバイス８２０が形成されたチップの隅部の断面を示している。さらに図２３Ｂは、概略図であって、個々の構造的特徴を明確に示すためのものではない。これらは、例えば、トレンチ１１５０の内部構造を含んでいる。図２３Ｂはまた、周期的または別の方法で配置された全ての要素を示しているわけではなく、また複数回参照される。図２３Ｂは、セルフィールド１３００の３つの第１のトレンチ１１５０−１、１１５０−２、１１５０−３のみを示している。トレンチ１１５０のさらなる連続は、第３のトレンチ１１５０−３の隣の点線で示されている。
【０２５６】
２つの電極１３１０および１３２０は、各端子構造によって、デバイス８２０の各端子に間接または直接結合されている。図２３Ａおよび図２３Ｂは、トレンチ１１５０の下部電極１３１０のために、デバイス８２０ではポリシリコン（ポリ−Ｓｉ）からなる各端子構造１３６０を示している。端子構造１３６０は、デバイス８２０の動作中にソース電位が印加される下部電極１３１０を接触させる機能を有しているため、「ポリ−Ｓ」とも称される。
【０２５７】
端子構造１３６０は、図２３Ａに示されている断面に沿って、点Ａと点Ｂとの間の領域内において、凹部８４０の内部から、その側壁に沿って伸びており、またデバイス８２０の主表面８３０上の絶縁層１１００上に伸びている。図２３Ｂは、端子構造１３６０（ポリ−Ｓ）が、凹部８４０から、ソースメタライゼーション１３５０領域の下のセルフィールド１３００内に伸びていることを示している。ここでは、端子構造１３６０は、その下に位置する基板材料から、絶縁層１１００によって電気的に絶縁されている。この絶縁層１１００は、酸化物層の場合は、フィールド酸化物（ＦＯＸ）とも称される。
【０２５８】
端子構造１３６０は、その上に位置する構造から、別の絶縁層１３７０によって電気的に絶縁されている。別の絶縁層１３７０は、開口部および他のコンタクトホールを除いて、端子構造１３６０を完全に被覆している。この別の絶縁層１３７０はまた、酸化物として形成される場合が多いため、ポリ酸化物の略称である「Ｐｏｌｏｘ」と表示される。これは、端子構造１３６０のポリ−Ｓの表示からの借用である。
【０２５９】
別の絶縁層１３７０は、端子構造１３６０（ポリ−Ｓ）と、関連するソースメタライゼーション１３５０とを電気的に接触させるために、コンタクトホール１３８０を含んでいる。コンタクトホール１３８０には、必要に応じて、ドープされた、高濃度にドープされた、またはドープされていない半導体材料（例えばポリシリコン）、あるいは追加的な金属構造を充填することができる。
【０２６０】
図２３Ｂにも示されているように、デバイス８２０は、その外側領域に導体層構造８１０を含んでいる。導体層構造８１０は、図２３Ａおよび図２３Ｂに示されている特定の実施形態では、ゲート電位のためにデバイス８２０の端子に接続された金属線である。したがって金属線８１０もまた、いわゆるゲートランナーと称される。上記ゲートランナーは、デバイス８２０の機能性を確保するために、いわゆるパワーメタライゼーションに関連して形成される場合が多い。パワーメタライゼーションでは、各金属構造が、他の導電性構造よりも明らかに広く且つ厚く形成される。したがってゲートランナー８１０は、まさに、上述のＴＣ負荷を受けやすい金属構造である。このため、（導体層構造８１０の一実施形態では）ゲートランナー８１０は、少なくとも部分的には、各トレンチに基づいて形成された凹部８４０内に配置されている。凹部８４０は、ここでは、図２３Ｂの平面図にも示されているように、適切に幅広くなるように設計されたトレンチに基づいて形成されている。
【０２６１】
ゲートランナー８１０は、別の端子構造１３９０から、絶縁層１４００によって分離されている。別の端子構造１３９０は、コンタクトホールおよび他の開口部の領域は別として、ゲートランナー８１０の下に配置されている。別の端子構造１３９０は、ここでは、特に、セルフィールド１３００内のトレンチ１１５０の上部電極１３２０を間接または直接接触させるための機能を果たす。別の端子構造１３９０はまた、端子構造１３６０と同様にポリシリコンから形成されている場合が多ため、「ポリ−Ｇ」と称される。これは、別の端子構造１３９０がゲート電位を有しているためである。絶縁層１４００（酸化物として形成される場合も多い）は、特に、ゲートランナー８１０と別の端子構造１３９０とを電気的に接続させるために、コンタクトホール１４１０を含んでいる。コンタクトホール１４１０は、本実施形態では、ゲートランナー８１０の材料によって充填されている。したがって、ゲートランナー８１０と別の端子構造１３９０との接続は、まさにこのコンタクトホール１４１０によって行われる。絶縁層１４００は、酸化物層として形成されている場合、中間酸化物（ＩＮＴ ＯＸ）と称される場合も多い。
【０２６２】
これに関連して、図を簡素にするために、図２３Ｂは、別の端子構造（ポリ−Ｇ）１３９０、絶縁層１４００、あるいはコンタクトホール１４１０のいずれも図示していないことに留意されたい。図２３Ａにも示されているように、絶縁層１４００はまた、重複している領域において、ソースメタライゼーション１３５０と端子構造１３６０との間に伸びている。コンタクトホール１３８０は、ソースメタライゼーション１３５０と別の端子構造１３６０とを電気的に接触させるために、絶縁層１４００内に各開口部を有している。
【０２６３】
したがって、図２３Ａおよび図２３Ｂに示されている固定用構造８００の実施形態は、凹部８４０（固定用トレンチ）内に、導体層構造８１０としてゲートランナーを含んでいるだけではなく、ポリ−Ｓ１３６０、ポリ−Ｇ１３９０、中間ポリ酸化物１３７０をさらに含んでいる。ゲートランナー８１０は、コンタクトホール１４１０によって別の端子構造１３９０と電気的に直接接触している。しかし、その下に位置するポリ−Ｓ１３６０は、ゲートランナー８１０とポリ−Ｇ１３９０との両方から電気的に絶縁されており、またソースメタライゼーション１３５０に電気的に接続されている。ポリ−Ｓ構造１３６０は、ポリ−Ｇ構造１３９０とは異なり、その全体がゲートランナー８１０（導体層構造８１０）の下に伸びており、また場合によって、凹部８４０の側壁に沿って伸びている。ポリ−Ｓ構造１３６０は、ゲートランナー８１０およびその下に位置するポリ−Ｇ１３９０を、各基板の主表面８３０とは反対側にある後部面に位置するデバイス８２０のドレイン端子から、電気的に遮断している。
【０２６４】
言い換えると、図２３Ａおよび図２３Ｂに示されている固定用構造８００の実施形態は、金属線すなわち金属ゾーン８１０を形成する形態を提供する。金属ゾーン８１０は、より深くに配置され、各デバイス８２０の切り替え特性を改善させる遮断層を有している。これに対応する方法について、図２５および図２６Ａ〜図２６Ｋを参照しながらより詳しく説明する。
【０２６５】
図２３Ａおよび図２３Ｂは、ゲートランナー領域内においてより深くに配置された遮断構造の断面、および可能な配置を示している。図２３Ａおよび図２３Ｂでは、端子は、深いゲートランナートレンチ８４０から引き出された平面状のポリ−Ｓ層１３６０によって形成されている。これらの図に示されているポリ−Ｓ１３６０は、ポリ−Ｇ１３９０およびゲートランナー金属８１０を、デバイス８２０の後部面に配置されたドレイン端子から遮断する機能を果たす。ポリ−Ｓ１３６０は、深く広いトレンチ８４０の側壁およびトレンチ８４０の底部において、完全に下地を施しており、またコンタクトをとるためにトレンチの一方から引き出されている。
【０２６６】
しかしポリ−Ｓ１３６０は、直接遮断するために、深いトレンチ８４０内のみに伸長および接続されていてもよい。このような場合、例えば、セルフィールド１３００のトレンチ１１５０を介して、ポリ−Ｓ１３６０を直接接触させる形態も可能である。セルフィールド１３００のトレンチ１１５０の一部は、図２４に概略的に示されているように、深いトレンチ８４０内へ伸びている。
【０２６７】
図２４は、本発明の一実施形態に係る固定用構造８００またはゲートランナー８１０を有する縦型電界効果トランジスタである別のデバイス８２０の平面図を示している。図２４に示されている実施形態は、図２３Ａおよび図２３Ｂに示されている実施形態とは、層構造においてわずかに異なっている。図２４に示されている実施形態はまた、図２３Ｂの配置においてわずかに異なっているのみである。このため、これら２つの実施形態間の相違点は、以下のように強調されている。ここでもまたポリ−Ｓと称される端子構造１３６０は、トレンチ８４０内のみに伸びている。ポリ−Ｓ、すなわちその端子の電気的接触は、共通トレンチ８４０内へ伸びるセルフィールドトレンチ１１５０によって行われる。
【０２６８】
このように、図２４に示されている３つのセルフィールドトレンチ１１５０は、トレンチ８４０まで伸びている。このため、トレンチ１１５０内に配置された下部電極１３１０は、トレンチ８４０内において、平面に形成されたポリ−Ｓ１３６０と直接接触している。図２４に示されているデバイスでは、図２３Ａおよび図２３Ｂに示されているデバイス８２０とは異なり、電位は、セルフィールド１３００の実際のトレンチ１１５０領域において、各コンタクトホール１４２０を用いて、ソースメタライゼーション１３５０からポリ−Ｓ１３６０へと電気的に供給される。したがってポリ−Ｓ１３６０の端子は、個々の「ソースフィンガ」を用いたフィンガ型端子との関連において、コンタクトホール１４２０を介して、セルフィールド１３００内のソース金属１３５０に形成される。
【０２６９】
次に、より深くに配置され、遮断部およびアンカリングを含むゲートランナーの製造方法について、図２５および図２６Ａ〜図２６Ｋに関連して説明する。しかし、図２６Ａ〜図２６Ｋに関連して得られる構造の異なる中間工程を用いて、実際のプロセスフローについて説明する前に、まず、本発明の一実施形態に係る固定用構造８００の平面図について、図２５に関連して説明する。
【０２７０】
図２５に示されている平面図は、ある程度は、図２４に示されている平面図と類似している。ここでもまた、ゲートランナーすなわち導体層構造８１０は、例えばトレンチ８４０内に配置されている。ポリ−Ｓ構造１３６０は、ここでもまた、ゲートランナー８１０の下において、ゲートランナー８１０を遮断するための別の導体層構造として示されている。以下に説明する複数の別の構造および層は、図２５には示されていない。フィードトレンチ１４３０は、トレンチ８４０内へと垂直に伸びている。フィードトレンチ１４３０は、セルフィールド１３００のトレンチ１１５０内へと伸びている。フィードトレンチ１４３０の内部は、ポリシリコン構造１４４０が配置されている。ポリシリコン構造１４４０は、凹部８４０（固定用トレンチ）内において、ポリ−Ｓ構造１３６０と電気的に接触している。固定用トレンチ８４０すなわち凹部８４０の内部は、低領域と称される場合もある。ポリシリコン構造１４４０は、さらに、セルフィールド１３００のトレンチ１１５０の下部電極１３１０へと伸びている。
【０２７１】
別の過程においても再度形成されるポリ−Ｇゾーン１３９０、およびセルフィールド３００のトレンチ１１５０の関連する上部電極１３２０に関しては、その品質において、基本的には、端子に関して各ポリ−Ｓ構造１３６０に該当することが、これらにも該当する点に留意されたい。ここでもまた、各ポリ−Ｇ構造を平面的に引き伸ばすことに関連してセルフィールドトレンチ１１５０を接続することもまた、ポリ−Ｓ１３６０を示す図２３Ａおよび図２３Ｂに示されているように、可能である。また、図２４および図２５に示されているように、セルフィールドトレンチ１１５０を、これらの内部へ直接伸びるトレンチによって接続することも可能である。
【０２７２】
当該製造方法のプロセスフローについて、図２６Ａ〜図２６Ｊに関連させて、図２５の矢印Ａによって示されている断面に沿って説明する。プロセスフロー中に得られる、図２５の断面領域Ｂに沿った断面については、図２６Ｋに関連して説明する。
【０２７３】
図２６Ａは、ゲートランナー領域の断面を示している。このゲートランナー領域は、後の時点において、２つの任意の処理工程後に得られる。まず、基板材料１４５０の主表面８３０において、１つまたは複数のトレンチ１４６０が、基板材料１４５０内にエッチングされる。トレンチ１４６０は、トレンチエッチング中に、ゲートランナー８１０のため後でより深くに形成されるトレンチ８４０のゾーン内にエッチングしてもよい。したがって、これらトレンチ１４６０は全て、より深い構造を形成することができるように機能する。したがって、これらトレンチ１４６０は、ダミートレンチと称される場合もある。トレンチ１４６０は、ここでは、例えばセルフィールド１３００のトレンチ１１５０の製造方法において、同時に形成することができる。これらトレンチ１４６０は、異方性エッチング処理、例えばイオンビーム、あるいは反応性イオンビームエッチングによって形成される場合が多い。この後、あるいは場合によってはこの前に、レジスト１４７０が塗布、露光、および堆積される。これによって、トレンチ１４６０領域内に開口部１４８０が形成される。このように形成されるトレンチ１４６０は、当然ながら、図１８〜図２２に関連して説明したように、底部嵌合構造のためのトレンチ１０００として用いることができる。
【０２７４】
図２６Ｂは、レジスト平面、またはその内部に配置されたレジスト１４７０が露光された後の状態を示している。この状態では、レジスト１４７０内の各領域は開口しており、また基板材料１４５０は、図２６Ａのトレンチ１４６０領域内において、本質的には等方性である傾向が高いエッチング処理によって除去されている。これによって、基板材料１４５０内において、対応するトレンチすなわちトレンチ８４０に基づいて、凹部８４０が形成される。
【０２７５】
図２６Ｃは、基板材料１４５０と、レジスト平面からレジストを除去した後に得られる凹部８４０とを示している。基板材料１４５０を酸化することによって、図２６Ｄに示されているように、主表面８３０上、凹部８４０の側壁および底領域に、フィールド酸化物である絶縁層１１００が形成される。このように図２６Ｄは、フィールド酸化物１１００が酸化された後のデバイスを示している。
【０２７６】
その後、絶縁層１１００上にポリシリコンが堆積される。当該ポリシリコンは、図２６Ｅに示されているように、トレンチ８４０内において、端子構造１３６０すなわちポリ−Ｓ１３６０を形成している。図２６Ｆは、トレンチ８４０内にポリ−Ｓ１３６０を形成するポリシリコン層の余分な材料が、化学的機械研磨（ＣＭＰ）によって除去された後の状態にあるデバイスを示している。このように、ポリシリコン１３６０は、ＣＭＰ処理工程後は、トレンチ８４０のゾーン内にのみ残留する。当然ながら、異なる形状を考慮および実施してもよい。
【０２７７】
図２６Ｇは、後のポリ−Ｓ１３６０と後に形成されるポリ−Ｇ１３９０との間に別の絶縁層１３７０を設けるために別の酸化を行った後に形成される中間生成物を示している。別の絶縁層１３７０は、２つのポリ１３６０と１３９０との間に配置されており、また酸化によってそれより前に堆積されたポリ−Ｓ構造１３６０のポリシリコンから得られるものであるため、ポリ酸化物または「Ｐｏｌｏｘ」とも称される。図２６Ｈは、別のＣＭＰ処理工程後における、デバイスの中間工程を示している。上記別のＣＭＰ処理工程では、ポリ−Ｇ１３９０の余分なポリシリコン材料、および場合によっては余分な酸化物が、主表面８３０から少なくとも部分的に除去される。
【０２７８】
次に、別の絶縁層１４００が堆積される。別の絶縁層１４００は、酸化物である場合は、中間酸化物層（ＩＮＴ ＯＸ）とも称される。次に、コンタクトホールエッチング工程において、ポリ−Ｇ１３９０を接触させるためのコンタクトホール１４１０が、トレンチ８４０の内部に形成される。次に、パワーメタライゼーションの堆積およびゲートランナー８１０の必要な構造に関連して、トレンチ８４０内において、それより前に形成された層構造上に、ゲートランナーである導体層構造８１０が形成される。これについては、図２６Ｊに示されている。
【０２７９】
パワーメタライゼーションの堆積は、導体層構造８１０の例としてのゲートランナー８１０に加えて、図２３Ａ、図２３Ｂ、および図２４に示されているソースメタライゼーション１３５０を含んでいてよい。このパワーメタライゼーションの堆積は、例えばスパッタリング法を用いて行うこともできる。ここでは、各金属は、コンタクトホール１４１０に下地を施している。このため各金属は、ゲートランナー８１０と、その下に位置するポリ−Ｇ構造１３９０との電気的接触を構築している。
【０２８０】
図２５に示されている各デバイスの概観に照らして既に説明したように、図２６Ａ〜図２６Ｊに示されている工程は、Ａで印されている位置を示している。対照的に、図２６Ｋは、上記にしたがって形成されたデバイスの、図２５においてＢで印されている方向に沿った断面を示している。
【０２８１】
図２６Ｋは、ソースポリ１３６０が接触している端子トレンチ１４３０の領域の断面を示している。本質的には、図２６Ｋに示されている図は、各ポリシリコン構造１４４０に沿ったフィードトレンチ１４３０がトレンチ８４０内へと伸びている点において、図２６Ｊに示されている図とは異なっている。図２５に関連して既に示したように、このフィードトレンチ１４３０は、図２６Ｋに示されている断面に垂直に伸びるトレンチ１１５０または別のフィードトレンチへと伸びている。したがって後者は、トレンチ１１５０の各電極１３１０へと伸びている。したがって図２６Ｋは、ソース電位を有する各構造にポリ−Ｓ１３６０を接続する直交端子トレンチの断面を示している。
【０２８２】
上述の本発明の実施形態において、上記別の端子構造は、別の導体層構造１３６０として、１つだけの半導体層（ポリシリコン）を含んでいるいずれの場合であっても、基本的には、金属層、合金層、半導体層、またはこれら層の任意の組み合わせのみを含む導体層構造によって置き換え可能である。同様に、電圧または電流を伝導させる各導体層構造の基本的な容量が、少なくとも完全には抑制されていない限りは、各導体層構造１３６０内に絶縁材料を挿入することが望ましい場合もある。
【０２８３】
上述した本発明の実施形態において、導体層構造８１０が単一の金属線として示されている場合、より具体的にはゲートランナーとして示されている場合であっても、基本的には、これに関連して、金属層を少なくとも１つ含む任意の導体層構造８１０を用いることができる。これに関連して、合金を含む層は、本明細書の目的のために、金属層であると考えられる点について留意されたい。
【０２８４】
既に説明した実施形態に示されている導体層構造８１０は、少なくとも凹部８４０の深さ部分を超えて、各凹部の幅全体が充填されるように、各トレンチすなわち凹部８４０を少なくとも部分的に充填していてよい。同様に、導体層構造は、デバイスの主表面８３０を超えて突出していてもよい。
【０２８５】
一般的には、より深くに配置される上記構造は、基本的には独立型の構造であってよい。したがって、より深くに配置されて固定される上記各構造は、もっぱら金属またはポリシリコン構造であってよい。より深くに配置される上記構造、すなわち導体層構造８１０は、例えば深いトレンチ８４０内に配置された、単なるポリ−Ｓ構造またはポリ−Ｇ構造であってもよい。しかし既に説明したように、これらは任意に組み合わせて形成することもできる。これらを製造するために必要な各プロセスは、基本的には任意に組み合わせることができ、また所望の通りに用いることができる。例えば、やや高い電圧レベルで配置工程を行うために比較的平坦なトレンチが用いられる場合、図２６Ａに関連して説明したセルフィールドトレンチエッチングを固定用構造のために用いることができる。中程度から低程度の電圧レベルで１つまたは複数のポリシリコン層および／または金属線を配置させるために比較的深いトレンチが必要である場合は、ここに説明したプロセスを用いることができる。ここで説明した方法は、変形例においては、原理的に、例えば深さが１．５μｍ未満の非常に平坦なセルフィールドトレンチ、すなわちプレーナ型トランジスタが形成される場合は、第１のセルフィールドトレンチエッチングを完全に省略できるように構成することもできる。これにより、実施可能な多数の別の態様のうち、わずか２つの実施可能な実施例が記載された。このような場合、深い固定用トレンチは、ここで説明した方法のみによって形成することができる。
【０２８６】
したがって、本発明の実施形態に関連してトレンチおよび凹部を製造するためには、これらのトレンチおよび凹部を、例えばセルフィールドトレンチエッチングのみによって、すなわち本質的には異方性である傾向の高いエッチング処理によって、あるいはレジストエッチングのみによって、すなわち例えば湿式化学によって行われる等方性エッチングによって、あるいはこれらの異なるエッチング手法を任意に組み合わせることによって製造することができる。これらのエッチング方法を用いることによって、各エッチング処理に対して、ほぼあらゆる種類のオーバーラップまたはアンダーカット（アンダーラップと称される場合もある）を含むレイアウトを得ることができる。
【０２８７】
上述の方法は、特定の態様に応じて、ほぼコスト中立的な方法で実施することができる。これは、デバイスを製造する多くのプロセスにおいて、各レジストプロセスが既に、関連するプロセスフローの一部となっているからである。さらに、縦型電界効果トランジスタの場合、ゲートランナー構造をより深くに配置することによって、チップ‐縁設計全体を合理化することができる。これによって、特に、比較的小さいチップ表面積において、顕著にコスト削減することができる。
【０２８８】
当然ながら、上述の実施形態、および固定用並びに嵌合構造の製造方法は、様々な応用分野において互いに組み合わせることができる。例えば、図２３〜図２６に示されている実施形態において、図１８〜図２２に関連して説明した突出部がトレンチ８４０の底領域の各々に形成されるように、トレンチ８４０を形成することができる。また、各コンタクトホール（例えばコンタクトホール１４１０）は、図５〜図７に示されているように形成することができる。同様に、他のそれぞれのエッジ（例えば縦長のコンタクトホールのエッジ）は、図８〜図１１に示されているように形成することができる。また、図１２および図１３に示されている固定用および嵌合構造は、絶縁層または導電性構造（例えば導体層構造）において用いることができる。当然ながら各トレンチは、特定の態様に応じて、図２〜図４に関連して説明したように、オーバーハング形状の側壁を含むように形成することができる。
【０２８９】
本発明の一実施形態に係る固定用構造８００は、主表面８３０を含むデバイス８２０と、デバイス８２０の主表面８３０からデバイス８２０内に伸びる凹部８４０と、導体層構造８１０とを含んでいる。導体層構造８１０は、その全長にわたって、その断面領域の少なくとも２０％の割合が、デバイス８２０の主表面８３０の下に位置する凹部８４０内に配置されている。ここでは、導体層構造８１０は、金属層８７０を少なくとも１つ有している。
【０２９０】
このような固定用構造８００では、導体層構造８１０は、その全長にわたって、全体が完全にデバイス８２０の主表面８３０の下の凹部８４０内に収まっていてもよい。同様に、凹部８４０は、デバイス８２０内のトレンチであってよい。あるいは、導体層構造８１０は、少なくとも導体層構造８１０の一部に対して露出した、凹部８４０の底部の反対側にある主表面８５０を含んでいてよい。
【０２９１】
固定用構造８００である本発明の別の実施形態では、導体層構造８１０の一部は、凹部８４０の全長に関して、凹部８４０内に完全には収まっていなくてもよい。しかしこの部分は、凹部８４０に対して、導体層構造８１０の全長の最大５％である。固定用構造８００では、凹部８４０は底部を含んでいてよい。固定用構造８００は、導体層構造８１０と凹部８４０の底部との間に配置された別の導体層構造をさらに含んでいる。このような場合、別の導体層構造１３６０は、電位に接続されるように、端子構造に結合されている。
【０２９２】
このような場合、固定用構造８００では、絶縁層１３７０は、導体層構造８１０と別の導体層構造１３６０との間に配置されていてよい。これによって導体層構造８１０は、上記別の導体層構造から電気的に絶縁される。
【０２９３】
本発明の一実施形態に係る固定用構造８００では、凹部８４０は、トレンチ底部１０７０を含むトレンチ８４０であってよい。トレンチ底部１０７０は、突出部１０６０を含んでいる。導体層構造８１０は、突出部に面する領域において窪み１１１０を含む金属構造である。ここでは、凹部８４０のトレンチ底部１０７０と突出部との高さの差は、最大で、少なくとも２００ｎｍ、あるいは凹部すなわちトレンチ８４０の深さの少なくとも５％であってもよい。これらの場合、凹部８４０は、複数の突出部１０６０をさらに含んでいてもよい。ここでは、導体層構造８１０は、凹部の深さの少なくとも３０％で、凹部の幅を充填していてもよい。また、このような固定用構造８００では、凹部８４０は、凹部８４０の別の部分と異なる幅を有する部分を、少なくとも１つ含んでいてもよい。さらに、本発明の一実施形態に係る固定用構造８００では、凹部８４０の最小幅は、導体層構造８１０の幅以上であってもよい。同様に、固定用構造８００では、導体層構造８１０は、凹部８４０の底部の上に配置されていてもよい。
【０２９４】
本願において説明した、異なる固定用構造および嵌合構造の実施形態に加えて、これらは、当然ながら、互いに様々に組み合わせることができる。例えば、図５〜図１１において説明した嵌合構造の実施形態は、互いに任意に組み合わせて用いることもでき、また、例えば図２〜図４および図１２〜図１７に説明されている固定用構造の実施形態と組み合わせて用いることもできる。同様に、固定用構造の様々な実施形態は、互いに組み合わせることができる。特定の応用分野に応じて、例えば、図１〜図４に示されている固定用構造の実施形態を、図１７に関連して説明した固定用構造の実施形態と共に用いることができる。同様に、図１４〜図１６に関連して説明した固定用構造の実施形態と、図１７に示されている固定用構造の一実施形態とを組み合わせることも可能である。さらに、固定用構造の対応する実施形態の凹部は、当然ながら、嵌合構造の実施形態においてさらに説明したトポロジーエッジを含んでいてよい。このように、本説明に関連して図示した固定用および嵌合構造は、任意に組み合わせて用いることができ、上述した組み合わせの異なる態様は、そのわずか一部を示しているに過ぎない。
【０２９５】
これらの組み合わせにより、金属表面、金属ゾーン、金属線、あるいはデバイス表面または基板に沿ったその他の金属面がその横方向の力によってシフトされやすい、応力またはその他の負荷に対する負荷耐性を大幅に改善することができる。同様に、異なる固定用構造および／または嵌合構造の対応する組み合わせ、あるいは個々の態様によって、垂直方向の力、すなわち各デバイス表面および基板に垂直に作用する力に対する抵抗を上げることができる。これによって、リフトされた金属線、金属表面、金属ゾーン、およびその他の導体層構造の負荷耐性および抵抗を著しく改善することができる。
【０２９６】
さらに、この点において、固定用構造および／または嵌合構造の全実施形態、およびこれらの組み合わせ、すなわち、特に全デバイスにおいて、チップ、基板、金属層、金属ゾーン、金属構造、導体層構造は、一般的には露出しているため、ボンドワイヤあるいはその他のコンタクトワイヤを用いて、基板またはデバイスの反対側にある面から接触させることができることに留意されたい。各金属ゾーンまたは導体層構造は、例えば熱ボンディングまたは超音波ボンディングによって形成されるボンドワイヤに加えて、プレスコンタクトまたはバネコンタクトによっても、電気的に接触させることができる。必要に応じて、各金属構造および／または導体層構造の少なくとも一部は、ＰＭＭＡ、ＢＰＳＧ、または異なる有機化合物などの（有機）保護層によって被覆されていてもよい。しかし特に、各金属ゾーンまたは導体層構造は、例えばＣＭＯＳデバイス（ＣＭＯＳ＝相補型金属酸化膜半導体）の場合と同様に、一般的には、ほぼ、あるいは全く、酸化物層および／または窒化物層によって被覆されていない。
【０２９７】
既に説明したように、以下の説明を簡単にするために、略式の参照符号が用いられている。
【符号の説明】
【０２９８】
１００ 層構造
１１０ 矢印
１２０ 基板
１３０ 第１の層
１４０ 第２の層
１５０ 第３の層
１６０ 凹部
１７０ トポロジー形成エッジ
１８０ 凹部
１９０ トポロジーエッジ
２００ 固定用構造
２１０ 金属構造
２２０ 固定用凹部または固定用凹部構造
２３０ オーバーハング形状の側壁
２４０ 側壁
２５０ 第１のトレンチ
２６０ エピタキシャルゾーン
２７０ 絶縁層
２８０ 下部電極
２９０ 上部電極
３００ 絶縁層
３１０ 固定用トレンチ
３２０ フィード構造
３３０ 中間酸化物
３４０ コンタクトホール
３５０ 線
３６０ 矢印
４００ 嵌合構造
４１０ 基板
４２０ 構造化されたデバイス層
４３０ トポロジーエッジまたは線
４４０ 金属構造
４５０ 矢印
４６０ ゾーン
４７０ 点
４８０ 直線の接続線
４９０ 円
５００ チップ
５１０ ソースメタライゼーションゾーン
５２０ ゲートメタライゼーションゾーン
５３０ ゲートパッド
５４０ 印
５５０ 方向
６００ 嵌合構造
６１０ 方向
６２０ 構造化されたデバイス層
６３０ トポロジーエッジまたは隣接した線
６４０ 金属構造
６５０ 直線
６６０ 点
６７０ 方向
６８０ 絶縁層
７００ 固定用構造
７１０ 基板の主表面
７２０ 構造化されたデバイス層
７３０ トポロジー構造
７４０ 主表面
７５０ 金属構造
８００ 固定用構造
８１０ 導体層構造
８２０ デバイス
８３０ デバイスの主表面
８４０ 凹部
８５０ 導体層構造の主表面
８６０ 絶縁層
８７０ 金属層
８８０ 別の層
９００ 固定用構造
９１０ 基板
９２０ 基板の主表面
９３０ 矢印
９４０ 後部面
９５０ 領域
９６０ 界面
９７０ 凹部
９８０ 底部
１０００ トレンチ
１０１０ 基板材料
１０２０ メサ領域
１０３０ メサ領域の表面
１０４０ 酸化物層
１０５０ 共通トレンチ
１０６０ 突出部
１０７０ 底部
１０８０ 高低差
１０９０ 深さ
１１００ 絶縁層
１１１０ 窪み
１１２０ 側壁
１１３０ 延長部分
１１４０ 角度
１１５０ 別のトレンチ／セルフィールドトレンチ
１１６０ 部分
１１７０ 別の部分
１１８０ 中断
１１９０ 第１の部分
１２００ 第２の部分
１３００ セルフィールド
１３１０ 下部電極
１３２０ 上部電極
１３３０ 絶縁層
１３４０ 絶縁層
１３５０ ソースメタライゼーション
１３６０ 端子構造
１３７０ 別の絶縁層
１３８０ コンタクトホール
１３９０ 別の端子構造
１４００ 絶縁層
１４１０ コンタクトホール
１４２０ コンタクトホール
１４３０ フィードトレンチ
１４４０ ポリシリコン構造
１４５０ 基板材料
１４６０ トレンチ
１４７０ レジスト
１４８０ 開口部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば（縦型）トランジスタを備えた半導体デバイスの分野などにおいて用いることのできる、固定用構造、および嵌合構造または把持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
縦型パワートランジスタ、あるいはＤＭＯＳ（二重拡散金属酸化膜半導体）パワートランジスタなどの新世代の半導体デバイスを開発するに当たっては、部品に最高の品質および信頼性を持たせることは重要な目標である。したがって、最新世代のトランジスタは、出荷される前に、最も厳しい信頼性試験を受けなければならない。これに関して、重要な試験の１つに温度サイクル（ＴＣ）がある。この試験では、（大部分が半導体材料、絶縁体、および金属からなる）チップまたはダイと、（大部分がプラスチックからなる）筐体との相互作用が試験される。この試験では、モールドあるいはパッケージングプロセス後における完成品の動作、具体的には、ダイの半導体材料と、パッケージングプロセスにおいて用いられるモールド樹脂との頻繁に異なる膨張係数の動作に対して試験される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＤＥ １０１ ９６ ６７７ Ｔ５
【特許文献２】ＤＥ １９９ ２１ ０１５ Ａ１
【特許文献３】ＪＰ ５７ １５２ １３０ Ａ
【特許文献４】ＤＥ １０ ２００５ ０４３ ９１４ Ａ１
【特許文献５】ＵＳ ５ ４７５ ２６８ Ａ
【特許文献６】ＪＰ ０５ ２４３ ３１８ Ａ
【特許文献７】ＵＳ ２００５ ０１４６ ０３６ Ａ１
【特許文献８】ＵＳ ５ ０７５ ７６３ Ａ
【特許文献９】ＤＥ ３３ ３１ ６２４ Ａ１
【特許文献１０】ＵＳ ２００５ ０１２７ ５１６ Ａ１
【特許文献１１】ＵＳ ６，８１８，９４７ Ｂ２
【特許文献１２】ＤＥ １０ ２００５ ００８ ３５４ Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
チップの縁領域は、膨張係数が異なることによって、温度サイクル中に、ＴＣ応力とも称される特定の負荷を受けることが多い。これらの縁領域は特にＴＣ応力を受け易いため、同領域内において様々な不良が生じる可能性がある。これによって、実際のデバイスにおける信頼性のリスクが増大する可能性がある。
【０００５】
このようなリスクは、可能な場合は、特にチップ縁領域内において回避される。大多数のデバイスにおいては、（例えば当該デバイスの機能構造を接触させるための）金属構造が構成される領域は、チップの縁領域内である。（縦型）トランジスタが用いられる場合は、例えば、いわゆるゲートランナー（gate runner）構造の領域内における信頼性に関して問題が生じる。ゲートランナー構造は、チップ縁の領域内に伸び、縦型トランジスタのゲート電極を接触させる機能を有している場合が多い。ゲートランナー構造の実施例においては、最悪の場合、ゲートランナー金属線がチップ表面から完全に分離してリフトオフしてしまうことがある。この現象は、「リフトされた金属線」とも称される。
【０００６】
また、関連する金属構造、すなわち、例えばゲートランナー金属線がチップ表面に付着した状態のままである一方、ＴＣ負荷が前後に激しくシフトされるために、各ＴＣ試験の終了時には、場所によっては当初の位置から著しくシフトされる場合もある。この現象は、「シフトされた金属線」とも称される。
【０００７】
また、このようにシフトされた金属構造あるいは金属線は、断面形状において明らかに異なっている場合が多い。例えば、試験の開始時では、ほぼ対称な台形であったものが、試験の終了時には、非常に剪断された台形となって観察される場合が多い。
【０００８】
このような信頼性のリスクが生じる可能性は非常に高く、例えば、当該デバイス内において生成される熱のみによって生じる場合がある。最終的なデバイスのアプリケーションによっては、個々のデバイスの機能領域同士が、もはや（完全に）接続された状態でなくなると、デバイスの全体的な故障につながる可能性がある。例えば（縦型）トランジスタの場合、ゲートランナー構造が分離またはシフトすると、実際のトランジスタ構造を有するデバイスのセルフィールドの領域内に位置する一部のセルが制御不可能となり、当該縦型トランジスタの電気的特性が動作中に変化してしまう。
【０００９】
したがって、金属構造がリフトオフまたはシフトされたために縦型トランジスタの実際のセルフィールドの一部が故障すると、別の動作中において、当該セルフィールドの残りのセルへの負荷が過剰となり、最終的には縦型トランジスタあるいは関連するデバイスが、動作中に破損する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
半導体デバイスの金属構造のための固定用構造の一実施形態は、半導体デバイスの金属構造のための固定用構造を含んでいる。当該固定用構造は、オーバーハング形状の側壁を少なくとも１つ含んだ固定用凹部構造を含んでおり、上記金属構造は、少なくとも部分的には、上記固定用凹部構造内に配置されている。
【００１１】
基板上のデバイスのための嵌合構造の一実施形態は、基板上のデバイスのための嵌合構造を含んでいる。当該嵌合構造は、トポロジーエッジを少なくとも１つ含んだ、上記基板上の構造化されたデバイス層と、上記構造化されたデバイス層の上記トポロジーエッジ上の少なくとも一部に配置されている、上記構造化されたデバイス層上の金属構造とを含んでいる。トポロジーエッジは、上部に上記金属構造が伸びており、平面内への投影において隣接した線を少なくとも１つ形成している。上記線は、上記投影の上記平面内の、非凸状である少なくとも１つの領域の範囲を決定している。上記領域全体を包含する最小の円の直径は、５０μｍ以下である。
【００１２】
基板上のデバイスのための嵌合構造の一実施形態は、基板上のデバイスのための固定用構造を含んでいる。当該固定用構造は、少なくとも１つのトポロジー構造と、上記基板の反対側の主表面とを含んだ、上記基板上の構造化されたデバイス層と、上記トポロジー構造上の少なくとも一部に配置されている、上記構造化されたデバイス層上の金属構造とを含んでおり、上記構造化されたデバイス層は、電気的絶縁層を１つのみまたは複数含んでおり、上記トポロジー構造は、上記構造化されたデバイス層内に、上記構造化されたデバイス層の厚さよりも深さの小さい凹部を含んでおり、あるいは、上記構造化されたデバイス層は、ドーピングされていない半導体層または単一ドーピングされた半導体層のみを含んでおり、上記トポロジー構造は、上記構造化されたデバイス層内に、上記構造化されたデバイス層の上記厚さよりも深さの小さい凹部を含んでおり、あるいは、上記トポロジー構造は、上記構造化されたデバイス層の上記主表面を超えて突出する構造を含んでいる。
【００１３】
基板上のデバイスのための固定用構造の一実施形態は、主表面を含むデバイスと、上記デバイスの上記主表面から上記デバイス内に伸びている凹部と、その全長にわたって、断面領域の少なくとも２０％の割合が、上記デバイスの上記主表面の下の上記凹部内に配置されている導体層構造とを含んでおり、上記導体層構造は、金属層を少なくとも１つ含んでいる、固定用構造を含んでいる。
【００１４】
固定用構造の一実施形態は、基板上のデバイスのための嵌合構造を含んでいる。当該嵌合構造は、デバイスのための嵌合構造であって、少なくとも１つのトポロジーエッジと、絶縁層と、多数のコンタクトホールとを含んだ、上記基板上の構造化されたデバイス層と、上記構造化されたデバイス層の上記トポロジーエッジの少なくとも一部に配置されている、上記構造化されたデバイス層上の金属構造とを含んでおり、上記トポロジーエッジの上記部分は、平面内へ投影している少なくとも１つの隣接した線を形成しており、直線は、上記隣接した線に沿って規定可能な１９μｍ〜４２μｍの長さを有しており、これによって上記線は、上記直線上の第１の点および第３の点に対して、上記直線の第１の側に配置されており、また、上記直線上の第２の点および第４の点に対して、上記直線の、上記第１の側と反対側に配置されており、上記第２の点は、上記第１の点と上記第３の点との間に配置されており、上記第３の点は、上記第２の点と上記第４の点との間に配置されている。
【００１５】
固定用構造の一実施形態は、主表面を含んだ基板であって、当該主表面まで単結晶領域またはエピタキシャル領域が伸びている基板と、上記基板の上記主表面上の上記単結晶またはエピタキシャル領域内の凹部と、上記基板の上記主表面に金属層を有する導体層構造とを含んでおり、上記導体層構造は、上記凹部の底部まで上記凹部内に伸びている、固定用構造を含んでいる。
【００１６】
固定用構造の一実施形態は、導体層構造のための嵌合構造の製造方法を含んでいる。当該方法は、基板材料の表面に、第１のトレンチおよび第２のトレンチを、当該第１のトレンチと第２のトレンチとの間に上記基板材料からなるメサ領域が残存するように、平行に且つ互いに距離を置いて配置されるように形成する工程と、上記メサ領域の表面において、上記基板材料の物質変換を行う工程と、上記第１のトレンチと上記第２のトレンチとが結合して、上記メサ領域内におけるトレンチ底部に突出部を含んでいる共通トレンチとなるように、上記メサ領域の上記表面において、変換された上記基板材料を物質を特定的に除去する工程と、上記導体層構造が少なくとも部分的に上記共通トレンチ内に配置されるように、また上記導体層構造が上記突出部に面する領域に窪みを形成するように、上記導体層構造を堆積する工程とを含んでいる。
【００１７】
以下では、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照しながらより詳しく説明する。添付図面は以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】「トポロジーエッジ」および「トポロジー形成エッジ」という用語を説明する図である。
【図１Ｂ】「トポロジーエッジ」および「トポロジー形成エッジ」という用語を説明する図である。
【図２】固定用構造の一実施形態の断面図である。
【図３】固定用構造の別の実施形態の断面図である。
【図４】固定用構造の別の実施形態の断面図である。
【図５Ａ】嵌合構造の一実施形態の平面図である。
【図５Ｂ】嵌合構造の一実施形態の断面図である。
【図６】チップの平面図である。
【図７Ａ】コンタクトホールの実施例を用いた嵌合構造の一実施形態の平面図である。
【図７Ｂ】コンタクトホールの実施例を用いた嵌合構造の一実施形態の断面図である。
【図８Ａ】嵌合構造の一実施形態の平面図である。
【図８Ｂ】嵌合構造の一実施形態の断面図である。
【図９】嵌合構造の一実施形態の平面図である。
【図１０】嵌合構造の一実施形態の平面図である。
【図１１Ａ】嵌合構造の図１０に示されている実施形態の断面図である。
【図１１Ｂ】嵌合構造の図１０に示されている実施形態の断面図である。
【図１２】固定用構造の一実施形態の断面図である。
【図１３】固定用構造の別の実施形態の断面図である。
【図１４】固定用構造の一実施形態の断面図である。
【図１５】固定用構造の別の実施形態の断面図である。
【図１６Ａ】金属層を有する導体層構造の断面図である。
【図１６Ｂ】金属層を有する導体層構造の断面図である。
【図１７】固定用構造の一実施形態の断面図である。
【図１８】本発明の一実施形態に係る導体層構造のための嵌合構造あるいは固定用構造を製造する方法のフローチャートである。
【図１９Ａ】様々な製造段階における、本発明の一実施形態に係る固定用構造を有するデバイスの断面図である。
【図１９Ｂ】様々な製造段階における、本発明の一実施形態に係る固定用構造を有するデバイスの断面図である。
【図１９Ｃ】様々な製造段階における、本発明の一実施形態に係る固定用構造を有するデバイスの断面図である。
【図１９Ｄ】様々な製造段階における、本発明の一実施形態に係る固定用構造を有するデバイスの断面図である。
【図１９Ｅ】様々な製造段階における、本発明の一実施形態に係る固定用構造を有するデバイスの断面図である。
【図２０Ａ】様々な製造段階における、本発明の一実施形態に係るデバイスの断面図である。
【図２０Ｂ】様々な製造段階における、本発明の一実施形態に係るデバイスの断面図である。
【図２１Ａ】本発明の一実施形態に係るデバイスの断面図である。
【図２１Ｂ】本発明の一実施形態に係るデバイスの断面図である。
【図２２Ａ】様々な製造段階における、本発明の一実施形態の断面図である。
【図２２Ｂ】様々な製造段階における、本発明の一実施形態の断面図である。
【図２２Ｃ】様々な製造段階における、本発明の一実施形態の断面図である。
【図２２Ｄ】本発明の一実施形態に係る、図２２Ａに示されているデバイスの配置の概略平面図である。
【図２３Ａ】本発明の一実施形態に係る固定用構造を有するデバイスの断面図である。
【図２３Ｂ】本発明の一実施形態に係る、図２３Ａに示されているデバイスの平面図である。
【図２４】本発明の一実施形態に係る別のデバイスの平面図である。
【図２５】本発明の一実施形態に係る固定用構造の平面図である。
【図２６Ａ】本発明の一実施形態に係る、図２５に示されているデバイスの、２つの異なる区域を製造する各段階における断面図である。
【図２６Ｂ】本発明の一実施形態に係る、図２５に示されているデバイスの、２つの異なる区域を製造する各段階における断面図である。
【図２６Ｃ】本発明の一実施形態に係る、図２５に示されているデバイスの、２つの異なる区域を製造する各段階における断面図である。
【図２６Ｄ】本発明の一実施形態に係る、図２５に示されているデバイスの、２つの異なる区域を製造する各段階における断面図である。
【図２６Ｅ】本発明の一実施形態に係る、図２５に示されているデバイスの、２つの異なる区域を製造する各段階における断面図である。
【図２６Ｆ】本発明の一実施形態に係る、図２５に示されているデバイスの、２つの異なる区域を製造する各段階における断面図である。
【図２６Ｇ】本発明の一実施形態に係る、図２５に示されているデバイスの、２つの異なる区域を製造する各段階における断面図である。
【図２６Ｈ】本発明の一実施形態に係る、図２５に示されているデバイスの、２つの異なる区域を製造する各段階における断面図である。
【図２６Ｉ】本発明の一実施形態に係る、図２５に示されているデバイスの、２つの異なる区域を製造する各段階における断面図である。
【図２６Ｊ】本発明の一実施形態に係る、図２５に示されているデバイスの、２つの異なる区域を製造する各段階における断面図である。
【図２６Ｋ】本発明の一実施形態に係る、図２５に示されているデバイスの、２つの異なる区域を製造する各段階における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１〜図２６は、本発明に係る嵌合構造および固定用構造の実施形態、並びに、これら各実施形態を図解する図である。固定用構造および嵌合構造の実施形態について、図２〜図２６に関連して以下にさらに詳しく説明する。しかしその前に、まず、「トポロジーエッジ」および「トポロジー形成エッジ」という用語、並びに本出願において用いられている表現について、図１Ａおよび図１Ｂに関連してより詳しく説明する。
【００２０】
図１Ａは、層構造１００の断面を示しており、図１Ｂは、デバイスの各上面を示している。ここで、図１Ａは、図１Ａの矢印１１０によって示される切断線Ａ−Ａ’に沿って上記デバイスを切断した状態を示す断面図である。図１Ｂは、各デバイスすなわち各層構造１００の平面図を示している。矢印１１０は、図１Ａに示されている断面図の方向を示している。
【００２１】
図１Ａに示されている層構造１００は、基板１２０上に配置されており、また、基板１２０上に直接堆積または直接配置された第１の層１３０を有している。第１の層１３０上にコンフォーマルに堆積された第２の層１４０は、第１の層１３０上に配置されている。第２の層１４０上には、第３の層１５０が配置されている。第３の層１５０は、その下に位置する層１３０および１４０とは異なり、平坦化された表面を有している。
【００２２】
第１の層１３０は、図１Ａに示されている断面図の中心領域において中断されるように、当該領域内に凹部１６０を含んでいる。この結果、２つのトポロジー形成エッジ１７０−１および１７０−２が形成される。また、これら２つのトポロジー形成エッジ１７０−１および１７０−２は、図１Ｂにおいて、基板１２０上に層構造１００が空間的に配置されている領域にも示されている。
【００２３】
上述したように、図１Ａおよび図１Ｂに示されている構造では、第２の層１４０は、第１の層１３０上にコンフォーマルに堆積されている。このため、基本的に第２の層１４０の厚さは、技術的事実の背景において、トポロジー形成エッジ１７０を直接囲んでいる領域を除いては、層構造１００の表面積に対して一定である。これは、第１の層１３０内の凹部１６０によって、第２の層１４０内の凹部１８０が形成され、２つのトポロジー形成エッジ１７０−１および１７０−２によって、第２の層１４０内の２つのトポロジーエッジ１９０−１および１９０−２が形成されていることを意味する。
【００２４】
第３の層１５０は、図１Ａおよび図１Ｂに示されている層構造１００の場合、第２の層１４０の後に配置される。したがって、第１の層１３０内の２つのトポロジー形成エッジ１７０−１および１７０−２によって生じるトポロジーエッジ１９０−１および１９０−２は、第２の層内のトポロジー形成層に相当する。トポロジーエッジ１９０−１および１９０−２は、既に説明した凹部１８０を形成している。次に、第３の層１５０の材料が、凹部１８０内に入り込む。第３の層の材料は、例えば、薄膜技術において一般的に用いられている堆積方法および製造方法によって充填してよい。したがって、第３の層１５０は、例えば金属層であってよいので、トポロジーエッジ１９０−１および１９０−２は、そのトポロジーに影響を与えるエッジを成している。これらのトポロジーエッジ１９０−１および１９０−２は、その下に位置する第１の層１３０内のトポロジー形成エッジ１７０−１および１７０−２によって生じる。
【００２５】
これに関連して、当然ながら、第１の層１３０の２つのトポロジー形成エッジ１７０−１および１７０−２はまた、第２の層１４０のためのトポロジーエッジを成していることに留意されたい。上記説明における「トポロジー形成エッジ」および「トポロジーエッジ」は、第３の層１５０を指しており、一般的には、特定の層に関連していると理解されたい。図１Ｂは、凹部１６０の範囲を決定している２つのトポロジー形成エッジ１７０−１および１７０−２に対する、トポロジーエッジ１９０−１および１９０−２の位置を示している。図１Ｂにおける表示は、互いに相対的な縮尺とはなっていない。
【００２６】
したがって、図１Ａおよび図１Ｂは、例えばコンフォーマルに堆積が行われる場合において、トポロジー形成エッジ１９０は、（図１Ａの第２の層１４０に示されるような）関連する領域内において構造化されていない層内においても生じ得ることを特に示している。第２の層１４０のトポロジーエッジ１９０は、第２の層をコンフォーマルに堆積した結果として生じたものであり、また、その下に位置する第１の層１３０内に存在しているトポロジー形成エッジ１７０によって生じたものである。
【００２７】
逆に、図１Ａに示されている第３の層１５０のように、各層の表面が平坦化されている場合、その下に位置するトポロジー形成エッジは、当該トポロジー形成エッジの上に位置する層に対して、トポロジー形成エッジあるいはトポロジーエッジとしては機能しない。つまりこれは、例えば図１Ａに示されている層構造１００の場合、その表面が平坦になるように第３の層１５０上に堆積される層に対しては、２つのトポロジーエッジ１９０−１および１９０−２は、トポロジー形成エッジとしてはもはや機能しないことを意味している。これは、２つのトポロジーエッジ１９０−１および１９０−２の構造は、コンフォーマルな堆積、あるいはその他のトポロジーを維持する堆積によって存在し得る場合もあるが、第３の層１５０が平坦化されることによって、平坦化あるいは水平化されるからである。
【００２８】
例えば、図１Ａおよび図１Ｂに示されている層構造１００を製造するために用いることのできる構造化としては、特に、半導体および薄膜技術の標準的な方法が有用である。したがって、層１３０、１４０、および１５０は、例えば熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング処理、あるいはその他の物理的および／または化学的堆積方法を用いて形成することができる。また、各構造は、必要に応じてスピンコートによって形成することも可能である。用いられる材料および／または採用される処理技術に応じて、各層は、コンフォーマルすなわちトポロジーを維持する方法によって形成することもでき、あるいはコンフォーマルではない、すなわちトポロジーを維持しない方法によって形成することもできる。また当然ながら、既存の構造を部分的に水平化する混成的な形式を用いることもできる。これは例えば、想定する厚さを得るために堆積される材料の量によって影響を受ける場合がある。
【００２９】
構造化は、例えばフォトリソグラフィによる構造化、湿式化学エッチング法、物理的エッチング法、あるいは反応性エッチング法など、一般的な薄膜あるいは半導体方法を用いて行うことができる。例えば、適切に構造化および現像されたサンプルは、酸、塩基、あるいはその他任意の反応性化学品に浸漬される。同様に、物理的エッチング処理（例えばイオンビームエッチング：ＩＢＥ）あるいは化学的にサポートされた物理的エッチング処理（例えば反応性イオンエッチング：ＲＩＥ）を用いてもよい。また、適切なエッチバック工程、研磨処理、あるいは粗研磨処理を用いて、層の平坦化を行ってもよい。一例としては、化学的機械研磨（ＣＭＰ）が挙げられる。
【００３０】
前述のように、第３の層１５０は、例えば金属層であってよい。このような金属層を形成するためには、一般的に、金、銀、アルミニウム、銅、タングステン、クロム、チタン、プラチナ、あるいはパラジウムが用いられる。他の２つの層１３０および１４０は、例えば、酸化物または窒化物からなる絶縁層、あるいは（ドープされた）半導体層、例えばポリシリコンからなる層であってよい。
【００３１】
以下に、本発明の第１の実施形態についてより詳細に説明する。しかしその前に、本出願においては、同一または同様の機能的特徴および／または構造的特徴を有する物、構造、および部品は、同一の参照符号によって示されていることに留意されたい。この場合、別段の記載がない限りは、同様または同一の機能的特性および特徴を有する物、構造、および部品に関して説明している箇所は、置き換え可能である。さらに、本出願を読み進めるに当たり、２つ以上の図において実施形態または構造が同一または類似している物、構造、および部品に対しては、略式の参照符号が用いられている。例えば、上述の層構造１００における２つのトポロジー形成部品１７０−１および１７０−２を示すために、略式の参照符号１７０が既に用いられている。同様に、２つのトポロジーエッジ１９０−１および１９０−２を示すために、略式の参照符号１９０も既に用いられている。略式の参照符号を用いることによって、本発明の実施形態についてよりコンパクトに、滑らかに、そして明確に説明することができる。
【００３２】
図２は、固定用構造２００の第１の実施形態を示している。固定用構造２００は、オーバーハング形状の側壁を少なくとも１つ有する固定用凹部構造２２０内に係合あるいは陥没した金属構造２１０を有している。固定用凹部構造２２０は、例えばシリコンなどの基板材料内、あるいはその他任意の半導体基板内に形成することができるが、層内に形成することもでき、あるいはこれら両方を組み合わせたものの内部に形成することもできる。内部に固定用凹部構造２２０が形成される層、構造、あるいは基板に用いられる材料に応じて、以下に例示する様々な製造方法を用いることができる。各層に用いられる材料としては、半導体層、すなわち、エピタキシャルシリコン層または多形シリコン層（ポリＳｉまたはポリシリコン）、絶縁層（酸化物層、窒化物層）、あるいは、例えば有機層などの他の層（ポリイミド層、ポリアミド層、ＰＭＭＡ層等）が挙げられる。
【００３３】
図２に示されている固定用構造２００は、オーバーハング形状の側壁２３０に加えて、側壁２４０を有している。側壁２４０は、基本的には垂直に伸びており、また側壁２３０の反対側に位置している。当然ながら、側壁２４０は、固定用構造２００の別の実施形態においては、必要に応じて、オーバーハング形状の側壁２３０’に置き換えることができる。しかし、固定用凹部構造２２０が、オーバーハング形状の側壁２３０を１つ有しているのか、あるいは複数有しているのかに関わらず、これらの側壁２３０は金属構造２１０を固定する。金属構造２１０は、関連するデバイスに影響を及ぼさないように、殆どまたは全くリフトオフおよび／またはシフトしないように、固定用凹部構造２２０内に配置されている。
【００３４】
言い換えると、オーバーハング形状の側壁２３０を少なくとも１つ有する金属構造が、少なくとも部分的に固定用凹部構造内に配置されることによって、真の意味において、金属構造２１０全体が、内部に固定用凹部構造２２０が形成される周囲構造によって固定される。したがって、金属構造２１０内におけるシフトの原因となり得る負荷あるいは応力が誘発される傾向を、制御しながら抑制することができる。この結果、例えばＴＣサイクル（ＴＣ＝温度サイクル）中に生じる、品質を損なわせる傾向を、制御しながら低減することができる。
【００３５】
したがって、固定用構造２００の一実施形態を実施することによって、コストの掛かる手段を追加的に講じることなく、デバイス動作の安全性を大幅に向上させることができる。したがって、固定用構造２００の実施形態によって、デバイスの信頼性に関係する動作の安全性を低コストで向上できる形態が、一般的に実施し易い方法で可能となる。
【００３６】
言い換えると、固定用構造２００の実施形態を導入することによって、金属ゾーン２１０すなわち金属構造２１０のＴＣ動作を、非常にコスト中立的な方法で大幅に改善することができる。このような固定用構造２００の実施形態は、例えば、プロセスフローにおいて既に何らかの形でトレンチを用いている技術に採用することができる。例えば、トレンチをそれぞれ備えたセルフィールドを有する縦型トランジスタが取り扱われる場合、非常に幅の広い１つまたは複数のトレンチが、セルフィールドトレンチが形成される処理工程と同一の処理工程中に、例えば後に固定される金属構造２１０の下に形成される。したがって、これらのトレンチあるいは凹部は、固定用トレンチまたは固定用凹部構造２２０とも称される。
【００３７】
上記目的のために成すべきことは、基本的には、金属構造２１０の下における完成デバイスのレイアウトを適合させるだけであるため、コスト効率が非常に高い方法で適切な対策を実施することができる。より具体的には、固定用凹部構造２２０として機能し、それぞれの技術に適合する幅を有するトレンチを、各金属構造２１０の下のレイアウトに形成することができる。例えば縦型ハイパワートランジスタが扱われる場合、固定用凹部構造の深さは別として、想定する電圧レベルに応じて、各固定用トレンチまたは固定用凹部構造２２０の幅を決定することも可能である。固定用凹部構造の深さは、セルフィールドにおいて想定されるトレンチの深さによって、最も簡素な方法で決定することができる。
【００３８】
言い換えると、最も簡素な場合に例えるならば、縦型トランジスタあるいはそのデバイスの実際のセルフィールド内におけるトレンチの深さによってもたらされるターゲットの深さとは別に、固定用凹部構造２２０の正確な形状は、各デバイスのレイアウトに配置された際における固定用凹部構造２２０の幅（トレンチ幅）を用いてさらに変更することができる。これに関連して頻繁に用いられる、金属構造２１０としてのパワーメタライゼーションの層厚は約５μｍであり、したがって固定用構造２００のトレンチの想定される深さは、約３μｍ〜７μｍである。当然ながら、固定用凹部構造２２０は、別々の処理工程において形成あるいは製造することもできる。
【００３９】
既に説明したように、プロセス工学技術に関する詳細事項は、固定用構造２００の一実施形態を製造する方法を実施あるいは集積化するプロセスに大いに依存している。オーバーハング形状の側壁２３０あるいは固定用凹部構造２２０を形成するための、さらなる態様について説明するが、その前に、固定用構造２００の２つのさらなる実施形態について、図３および図４を参照しながら説明する。図３および図４では、電界効果トランジスタのゲート電極を接触させる金属構造として、いわゆるゲートランナーが用いられている。
【００４０】
図３は、縦型電界効果トランジスタの場合における、固定用構造２００の実施形態の断面図を示している。当該縦型電界効果トランジスタは、複数のトレンチを含んでおり、図３の左手区域には、その第１のトレンチ２５０が示されている。ここで、縦型電界効果トランジスタである当該デバイスは、単結晶シリコン基板を基礎として製造される。単結晶シリコン基板には、後にエピタキシャルシリコンゾーン２６０が設けられ、エピタキシャルシリコンゾーン２６０内にはトレンチ２５０が構造化および形成される。エピタキシャルシリコンゾーンは、ここでは、実際のデバイスおよび固定用構造２００の実施形態に対する支持層構造を構成している。トレンチ２５０は、絶縁層２７０と並んでおり、内部にはポリシリコン（ポリＳｉ）からなる下部電極２８０が堆積される。上部電極２９０もまたポリシリコンから形成されていてもよく、薄い絶縁層３００によって下部電極２８０から電気的に絶縁されており、またトレンチ２５０内の下部電極２８０の上に配置されている。
【００４１】
これに関連して、第１のトレンチ２５０の左手領域内にある上部電極２９０の高さに位置する絶縁層２７０は、その下に位置する第１のトレンチ２５０の底領域におけるよりも薄くなるように形成される。絶縁層２７０はこのようにテーパ形状をしているため、トレンチ間における上記領域内に形成される導電チャネルの固有の特性は、縦型トランジスタのゲート電極である上部電極２９０を介して、比較的低い制御電圧あるいはゲート電圧からの影響を受ける場合がある。上部電極２９０は、ゲート電極としても機能するため、図３では「Ｇ」とも示されている。
【００４２】
対照的に、図３に示されているように縦型トランジスタを設けることによって、下部電極２８０にソース電位が印加される。このため、下部電極２８０は、図３において「Ｓ」で示されている。下部電極２８０は、トレンチ間における上記領域内の静電界に影響を及ぼすため、フィールドプレートとも称される。
【００４３】
図３に示されている固定用構造２００の実施形態は、各デバイスのセルフィールドの縁を構成している第１のトレンチ２５０に加えて、固定用トレンチ３１０すなわちトレンチ３１０を含んでいる。固定用トレンチ３１０もまた、単結晶シリコン基板上のエピタキシャルゾーン２６０内に配置されている。また、固定用トレンチ３１０は、第１のトレンチ２５０と同様に、絶縁層２７０と並んで配置されている。絶縁層２７０は、その上に位置する層をエピタキシャルゾーン２６０から電気的に絶縁している。さらに絶縁層２７０は、固定用トレンチ３１０と第１のトレンチ２５０との間の領域内、および、固定用トレンチ３１０の第１のトレンチ２５０とは反対側にある面上に伸びており、また、その上に位置する層をエピタキシャルゾーン２６０から電気的に絶縁している点について、説明を完全にするために述べておく。
【００４４】
固定用トレンチ３１０内には、絶縁層２７０上にフィード構造（feed structure）３２０が配置されている。フィード構造３２０は、固定用トレンチ３１０の底部からその側壁へ伸び、固定用トレンチ３１０外の領域まで伸びている。フィード構造３２０は、一般的にはポリシリコンからなり、また、図３に示されている断面の外側に伸びる構造を介して、上記トレンチ内（および第１のトレンチ２５０内）の上部電極２９０に接触している。これを示すために、フィード構造３２０は、図３において「Ｇ」とも示されており、また「ポリ−Ｇ」あるいは「ポリゲート」と称されることも多い。言い換えると、大抵はポリシリコンから形成されていると共に図３に示されている断面の外側に位置するデバイス内を伸びる構造を介して、ポリゲート３２０は、第１のトレンチ２５０を含むトレンチ内の上部電極２９０に接触している。
【００４５】
ポリ−Ｇ３２０は、固定用トレンチ３１０内およびその側壁において、図３では「ＩＮＴ ＯＸ」とも示されている中間酸化物３３０によって被覆されている。図３に示されている断面では、中間酸化物３３０はまた、ポリ−Ｇ３２０が伸びていない領域内にも伸びている。このように、中間酸化物３３０は、特に、第１のトレンチ２５０内に位置してゲート電極として機能する上部電極２９０も被覆している。
【００４６】
中間酸化物３３０は、固定用トレンチ３１０の底部領域においてコンタクトホール３４０を含んでいる。ポリ−Ｇ３２０は、コンタクトホール３４０を介して、本実施形態に係る固定用構造２００の金属構造２１０と、直接的かつ導電的に接触している。前述のように、金属構造２１０は、いわゆるゲートランナー構造の一部である。ゲートランナー構造は、チップの外側領域に沿って伸び、フィード構造すなわちポリ−Ｇ３２０を接触させるように機能する。ゲートランナーの正確な位置については、図６に関連して後にさらに詳しく説明する。
【００４７】
本実施形態に係る固定用構造２００の金属構造２１０は、固定用トレンチ３１０内に配置されている。固定用凹部構造２２０は、この場合、中間酸化物層３３０の凹部によって形成されている。したがって図３に示されている実施形態では、中間酸化物３３０によって形成される、固定用凹部構造２２０の側壁２３０は、図３の破線３５０で示されているように、オーバーハング形状をしている。さらに、この結果、図３に示されているトポロジーでは、金属構造２１０の表面がわずかに下垂している。これによって、固定用構造２００の本実施形態によるアンカリング効果をさらに補助している。
【００４８】
図３に示されている固定用構造２００の実施形態では、高い体積分率を有する金属線２１０が、矢印３６０で示されるシリコン表面（Ｓｉ表面）の下に形成されており、エピタキシャルゾーン２６０の始点を成している。言い換えると、固定される断面の形状の態様として、図３に示されている実施形態では、導線２１０の金属体積の大部分が、トレンチ構造すなわち固定用トレンチ３１０内に配置され、これによって意図するように固定がなされる。したがって金属線２１０は、リフトオフ（リフトされた金属線）されることがない。また、これによって、トレンチ３１０上の領域内の上縁部分に位置する金属構造２１０が下垂した形状となるため、横方向に作用するシフト力は部分的なシフト効果しか持たない。さらにこれによって、部分的に、金属線２１０がトレンチ３１０内のさらに深部へと圧迫される。金属構造２１０のアンカ形状を形成するに当たって特徴的なことは、固定用凹部構造のオーバーハング形状の側壁２３０が得られるように、固定用トレンチの側壁に中間酸化物３３０が形成される点である。
【００４９】
金属線すなわち金属構造は、シリコン表面上あるいは（第１の酸化物とも称される）絶縁層２７０上に配置されている場合、負荷あるいはＴＣ応力によって生じる応力を受ける広い横領域を有することになる。この場合、金属構造がシフトまたはリフトオフされる（シフト／リフトされた金属線）危険性が非常に高い。しかしこの危険性は、固定用構造２００の一実施形態を用いることによって大幅に低減することができる。したがって、各固定用構造２００の実施形態における、ＴＣ負荷に対する抵抗は、基本的にシリコン表面上に配置された金属線よりも大幅に高い。
【００５０】
固定用構造２００の別の実施形態について、図４に関連して説明する。しかしその前に、矢印３６０で示されている表面すなわちシリコン表面は、シリコンと第１の酸化物２７０との界面とも称される場合が多い点について留意されたい。また、絶縁層２７０は、想定されるデバイスの領域の機能に応じて、第１の酸化物および／またはゲート酸化物とも称される。第１のトレンチ２５０内および図３には示されていない別のトレンチ内の下部電極２８０は、トレンチ内のポリシリコンまたはポリ−Ｓ、あるいはソースフィールドプレートとも称される。上述したように、デバイス表面に近接して配置されている、トレンチ２５０内のポリシリコン２９０は、ゲート電極を形成している。
【００５１】
本発明の一実施形態に係る、半導体デバイスの金属構造２１０のための固定用構造２００は、オーバーハング形状の側壁２３０を少なくとも１つ有する固定用凹部構造２２０を含んでいる。金属構造２１０は、少なくとも部分的に固定用凹部構造２２０内に配置されている。このような固定用構造２００内では、金属構造２１０は、その実質的な体積分率が固定用凹部構造２２０内へと配置されて、基板表面まで固定用凹部構造２２０を充填するように、固定用構造２２０内に少なくとも部分的に配置することができる。
【００５２】
別の固定用構造２００では、固定用凹部構造２２０は、絶縁層３３０の一部として支持層構造３２０上に配置することもできる。金属構造２１０は、固定用凹部構造２２０のオーバーハング形状の側壁の下において、少なくとも部分的には、支持層構造３２０上の領域内に伸びていてよい。このような固定用構造２００とすることで、金属構造２１０の体積分率の少なくとも２０％を、固定用凹部構造２２０内に配置することができる。
【００５３】
固定用構造２００の実施形態では、金属構造２１０は、少なくとも部分的に露出される主表面を含んでいてよい。固定用凹部構造２２０は、ここでは、固定用トレンチ構造であってよい。固定用凹部構造２２０と一体になって、当該固定用トレンチ構造は、支持層構造２６０の主表面に対してトレンチを含んでいてよい。当該トレンチは、支持層構造２６０内に配置されており、当該トレンチの主表面３６０に面している側壁の少なくとも一部は、酸化物層３３０によって被覆されていてよい。この被覆は、トレンチの深度が大きくなるにつれて酸化物層３３０が厚くなるように行われる。これによって、トレンチの側壁に配置された酸化物層３３０が、固定用トレンチ構造２２０のオーバーハング形状の側壁２３０を形成する。１つの固定用構造２００と共に、上記トレンチ内において、酸化物層３３０と当該トレンチとの間に、導電性のコンタクト構造層３２０がさらに配置されていてもよい。酸化物層３３０は、トレンチの底領域に面する側に凹部３４０を含んでおり、これによって金属構造２１０は、コンタクト構造３２０と直接接触している。上記デバイスは、支持層構造２６０内において別のトレンチ２５０を含んでいてよい。固定用トレンチ構造２２０の最大幅は、別のトレンチ２５０の幅の少なくとも３倍である。
【００５４】
図４は、固定用構造２００の別の実施形態を示している。本実施形態は、実際の固定用構造およびトランジスタ構造において、図３に示されている全体構造とわずかに異なっているのみである。このため、個々の構造、部品、および物体に関する説明は、図３での説明を参照されたい。より具体的には、図４に示されている固定用構造２００の実施形態と、図３に示されている実施形態との違いは、基本的には、固定用トレンチ３１０の幅および金属構造２１０の層厚のみである。例えば、ゲートランナー構造の金属構造２１０すなわち金属線２１０は、矢印３６０で示されているデバイスのシリコン表面からわずかに突出している。この結果、図４に示されている固定用構造２００の実施形態では、金属線２１０は、その体積分率の大部分がシリコン表面下に位置するように配置されている。本実施形態では、金属線２１０は、そのほぼ全体がシリコン表面下に位置しているため、図３に示されている金属構造２１０のように表面が下垂した独特のアンカ形状を有していない点においても、図３に示されている金属構造２１０とは異なっている。
【００５５】
本実施形態による固定用構造２００においても、中間酸化物２３０からなるオーバーハング形状の側壁２３０によって、ＴＣ負荷あるいはその他の動作依存負荷あるいは試験依存に関連して生じる力は、金属線２１０上において横方向に作用することはない。さらに、金属線２１０をリフトオフしようとする力は、金属線２１０が、図３に示されている実施形態よりも低い位置において、横方向のオーバーハング形状の側壁２３０と組み合わせて配置されていることによって、その主要位置から移動することはない。したがって、図４の断面図に示されている断面形状は、金属構造２１０の錨形断面をもたらしている固定用凹部構造２２０のオーバーハング形状の側壁の形状と、矢印３６０で示されている表面すなわちシリコン表面よりもほぼ完全に下に位置している金属構造２１０の配置とを、組み合わせて示している。
【００５６】
対応する固定用構造の実施形態（例えば、図３および図４に示されている固定用構造２００の実施形態）を製造するプロセスを共通化できる可能性に関連して前述したように、固定用トレンチ３１０は、とりわけ第１のトレンチ２５０を含むセルフィールドの実際のトレンチと同一の処理工程において形成することができる。この場合、固定用トレンチ３１０の目標深度は、別のトレンチ（特に、トレンチ２５０）とほぼ対応している。しかし、上述したように、また図３および図４の２つの実施形態に明確に示されているように、固定用トレンチ３１０の幅は、実際のセルトレンチおよび固定用トレンチ３１０の異なる態様に関して、異なるように設計することができる。図３の実施形態に示されている固定用トレンチ３１０は、例えば、セルフィールドトレンチ（例えばトレンチ２５０）よりも遥かに幅が広いが、図４の固定用トレンチ３１０よりも明らかに狭い。
【００５７】
プロセスの共通化によって、固定用トレンチ３１０を有するセルフィールドのトレンチが形成された。これらのトレンチの深度は、用いられる電圧レベルに応じて、一般的には３μｍ〜７μｍである。別のプロセスフローでは、セルフィールドトレンチに酸化物およびポリシリコン電極が充填され、これら酸化物およびポリシリコン電極が、例えば下部電極２８０および上部電極２９０となるようにしてもよい。
【００５８】
図３および図４に示されている固定用構造の実施形態からの変形例として、固定用トレンチ３１０にも全てのフィールドプレート２８０および２９０が充填されるのか、あるいは、関連するそれぞれのポリシリコンのみがフィード構造３２０として導入されるのか、という問題は、関連するポリ構造のレイアウトによって、コスト中立的な方法でそれぞれ解決することができる。図３および図４において想定されている、ゲートランナー構造である実施形態では、上述したように、固定用トレンチ３１０の領域内に比較的厚い第１の酸化物を形成して、絶縁層２７０すなわち第１の酸化物２７０を介して配置するゲート／ドレイン電圧を生成し、より広範囲に配置し、結果としてゲート／ドレイン絶縁耐力を改善させることが望ましい。複数の縦型トランジスタと同様に、デバイスの後部にドレイン電位が印加される。当該ドレイン電位は、高電圧デバイスの場合においては、ゲート電圧やソース電圧とは大幅に異なっていてもよい。選択される電圧レベルに応じて、ゲート電圧とソース電圧との間の電圧は、１０Ｖまたは１０Ｖ未満であってもよく、デバイス後部のドレイン端子とゲート電位およびソース電位用の端子との間の電圧は、数１０Ｖ〜数１００Ｖであってもよい。
【００５９】
さらに、図３および図４において想定されているゲートランナー構造の場合では、固定用トレンチ３１０内において、比較的厚い第１の酸化物を用いるだけではなく、ゲートポリシリコンまたはポリゲート３２０を形成することにより、ゲート／ドレイン絶縁耐性を確保することが望ましい。また他方では、セルフィールドのトレンチ（セルフィールドトレンチ）内におけるゲートポリシリコン２９０と金属ゲートランナー２１０とを接触させることが望ましい。
【００６０】
図３および図４に示されている実施形態では、後に中間酸化物３３０となる中間酸化物を形成する処理工程において、オーバーハング形状の側壁２３０を少なくとも１つ有する特徴的な固定用構造すなわち固定用凹部構造２２０が形成される。この製造工程によって、固定用トレンチ側壁において、小型〜中型サイズの張り出しを有する側壁２３０を備えた、中間酸化物３３０が形成される。これは例えば、ＴＥＯＳ堆積（二酸化ケイ素ＳｉＯ２を堆積するためのテトラエチルオルトシリケート）によって行われる。この代わりに、あるいはこれに加えて、ＢＰＳＧ（ホロケイ酸ガラス）をリフローして、材料に応じた特定の閾値温度（一般的には７００℃〜１２００℃）を超えて加熱する処理工程によって行うこともできる。基本的には、両方の材料の積層を組み合わせることにより、対応する中間酸化物を形成することも可能である。
【００６１】
上記の代わりに、あるいは上記に加えて、中間酸化物３３０への傾斜欠陥注入によって張り出しを形成することもできる。これによって、後のエッチング工程におけるエッチング速度を、用いるエッチャント（例えばフッ化水素酸（ＨＦ：ＨＦエッチング））、および場合によっては別のプロセスに関連するパラメータに応じて、上昇または低下させることができる。この代わりに、あるいはこれに加えて、エッチングされたシリコン構造の側壁への（欠陥）注入、および後の（熱）酸化工程によって、張り出しを形成することもできる。プロセスの特定の構成によっては、例えば熱酸化の酸化速度を、対応する（欠陥）注入量に応じて変化させ、これに対応するオーバーハング形状の側壁または側方部（flank）を形成することができる。
【００６２】
次に、標準的なコンタクトホール形成によって、固定用トレンチ結合の部分的範囲内において、ゲートポリシリコン３２０を接触させるために、中間酸化物３３０をコンタクトホール３４０として開いてもよい。次に行われる（複数回の）メタライゼーションによって、固定用トレンチ３１０が完全に密封される。これによって、トレンチの底部領域内においてトレンチの上方領域よりも広い金属アンカが、金属構造２１０として形成される。上記密封に関連して、後のメタライゼーション工程において、基本的にポケット（すなわち空洞または気泡）が形成される場合がある。しかしこれらの空洞は、多くの場合、メタライゼーションの最上部を完全に密封する際において特に大きな影響を及ぼすことはないため、無視してよい。
【００６３】
当然ながら、上記方法は、ゲートポリ３２０を介してゲート電極２９０のためにフィード構造３２０を接触させるために用いるだけではなく、基本的には他のフィード構造（例えばソースポリ）を接触させるために用いることもできる。
【００６４】
次に行われる金属構造化は、全プロセスの特定の態様に応じて、金属構造２１０の金属側方部が固定用トレンチ３１０の上方および外側に配置された図３の状態となるように設計することができる。図４の固定用構造２００の実施形態に示されているように、メタライゼーションまたはメタライゼーションの構造化は、固定用トレンチ３１０内の固定用トレンチ側壁領域内に金属側方部が配置されるように行うこともできる。したがって、図４に示されている形態では、金属線２１０が固定用トレンチ内に完全に「降下」されているため、横方向のＴＣ応力を受けない状態となっている。
【００６５】
このように、本発明の実施形態は、非常にコスト中立的な方法で実施可能ないわゆる固定用構造を導入することによって、金属ゾーンのＴＣ性能を顕著に改善することができる。金属ゾーンのための固定用構造の実施形態は、基本的には、全てのデバイスに一様に適用することができる。これは当然ながら、これらデバイスの製造プロセスにおいて、対応するトレンチまたはトレンチ構造あるいはその他の凹部が既に一体化されている場合は、特にコスト中立的な方法で実施することができる。したがって、対応する固定用構造の実施形態は、トレンチトランジスタの場合は特に、非常に有利な方法で実施することができる。
【００６６】
一般的に、固定用トレンチ３１０のレイアウト、あるいは（特定の態様に応じて）固定用凹部構造２２０の形状、すなわち少なくとも部分的に金属線２１０を収容する幅広のトレンチの形状は、任意であってよい。これは例えば、部分的にのみ金属線２１０下に形成されていてよく、あるいは完全に金属線全体に沿って配置されていてもよい。また、長手方向への力に対してさらに抵抗力を持たせるために、縁において嵌合構造を含んでいてもよい。これについては、本明細書において、後にさらに詳しく説明する。
【００６７】
金属線２１０が固定されている場合、あるいは金属線２１０が内部に配置されている場合、固定用凹部構造２２０の幅、あるいは固定用トレンチ３１０（トレンチ構造）の幅は、任意に選択することができ、また、各技術あるいは後の各プロセスフローに最適な方法で適合させることができる。一般的には、これに関連して追加的な（多額の）コストが発生することはない。これは、関連するデバイスに対して何らかの形で用いることのできる既存のプロセス技術によって上記構造を形成することができるからである。例えばトレンチトランジスタの場合では、対応する構造は、既存のトレンチフォト技術およびトレンチエッチング技術によって製造することができる。この場合、金属構造２１０のアンカリングは、各技術の残りのプロセスフローによって行われる。
【００６８】
また、本発明に係る固定用構造２００の実施形態を用いることによって、金属線の下（例えばゲートランナー構造の下）に各金属構造２１０を形成できるだけではなく、基本的には、任意の種類のメタライゼーション、すなわち、例えばボンディング用またはその他の用途に用いられる金属パッド（ボンドパッド）を固定することも可能である。したがって、基本的には、対応する固定用凹部構造２２０を対応する金属構造２１０として、各メタライゼーション（例えば金属パッドまたはボンドパッド）の下部に設け、これによって、例えばＴＣに誘起される負荷に対する金属構造２１０の抵抗を大幅に改善することができる。
【００６９】
このように、各固定用構造の実施形態では、例えば、固定される金属構造２１０の金属体積の２０％以上が、シリコン表面の下または第１の酸化物２７０の下まで配置される。したがってさらに、固定用トレンチ３１０内の中間酸化物３２０は、例えば張り出しを形成することができる。固定用トレンチ３１０すなわち固定用凹部構造２２０は、特定の態様によっては、例えば図３および図４の第１のトレンチ２５０のような各セルフィールドトレンチの３倍であってもよい。前述したように、固定用トレンチ３１０は、多くの製造プロセスにおいて、対応するセルフィールドトレンチの処理工程と同一の処理工程において製造可能であるため有利である。
【００７０】
したがって、図３および図４に概略的に示されている断面は、顕微鏡画像あるいは場合によってはＳＥＭ断面（ＳＥＭ＝走査型電子顕微鏡）によって、例えば筐体を開いた後に得られ、また場合によっては対応する金属のリフトオフ後に得られる。
【００７１】
図２〜図４に部分的に示されているように、金属層２１０は、矢印３６０によって示されている主表面の上と下との両方に伸びていてよい。凹部２２０の幅は、少なくとも、矢印３６０で示されている表面よりも下に位置している部分の金属層２１０内においては、特定の態様に応じて完全または部分的に充填することができる。「横方向」という表現は、凹部２２０が伸びている方向に対して垂直であり、上記表面に対して平行な方向を指している。金属層２１０は、凹部２２０の高さ全体または深さ全体を充填する必要はない。各凹部２２０の高さの特定の割合、すなわち約２０％以上、３０％以上、５０％以上、あるいは７５％以上が、金属層２１０によって充填されていれば十分である。
【００７２】
特定の態様によっては、各金属層２１０は、凹部２２０の断面領域を最小限に充填していてよい。例えば、金属層２２０は、凹部２２０が伸びる方向に対して垂直である凹部２２０の断面領域の２０％以上、３０％以上、５０％以上、あるいは７５％以上を充填していてよい。しかしながら、金属層ごとに、各トレンチあるいは各凹部に完全に並べたり、あるいは上述した任意の割合に並べることもできる。
【００７３】
図３および図４に示されているように、凹部２２０は、例えばトレンチ３１０あるいは固定用トレンチ３１０に基づいて形成することができる。各デバイスは、凹部２２０あるいは関連する固定用トレンチ３１０に加えて、別のトレンチ構造を含んでいる場合が多い。この一例としては、図３および図４に示されている第１のトレンチ２５０が挙げられる。本発明の実施形態では、凹部２２０は、各凹部２２０が伸びている方向に対して垂直な幅を有している場合が多い。この幅は、他方のトレンチ構造の幅の少なくとも二倍、三倍、五倍、あるいはこれ以上である。上記別のトレンチ構造は、例えば第１のトレンチ２５０などのセルフィールドトレンチであってよい。
【００７４】
なお、上記説明は、上記凹部２２０およびその内部に配置された金属構造２１０のみならず、本発明の多数の別の実施形態にも適用可能であることに留意されたい。別の実施形態については、本明細書の別の部分において説明する。また、固定用凹部、固定用凹部構造、あるいはその他任意の凹部は、基板、基板材料、層あるいはその他のデバイス構造内のトレンチ構造または凹部構造に基づいている場合が多いことについても留意しておくと有用である。しかしこれらは、凹部の形状が、追加的な層（例えば絶縁層、半導体層、金属構造、およびコンタクトホール）によって変わることがあることを考慮する場合がある点において、その下に位置するトレンチ構造とは異なっている。本発明においては、凹部は多くの場合、その下に位置するトレンチとは異なり、内部に各層が配置される自由空間であると考えられる。したがって、「トレンチ」という呼称は、多くの場合、エッチング処理あるいはその他任意の構造化手段によって膜または基板内に形成された構造を指す。一方、「凹部」という呼称は、本願においては、多くの場合、エッジおよび構造によって構成される領域を指している。
【００７５】
図５は、基板上のデバイスのための嵌合構造の実施形態を示している。図５Ａは、嵌合構造４００の各実施形態の平面図であり、図５Ｂは、図５Ａに示されている実施形態の概略断面図である。図５Ｂの断面図に示されている基板４１０には、構造化されたデバイス層４２０が形成されている。構造化されたデバイス層４２０は、例えば絶縁層、半導体層、あるいはその他任意の層である。図５Ａおよび図５Ｂに示されている実施形態では、構造化されたデバイス層４２０は、基板４１０の主表面から突出したＬ字型層であり、このため、構造化されたデバイス層４２０を少なくとも部分的に被覆する層のためのトポロジーエッジ４３０を形成している。図５Ａおよび図５Ｂに示されている実施形態では、構造化されたデバイス層４２０は、特に金属構造４４０によって被覆されている。このため、構造化されたデバイス層４３０上の金属構造４４０は、少なくとも構造化されたデバイス層４２０のトポロジーエッジ４３０を横断する部分に伸びている。
【００７６】
図１に関連して既に説明したように、図５Ｂは、図５Ａおよび図５Ｂにおいて矢印４５０によって示されている方向に沿った、デバイスの断面を示している。したがって図５Ｂは、図５Ａに概略的に示されている方向Ａ−Ａ’に沿って切断した状態を示している。
【００７７】
図５Ａおよび図５Ｂに示されている実施形態の構造によって、構造化されたデバイス層４２０のトポロジーエッジ４３０は、金属層４４０とも称される金属構造４４０に対して、図１に関連して説明した通りに構成されるトポロジーエッジに相当する。上部に金属構造４４０が伸びているトポロジーエッジ４３０が、例えば基板の主表面に対して平行に配置可能な平面内に投影している場合、その平面におけるトポロジーエッジ４３０は、隣接した線を少なくとも１つ形成するであろう。この隣接した線は、図５Ａにおける表示の方法により、線４３０と対応する。この点に関して、本願における線は、直線とは限らないことについて留意しておくと有用である。当該線は、角、エッジ、湾曲、あるいはその他の直線以外の形状を含んでいる。
【００７８】
図５Ａは、基板の主表面に対して平行な平面内に対応する投影を正確に示している。これは、隣接した線４３０として、構造化されたデバイス層４２０のトポロジーエッジ４３０を示している。線４３０は、凸状ではない（明確に表現するならば非凸状の）、または凹状のゾーン４６０の範囲を決定するように隣接している。これに関連して、凸状ゾーンまたは領域とは、数学的にも、多数の点であると理解されるべきである。当該領域またはゾーンの任意の２つの点に対し、これら２つの点を結ぶ直接的な直線上における任意の点は、当該ゾーンまたは領域に属していなければならない。言い換えると、ゾーン４６０が非凸状ゾーンまたは領域である場合、そのＬ字型構造ゆえに、例えば図５Ａにおいて「Ｘ」で示されている２つの点４７０−１および４７０−２に対して、これらを結ぶ直線４８０は、Ｌ字型構造が「屈曲」している領域内のゾーン４６０の外側に伸びる。この結果、凸状ではない領域、ゾーン、および量（quantities）は、非凸状ゾーン、領域、および量と称される。また、非凸状ゾーン、量、および領域は、凹状ゾーン、量、および領域とも称される。
【００７９】
また、図５Ａに示されている実施形態では、直径が５０μｍ以下、２０μｍ以下、あるいは１０μｍ以下である最小の円４９０の内部に、ゾーン４６０、すなわち、構造化されたデバイス層４２０全体が完全に包含されるようにすることができる。したがって、構造化されたデバイス層４２０の最大直径は、５０μｍ、２０μｍ、あるいは１０μｍである。
【００８０】
図５Ａおよび図５Ｂに示されている嵌合構造の実施形態では、一般的に、隣接した線４３０によって範囲が規定されているゾーン４６０は、約２００ｎｍ（０．２μm）〜約２０００ｎｍ（２μｍ）の構造幅を有している。構造幅という呼称は、一般的には、各点内の構造が伸びる方向に対して垂直に伸びる基板４１０の平面方向に関連している。数学的には、構造幅は、例えば構造の縁に対して垂直な方向における、当該縁の一点における幅を指している。構造幅は、多くの場合、図５Ｂに示されているような断面を用いることによって、特に容易に決定することができる。
【００８１】
図５Ａおよび図５Ｂに示されている、基板上のデバイスのための嵌合構造４００の実施形態によって、その金属構造４４０が構造化されたデバイス層のトポロジーエッジ４３０と嵌合する。このため、例えばＴＣ応力によって生じ上記金属構造に横方向に作用する力によって、基板の主表面上の金属構造が、（容易に）横方向に動かされることはない。言い換えると、金属構造４４０（すなわち金属線４４０あるいは金属ゾーン４４０）の構造化されたデバイス層４２０のトポロジーエッジ（すなわちエッジ４３０）によって、構造化されたデバイス層４２０およびそのトポロジーエッジ４３０を介して対応する金属構造４４０から基板４１０へと横方向に作用する力を、伝達させることができる。したがって、例えば図５Ａおよび図５Ｂに示されている嵌合構造の実施形態によって、例えばＴＣ試験の領域において金属線が受ける大きな温度差に対する、金属構造４４０の耐性を改善することができる。
【００８２】
これは、別の実施形態に関連して以下により詳しく説明するように、例えば構造化されたデバイス層４２０を導入するなど、簡素なレイアウト対策によって達成することができる。しかし、独立した構造化されたデバイス層４２０を制御された方法で導入する必要はなく、適切な設計手段によって、既存のデバイス層をさらに開発または処理して構造化されたデバイス層４２０とすることができる。
【００８３】
図５Ａおよび図５Ｂに示されている、本発明に係る嵌合構造の実施形態では、トポロジーエッジ４３０は、基板４１０の主表面から突出した構造化されたデバイス層４２０によって形成されていた。これに対し、以下では、嵌合構造４００の実施形態について、図６、図７Ａ、および図７Ｂに関連して説明する。嵌合構造４００では、トポロジー形成エッジ４３０がデバイス層内の凹部によって形成されていることによって当該デバイス層が構造化されたデバイス層４２０を構成する。
【００８４】
図６は、本実施形態に係るチップ５００のレイアウト図、あるいは対応するチップのレイアウトを概略的に示している。より具体的には、チップ５００は、図６には示されていないセルフィールド内において多数の縦型ハイパワートランジスタ構造を含んでいるチップである。これらの縦型ハイパワートランジスタ構造同士は、チップ５００の設計上の理由によって並列接続されているため、縦型ハイパワートランジスタとして機能する。より具体的には、図６は、対応するチップ５００の平面図を示している。チップ５００の後部に配置されている電極、すなわちチップ５００の後部に配置されている端子は、図６には示されていない。上記端子は、一般的には、効果的に形成された縦型ハイパワートランジスタのドレイン端子である。
【００８５】
図６は、具体的には２つの金属ゾーン５１０および５２０を示している。これらの金属ゾーン５１０および５２０は、ソースメタライゼーションフィールド５１０、およびゲートメタライゼーションフィールド５２０である。したがって、これら２つのメタライゼーションフィールド５１０および５２０は、チップ５００の縦型ハイパワートランジスタ構造のための対応する端子を構成している。これら２つのメタライゼーションゾーン５１０および５２０は、各金属間の距離によって空間的に分かれている。
【００８６】
ソースメタライゼーションゾーン５１０は、そのサイズおよび下に位置するトポロジーのみのために、ボンドパッドあるいはコンタクトパッドとして用いることができる。ゲートメタライゼーションゾーン５２０は、ボンドパッドあるいはコンタクトパッドとして、いわゆるゲートパッド５３０をさらに含んでいる。縦型ハイパワートランジスタ構造のゲート電極は、ゲートパッド５３０を介して、対応するボンドワイヤを用いて接続される。ゲートメタライゼーションゾーン５２０は、そのＵ字型構造ゆえに、ゲートランナー構造またはゲートランナーとも称される。このようなゲートランナー５２０は、一般的に、１０μｍ〜約５００μｍの範囲の構造幅を有している。この構造幅は、例えば、ゲートパッド５３０領域の上限値に達していてもよい。
【００８７】
ゲートランナーの領域内では、チップ５００の表面下に位置するポリシリコンからなるフィード構造は、対応するコンタクトホール位置にある対応するコンタクトホールを介して、ゲートパッド５３０と導通するように接触している。したがってゲートランナー５２０は、対応するコンタクトホール位置を介して、チップ５００が接続される外部回路へのゲートコンタクトを構成している。
【００８８】
さらに、図６は、チップの角領域の枠５４０を示している。角領域は、通常はＴＣ試験中に最大の負荷が掛かる部分である。以下に説明する図７Ａおよび図７Ｂは、詳細を明確に説明するために、枠５４０で示されている領域の拡大図を示している。
【００８９】
図７Ａは、枠５４０領域内のチップ５００の平面図を示している。当該領域では通常、上述したように、ＴＣ試験中に最大の負荷が生じる。したがって図７Ａは、ソースメタライゼーションゾーン５１０の詳細、およびゲートメタライゼーションゾーン５２０（ゲートランナー）の詳細を示す。図７Ａにおいてもまた、両金属ゾーン同士は、それらの間に存在する空間的距離によって互いに分かれている。このため、関連する構造間における電気的短絡を防止することができる。
【００９０】
さらに、図７Ａは、嵌合構造４００の様々な実施形態のための、構造化されたデバイス層４２０あるいは構造化されたデバイス層４２０から得られるトポロジーエッジ４３０の本発明に係る様々な実施形態を示している。より具体的には、図７Ａは、異なる実施形態に係る嵌合構造の８つの異なるトポロジーエッジ４３０−１・・・４３０−８を示している。これらのトポロジーエッジは、本実施形態では、ゲートランナー５２０領域内に位置する縦型トランジスタ構造のコンタクトホール平面に形成されている。図示されている実施形態では、これら嵌合構造は、その上に位置する金属構造のあらゆる方向におけるシフトに対応することができることを理解することが重要である。上記金属構造は、本実施形態では、基本的に、ゲートメタライゼーションゾーン５２０の一部である。
【００９１】
図７Ａの方向５５０に沿った区域（区域Ａ−Ａ’）について、図７Ｂに関連して説明する。しかしその前に、基本的には、これに対応するトポロジーエッジ４３０の形状は任意であってよいことに留意されたい。このような形状としては、特に、角を有する構造すなわち多角形構造４３０−１、４３０−３、４３０−６、４３０−７、および４３０−８が含まれる。また、多角形であるトポロジーエッジ４３０−５に示されているように、十字型のトポロジーエッジも同様に用いることができる。さらに、円形、蛇行形、螺旋形、あるいはトポロジーエッジ４３０−２で示されている波形も可能である。当然ながら、例えば２つの多角形構造と半円構造とが「重ね合わせ」られたトポロジーエッジ４３０−４に示されているように、上述した形状を組み合わせることも可能である。
【００９２】
前述したように、ここで扱っているのは、ゲートランナー５２０のゲートコンタクトのためのコンタクトホール位置に形成された嵌合構造４００の実施形態である。図７Ｂは、この実施形態についてさらに図解するために、図７Ａにおいて方向５５０によって示されているチップ５００の方向Ａ−Ａ’に沿った区域を概略的に示している。図７Ｂでは、分かりやすくするために、基板４１０表面下に位置する多用な構造、および場合によっては第１の酸化物層（例えば図３および図４の絶縁層２７０を参照）は示されていない。当然ながら、実際の態様では、デバイスを機能させるために必要な対応する構造は存在している。したがって図７Ｂは、単に、チップ５００の実際の態様のための、方向Ａ−Ａ’に沿った断面を簡素に示している。
【００９３】
これら全ての場合におけるデバイスは非常に関連があるため、図７Ｂに示されているチップ５００の断面の正確な構成は、図３および図４に示されている断面と同様である。基板４１０領域内にある別の層および構造については既に説明されており、またこれらは、分かりやすくするために図７Ｂには示されていない。チップ５００は、これら別の層および構造に加えて、フィード構造３２０を含んでいる。フィード構造３２０は、例えばポリシリコンからなっていてもよく、またチップ５００のセルフィールド内に位置する縦型トランジスタ構造の実際のゲート電極を接触させるために用いることができる。フィード構造３２０は、本実施形態においてもまた、上部に中間酸化物３３０が堆積されている。中間酸化物３３０内には、図７Ａにも示されているコンタクトホール３４０が挿入されている。したがって、中間酸化物３３０の層厚は典型的には、例えば１００ｎｍ〜１０００ｎｍであってもよく、中間酸化物３３０は、トポロジーエッジ４３０−７を構成している。トポロジーエッジ４３０−７は、既に図７Ａに示されており、また図７Ａおよび図７Ｂに示されている実施形態では、構造化されたデバイス層４２０として機能する。中間酸化物３３０の上部には、金属構造４４０を構成するゲートメタライゼーションゾーン５２０すなわちゲートランナー５２０が堆積されている。
【００９４】
したがって、図７Ａおよび図７Ｂに示されている実施形態では、図７Ａにも示されているコンタクトホール３４０−１〜３４０−８は、その側壁を介して、その上に位置する金属構造４４０あるいはゲートランナー５２０のためのトポロジーエッジ４３０を形成している。トポロジーエッジ４３０（あるいは図７Ｂに示されているトポロジーエッジ４３０−７）を用いて、構造化されたデバイス層４２０は、構造化されたデバイス層４２０の上に位置する金属構造４４０が横方向に生じるあらゆる力を逸らすことを可能にする。この力は、基板４１０表面上の金属構造４４０を、構造化されたデバイス層４２０を介して基板４１０内にシフトさせようとするものである。したがって、特に構造化されたデバイス層４２０のトポロジーエッジ４３０によって、その上に位置する金属構造４４０が、横方向の力に対して良好な嵌合を行うことができる。これによって、図７Ｂに示されている実施形態では、金属構造４４０のシフトあるいはゲートランナー４２０のシフトを生じさせることなく、チップ５００の信頼性を著しく損なう横方向の力を低減することができる。
【００９５】
本発明に係る嵌合構造４００の一実施形態を用いることによって、特に、金属線および／または金属ゾーンのＴＣ動作における信頼性を大幅に改善することができる。これは、非常に簡素な配置対策を講じることによって、完全にコスト中立的な方法で達成することができる。これは、基本的には、完成したデバイスを機能させるために必要な構造は、構造化されたデバイス層４２０を介して基板４１０上でなされる金属構造４４０の嵌合を可能にする、既定の形状によって置き換え可能であるからである。
【００９６】
２つのタイプの嵌合、あるいは嵌合構造の実施形態について、一方では図５〜図７において図解し、他方では図８〜図１１に関連して図解する。第１のタイプの嵌合構造は、基本的には、構造化されたデバイス層４２０を設けて構成される。構造化されたデバイス層４２０によって、その上部に配置された金属構造４４０が、基板平面上でのあらゆる方向における金属シフトのあらゆる傾向に対応できるようになる。図６および図７に示されている第１のタイプの実施形態は、コンタクトホール平面（中間酸化物３３０）を用いて、基板４１０表面に対して平行なあらゆる方向に生じ得る金属シフトに対応できる構造を形成する一形態を示している。コンタクトホール平面における嵌合の形成は、基本的には、図６および図７に示されている実施形態では、「内側に向けられる」。これは、ゲートランナー５２０の内部すなわち金属導線の内部、金属表面の内部、金属ゾーンの内部および金属構造の内部が嵌合されることを意味する。
【００９７】
本発明の一実施形態に係る、基板４１０上のデバイスのための嵌合構造４００は、基板４１０上において構造化されたデバイス層４２０を含んでいる。構造化されたデバイス層４２０は、少なくとも１つのトポロジーエッジ４３０と、構造化されたデバイス層４２０上の金属構造４４０とを有している。金属構造４４０は、構造化されたデバイス層４２０のトポロジーエッジ４３０の少なくとも一部に伸びている。トポロジーエッジ４３０は、その上部に金属構造４４０が伸びており、平面の投影において、隣接した線４３０を少なくとも１つ形成している。本実施形態では、線４３０は、投影の平面における少なくとも１つの領域４６０の範囲を規定している。領域４６０は非凸状であり、また領域４６０を完全に包含する最小の円４９０の直径は５０μｍ以下である。
【００９８】
嵌合構造４００では、構造化されたデバイス層４２０と基板４１０との間に、導電性のコンタクト構造３２０を配置することができる。上記構造化されたデバイス層は、絶縁層３３０を含んでおり、構造化されたデバイス層４２０は、絶縁層３３０内にコンタクトホール３４０を少なくとも１つ含んでいる。これによって、金属構造４４０がコンタクト構造３２０と直接接触し、またデバイス層４２０内の凹部３４０がトポロジーエッジ４３０を形成している。このような嵌合構造４００では、領域４６０あるいは当該領域のサブ領域は、円形、湾曲形、十字形、多角形、蛇行形、あるいは波形であってよい。同様に、嵌合構造４００では、金属構造４４０は、少なくとも部分的に露出された主表面を含んでいてよい。
【００９９】
嵌合構造４００では、領域４６０の範囲を規定している線４３０は、第１の直線部分および第２の直線部分を含んでいてよい。第１の直線部分の方向および第２の直線部分の方向は、互いに７０°〜１１０°の角度を成している。同様に、本発明の一実施形態に係る.嵌合構造４００では、領域４６０の構造幅は、一般的に２００ｎｍ〜２０００ｎｍであってよい。このような嵌合構造４００では、デバイスは、基板４１０と構造化されたデバイス層４２０との間に別の積層３２０’および６８０を含んでいてよい。上記別の積層は、トポロジー形成エッジ４３０を含んでいる。このため金属構造４４０は、少なくとも部分的には、上記別の積層のトポロジー形成エッジに基づくトポロジーエッジ４３０上に伸びている。
【０１００】
嵌合構造４００では、上記別の積層は、別のコンタクト構造３２０’および別のコンタクト構造３２０’上の絶縁層構造６８０を含んでいてよい。コンタクト構造３２０は、少なくとも部分的には上記別の積層上に配置されている。コンタクト構造３２０上に配置された構造化されたデバイス層４２０は、絶縁層３３０を含んでいてよい。
【０１０１】
図８Ａおよび図８Ｂは、基板４１０上のデバイスのための嵌合構造６００の一実施形態を示している。図８Ａは、対応するデバイスの平面図を示しており、図８Ｂは、図８Ａにも示されている方向６１０に沿って切断した状態を示す概略断面Ａ−Ａ’を示している。
【０１０２】
図８Ａは、構造化されたデバイス層４２０を再度示したものである。構造化されたデバイス層４２０は、基板４１０上に配置され、トポロジーエッジ６３０を少なくとも１つ有している。図８Ａに示されている実施形態におけるトポロジーエッジ６３０は、鋸歯形に形成されている。構造化されたデバイス層６２０上には、金属構造６４０が形成されている。構造化されたデバイス層６２０は、少なくとも部分的にはトポロジーエッジ６３０上に伸びている。図８Ａおよび図８Ｂに示されている嵌合構造６００の実施形態では、金属構造６４０は、図８Ａに示されている領域全体に伸びている。このため金属構造６４０は、分かりやすくするために、図８Ａには示されていない。
【０１０３】
図５Ａおよび図５Ｂに示されている嵌合構造４００の実施形態に関連して既に説明したように、図８Ａは、トポロジーエッジ６３０の投影を同時に示している。トポロジーエッジ６３０の投影は、基板４１０の主表面に対して平行に伸びる平面内に投影している。図８Ａの、隣接を示す点によって示されているように、トポロジーエッジ６３０は、図８Ａに示されている部分から明らかに投影している。図８Ａに示されている平面すなわち投影平面では、トポロジーエッジ６３０は隣接した線を形成している。これに関連して、直線と線との違いに関する上記説明を再度参照されたい。
【０１０４】
ここでは、図８Ａにおいて直線６５０の例によって示されているように、長さが１９μｍ〜４２μｍの直線を上記隣接した線に沿って形成することが可能である。これによって、直線６５０上の第１の点６６０−１および直線６５０上の第３の点６６０−３に対して、上記直線は直線６５０の第１の側に位置し、また直線（６５０）上の第２の点６６０−２および第４の点６６０−４に対して、上記直線は第１の側の反対側に位置している。第２の点６６０−２は、第１の点６６０−１と第３の点６６０−３との間に配置されており、第３の点６６０−３は、第２の点６６０−２と第４の点６６０−４との間に配置されている。別の実施形態では、特定の態様の状況に応じて、長さが１９μｍ〜２１μｍ（長さ２０μｍ＋／−５％）、２３μｍ〜２７μｍ（長さ２５μｍ＋／−８％）、２８μｍ〜３２μｍ、３３μｍ〜３７μｍ、３８μｍ〜４２μｍ（長さ４０μｍ＋／−５％）、あるいは２０μｍ〜４０μｍ（長さ３０μｍ＋／−３３％）の直線を、上記隣接した線に沿って構成し、上記各点が上述のように構成されるようにすることも可能であり、および／または、このように構成することが望ましい。
【０１０５】
言い換えると、直線６５０は、図８Ａではトポロジーエッジ６３０と一致している隣接した線６３０と交差してもよく、これにより、上記隣接した線６３０は、第２の点６６０−１および第３の点６６０−３における直線６５０の一方の側において伸びるように構成することができ、また、第２の点６６０−２および第４の点６６０−４における直線６５０の他方の側とにおいて伸びるように構成することができる。４つの点６６０−１〜６６０−４は、直線６５０に沿って昇順に分布している。より具体的には、直線６５０に対して垂直な直線が、４つの点６６０−１・・・６６０−４において、直線６５０のそれぞれ一方の側あるいは他方の側において、直線６５０と交差している。
【０１０６】
これに関連して、各直線６５０は、図示されているように、例えば直線６５０−１および６５０−２（図８Ａにも示されている）によって構成可能であるが、明瞭には構成可能ではなく、また点６６０−１〜６６０−４は選択可能であるため、上記の説明はこれらの点にも適用されることについて留意されたい。直線６５０−１および直線６５０−２は、直線６５０と次のように異なっている。すなわち、直線６５０−１は、直線６５０を平行にシフトさせたものであり、対照的に直線６５０−２は、直線６５０をわずかに傾斜させた又は捩らせたものである点において直線６５０とは異なっている。これとは関係なく、４つの点６６０に対する隣接した線６３０に関してなされた上記説明は、例えば図８Ａに示されている直線６５０から他の２つの直線６５０−１および６５０−２に転用することができる。他の２つの直線６５０−１および６５０−２に属する点が図８Ａに示されていないのは、図を分かりやすくするためである。
【０１０７】
線６３０は、一方では、隣接（すなわち数学的に安定）しており、他方では、直線６５０を参照しながら説明した特徴を備えた部分を含んでいる。これによって必然的に、隣接した線６３０の下にあるトポロジーエッジ６３０は、構造化されたデバイス層６２０に関して、複数のトポロジーエッジ６３０を含んでいる。これにより、構造化されたデバイス層６２０上に伸びる金属構造６４０が、基板４１０の平面において、構造化されたデバイス層６２０に、互いに垂直な２つの空間方向に力を加える。したがって、金属構造６４０は、基板４１０表面に対する金属構造６４０のシフトを軽減する構造化されたデバイス層６２０を用いて、横方向に作用する力に対応することができる。これに関連して、トポロジーエッジ６３０は、基板４１０の表面に対して、互いに垂直な２つの空間方向に作用する力成分を軽減することができるが、必ずしも互いに９０°の角度を成していなくてもよいことに留意することが重要である。むしろ、トポロジーエッジ６３０は、基板４１０の平面に伸びているが基本的には互いに平行には伸びていない部分、あるいは、より数学的には、同一線形順序に伸びていない部分を有していれば、既に十分である。直線６５０の特徴に関連して、隣接した線６３０について既に説明したように、この場合、金属構造６４０上に作用する力は、構造化されたデバイス層６２０を介して基板４１０に分散される。
【０１０８】
図９は、図８Ａと同様に、基板上のトポロジーエッジ６３０を示している。トポロジーエッジ６３０は、構造化されたデバイス層６２０によって形成されている。しかし、図９に示されているトポロジーエッジ６３０は、遥かに複雑な経路を有している点と、基本的には互いに垂直な部分の隣接を有していない点とにおいて、図８Ａに示されているトポロジーエッジ６３０とは異なっている。したがって、図９に示されているトポロジーエッジ６３０は、互いに非常に多様な角度を成す長方形部分と丸みを帯びた部分との両方を示している。図９はさらに、図８Ａに示されているものよりも明らかに長いフラグメントを有するトポロジーエッジ６３０を示している。
【０１０９】
前述したように、トポロジーエッジ６３０は、隣接した線６３０に対応している。線６３０は、例えば、これに対応する基板表面に平行に伸びる平面上に配置あるいは投影された場合に、トポロジーエッジに基づいて形成される。図９に示されているトポロジーエッジ（すなわち隣接した線６３０）の投影後における長さは、直線６５０に関連して上述した１９μｍ〜４２μｍよりも遥かに大きく、あるいは別の実施形態に関連して説明する直線よりも遥かに大きい。このため、複数の各直線６５０−１、６５０−２、および６５０−３を含む多角形によって、隣接した線６３０を接近させることができる。各直線６５０の長さは、１９μｍ〜４２μｍの範囲、あるいは上述した別の範囲の長さであってよい。直線６５０は各多角形を構成しているため、隣接し合う２つの直線６５０終点および始点はそれぞれ、例えば図９に示されているように、直線６５０−１の矢印で示されている終点、および直線６５０−２の垂直ストロークで示されている始点と一致する。これは当然ながら、閉じていない多角形の場合、第１の直線６５０および最後の直線６５０は該当しない。
【０１１０】
例えば図９の直線６５０−１には、上述した経路を有する隣接した線６３０に対して、４つの点６６０−１〜６６０−４が描かれている。したがって、隣接した線６３０は、第１の点６６０−１および第３の点６６０−３に対して、直線６５０−１の一方の側に伸びており、また第２の点６６０−２および第４の点６６０−４に対して、直線６５０の上記第１の側と反対側に伸びている。ここでもまた、直線６５０−１上において、第２の点６６０−２は、第１の点６６０−１と第３の点６６０−３との間に位置しており、第３の点６６０−３は、第２の点６６０−２と第４の点６６０−４との間に位置している。
【０１１１】
上述したように、各直線６５０の長さは１９μｍ〜４２μｍの範囲である。しかし上述したように、各直線６５０の長さは、任意の別の長さであってもよい。任意の別の長さとはすなわち、例えば、直線６５０の長さ２０μｍ＋／−５％と対応する１９μｍ〜２１μｍの範囲であってよい。
【０１１２】
直線６５０を有する上記のような多角形の経路は、例えば、直線６５０の長さに対して、各直線６５０からの隣接した線６３０の距離の二乗が最小となるように決定してもよい。この方法の代わりに、あるいはこの方法に加えて、直線６５０の正確な経路は、直線６５０の２つの側のいずれの側に隣接した線６３０が伸びるのかに応じて、距離の表示を考慮する一方で、距離の合計が消去すなわちゼロに設定されるように決定してもよい。当然ながら、他の最小化方法または最適化方法を用いて、多角形の経路あるいは直線６５０の経路を決定することも可能である。
【０１１３】
例えば、投影平面内のゾーンの範囲を決定する（すなわち完全に囲む）隣接した線６３０が扱われる場合、個々の直線６５０の経路の基準として、上述した所定の個々の直線断片６５０の長さを考慮しながら、多角形を用いて、隣接した線６３０によって囲まれたゾーンの表面積を概算することができる。特定の最適化を行うために選択された一端子あるいは標的は、得られる多角形の表面積が、隣接した線６３０に囲まれた上記ゾーンの表面積の９０％〜１１０％あるいは９５％〜１０５％となるように形成することができる。
【０１１４】
基本的には、上述の実施形態では、直線６５０の長さは逸脱しても許容される。個々の直線６５０の長さは、例えば９μｍ〜１１μｍとなるように、すなわち直線６５０の長さ１０μｍの＋／−１０％と対応するように構成することができる。また、図９に示されている嵌合構造６００の実施形態では特に、通常は各直線６５０の全てが、点６６０−１〜６６０−４のそれぞれの特徴と対応している必要はないことについて留意することが重要である。基本的には、各多角形の個々の直線６５０は、隣接した線６３０の経路に関する上述の特徴を満たしていれば十分である。図９に示されている実施形態では、完全に図示されている３つの直線６５０−１、６５０−２、および６５０−３は、図示されている４つの点６６０に関する各特徴をそれぞれ満たしている。各点の参照符号６６０−１〜６６０−４は、図を簡素にするために、直線６５０−１に関してのみ付されている。しかし、図９に示されている２つの直線６５０−２および６５０−３の点（「Ｘ」）も、上述の条件に満たしていることを示している。
【０１１５】
図１０および図１１は、各嵌合構造６００−１および６００−２の２つの実施形態を示している。これらの実施形態について、縦型ハイパワートランジスタである半導体デバイスに関連して説明する。図１０は、図６および図７Ａに既に示したチップ５００の平面図を示している。チップ５００は、ソースメタライゼーションゾーン５１０、およびゲートメタライゼーションゾーン５２０すなわちゲートランナー５２０を含んでいる。図１０に示されているチップ５００内では、ゲートランナー５２０は、（図１０には示されていない）基板４１０表面に沿ったシフトから、嵌合構造６００の２つの異なる実施形態によって保護されている。図６に関連して既に説明したように、本実施形態においてもまた、ゲートランナーの典型的な構造幅は、１０μｍ〜５００μｍである。
【０１１６】
図１０の上部領域、より具体的にはゲートランナー５２０の上部領域には、嵌合構造６００の第１の実施形態が示されている。ゲートランナー５２０の下には、フィード構造３２０が伸びている。フィード構造３２０は、例えばポリシリコンからなっていてもよい。フィード構造３２０はまた、図１０には示されていない中間酸化物３３０内に位置するコンタクトホール３４０によって、ゲートランナー５２０とフィード構造３２０とを導通するように接触させることができる。フィード構造３２０は、ポリゲートあるいはポリ−Ｇとも称される。フィード構造３２０は、例えば図８Ａに既に示したように鋸歯形を有している。なお、フィード構造３２０は、直線上に配置されたコンタクトホール３４０の両側において、上記のように形成されていることに留意されたい。
【０１１７】
ポリゲート３２０は、図１０に示されている嵌合構造６００の実施形態では金属構造６４０を構成しているゲートランナー５２０のために、構造化されたデバイス層６２０を構成している。このため、フィード構造３２０の外形はトポロジーエッジ６３０を形成している。これについてさらに詳しく説明するために、図１１Ａは、図１０に示されている方向６１０に沿った断面Ａ−Ａ’を示している。図１１の断面Ａ−Ａ’には、分かりやすくするために、基板４１０領域内の構造および層、並びに、場合によっては配置されている可能性のある第１の酸化物は示されていない。
【０１１８】
図１１Ａは、基板４１０上に配置されたフィード構造３２０（ポリゲート）を示している。本実施形態では、フィード構造３２０は、構造化されたデバイス層６２０として機能し、例えばポリシリコンから形成されていてよい。図３および図４を参照して既に説明したように、フィード構造３２０の上部には、中間酸化物３３０として、絶縁層が堆積されている。当該絶縁層上には、ゲートランナーあるいはゲートメタライゼーションゾーン５２０が堆積されている。ゲートランナー５２０は、本実施形態に係る嵌合構造６００の金属構造６４０を構成している。中間酸化物３３０は、凹部としてコンタクトホール３４０を含んでいる。コンタクトホール３４０によって、ゲートランナー５２０とポリゲート３２０とが導通するように接触することができる。
【０１１９】
前述のように、図１１Ａの断面に示されている嵌合構造６００−１の実施形態では、ポリゲート３２０は、ほぼ構造化されたデバイス層６２０を構成している。これによって、中間酸化物３３０のトポロジーエッジ６３０、およびポリゲート３２０のトポロジー形成エッジは、トポロジーあるいはポリゲートの構造によって構成されている。金属構造６４０（ゲートランナー５２０）には、この時点において、図１０の上部領域に示されているトポロジーエッジ６３０の構造が形成されている。このため、基板の平面あるいは平行面の金属構造６４０に作用する力を、トポロジーエッジ６３０を介して当該金属上のあらゆる空間方向に解放し、これによって嵌合を達成することができる。より具体的には、ポリゲート３２０は、中間酸化物３３０（ＩＮＴ ＯＸ）からなるトポロジーエッジ６３０のためのトポロジー形成エッジを形成している。
【０１２０】
図１１Ａの断面図においてさらに詳しく示すが、外形すなわちポリゲート３２０の構造は、トポロジー形成エッジを構成している。トポロジー形成エッジは、ポリゲート３２０上の中間酸化物３３０によってトポロジーエッジ６３０となる。トポロジー形成エッジは、中間酸化物の典型的な層厚と比較した場合における典型的な横寸法に関して、中間酸化物によって形成されるトポロジーエッジ６３０とほぼレベルとなる。
【０１２１】
ポリゲート３２０に関連して構造化されたデバイス６２０として図１０に示されているトポロジーエッジ６３０については、図８Ａに照らして既に説明した。したがって、基板４１０表面に平行な平面における投影となる直線６５０および隣接した線６３０について、この図に関連して説明することは省略する。これに関連しては、図８Ａに関連する各説明箇所を参照されたい。このような場合は、一般的に、隣接した線によって（少なくとも部分的に）範囲が決定される領域またはゾーンの構造幅が、１０μｍ〜５００μｍの範囲となる。
【０１２２】
図１０の左手のサブ領域には、ゲートランナー５２０領域内に配置された嵌合構造６００−２の第２の実施形態が示されている。当該領域内では、本発明の別の実施形態に係る嵌合構造６００−２が、ゲートランナー５２０（ゲートメタライゼーションゾーン５２０）に加えて、フィード構造３２０（ポリゲート）、中間酸化物内のコンタクトホール３４０（図１０には示さず）、および別のフィード構造３２０’を含んでいる。別のフィード構造３２０’もまた、ポリシリコンから形成されている場合が多く、またその機能特性ゆえにポリソースまたはポリ−Ｓとも称される。
【０１２３】
以下に、本実施形態に係る嵌合構造６００−２の正確な動作モードについて説明する。しかしその前に、まず当該領域内におけるデバイス構造について、図１１Ｂに示されている断面Ｂ−Ｂ’を参照しながらより詳しく説明する。図１１Ｂに示されている当該区域は、図１０に示されている方向６７０であり、ゲートランナー５２０の金属ゾーンを横断して、金属ゾーン５１０と５２０との間にある距離へと伸びている。図１１Ｂは、基板４１０の断面Ｂ−Ｂ’を示している。本実施形態においても、図を分かりやすくするために、例えば第１の酸化物（図３および図４の絶縁層２７０を参照）など、基板表面下に位置する構造、ドーピング特性、あるいは同様の対象物および構造は示されていない。まず、基板４１０上にフィード構造３２０’が形成および構造化される。フィード構造３２０’は、特に縦型ハイパワートランジスタフィールドにおいては、ポリソースまたはポリ−Ｓと称される場合も多い。これは、各デバイスの動作時に、電極にソース電位が印加され、そしてフィード構造３２０’を介して接触される場合が多いからである。これらの電極の例としては、図３および図４に示されている下部電極２８０がある。
【０１２４】
フィード構造３２０’は、別の導電構造から電気的に絶縁されるために、少なくとも図１１Ｂに示されている断面Ｂ−Ｂ’において、絶縁層６８０によって被覆される。絶縁層６８０上には、フィード構造３２０（ポリゲート）が形成される。フィード構造３２０は、コンタクトホール３４０の領域を除いて中間酸化物３３０によって被覆される。コンタクトホール３４０は、薄膜技術および半導体技術における公知の方法によって、中間酸化物層内に構造化される。中間酸化物３３０は、図１１Ｂに示されている断面領域内においてポリゲート３２０を被覆しているだけではなく、絶縁層６８０を、その下に位置するポリソース３２０’がポリゲート３２０領域に伸びている領域内において被覆している。さらに中間酸化物３３０は、図１１Ｂに示されている断面全体に伸びており、このため、その上に位置する構造を、下に位置する基板４１０から（追加的に）絶縁している。図１１Ｂは、一般的には金属からなるゲートランナー５２０をさらに示している。ゲートランナー５２０は、その下に位置するポリゲート構造３２０の全領域およびポリソース構造３２０’の全領域を被覆している。
【０１２５】
中間酸化物３３０は、図１１Ａおよび図１１Ａに示されている嵌合構造６００−１の実施形態に関連して既に説明したが、本実施形態においてもまた、実際の構造化されたデバイス層６２０を構成している。中間酸化物３３０あるいは構造化されたデバイス層６２０は、その上に位置するゲートランナー５２０のために、２つの別々のトポロジーエッジ６３０、６３０’を形成している。ゲートランナー５２０は、図１１Ｂに示されている実施形態では、金属構造６４０を構成している。
【０１２６】
本実施形態では、トポロジーエッジ６３０は、基本的にはフィード構造３２０（ポリゲート）の形状によって形成されており、その縁構造はトポロジー形成エッジとして機能する。対照的に、トポロジーエッジ６３０’は、最終的には、トポロジー形成エッジを有するフィード構造３２０’（ポリソース）の形状および構造によって形成される。これに関連して、ポリソース構造３２０’のトポロジー形成エッジは、中間酸化物３３０を囲んでいる絶縁層６８０のトポロジー形成エッジによって、中間酸化物３３０に切り替えまたは移動されることについて留意されたい。
【０１２７】
したがって、図１１Ｂの断面に示されている嵌合構造６００−２の実施形態では、トポロジーエッジ６３０および６３０’は、基板４１０表面に平行な平面における投影において、基本的に２つの隣接した線を形成している。これら２つの隣接した線に対しては、図８Ａおよび図９に関連して説明した構成可能な直線の特徴が適用される。図１０では、２つのフィード構造３２０および３２０’の外部構造は、トポロジーエッジ６３０および６３０’を有する酸化物層あるいは絶縁層３３０、６８０が通常は薄いことによって、ほぼ識別することができる。これは図１０にも示されている。図１０には、例えば（近接された）トポロジーエッジ６３０のための直線６５０、および近接されたトポロジーエッジ６３０’のための直線６５０’が、この近似に基づいて図示および印付けられている。
【０１２８】
上記領域におけるトポロジーエッジ６３０および６３０’の構造は、図８Ａに示されているものと非常に類似している。このため、２つの直線６５０および６５０’の各特徴および特性について詳しく説明しないが、図８Ａの各説明箇所を参照する。さらに、図８Ａおよび図９およびそれに関する各説明箇所を参照されたい。長さに関する前述の説明は、２つの直線６５０および６５０’にも該当する。
【０１２９】
前述した嵌合構造の２つの実施形態とは異なり、図１０、図１１Ａ、および図１１Ｂに示されている嵌合構造６００−１および６００−２の２つの実施形態は、ゲートランナー５２０上のゲートコンタクトのためのコンタクトホールレイアウト（コンタクトホール）には基づいておらず、ゲートポリシリコンレイアウトおよびソースポリシリコンレイアウト３２０、３２０’の態様に基づいている。したがって本実施形態では、異なる原理に基づく別の嵌合構造６００−１および６００−２が示されている。ゲートランナー５２０である金属領域は、１つのトポロジー段を少なくとも超えて横方向に伸びるように、幅広く配置されている。これは、第１の実施形態６００−１では、上部ゲートランナー領域に示されている。ゲートポリシリコン３２０は、トポロジーエッジ６３０である追加的なトポロジー段を形成している。トポロジーエッジ６３０の側方における境界には、嵌合構造が設けられる。当該嵌合構造は、直線６５０に関連する投影によって構成することができる。
【０１３０】
一例として、第２の実施形態６００−２の領域内（すなわち左手ゲートランナー５２０）に、二重のトポロジー段が示されている。図１１Ｂに示されている断面では、基板４１０に基づいた連続層が示されている。より具体的には、ここでの連続層は、ソースポリ３２０、ゲートポリ３２０’、中間酸化物３３０（ＩＮＴ ＯＸ）、メタライゼーション５２０（ゲートランナー）の順で構成されているが、追加的な絶縁層（絶縁層６８０）は考慮されていない。トポロジーエッジ６３０および６３０’である上記嵌合構造は、ほぼ、ソースポリ３２０’のエッジとゲートポリ３２０のエッジとの組み合わせによって構成されている。
【０１３１】
要約すると、嵌合構造６００とも称される嵌合構造６００−１および６００−２の第２の実施形態は、既存のトポロジー段を用いて形成される。このためには、実際的な見地から、まず、フィード構造３２０および３２０’によって構成されたトポロジー段全体における各金属構造（例えばゲートランナー５２０）の金属配置が、十分に嵌合可能な金属体積が設けられる程度に示される。後に、このトポロジー段エッジ（トポロジーエッジ６３０および６３０’）は、直線としては配置または示されない。しかし、例えば特に図８〜図１１に鋸歯として示されているように、任意の嵌合形状を形成することができる。図１１Ｂの断面および実施形態６００−２に示されているように、対応する金属線付近に複数のトポロジー段がある場合は、両方または複数のトポロジー段の嵌合を組み合わせることも可能である。当然ながら、特に、図１０および図１１Ｂに示されている嵌合構造６００−２の第２の実施形態は、２つのトポロジー段すなわちトポロジーエッジ６３０および６３０’に限定されるものではなく、基本的には任意数のトポロジーエッジすなわちトポロジー段に拡張することができる。
【０１３２】
上記嵌合構造は、原理的に、それぞれの場合に生じる応力または負荷、および負荷の各運動方向に対して、（数値）シミュレーションを用いて最適に適合させることもできる。多くの場合、チップの角では、チップ５００の長手側よりも、応力あるいは負荷の強度ならびに負荷方向が完全に異なっている。これによって、各位置（Ｘ座標、Ｙ座標）、隣接する金属領域、隣接するトポロジー段、および各デバイスの設計およびその製造に応じた他のパラメータに応じて、チップ５００の各位置に対して最適な嵌合構造形状が得られる。理想とする目標設計では、様々な嵌合形状、および（例えば図７および図１０に示されている）様々な実施形態の組み合わせによって、基板表面に作用する横方向の力を、各金属構造に対して可能な限り効率的に緩和することができる。
【０１３３】
つまり、嵌合構造４００の実施形態（図７を参照）に係る嵌合と、嵌合構造６００の実施形態（図１０を参照）に係る嵌合とを、任意あるいは完全に組み合わせることができることについて留意しておくと有用である。基本的には、各トポロジー形成エッジあるいはトポロジーエッジを用いて、これらを後に金属によって完全に被覆し、各構造を適用することによって嵌合を形成する形態も可能である。このような嵌合構造４００および６００の実施形態は、例えば、典型的な目的のためのみに最前面に置かれた縦型ハイパワートランジスタだけではなく、任意のトランジスタの領域内のゲートランナー構造に適用し、これらの金属構造をシフト（シフトされた金属線）から保護することができる。一般的に上記構造は、筐体を開口した後、および場合によっては金属リフトオフを用いた後に、顕微鏡画像を用いて決定および最適化することができる。
【０１３４】
また、嵌合構造および固定用構造の実施形態を任意に互いに組み合わせることも可能であることに留意されたい。一例としては、図１０および図１１に示されている嵌合構造の実施形態は、例えば図２に示されている固定用構造の実施形態と組み合わせることができる。したがって、特定の態様に応じて、２つまたは複数の側面を有するアンカリングを用いることができる。
【０１３５】
図５〜図１１に関連して説明した本発明の実施形態では、多くの場合、各構造形成エッジ、コンタクトホール、あるいはその他の開口部は電気的にアクティブである。すなわちこれらは、導電性材料（例えば金属または半導体材料）に沿って並んでいるため、電気信号、電気、および電流の輸送に適している。特にコンタクトホール（例えば図１１Ｂに示されているコンタクトホール３４０）の場合、電気信号（電圧または電流）を、金属構造から半導体構造へ、あるいは半導体構造から別の半導体構造へ、あるいは金属構造から別の金属構造へ、輸送することができる。別々に関与するこれら２つの導電構造は、絶縁層または絶縁バリアによって分離されている。
【０１３６】
本発明の一実施形態に係る、基板４１０上のデバイスのための嵌合構造６００は、基板４１０において構造化されたデバイス層６２０を含んでいる。デバイス層６２０は、トポロジーエッジ６３０を少なくとも１つ含んでいる。構造化されたデバイス層６２０は、絶縁層および多数のコンタクトホールを含んでおり、また上部には金属構造６４０を含んでいる。金属構造６４０は、構造化されたデバイス層６２０のトポロジーエッジ６３０の少なくとも一部に伸びている。トポロジーエッジ６３０の一部は、平面の投影において、隣接した線６３０を少なくとも１つ形成している。直線６５０の長さは、隣接した線６３０に沿って、１９μｍ〜４２μｍになるように構成することができる。これによって線６３０は、直線６５０の第１の点６６０−１および第３の点６６０−３に関しては、直線６５０の第１の側に配置され、また、直線６５０の第２の点６６０−２および第４の点６６０−４に関しては、直線６５０の上記第１の側と反対側に配置される。第２の点６６０−２は、第１の点６６０−１と第３の点６６０−３との間に配置されている。第３の点６６０−３は、第２の点６６０−２と第４の点６６０−４との間に配置されている。
【０１３７】
一部の嵌合構造６００では、直線６５０の長さは１９μｍ〜２１μｍである。本発明の一実施形態に係る嵌合構造６００では、隣接した線６３０は、互いに隣接し合う少なくとも１つの第１の直線部分と１つの第２の直線部分とを含んでいる。第１の直線部分の方向および第２の直線部分の方向は、互いに７０°〜１１０°の角度を形成している。同様に、このような嵌合構造６００における隣接した線６３０は、円形、湾曲形、十字型、多角形、蛇行形、あるいは波形であってよい。同様に、嵌合構造６００における隣接した線６３０は、典型的な構造幅１０μｍ〜５００μｍを有する領域の範囲を画定していてよい。嵌合構造６００の一部の実施形態では、隣接した線６３０は、複数の直線を含んでおり、当該隣接した線によって囲まれた領域が多角形に近似される。これによって、隣接した線によって囲まれた領域と多角形領域との差が、隣接した線によって囲まれた領域の最大２０％となる。上記の差は、別の実施形態では、最大１０％、５％、２％、あるいは１％となる。
【０１３８】
嵌合構造６００の実施形態では、構造化されたデバイス層６２０と基板４１０との間に、導電性のコンタクト構造３２０を配置してもよい。構造化されたデバイス層６２０は、絶縁層３３０を含んでいる。構造化されたデバイス層６２０は、絶縁層３３０内に凹部３４０を少なくとも１つ含んでいる。これによって金属構造６４０は、コンタクト構造３２０と直接接触している。上記デバイスは、基板４１０と構造化されたデバイス層４２０との間に、別の積層６８０および３２０’を含んでいてよい。当該別の積層は、トポロジー形成エッジを含んでいる。これによって金属構造６４０は、少なくとも部分的には、別の積層のトポロジー形成エッジに基づくトポロジーエッジ６３０’上に伸びている。
【０１３９】
上記別の積層は、別のコンタクト構造３２０’と、別のコンタクト構造３２０’上の絶縁層構造６８０とを含んでいてもよい。コンタクト構造３２０は、少なくとも部分的には、上記別の積層上に配置されている。構造化されたデバイス層４２０は、絶縁層３３０を含んでおり、またコンタクト構造３２０上に配置されている。このような嵌合構造６００では、金属構造６４０は、少なくとも部分的に露出された主表面を含んでいてよい。
【０１４０】
図１２は、基板４１０上のデバイスのための固定用構造７００−１の別の実施形態を示している。図１２に示されている各デバイスの断面においてもまた、分かりやすくするために、ドーピング特性、追加的な絶縁層（例えば第１の絶縁層）、あるいは、基板４１０領域内に存在し得るその他の詳細など、あらゆる構造上の詳細は示されていない。
【０１４１】
基板４１０は、主表面７１０を含んでいる。主表面７１０は、構造化されたデバイス層７２０を有している。構造化されたデバイス層７２０は、構造化されたデバイス層７２０上に形成された少なくとも１つのトポロジー構造と、基板４１０とは反対側に位置する主表面７４０とを含んでいる。図１２に示されている固定用構造７００−１の実施形態では、トポロジー構造７３０は、構造化されたデバイス層７２０内の凹部である。トポロジー構造７３０の深さは、構造化されたデバイス層７２０の厚さよりも小さいので、構造化されたデバイス層７２０の有限厚を含む領域が、トポロジー構造７３０としての凹部の下に伸びている。
【０１４２】
構造化されたデバイス層７２０は、固定用構造７００−１の各実施形態の特定の態様に応じて、１つまたは複数の電気的絶縁層、あるいは、単一ドーピングされた半導体層または特定のドーピングが施されていない半導体層を含んでいてよい。
【０１４３】
さらに、図１２に示されている固定用構造７００−１の実施形態では、構造化されたデバイス層７２０上に金属構造７５０が形成または配置されている。より具体的には、金属構造７５０は、構造化されたデバイス層７２０の基板４１０とは反対側にある主表面上に配置されている。
【０１４４】
金属構造７５０は、構造化されたデバイス層７２０内にトポロジー構造７３０が形成されているために、横方向の力を、構造化されたデバイス層７２０を介して、基板４１０の表面に沿って基板４１０に開放することができる。したがって金属構造７５０は、これに対応する（例えば熱的に誘起される）応力を、基板４１０に開放することができ、金属構造７５０が基板表面上または基板表面に平行してシフトすることはない。
【０１４５】
図１３は、図１２に示されている実施形態７００−１と非常に類似した、固定用構造７００−２の別の実施形態を示している。図１３に示されている実施形態７００−２においてもまた、まず基板４１０（図１２に概略的に示されている）の主表面７１０上に、構造化されたデバイス層７２０が形成される。構造化されたデバイス層７２０は、基板４１０とは反対側にある主表面７４０上にトポロジー構造７３０を含んでいる。構造化されたデバイス層７２０上には、金属構造７５０が形成される。金属構造７５０は、構造化されたデバイス層７２０のトポロジー構造７３０の少なくとも一部に伸びている。
【０１４６】
図１２に示されている固定用構造７００−１の実施形態では、トポロジー構造７３０は、凹部である構造化されたデバイス層７２０の主表面７４０の下に伸びている。この実施形態とは異なり、図１３に示されている実施形態７００−２に係るトポロジー構造７３０は、構造化されたデバイス層７２０の主表面７４０を超えて投影した構造である。図１３に示されている実施形態においてもまた、トポロジー構造７３０によって、金属構造７５０が、金属構造７５０に横方向に作用する力を、構造化されたデバイス層７２０を介して基板４１０に開放することができる。したがって、図１３に示されている実施形態に係る固定用構造７００−２によって、（例えば温度サイクル時に生ずる）横方向に作用する力を基板４１０に解放し、これによって金属構造７５０のシフトを防止または軽減することができる。
【０１４７】
図１２および図１３は、固定用構造７００の実施形態の断面図を示している。これらのトポロジー構造７３０の断面は、基本的には任意の形状であってよい。形状の例としては、円筒形の凹部、構造化されたデバイス層７２０の主表面を超えて投影した円筒、対応する立方形の立方体、多角形、あるいは様々な形状をしたトポロジー構造７３０が挙げられる。対応するトポロジー構造はまた、基本的には、例えば直線に沿って伸び、連続した折れ線に沿った配列を有する縦長構造として形成されていてよく、あるいは螺旋形、蛇行形、波形、あるいは適切に湾曲するその他任意の形であってよい。当然ながら、Ｌ字型、Ｕ字型、Ｖ字型、あるいは十字型の構造も実施可能である。
【０１４８】
固定用構造７００は、その対応する実施形態の態様の特定の構成によっては、例えば個別にではなく、複数の対応するトポロジー構造として形成すると有利である。このように形成された場合、単一のトポロジー構造７３０よりも、トポロジー構造７３０全体によって横方向の力によりよく対応することができ、これによって金属構造７５０のシフトからよりよく保護することができる。したがって、固定用構造７００を、例えば二次元的かつ規則的に配置することができる。
【０１４９】
トポロジー構造７３０が二次元的かつ規則的に配置される領域では特に、トポロジー構造７３０を比較的小さく形成することが望ましい。この場合、例えば、トポロジー構造７３０が、基板の主表面７１０に平行な平面内へ投影している場合に、最小の円である領域の範囲を決定するように、トポロジー構造７３０を形成することが望ましい。当該最小の円の直径は、１００μｍ、５０μｍ、あるいは２０μｍ以下である当該領域を完全に含んでいる。これに対応する設計については、図５Ａに照らして既に説明した。このため、この時点では、具体的な説明およびさらなる画像は省略する。したがって、この時点では、図５Ａ（場合によっては図５Ｂ）に関連する各説明箇所を明確に参照されたい。
【０１５０】
同様に、この場合、トポロジー構造７３０を各投影平面内へ投影させた後に非凸状領域の範囲を決定するように、トポロジー構造７３０を形成することが望ましい。嵌合構造４００の実施形態に照らして既に説明したように、このような方法によって、横方向へのシフトあるいは横方向の力に対する抵抗を改善することができる。
【０１５１】
図１２に示されている実施形態に係る固定用構造７００−１では、構造化されたデバイス層７２０は、例えば、全く異なる目的を果たすために各半導体デバイスまたはデバイス内に形成された単一の絶縁層または複数の絶縁層であってもよい。形成されるこのような絶縁層の例としては、電気絶縁、化学的不動態化、あるいは機械的保護を行うために形成される層が挙げられる。同様に、膜層などの機能層もまた、基本的にはこれに関連して用いることができる。これらは例えば、圧力センサあるいはその他のマイクロメカニカルデバイスと共に用いられる。構造化されたデバイス層７２０の上記フィールドにおいて用いられる典型的な材料の組み合わせまたは材料は、酸化物層、窒化物層、あるいは他の（有機）絶縁層、例えばＢＰＳＧ、ＰＭＭＡ、あるいはその他のポリマーである。
【０１５２】
しかし、図１２に示されている実施形態７００−１の構造化されたデバイス層７２０が、単一ドーピングが施されている半導体層あるいは特定のドーピングが施されていない半導体層である場合、単一ドーピングが施されている可能性があるのは、例えばポリシリコンである。これらの具体例としては、ポリシリコン層およびポリシリコン構造が挙げられる。これらは、例えば縦型ハイパワートランジスタに関連して用いることができる。例えば、図３、図４、図７、図１０に示されているフィード構造３２０に、これに対応するトポロジー構造７３０を設け、たとえコンタクトホールが比較的大きい（寸法が数十μｍまたは数百μｍ）場合であっても、トポロジー構造７３０上に堆積される金属構造の横方向への運動から追加的に保護を行うことができる。この場合、例えばトポロジー構造７３０を、コンタクトホール３４０の領域に限定すると有用である。
【０１５３】
上記材料および材料の組み合わせは、図１３に示されている、トポロジー構造７３０が構造化されたデバイス層７２０の主表面７４０を超えて突出している固定用構造７００−２の実施形態においても、基本的には用いることができる。しかしこれらの実施形態では、例えば２つ以上のドーピングが施されている、あるいは、金属性の絶縁および／または半導体層の組み合わせを含む、より複雑な構造化されたデバイス層７２０を用いることもできる。これらの実施形態においても、複数の、場合によっては２次元的かつ規則的に配置されたトポロジー構造７３０を用いることができる。この場合においても、特定の態様に応じて、比較的小さいトポロジー構造７３０を用いることが望ましい。当該トポロジー構造７３０に関しては、基板４１０の主表面７１０に平行な平面内への投影において有効である最小の円の直径に関して既に説明した。
【０１５４】
これとは無関係に、本実施形態に係る固定用構造７００−２ではまた、コンタクトホール３４０内に形成される場合、当該固定用構造７００−２をコンタクトホール３４０の領域に限定することによって、厚くて場合によっては邪魔になるトポロジーエッジまたはトポロジー形成エッジをデバイス内に不必要に形成しないようにすることが望ましい。さらに、図１２および図１３に示されている固定用構造７００の全実施形態は、既に説明した固定用構造および嵌合構造の実施形態と組み合わせて実施できることに留意されたい。
【０１５５】
本発明の実施形態では、既に説明した規則的な配置に加えて、各嵌合構造を不規則的に、凹部および上昇部（elevation）として、一次元的あるいは二次元的に、不規則に配置することも可能である。特定の態様に応じて、各トポロジー構造は、その上に位置する金属構造との嵌合を可能にするために、総数が１０以上、２０以上、５０以上、あるいは１００以上となるようにすることもできる。さらに、特定の態様に応じて、各トポロジー構造部分は、その下に位置する各構造化されたデバイス層の表面積に基づいて、例えば２０％〜４０％あるいは２０％〜３０％の割合となるようにすることもできる。
【０１５６】
本発明の一実施形態に係る、基板４１０上のデバイスのための固定用構造７００は、基板４１０上に構造化されたデバイス層７２０を含んでいる。構造化されたデバイス層７２０は、少なくとも１つのトポロジー構造７３０と、基板４１０とは反対側に位置する主表面７４０と、構造化されたデバイス層７２０上に形成され少なくとも部分的にはトポロジー構造７３０上に伸びる金属構造７５０とを含んでいる。構造化されたデバイス層７２０は、わずか１つまたは複数の電気的絶縁層を含んでいる。トポロジー構造７３０は、構造化されたデバイス層７２０内において、構造化されたデバイス層７２０の厚さよりも浅い凹部を含んでいる。別の形態における固定用構造７００では、構造化されたデバイス層７２０は、ドーピングが施されていない半導体層あるいは単一ドーピングが施された半導体層のみを含んでいてもよく、またトポロジー構造７３０は、構造化されたデバイス層７２０内において、構造化されたデバイス層７２０の厚さよりも浅い凹部を含んでいてもよい。さらに別の形態では、トポロジー構造７３０は、構造化されたデバイス層７２０の主表面７４０を超えて突出した構造を含んでいてもよい。
【０１５７】
上記のような固定用構造７００では、構造化されたデバイス層７２０は、複数のトポロジー構造７３０を含んでいてもよい。同様に、上記のような固定用構造７００では、基板４１０上に、複数のトポロジー構造７３０が二次元的かつ規則的あるいは不規則的に配置されていてもよい。
【０１５８】
本発明の一実施形態に係る固定用構造７００では、金属構造７５０が上部に伸びている部分のトポロジー構造７３０は、平面内に突出している領域の範囲を規定している。当該領域を完全に包含している最小の円の直径は、５０μｍ以下である。このような固定用構造では、金属構造７５０が上部に伸びている部分のトポロジー構造７３０は、平面内の突出部における非凸状領域の範囲を規定している。固定用構造７００では、構造化されたデバイス層７２０はポリシリコン層を含んでいてもよく、トポロジー構造７３０は、上記ポリシリコン層内に、当該ポリシリコン層の厚さよりも浅い凹部を含んでいてもよい。これの代わりに、あるいはこれに加えて、トポロジー構造７３０は、基板４１０の反対側に位置するポリシリコン層の主表面７４０を含んでいてもよい。このような固定用構造７００では、金属構造７５０は、少なくとも部分的に露出された主表面を含んでいてもよい。
【０１５９】
図１４は、主表面８３０を含むデバイス８２０内の導体層構造８１０のための固定用構造８００の別の実施形態を示している。デバイス８２０は、基本的には任意のデバイス（すなわち半導体デバイス）であってよく、あるいはその他任意の薄膜デバイスであってよい。図１４に示されているデバイス８２０を分かりやすくするために、機能的実現、層構造、あるいはその他の機能的特徴については図示しない。このためデバイス８２０は、例えば比較的簡素な半導体デバイス構造、すなわち、例えばダイオード構造またはトランジスタ構造であってもよい。また当然ながら、上記デバイスは、比較的複雑な集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、論理回路、薄膜技術によって製造されたセンサ、あるいは比較的複雑な集積回路、例えば任意の種類のプロセッサであってもよい。
【０１６０】
デバイス８２０はさらに、例えば最終製造処理工程において形成される主表面を含んでいる。完成したデバイス８２０は、例えば、少なくともその一部または一部領域が、酸化物層または窒化物層などの保護層によって被覆されていてよい。
【０１６１】
デバイス８２０は、デバイス８２０の主表面８３０からデバイス８２０内に伸びる凹部８４０をさらに含んでいる。図１４に示されているデバイス８２０では、上記凹部は、本質的には垂直な側壁を有している。このため、例えば凹部８４０の底領域を丸める工程において生じる製造公差のバラつきは別として、図１４にも示されているように本質的に一定の幅Ｗが得られる。
【０１６２】
図１４に示されている固定用構造８００の実施形態は、導体層構造８１０をさらに含んでいる。導体層構造８１０は完全に、少なくともその特定または所定の長さ分は、デバイス８２０の主表面８３０の下に位置する凹部８４０内に収まっている。凹部８４０は通常、その特定の長さ部分は、図１４に示されている断面に対して垂直な方向に沿って伸びている、すなわち（一定の）長さに伸びている。したがって凹部８４０は、通常は、例えばデバイス８２０の上面（図１４には示さず）では、直線、連続した折れ線、あるいは曲線に沿って伸びる（すなわち、例えば螺旋、輪状線、蛇行線に沿って伸びる）トレンチ構造である。導体層構造８１０の全長に関しては、一般的に、導体層構造８１０の全長の９０％以上は、デバイス８２０の主表面８３０の下に位置する凹部内に完全に収まっている。各デバイス８２０の特定の態様に応じて、導体層構造８１０の全長の９５％以上、あるいは導体層構造８１０の全長が完全に、デバイス８２０の主表面８３０の下に位置する凹部８４０内に収まっていてもよい。
【０１６３】
したがって導体層構造８１０の幅は、通常は凹部８４０の幅Ｗ以下である。導体層構造８１０の幅および凹部８４０の幅は、想定する固定用構造８００のアプリケーションの実施形態に応じて、フィード線が狭い場合は、通常は５μｍ未満であってよい。しかし、凹部８４０の幅および導体層構造８１０の幅は、特定の態様に応じて、通常は５０μｍ以下、１００μｍ以下、あるいはコンタクト構造またはボンドパッドの場合は１００μｍ〜５００μｍの範囲であってもよい。基本的には、対応する凹部８４０の幅よりも明らかに狭い、すなわち明らかに広くない導体層構造８１０を用いる形態もまた、非常に適切である。
【０１６４】
凹部８４０内に完全に収まっている導体層構造８１０の長さに関して既に説明したように、導体層構造８１０は完全に（すなわちその全長の１００％の割合が）、凹部８４０内部に収まっていてよい。この場合、例えば、導体層構造８１０内に含まれている関連するコンタクトパッドあるいはボンドパッドもまた、デバイス８２０の主表面８３０の下に完全に配置されるように凹部８４０内に配置される。したがって上記導体層構造は、（例えばこのようなコンタクトパッドの）各接触またはボンディングを可能にするために、当該導体層構造の主表面８５０において露出されている。導体層構造８１０の主表面８５０は、凹部８４０の底部とは反対側に位置している。これは具体的には、コンタクトワイヤまたはボンドワイヤによって接触される導体層構造８１０の主表面８５０が、少なくとも導体層構造８１０の長さの一部においては、非常にコンタクトしやすいことを意味している。
【０１６５】
これに関連して、「表面が露出」という表現は、当然ながら、（例えばパッケージングプロセスにおけるモールド前に）表面が露出されることを意味している。言い換えると、例えばモールド材料および／または別のほぼ有機性の不活性化層または保護層から形成される導体層構造８１０の覆いは、導体層構造が露出されるのか否かという点においては考慮されない。これに関連して、「導体層構造８１０が露出」という表現は、導体層構造８１０に対して、電気的接続が行われること、すなわち、例えばボンディング、プレスコンタクト、あるいはバネコンタクトによって、導体層構造８１０の主表面８５０に対して直接、電気的接続が行われることを意味している。
【０１６６】
しかし導体層構造８１０は、特定の態様に応じて、凹部８４０から突出するように設計し、凹部８４０の外側が、例えばデバイス８２０の主表面８３０に接触するようにしてもよい。この場合、凹部８４０内に完全には収まっていない（すなわちデバイス８２０の主表面８３０の下に収まっていない）導体層構造８１０の長さの、導体層構造８１０および凹部の長さに対する割合は、通常は、１０％未満または５％未満となる。これに関連して、多くの場合、各領域の表面積間にリンクが構築される。これによって、例えば、通常は、凹部の表面積に対して、導体層構造８１０の表面積の最大１０％または最大５％が、主表面８３０の下に完全には収まっていない。
【０１６７】
しかし、ここで考慮されるのは、凹部８４０が幾何学的に配置されている領域内に伸びている、導体層構造８１０の長さ領域または表面積のみである。したがって、この導体層構造８１０は、（例えば導体層構造８１０内の湾曲によって）凹部８４０から突出し、またデバイス８２０の主表面８３０上においてより広い幅と隣接するように設計することも十分に可能である。この場合、凹部８４０の幾何学的領域内に収まっていない導体層構造８１０の長さの割合は、導体層構造８１０の全長に対して(常に）考慮されない。
【０１６８】
デバイス８２０上には、２つ以上の（例えば互いに交わる、交差する、あるいは導通する）凹部を一体的に形成することができる場合が多いことについても、説明を完全にするために述べておく。したがって、デバイス８２０上には、特定の態様に応じて、互いに電気的に接続することのできる２つ以上の導体層構造８１０を形成してもよい。
【０１６９】
さらに、導体層構造８１０は通常は、電気信号を輸送または供給する、あるいは（供給）電圧および／または（供給）電流を供給、開始、あるいは接触させるための導体層構造である。したがって導体層構造８１０は、具体的には、光波、電磁波、あるいは音波用の導波管ではない。この結果、導体層構造８１０は、少なくとも１つの副層、例えば銅、金、銀、タングステン、プラチナ、パラジウム、あるいはアルミニウムを含んでいる。本発明に係る固定用構造８００の多くの実施形態では、導体層構造８１０は、正確に１つの金属層をさらに含んでいる。すなわち、少なくともこれらの実施形態においては、上記と同一である。
【０１７０】
しかし、図１６に示されている導体層構造に関連して以下に説明するように、固定用構造８００の実施形態において用いられる導体層構造８１０は、別の層を１つまたは複数含んでいてもよい。したがって特定の態様によっては、金属層に加えて、必要に応じてドープまたは高濃度にドープされた半導体層を一体的に形成すると有利である。このような半導体層は、例えばポリシリコンからなっていてよい。
【０１７１】
図１５は、本発明に係る固定用構造８００の別の実施形態を示している。本実施形態は、図１４に示されている固定用構造８００の実施形態とは、２つの細部においてのみ異なっている。このため、図１５に示されている固定用構造８００の実施形態の説明に関しては、図１４および図１４に示されている実施形態に関連する説明箇所を参照されたい。
【０１７２】
図１５に示されている実施形態８００と、図１４に示されている実施形態との相違点は、一方では凹部８４０の形状であり、他方では凹部８４０の内面である。例えば、凹部８４０は、図１４に示されている凹部８４０とは異なり、任意の絶縁層８６０を有している。各凹部は、この絶縁層８６０によって、その側壁領域および底部領域に下地が施されている。絶縁層８６０の厚さは、一般的には導体層構造８１０の厚さよりも遥かに薄く、また通常は、明らかに２００ｎｍ未満または１００ｎｍ未満である。
【０１７３】
図１５に明確に示されている絶縁層８６０は、本質的には、上記凹部もまた、追加的な構造的特徴を含むことができることを示している。これによって凹部８４０は、必ずしもデバイス８２０と同一の基板内あるいは基板材料（多くの場合はシリコン）によって形成されている必要はなく、凹部自身が任意の特徴または機能層を含んでいてよい。しかしこれらは、図１４に示されている実施形態におけるデバイス８２０の一部であると見なされる場合もある。例えば、凹部８４０内の構造をデバイス８２０の別の構造から電気的に絶縁するために、図１５に明確に示されている絶縁層８６０は、デバイス８２０の一部であると見なされる場合もある。言い換えると、図１５に示されている実施形態では、絶縁層８６０または凹部８４０に面する絶縁層８６０の側面が、凹部８４０のトポロジーまたは形状を構成している。
【０１７４】
図１５に示されている固定用構造８００の実施形態と、図１４に示されている固定用構造８００の実施形態との第２の相違点は、凹部８４０の側壁が本質的には垂直に伸びておらず、デバイス８２０の主表面８３０の垂線に対して、０°とは明確に異なる角度を成している点である。上記凹部の側壁と、デバイス８２０の主表面８３０の垂線とが成す典型的な角度は、５°〜７５°の範囲内である。本願では、本質的には垂直に伸びる側壁、側方部、およびその他のエッジは、垂線に対する角度が一般的に５°以下であるものを指している。このため固定用構造８００の実施形態では、デバイス８２０の主表面８３０に対する凹部８４０の側壁の角度は、通常は＋７５°〜−７５°である。
【０１７５】
トレンチ側壁の突出面のように、凹部８４０の深さに基づく一般的な三角法の関係によって即座に生じる「チップ表面積の損失」は、別の構造的特徴、特に平坦に伸びる凹部８４０の側壁に対しては、特に許容されるべきものである。このため、固定用構造８００の多くの実施形態では、通常は３０°以下という比較的小さい（絶対）角度が想定および実施される傾向がある。
【０１７６】
図１５に示されている断面では、凹部８４０の側壁が傾斜しているため、凹部の幅は異なっている。凹部８４０内において側壁が傾斜しているため、当該凹部の最小幅Ｗは、凹部８４０の下部領域に存在している。幅は、表面または表面領域において最大幅Ｗ１に達するまで、デバイスの主表面８３０からの距離が小さくなるに応じて連続的に増大する。このため、最小幅Ｗは通常、デバイス８２０の主表面８３０の領域に存在する場合が多い最大幅Ｗ１以下である。対照的に、凹部８４０の最小幅Ｗは、通常は凹部８４０の底部領域にある。
【０１７７】
したがって導体層構造８１０の幅は、通常は、凹部８４０の最小幅Ｗによって適合される。より具体的には、導体層構造８１０の幅は、一般的に凹部８４０の最小幅Ｗ以下である。
【０１７８】
デバイス８２０の主表面８３０の下に位置する凹部８４０内へ導体層構造８１０がアンカリングすなわち配置されるため、導体層構造８４０は、トポロジーエッジのように、凹部８４０の側壁によって、横方向に作用する力から極めて良好に保護される。したがって、通常はＴＣ試験に関連して生じ、デバイスの種類によってはそのデバイスの通常動作中に必然的に生じる力は、凹部８４０の側壁を介して、デバイス８２０またはその基板に解放される。このように、固定用構造８００の一実施形態は、既に説明した固定用構造および嵌合構造の他の実施形態と同様に、本発明に係る固定用構造および／または嵌合構造の実施形態を有していないデバイスよりも、それぞれの負荷に対して遥かに高い耐性を実現している。
【０１７９】
既に説明した、単一の金属層のみを有する導体層構造８１０に加えて、図１６Ａおよび図１６Ｂは、別の層を少なくとも１つ有する導体層構造８１０を示している。例えば、図１６Ａは、金属層８７０の下に別の層８８０が配置された導体層構造８１０を示している。金属層８７０は、上述したように、例えば金、銅、銀、プラチナ、パラジウム、またはアルミニウムからなっていてもよい。別の層８８０もまた、例えば金属または合金からなっていてもよく、あるいは、必要に応じてドープまたは高濃度にドープされた半導体材料（例えばポリシリコン）からなっていてもよい。なお、図１６Ａに示されている金属層８７０および別の層８８０の層の順序は、これに限定されないことに留意されたい。例えば、金属層８７０は、別の層８８０の下に配置されていてもよい。特定の態様に応じて、金属層８７０下の別の層８８０として、例えば、対応するデバイスのトランジスタ構造のトレンチ内または他のトレンチ構造内の電極接触させるために用いることのできる、例えば高濃度にドープされたポリシリコン層を用いると有利である。これによって、例えば、特にハイパワーアプリケーションまたは大電流アプリケーションに対して重大なパラメータを下げることができる可能性を高めることができる。これは、金属層８７０と別の層８８０との接触面が比較的長いためである。金属層８７０と別の層８８０との比較的長い接触面は、導体層構造内の２つの層を並列配置することによって得られる。導体層構造８１０の一態様によって、例えば、デバイス８２０内の電気抵抗が低減することができる。これによって、デバイス８２０の寿命およびアプリケーションの態様に対して好ましい結果がもたらされる場合がある。
【０１８０】
さらに、金属層８７０および別の層８８０を２つ以上連続して形成することも可能である。図１６Ｂに示されている３つの金属層８７０−１、８７０−２、８７０−３、および３つの別の層８８０−１、８８０−２、８８０−３の場合のように、１つの金属層８７０とその下の１つの別の層８８０とが交互に配置されるように構成することができる。このような配置に加えて、１つまたは複数の金属層８７０と、１つまたは複数の別の層８８０との、任意の別の組み合わせまたは順列も可能である。例えば、スタック８１０とも称される導体層構造８１０内に、例えばドーピング濃度の異なる、複数の異なる金属層８７０および／または複数の異なる別の層を配置することも可能である。
【０１８１】
これら異なる層の数および相互分布は、所望の通りに変化させることができる。例えば、図１６Ａおよび図１６Ｂに示されている導体層構造８１０の実施形態は、単なる例示にすぎない。３つ以上あるいは７つ以上の個々の層８７０および８８０を用いることも可能である。しかし層の数は、上記のそれぞれの数よりも少なくてもよい。
【０１８２】
図１６Ａおよび図１６Ｂには、異なる層同士の相互配置に関して、限定的とは見なされない２つの例が示されている。これに関して重要なことは、単に、導体層構造８１０すなわちスタック８１０は、例えば単一の金属または合金から形成することのできる金属層を含んでいることのみである。
【０１８３】
また、スタック８１０の上記異なる層の相対的な厚さは、互いに異なるように設計することができる。例えば、金属層の厚さとポリシリコン層の厚さとの比率は、約１:２（金属層：ポリシリコン＝１／３:２／３）であってよい。
【０１８４】
本発明の別の実施形態では、各導体層構造８１０は、その長さの一部のみが各凹部８４０内に配置されるようにすることができる。各導体層構造８１０は、例えば各デバイス８２０の主表面８３０を超えて突出し、各デバイス８２０内に完全には配置されないようにすることができる。これに関して、導体層構造は基本的に、凹部が伸びている方向に対して垂直で、かつ各デバイスの主表面に対して垂直な方向に伸びていてよいことについて留意されたい。しかし、導体層構造８１０の伸びは、上述した長さに対して、当該導体層構造の断面領域の最大５０％に制限される。これに関連して、上述した長さは、各導体層構造の全長すなわち各凹部の全長である必要はなく、それぞれの全長の一部であることに留意されたい。
【０１８５】
図１７は、固定用構造９００の一実施形態を示している。固定用構造９００は、図１７において矢印９３０でも示されている主表面９２０を有する基板９１０を含んでいる。図１７は、主表面９２０に加えて、基板９１０の主表面９２０とは反対側にある後部面９４０を示している。基板９１０は、本質的には、例えばシリコンを含んだ単結晶基板である。この場合は、例えば、基板９１０は、シリコンウェハから得られ、単結晶領域またはエピタキシャル領域９５０が基板９１０の主表面９２０に伸びていてもよい。この領域９５０が、通常は単結晶領域上に堆積されたエピタキシャル領域である場合、基板９１０の単結晶領域とエピタキシャル領域９５０との間には、界面９６０が存在する。界面９６０上には、基板９１０の製造中に、各エピタキシャル領域９５０が堆積される。
【０１８６】
上述したように、上記基板がシリコン基板９１０である場合、および領域９５０がエピタキシャル領域９５０である場合、エピタキシャル領域９５０は、シリコンである場合、化学気相成長法（ＣＶＤ）によって製造されている場合が多い。基板９１０の下に位置するウェハは、シリコン単結晶から得られ、当該シリコン単結晶は、チョクラルスキー法によって得られる場合が多い。
【０１８７】
領域９５０は、単結晶領域（例えば単結晶に基づくウェハ）であるのか、あるいはエピタキシャル領域であるのかに関わらず、基板９１０の主表面９２０まで伸びている。さらに、嵌合構造９００の上記実施形態は、基板９１０の主表面９２０における単結晶またはエピタキシャル領域９５０内に、凹部９７０を含んでいる。さらに、図１７に示されている固定用構造の実施形態は、基板の主表面９２０において導体層構造８１０を含んでいる。導体層構造８１０は、凹部９７０内を、当該凹部の底部９８０まで伸びている。
【０１８８】
導体層構造８１０は、図１４および図１５に示されている固定用構造８００の実施形態および図１６に関連して説明したように、側方層構造である。言い換えると、導体層構造８１０は通常、例えば金、銀、銅、プラチナ、パラジウム、またはアルミニウムからなる金属層を少なくとも１つ含んでいる。しかし、導体層構造８１０は、例えば金属からなる別の層をさらに含んでいてよく、あるいは必要に応じてドープまたは高濃度にドープされた半導体材料（例えばポリシリコン）を含んでいてもよい。
【０１８９】
基板の主表面９２０上において金属層を少なくとも１つ含んでいる導体層構造８１０は、図１７にも示されているように、少なくとも凹部９７０の底部９８０まで伸びている。導体層構造８１０は、図１７の左手に示されているように、凹部９７０の外側において、別の領域に伸びていてもよい。あるいは、導体層構造８１０は、図１７の右手に示されているように、基板の主表面９２０あるいは基板の主表面９２０に隣接する領域９５０の主表面９２０とわずかに重なり合っていてもよい。導体層構造８１０は、固定用構造９００の一実施形態の特定の態様に応じて、少なくとも凹部９７０の底部９８０領域において、単結晶あるいはエピタキシャル領域９５０と導通するように接触しており、これによって領域９５０が、凹部９７０の底部９８０に伸びる導体層構造８１０を介して電気的に接触されていてもよい。
【０１９０】
多くの場合、凹部９７０は、別の構造および構造的要素から絶縁されるように配置されている。本発明の一部の実施形態では、凹部９７０は、トレンチによって構成されている。当該トレンチは、チップ外領域に配置されており、また導体層構造８１０によって覆われている部分は別として、層構造の別の導電層または絶縁層には覆われていない。言い換えると、凹部９７０は、多くの場合、酸化物あるいはその他任意の絶縁層によって導電性の基板から分離されていない凹部である。凹部９７０には、図１７に示されているように、導体層構造が部分的に充填されていてよく、あるいは導体層構造が完全に充填されていてもよい。
【０１９１】
固定用構造９００の実施形態は、ここでもまた、基板９１０の単結晶またはエピタキシャル領域９５０内に凹部９７０が配置されていることによって、通常は基板９２０の主表面から導体層構造８１０をリフトオフする導体層構造８１０の負荷、あるいは導体層構造８１０を基板９１０の主表面９２０に沿ってシフトさせる導体層構造８１０の負荷に対する耐性を高め、大幅に改善することができる。したがって、固定用構造９００の実施形態によって、例えば温度サイクル中または完成デバイスの通常動作中に生じ得る負荷に対する耐性を大幅に改善することもできる。
【０１９２】
本発明の一実施形態による固定用構造９００は、主表面９２０、基板の主表面９２０まで伸びる単結晶領域９５０またはエピタキシャル領域９５０を有する基板９１０を含んでいる。固定用構造９００は、基板９１０の主表面９２０における単結晶またはエピタキシャル領域９５０内の凹部９７０、および基板の主表面９２０上の金属層を含む導体層構造８１０をさらに含んでいる。導体層構造８１０は、凹部９７０内を、当該凹部の底部９８０まで伸びている。
【０１９３】
導体層構造８１０は、少なくとも凹部９７０の底部９８０において、単結晶またはエピタキシャル領域９５０と直接接触していてよい。これによって、単結晶またはエピタキシャル領域９５０と導体層構造８１０とが、導通するように接触される。固定用構造９００では、導体層構造８１０は、別の金属層または半導体層を含んでいてよい。同様に、導体層構造８１０は、ポリシリコン、ドープされたポリシリコン、あるいは高濃度にドープされたポリシリコンを含んでいてよい。固定用構造９００では、導体層構造８１０は、少なくとも部分的に露出された主表面を含んでいてもよい。
【０１９４】
上述の本発明の実施形態は、ＴＣリスクを回避または最小限に抑えるための手段を含んでいる。上述した嵌合構造および固定用構造の実施形態は、例えばポリ層内（例えばポリシリコン層）および／またはコンタクトホール構造内に形成することができる。上述した実施形態は、例えば、金属導管または金属ゾーン全体が非常に広くて深いトレンチ内に配置され、金属線全体または金属ゾーン全体が下方に配置されているため、引張応力および圧縮応力が基板表面（例えばシリコン表面）またはその上方において作用する。このためＴＣ負荷を最低限に抑えるための非常に有効な方法を成す実施形態を示している。この実施形態では、特に、これらの引張応力および圧縮応力が金属線の平面自体に作用することはなくなる。
【０１９５】
これまで説明した本発明の実施形態では、導体層構造、金属構造、および金属線（例えばゲートランナー）は、嵌合のために、完全に、全体的に、あるいは少なくとも部分的に、半導体材料（例えばシリコン（Ｓｉ））内に配置される。この配置は、金属線、導体層構造、または金属層構造が内部に配置または固定される、非常に広くて深い凹部およびトレンチを形成することによって成される。したがって、これまで説明した実施形態では、金属線はトレンチ内に部分的に設けられている。
【０１９６】
しかし、幅の広い各トレンチ構造を設けるために用いられる技術によっては、トレンチエッチングにおいて、いわゆるブラックシリコンのリスクが生じる場合があり、これを過小評価するべきではない。ブラックシリコンは、実際のトレンチまたは凹部領域内に直立状態で残留するシリコンピンを意味するものと理解される。これは、例えば、後に直立状態で残留するシリコン針状晶／ピンが生じる領域内において、マイクロマスキングを行った結果として生じる場合がある。
【０１９７】
このようなシリコンピンが一旦生じると、一般的には、高い技術的コストを掛けることによってしか除去することができない。シリコンピンには漏れ電流が流れる可能性があり、あるいはシリコンピンによって、配置された金属線、金属構造、または導体層構造から、それを取り巻く半導体環境へと短絡が生じる可能性がある。
【０１９８】
本発明の実施形態に係る、嵌合構造および固定用構造の上述の実施形態では、上述の広いトレンチ内において、各基板の主表面に対する横方向のシフトに対して、トレンチの底領域およびトレンチの側壁に嵌合は形成されない。図１８〜図２２に関連して以下に説明する本発明の実施形態は、製造プロセスの最後またはプロセスフローの最後において連続的な広いトレンチ構造内に結合される小さくて狭い多数のトレンチによって、非常に広いトレンチ構造内に、金属構造、導体層構造、金属線（すなわち、例えば縦型トレンチトランジスタの場合ではゲートランナー）をアンカリングまたは配置することに基づいている。単一の非常に広いトレンチを避け、この単一の広いトレンチを、より狭くて小さいトレンチに置き換えることによって、上述のブラックシリコンが形成される危険性を大幅に低減できる。このように、製造プロセスの信頼性、ひいては歩留まりおよびプロセスの安全性を高めることができる。
【０１９９】
同時に、底部、トレンチ底部、あるいは対応する領域内に別の嵌合面が形成される。これについては以下に説明する。さらに、設計プロセス中にトレンチの縁（リムトレンチ）の遮断を制御することによって、あるいはリムトレンチの幅を変化させることによって、形成される共通トレンチの幅を様々に変えることができる。これによっても、別の嵌合またはアンカリングが成される。同様に、設計中において、トレンチの深さまたは少なくとも１つの小さいトレンチの凹部の深さを、少なくとも１つの他のトレンチとは違う深さにすることによって、結合された、または形成されている広いトレンチ構造の側面との追加的な嵌合を行うことができる。
【０２００】
図１８は、本発明の一実施形態に係る導体層構造のための嵌合構造を製造する方法のフローチャートを示している。導体層構造は、少なくとも１つの金属層または金属合金層を含んでいる。これは、説明されている本発明の様々な実施形態において実施することができる。導体層構造は、１つまたは複数の別の導電層、すなわち金属層、合金層、必要に応じてドープまたは高濃度にドープされた半導体層をさらに含んでいてもよい。
【０２０１】
ステップＳ１００の方法が開始されると、まずステップＳ１１０において、複数の（小さい）凹部またはトレンチが形成される。第１のトレンチおよび第２のトレンチは、基板材料の表面に配置される。これら第１のトレンチおよび第２のトレンチは、互いに距離を置いて並列に配置される。これによって、２つのトレンチ間に基板材料のメサ領域が残る。これらのトレンチは、従来の技術、すなわち、例えばイオンビームエッチング（ＩＢＥ）、反応性イオンビームエッチング（ＲＩＥ）、あるいは（例えば、シリコンの異方性化学エッチングに基づく）化学エッチング法によって形成することができる。これらの様々なエッチング処理は、等方性または異方性が様々に異なっている。例えば、ＩＢＥプロセスは高度に異方性である場合が多いが、化学ウェットエッチングでは、材料がより等方性に除去される傾向がある。
【０２０２】
これをさらに示すために、図１９Ａ〜図１９Ｅは、本発明の一実施形態に係る様々な製造段階における固定用構造８００を含むデバイス８２０の断面を概略的に示している。図１９Ａは、主表面または表面８３０、第１のトレンチ１０００−１、および第２のトレンチ１０００−２を含むデバイス８２０を示している。第１のトレンチ１０００−１および第２のトレンチ１０００−２は、２つのトレンチ１０００−１と１０００−２との間にメサ領域１０２０が残留するように、基板材料１０１０内に導入されている。
【０２０３】
図１８に示されているフローチャートのステップＳ１２０では、メサ領域１０２０の表面１０３０において、基板材料１０１０の化学的および／または物理的変換が行われる。基板材料１０１０の化学変換は、例えば酸化によって生じさせることができる。これによって、メサ領域の表面１０３０領域内に酸化物層１０４０が生成される。
【０２０４】
図１９Ｂは、図１９Ａに示したステップＳ１２０において物質変換を行った後に得られるデバイス８２０の状態を示している。物質変換（ステップＳ１２０）を行う際の酸化によって、メサ領域の表面１０３０に、メサ領域１０２０内の酸化物層１０４０が形成される。しかし、図１９Ｂに示されている状態では、２つのトレンチ１０００−１および１０００−２の外側の領域内、側壁領域内、およびトレンチの底領域内にも酸化物層が形成されている。
【０２０５】
物質変換（ステップＳ１２０）を行うにあたっては、当然ながら、酸化に加えて、他の化学的または物理的処理を行って基板材料１０１０の各変換を行うことができる。例えば、対応する窒化物層を形成するための、これに対応する硝酸化、あるいはさらに複雑な化学変換を行うことができる。
【０２０６】
ステップＳ１２０において物質変換が行われた後、ステップＳ１３０（図１８を参照）において、メサ領域１０２０内の表面１０３０において、変換された基板材料１０１０が除去される。これによって、第１のトレンチ１０００−１および第２のトレンチ１０００−２が、共通トレンチ１０５０内に結合される。物質の特定的な除去が行われた後の状態は、図１９Ｃに概略的に示されている。
【０２０７】
したがって、並列に伸びる２つのトレンチ１０００−１と１０００−２との間の距離、および酸化物層１０４０の層厚または各層の層厚によって、元のメサ領域１０２０において突出部１０６０が得られる。突出部１０６０は、酸化以外の物質変換の場合に、Ｓ１２０での物質変換中にメサ領域１０２０の表面１０３０において形成される。したがって突出部１０６０は、主表面８３０に対して、最深地点を有する共通トレンチ１０５０の底部１０７０に対して、高低差１０８０を有している。高低差１０８０は、少なくとも２００ｎｍ、または、主表面８３０に対する共通トレンチ１０５０の深さ１０９０の少なくとも５％である。別の実施形態では、高低差１０８０および深さ１０９０は、例えば、異なるように形成される凹部の各表面に対して形成することができる。具体的には、例えば図１９Ｃに示されている共通トレンチ１０５０では、固定用構造８００の凹部８４０の形状は、１つのみである。
【０２０８】
したがって高低差１０８０は、ステップＳ１２０において物質変換を行う際、およびステップＳ１３０において変換された基板材料を物質を特定的に除去する際に、プロセスに典型的なパラメータを考慮しながら、幅広い範囲で調整することができる。例えば、物質変換を行う際の具体的な条件、およびメサ領域１０２０の幅（すなわち２つのトレンチ１０００−１と１０００−２との距離）の選択を変えることによって、突出部１０６０の形状、および共通トレンチ１０５０の底部１０７０に対する突出部１０６０の高低差１０８０を、一般的な様々なプロセスにおいて所望の通りに制御することができる。さらに、突出部１０６０の形状および高低差１０８０は、別のパラメータを制御することによって調整することもできる。これについては、本明細書の別の箇所において、少なくとも部分的に説明する。
【０２０９】
ステップＳ１２０において酸化を行い（基板材料１０１０の変換を行う）、そして物質の特定的な除去（ステップＳ１３０）を行う場合、形成された酸化物層１０４０が再度除去されるため、このような酸化は犠牲酸化とも称される。例えば基板材料１０１０がシリコンである場合、すなわち基板がシリコンウェハである場合、形成された二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の材料特異的な除去は、例えば、緩衝液としてＮＨ４Ｆを用いた緩衝化フッ化水素酸（ＨＦ）によって、湿式化学的に行われる。このようなエッチング工程では、窒化物層（Ｓｉ３Ｎ４）もまた、物質を特定的に除去される場合がある。
【０２１０】
任意のステップＳ１４０（図１８を参照）では、共通トレンチ１０５０の側壁および／または底部１０７０および／または突出部１０６０領域に、絶縁層１１００が堆積される。この工程では、（別の製造段階において形成される）導体層構造が、その下に位置する基板材料１０１０から電気的に絶縁される。
【０２１１】
このような堆積は、例えば絶縁層として酸化物層１１００が想定される場合は、化学誘導による酸化（例えばＴＥＯＳ＝テトラエチルオルトシリケート）による熱酸化によって行うか、あるいは各酸化物材料を直接堆積することによって行うことができる。したがって、窒化物層の場合においても、これらは、各材料の硝酸化または堆積によって行うことができる。
【０２１２】
導体層構造８１０が堆積されるステップＳ１５０（図１８を参照）では、図１９Ｅに示されている状態が最終的に得られる。図１９Ｅに示されているデバイス８２０のための固定用構造の実施形態では、導体層構造８１０は、単一の金属層または金属合金層である。金属層８１０は、共通トレンチ１０５０内において、絶縁層１１００上に堆積される。これによって、共通トレンチ１０５０の突出部１０６０が、構造を形成する物体として、絶縁層１１００内に転用される。したがって、共通トレンチ１０５０の底領域１０７０内に位置する絶縁層１１００は、構造を形成するエッジを成し、これによって最終的に、窪み１１１０が導体層構造すなわち金属層８１０に向かい合う。このような構造は、絶縁層１１００を典型的にコンフォーマルに堆積することによって、トレンチの底領域内に形成される。この結果、導体層構造８１０が、突出部１０６０の存在によって、共通トレンチ１０５０内において窪み１１１０を形成する。
【０２１３】
導体層構造８１０の堆積に関しては、図１９Ｅにも示されているように、導体層構造８１０は、トレンチによって形成された凹部８４０内に完全に配置されるか、あるいは共通トレンチ１０５０内に完全に配置される。さらに導体層構造は、底部１０７０からの距離に対して、共通トレンチ１０５０の深さ１０９０の少なくとも２０％を充填する。この場合、導体層構造８１０または金属層８１０は、共通トレンチ１０５０の深さ１０９０の５０％以上、または７５％以上を充填している。
【０２１４】
しかし、導体層構造８１０によってトレンチが完全に充填され、導体層構造８１０がデバイス８２０の主表面８３０上に伸びるようにしてもよい。本発明のこのような実施形態は、例えば図２０Ａおよび図２０Ｂにより詳しく示されている。
【０２１５】
図２０Ａは、本発明の一実施形態に係る固定用構造を含むデバイス８２０の別の断面を示している。より具体的には、図２０Ａは、第１のトレンチ１０００−１および第２のトレンチ１０００−２を含むデバイス８２０を示している。第１のトレンチ１０００−１および第２のトレンチ１０００−２は、互いに平行な距離を置いて伸びており、また第１のトレンチ１０００−１と第２のトレンチ１０００−２との間にメサ領域１０２０を形成している。したがって図２０Ａに示されている図は、図１９Ａに示されている図にほぼ対応している。
【０２１６】
図１９Ａに示されているデバイス８２０とは異なり、第１のトレンチ１０００−１の深さ１０９０−１は、第２のトレンチ１０００−２の深さ１０９０−２よりも小さい。これによって、図１８に示されている別の処理工程では、別の工程において堆積される導体層構造８１０の追加的な側方アンカリングまたは嵌合が生じる。
【０２１７】
物質変換を行う処理ステップＳ１２０において、メサ領域１０２０の表面１０３０の基板材料１０１０が化学的またはそれ以外の方法で変換された場合、図２０Ａに示されている（酸化物）層１０４０が形成され、そして変換された基板材料を物質を特定的に除去する工程において除去される。この結果、共通トレンチ１０５０が形成される。したがって、２つのトレンチ１０００−１および１０００−２の異なる深さ１０９０−１および１０９０−２によって、図１９に示されている実施形態よりも高低差１０８０が大きくなる。高低差１０８０が大きくなることによって、堆積される導体層構造８１０を追加的にアンカリングまたは嵌合することができる。
【０２１８】
図２０Ｂは、本発明の一実施形態に係る固定用構造８００の一実施形態を示している。本実施形態は、図１９Ｅに示されている実施形態とほぼ対応している。本実施形態においてもまた、絶縁層１１００上に、例えば単一の金属層すなわち金属構造である導体層構造８１０が堆積されている。絶縁層１１００は、底部、側壁、および突出部１０６０の下地を形成している。これは、変換された基板材料１０１０を物質を特定的に除去することによって形成される。
【０２１９】
任意の絶縁層１１００がコンフォーマルに堆積されるため、これに対応する突出部１０６０が、その内部において、構造を形成するエッジとして形成される。これによって、導体層構造８１０の窪み１１１０が、突出部１０６０と向かい合う。
【０２２０】
底部の固定用または底部の嵌合構造は、高低差１０８０（図２０Ｂにも示されている）を有しているため、導体層構造８１０に作用する横方向の力の衝撃に対して、導体層構造８１０のアンカリングまたは嵌合を行うことができる。既に説明したように、本実施形態における導体層構造８１０は、デバイス８２０の主表面８３０を超えて突出している。これによって、共通トレンチ１０５０全体が導体層構造８１０によって充填される、すなわち、共通トレンチ１０５０の断面領域の幅全体が充填される。したがって上記導体層構造は、共通トレンチ１０５０内にある１つのトレンチ１０００領域内に配置されているだけではない。上記導体層構造は、少なくとも、形成された突出部１０６０上に配置されている。
【０２２１】
図２１Ａは、本発明の一実施形態に係る固定用構造８００を含むデバイス８２０の別の断面を示している。図２１Ａは、図２０Ａおよび図１９Ａと同様である。このため、一般的な特徴の説明に関しては、これら２つの実施形態を参照されたい。しかし、これら２つのトレンチ１０００−１および１０００−２は、これまで説明した実施形態とは異なり、デバイス８２０の主表面８３０に対して、明らかに９０°とは異なる角度を成す側壁１１２０を有している。より具体的には、第１のトレンチ１０００−１の側壁１１２０の延長部分１１３０は、主表面８３０に対して２０°〜７５°の範囲の角度１１４０を成している。一部の実施形態では、角度１１４０の範囲は、通常は下限値が２０°〜３０°であり上限値が４５°〜６０°である。
【０２２２】
言い換えると、第１のトレンチ１０００−１は、傾斜した側壁１１２０を有している。側壁１１２０が主表面８３０に対して対応する角度を成しているだけではなく、メサ領域１０２０の表面１０３０もまた、主表面８３０に対して相対角度を成している。このため第１のトレンチ１０００−１は、本質的にはＶ字型のトレンチである。これは、例えばＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）を用いてシリコンを異方性エッチングすることによっても得られる。しかし、他の製造プロセスを用いて、対応するＶ字型トレンチ１０００を製造することもできる。このような製造プロセスは、特に、前述したＩＢＥおよびＲＩＥ法を含んでいる。対応する角度は、角度１１４０と必ずしも合致していなくてよいが、エッチング処理中に、照射されるイオンビームとデバイス８２０の主表面８３０との間に維持されるような角度とする必要がある。
【０２２３】
２つのトレンチ１０００−１および１０００−２は同一の製造工程において準備される場合が多いため、第１のトレンチ１０００−１だけではなく、第２のトレンチ１０００−２もまた、対応する傾斜した側壁１１２０を有している。当然ながら、２つのトレンチ１０００−１および１０００−２は、基本的には、異なる製造工程において、または他の方法によって製造され、これらがデバイス８２０の主表面８３０に対して異なる角度１１４０を形成するようにしてもよい。
【０２２４】
メサ１０２０の表面１０３０は、対応するトレンチ１０００の側壁１１２０と同様に、主表面８３０に対して、明らかに９０°とは異なる角度を成している。この結果、メサ領域の幅は、基板材料１０１０の深さが大きくなるにつれて、すなわち主表面８３０からの距離が大きくなるにつれて広くなる。主表面８３０からの深さが増すについてメサ領域１０２０の幅が広くなることによって、ステップＳ１２０において形成される層１０４０は、図２１Ａに示されているような形状となる。基板材料１０１０の変換の実施に関して、当該変換が表面１０３０から開始されて、各工程において典型的な距離にある材料まで続けて行われるという事実は、非常に重要である。
【０２２５】
メサ領域１０２０の表面１０３０において、変換された基板材料１０４０が物質を特定的に除去された後、絶縁層１１００が任意に堆積されて、導体層構造８１０が堆積される。この結果、図２１Ｂに示されているデバイス８２０の断面が得られる。メサ領域１０２０の表面１０３０が傾斜しているため、それぞれの角度を変えることによって、突出部１０６０（より具体的には、突出部１０６０の高低差１０８０、場合によってはその幅および形状）を、物質変換（ステップＳ１２０）および物質の特定的な除去（ステップＳ１３０）を行う間に、変えることができる。他の点では、プロセスパラメータは一定に維持される。
【０２２６】
したがって、共通トレンチ１０５０の底部１０７０において、幾何学的構成に対する１つまたは複数の突出部を特定することができる。これは、下部に位置するトレンチ１０００−１と１０００−２との距離の変更、表面１０３０の角度および側壁１１２０の適合、並びに、場合によっては各トレンチ１０００の深さ１０９０の変更によって行われる。上記幾何学的構成は、特に、既に構成された高低差１０８０、および共通トレンチ１０５０の底部１０７０における突出部１０６０の幅を含んでいる。
【０２２７】
説明を完全にするために、この点に関して、図２１Ｂに示されている導体層構造８１０もまた、共通トレンチ１０５０全体を充填しており、表面すなわちデバイス８２０の主表面８３０を超えて突出している点に留意されたい。
【０２２８】
上記した実施形態において、導体層構造８１０と基板材料１０１０との間に絶縁層１１００が基本的に挿入されている場合、これは、絶縁層１１００を堆積する任意の処理ステップＳ１４０において生成された任意の層である。例えば、電気的な層構造８１０とその下に位置する基板材料１０１０とが電気的に直接接触していることが想定される場合、ステップＳ１４０および関連する絶縁層１１００は省略することができる。また、絶縁層１１００の形状は、当然ながら、図１９〜図２１に示されている形状とは異なっていてもよい。また、導体層構造８１０と基板材料１０１０との間に、１つまたは複数の追加的な絶縁、半導体、半金属、または導電性の層、および導体層構造を配置させてもよい。これについては、本明細書の別の箇所において例を挙げる。
【０２２９】
したがって、図１９〜図２１に示されている固定用構造８００の実施形態は、複数または多数の小さくて狭いトレンチ１０００によって、共通トレンチ１０５０の非常に広いトレンチ構造内に導体層構造８１０が配置されており、このように導体層構造８１０が固定されている点において共通している。導体層構造８１０は、例えば、金属線（例えばゲートランナー）を１つだけ含んでいてもよい。プロセスフローとも称される製造プロセスの最後において、小さくて狭い多数のトレンチ１０００が、共通トレンチ１０５０である１つの連続した広いトレンチ構造に結合される。
【０２３０】
図２２Ａ〜図２２Ｃは、本発明の一実施形態に係る別の固定用構造８００を含むデバイスの断面を示しており、図２２Ｄは、図２２Ａに関連する配置の平面図を示している。図２２Ａ〜図２２Ｄは、異なる製造段階における状態を示しており、図２２Ａ〜図２２Ｄに示されている固定用構造８００の実施形態は、トレンチトランジスタの分野から得られた一実施形態である。
【０２３１】
図２２Ａは、主表面８３０を有するデバイス８２０を示している。デバイス８２０内では、比較的狭い複数のトレンチ１０００が、主表面８３０から始まる基板材料１０１０内に形成されている。複数のトレンチ１０００は、共通トレンチ１０５０である広いトレンチ構造を形成する働きをする。共通トレンチ１０５０は、導体層構造すなわち金属線のための、突出部である複数の底部嵌合構造を有する。図２２Ａは、トレンチ１０００に加えて、例えばトレンチトランジスタ８２０のセルフィールドに属する、別のトレンチ１１５０をさらに示している。製造プロセスの別の過程では、別のトレンチ１１５０には、１つまたは複数の電極が設けられる。これら電極のうちの１つは、例えば、ゲート電位またはソース電位に接続することができる。
【０２３２】
図２２Ａに示されているトレンチ１０００は、このようなデバイス８２０の場合、トレンチトランジスタが何らかの形で存在しているトレンチ製造プロセスを利用することによって製造することができる。複数の小さいトレンチ１０００（これらのうち５つは図２２に示されている）は、互いにわずかに距離を置いて配置することができる。これによって、個々のトレンチ１０００間にメサ領域１０２０がそれぞれ形成される。各トレンチ構造を有するトレンチトランジスタあるいはその他のデバイス８２０の場合、既存のプロセスフローを用いて、複数のまたは多数の狭いトレンチ１０００から広いトレンチ構造を形成することができる。
【０２３３】
個々のトレンチ１０００間の距離は、後の犠牲酸化によってトレンチ１０００間の薄いメサゾーン１０２０が少なくとも部分的に除去されるように、製造プロセスの個々の処理工程のプロセスパラメータに応じて選択される。トレンチ１０００および別のトレンチ１１５０を形成するための製造技術に応じて、トレンチエッチング法を用いてもよい。これによって、トレンチ１０００の側壁１１２０とデバイス８２０の主表面８３０との角度が変化する。図２１Ａおよび図２１Ｂに示されている実施形態に関連して既に説明したように、トレンチ１０００は、そのテーパがより大きくなるように形成して、下方にいくほどメサ構造１０２０の幅が広くなるように形成することもできる。
【０２３４】
図２２Ｂは、メサ領域１０２０の酸化（図１８のステップＳ１２０）、及び、これによって得られる酸化物層をエッチングする形で物質の特定的な除去（図１８のステップＳ１３０）を行った後における、デバイス８２０の断面を示している。したがって、（例えば熱的に行われる）酸化処理の少なくとも１つは、図２２Ａに示されているデバイス８２０と、図２２Ｂに示されているデバイス８２０との間において行われる。上記酸化処理によって、トレンチ１０００間のメサゾーン１０２０が少なくとも部分的に酸化される。その後、酸化物エッチングが行われ、これによって、変換された基板材料を含む酸化物ゾーン（すなわち後に酸化されるメサゾーン）が除去される。このように、狭い複数のトレンチ１０００が共通トレンチ１０５０に結合される。共通トレンチ１０５０の底領域においては、メサゾーン１０２０が形成されていた領域に突出部１０６０が形成される。言い換えると、図２２Ａおよび図２２Ｂに示されている固定用構造８００の実施形態では、それぞれ、２つのトレンチ１０００のメサ領域１０２０内に１つの突出部１０６０が形成される。
【０２３５】
図２２Ｃに示されているデバイス８２０の断面は、少なくとも１つの電気的絶縁層１１００を設けるために、まずステップＳ１４０（図１８を参照）において酸化物の堆積または別の酸化が行われた点において、図２２Ｂに示されている断面と異なっている。絶縁層１１００は、ここでは、導体層構造８１０の例としてその後導入される金属線と、シリコンベースである場合が多い半導体環境１１０とを電気的に絶縁している。
【０２３６】
その後、例えば標準的な製造プロセスに基づいて、デバイス８２０を完成させることができる。これは例えば、共通トレンチ１０５０の広いトレンチ構造内に金属線８１０を堆積および構成することによって行うことができる。金属線８１０は、デバイス８２０の特定の態様に応じて、デバイス８２０のパワーフィード金属線として、同一の処理工程において堆積および構成される。金属線８１０は、デバイス８２０がパワーＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳＦＥＴ＝金属酸化物電界効果トランジスタ）である場合、例えば、いわゆるパワー金属堆積および構造化において製造される金属構造であってよい。これらの工程は、概略的にメタライゼーションとも称される。デバイス８２０がパワーＭＯＳＦＥＴである場合、絶縁層１１００はフィールド酸化物（ＦＯＸ）とも称される。絶縁層１１００は、丸め酸化中に形成することができる。
【０２３７】
最後に、図２２Ｄは、図２２Ａに示されているデバイス８２０の配置の平面図を示している。別のトレンチ１０５０に加えて、平行に伸びる５つのトレンチ１０００が示されている。これら５つのトレンチ１０００は、上述の製造プロセスにおいて共通トレンチ１０５０を形成するために用いられる。隣接し合う２つのトレンチ１０００間には、それぞれ、上記から明らかであるように、メサ領域１０２０が配置される。
【０２３８】
しかし、図２２Ｄの平面図では、複数のトレンチ１０００は、複数のトレンチ１０００のうちの２つのリムトレンチ１０００−１および１０００−Ｎに対して特殊性を有している。例えば、第１のトレンチ１０００−１のトレンチ幅は、様々である。具体的には、第１のトレンチ１０００−１は、別の部分１１７０とは異なる幅を有する部分１１６０を含んでいる。このようなリムトレンチ１０００−１の幅の変動によって、物質変換および変換された基板材料の物質の特定的な除去（ステップＳ１２０およびＳ１３０）により、共通トレンチ１０５０の各側壁の幅も変動する。共通トレンチ１０５０は、このように、トレンチ部分１１６０の領域においてトレンチ幅が変動する。このような括れが規則的または不規則的である場合、共通トレンチ１０５０の縁は波形となる。このように、導体層構造８１０、すなわち、例えば図２２Ｃに示されている金属構造は、共通トレンチ１０５０の伸びる方向に沿った力に対して嵌合させることができる。
【０２３９】
図２２Ｄは、このような広い共通トレンチ１０５０内において導体層構造８１０の対応する嵌合を得る別の形態をさらに示している。例えば、他のリムトレンチ１０００−Ｎは、中断１１８０を含んでいる。中断１１８０によってもまた、物質変換および物質の特定的な除去（ステップＳ１２０およびＳ１３０）後に、共通トレンチ１０５０の幅が様々に異なる。言い換えると、複数のトレンチ１０００の他のリムトレンチであるトレンチ１０００−Ｎは、少なくとも、中断１１８０とは距離を置いて位置する第１の部分１１９０および第２の部分１２００を有している。リムトレンチ１０００−Ｎの第１の部分１１９０および第２の部分１２００は、ここでは、共通の直線上において、中断１１８０付近の領域に伸びている。
【０２４０】
したがって、共通トレンチ１０５０としての広いトレンチ構造は、規則的なトレンチ幅およびトレンチ距離を有する複数の小さいトレンチ１０００から形成されていてもよい。トレンチ距離は、ここでは、各メサ領域１０２０の幅にほぼ対応している。しかし、非常に不規則的なトレンチ幅およびトレンチ距離もまた可能である。既に図２１に示したように、トレンチ面の角度、および（図２０に示したように）トレンチの深さは異なっていてもよい。これら全ては、後の共通トレンチ１０５０の広いトレンチ構造内に位置する各メサ領域１０２０（この領域内には、トレンチ構造および導体層構造が後に埋め込まれる）が、物質変換中に、少なくとも部分的に被覆されるという点において共通している。これは例えば、基板材料（すなわち、例えばシリコン）を、部分的に酸化して酸化ケイ素または二酸化ケイ素とすることによって行うことができる。これは、具体的には、主表面８３０すなわちシリコン表面に向かう領域において行われなければならない。上述の実施形態では、特に個々のトレンチ間のメサ領域１０２０は、物質変換される。この物質変換は、物質の特定的な除去において、突出部１０６０が共通トレンチ１０５０の深さ１０９０よりも小さい高低差１０８０を有する程度に、変換された基板材料が除去されるように行われる。言い換えると、共通トレンチは、主表面まで伸びないメサによっては中断されない。
【０２４１】
本発明の一実施形態に係る固定用構造８００を形成する方法を用いることによって、突出部１０６０である底部嵌合構造を形成することができる。特定のプロセスによっては、導体層構造をコンフォーマルに堆積する場合、例えば堆積された導体層構造８１０の最上面に、各底部嵌合構造を形成することができる。これは、共通トレンチ１０５０の突出部１０６０によって、導体層構造の表面も突出し、粗い（金属）表面となるからである。このような応用は、例えばボンドパッド、または追加的なアンカリングまたは嵌合を達成するための他の比較的大きいパッド表面領域の分野において有用である。
【０２４２】
例えば、各トレンチ１０００を接触または結合するために、複数のトレンチを酸化して１つのトレンチとすることによって、金属ゾーンまたは他の導体層構造のための固定用構造が、特に小さいトレンチによって得られる。次に、各導体層構造、各金属ゾーン、または各金属線が、このような広いトレンチ内に配置される。
【０２４３】
形成される共通トレンチ１０５０は、先に説明した実施形態によって示されているように、中間メサ領域１０２０を含む少なくとも２つのトレンチ１０００を基に形成される。しかし、本発明の多くの実施形態では、広いトレンチ１０５０は、３つ以上のトレンチ１０００に基づいている。したがって、広いトレンチ１０５０の幅は、通常は、少なくとも、例えばトレンチトランジスタのセルフィールドにおいて形成される別のトレンチ１１５０のトレンチ幅の２倍よりも大きい。本発明の別の実施形態では、共通トレンチ１０５０が３つ以上のトレンチ１０００に基づいており、共通トレンチ１０５０の幅は、別のトレンチ１１５０の幅の少なくとも３倍、５倍、またはそれ以上である場合が多い。
【０２４４】
特にトランジスタの分野では、上述の信頼性のリスクに加えて、設計の最適化に関して、さらなる目標が顕在化している。この目標は、各デバイスの性能に関するものである。しかるべき目標として、例えば切り替えトランジスタ、すなわち導電性である場合、および各切り替え動作において、可能な限り損失を低減するという目標が含まれている。このためには、オン抵抗Ｒｏｎ・Ａ（Ｒｏｎは特定のオン抵抗、Ａは各トランジスタの表面積）およびフィギュアオブメリット（ＦＯＭ）Ｒｏｎ・Ｑｇａｔｅ（各電界効果トランジスタのゲート電荷）を可能な限り最低限に抑える必要がある。ゲート電荷Ｑｇａｔｅは、とりわけ、ドレイン端子に対する各トランジスタのゲート端子の容量値の割合によって影響を受ける。
【０２４５】
したがって、図２３〜図２６に関連して説明する本発明の実施形態によって、例えば、実際のトランジスタセルのゲート電極を電気的に接触させるためのゲートランナーが収容される場合が多いチップ縁領域において生じる、ＴＣ負荷に関するリスクを回避または最小限化することができる。同時に、本発明の実施形態によって、適切な遮断構造が設けられるように、上述のフィギュアオブメリットを最適化または改善することができる場合がある。このような構造を製造することのできる一方法についてもまた、図２５〜図２６に関連して説明する。
【０２４６】
これに関連する本発明の実施形態は、動作を改善するための少なくとも１つの遮断構造を用いて、各導体層構造、金属構造、または金属線をより下部に配置することによって、金属ゾーンのＴＣ動作を改善することに基づいている。例えばこれによって、上述の本発明の実施形態に加えて、トランジスタの容量値の割合、すなわち各トランジスタのゲート／ドレイン容量を低減するか、または最小限にすることができる。
【０２４７】
セルフィールドトレンチエッチング処理とは独立して、深くて広いトレンチを形成することのできる上記方法について、図２５〜図２６に関連してさらに詳しく説明する。電界効果トランジスタの場合、これは、例えば２０Ｖ〜６０Ｖの低い電圧レベルにとっては有利である。これは、このような場合、セルフィールドトレンチおよび固定用トレンチが互いに独立して最適化されるからである。例えば、アプリケーションに応じて、特に容量の小さい部品に対してセルフィールドトレンチを設計し、その結果これらを形状的に小さくかつ平坦に設計することが望ましい。対照的に、アプリケーションに応じて、各固定用トレンチが特に広く深くなるように設計して、例えばゲートランナー金属構造を配置できるようにすることが望ましい。さらに、例えばポリシリコン構造であってもよい上述の遮断構造をも、酸化物または場合によっては必要な他の絶縁層に沿って、深い各トレンチ内に配置する場合、この目的のためには、一部のアプリケーションでは、トレンチの深さは少なくとも５μｍ〜１０μｍであることが望ましい。対照的に、例えばいわゆる２５Ｖ電圧レベルの電界効果トランジスタが扱われる場合、例えばセルフィールドトレンチのためのトレンチの深さは、わずか１μｍ〜２μｍであってよい。関連する方法について、図２５〜図２６に関連させてさらに詳しく説明する。
【０２４８】
このように、本発明の一実施形態に係る、導体層構造８１０のための嵌合構造８００を形成する方法は、基板材料１０１０の表面８３０に、第１のトレンチ１０００−１および第２のトレンチ１０００−２を形成する工程を含んでいる。これら第１のトレンチおよび第２のトレンチは、互いに平行な距離を置いて配置される。このため、それらのトレンチの間に基板材料１０１０のメサ領域１０２０が残る。上記方法は、メサ領域１０２０の表面において基板材料の物質変換を行う工程と、メサ領域１０２０の表面１０３０において、変換された基板材料を物質を特定的に除去する工程とをさらに含んでいる。これによって、第１のトレンチ１０００−１および第２のトレンチ１０００−２が、メサ領域１０２０内におけるトレンチ底部１０７０に突出部１０６０を含む共通トレンチ１０５０に結合される。上記方法は、導体層構造８１０を堆積する工程をさらに含んでいる。これによって、導体層構造８１０は、少なくとも部分的には共通トレンチ１０５０内に配置され、突出部１０６０に面する領域に窪み１１１０が形成される。
【０２４９】
別の実施形態では、上述の方法は、複数のトレンチを形成する工程を含んでいてよい。外部トレンチは、当該トレンチの第２の部分とは異なる幅を有する第１の部分を有している。これによって、第１の領域内における共通トレンチの幅は、第２の領域とは異なっている。別の実施形態では、上記第１および第２のトレンチは、上記方法において、主表面に対して異なる深さ（すなわち第１および第２の深さ）を有するように形成することができる。共通トレンチは、突出部の高低差が、共通トレンチの深さの９０％を超えないように（すなわち当該深さの９０％未満となるように）形成することができる。この割合は、別の実施形態では、７５％未満または５０％未満に制限してもよい。
【０２５０】
図２３Ａは、本発明の一実施形態に係る固定用構造８００を含むデバイス８２０の断面を、断面方向Ａ−Ｂ−Ｃに沿って示している。断面方向Ａ−Ｂ−Ｃは、デバイス８２０の上面を示す図２３Ｂにも示されている。デバイス８２０は、複数のトレンチ１１５０−１、１１５０−２、．．．を有するセルフィールド１３００を含む縦型トレンチ電界効果トランジスタである。各トレンチは、下部電極１３１０および上部電極１３２０を含んでいる。
【０２５１】
これら２つの電極は、その名称が示しているように、各トレンチ内において、互いに垂直に補完するように配置されており、また絶縁層１３３０によって互いに電気的に分離されている。さらに、トレンチ１１５０は、絶縁層１１００によって下地が施されている。これは特に、２つの電極１３１０および１３２０が、各トレンチ１１５０の下の基板材料１０１０に、意図せずして電気的に接触することを防止するためである。トレンチ１１５０内では、絶縁層の厚さは、図２３Ａに示されているように、様々であってよい。当該絶縁層は、フィールド酸化物（ＦＯＸ）とも称される場合が多い。
【０２５２】
上部電極１３２０は、その上に位置する層および構造から、絶縁層１３４０によって電気的に絶縁されている。したがって、セルフィールド１３００内の別のトレンチ１１５０内に位置するこれら２つの電極１３１０および１３２０は、そのそれぞれの環境から、側方は絶縁層１１００によって電気的に絶縁されており、また垂直方向においては絶縁層１３３０および１３４０によって電気的に絶縁されている。
【０２５３】
上部電極１３２０は、縦型トランジスタの実際のゲート電極を構成しており、またデバイス８２０のゲート端子に接続されている。下部電極１３１０もまたトレンチ１１５０内に配置されている。しかし下部電極１３１０は、動作中に電界効果トランジスタのチャネルを制御する機能を果たすことはなく、むしろフィールドに影響を与えるために用いられる。したがって下部電極１３１０は、デバイス８２０のソース電位のための端子に結合される。上部電極１３２０および下部電極１３１０のための各端子は、図２３Ａに示されている断面Ａ−Ｂ−Ｃ外に形成される。
【０２５４】
トレンチ１１５０の下部電極１３１０、およびトレンチ１１５０間に配置されているソース端子（図２３Ａには示していない）は、それぞれ、ソースメタライゼーション１３５０に間接または直接接続されている。ソースメタライゼーション１３５０もまた、各コンタクトワイヤのための外部回路のためのボンドパッド（すなわちデバイス８２０の端子パッド）として機能する。各コンタクトワイヤは、例えばボンディングプロセスによって、端子パッド１３５０に接続することができる。図２３Ｂの平面図によって示されているように、ソースメタライゼーション１３５０は、デバイス８２０の中心に位置する広い領域上に配置されている。図２３Ｂは、デバイス８２０のチップの隅部の断面を示していることに留意されたい。
【０２５５】
次に、デバイス８２０の別の構造について、図２３Ａおよび図２３Ｂと共に説明する。一方では、図２３Ｂの概略平面図を用いて、デバイス８２０の層状構造について図２３Ａに関連して示し、他方では、各構造の側方における構成およびその相互作用について示す。既に簡単に説明したが、図２３Ｂは、上部にデバイス８２０が形成されたチップの隅部の断面を示している。さらに図２３Ｂは、概略図であって、個々の構造的特徴を明確に示すためのものではない。これらは、例えば、トレンチ１１５０の内部構造を含んでいる。図２３Ｂはまた、周期的または別の方法で配置された全ての要素を示しているわけではなく、また複数回参照される。図２３Ｂは、セルフィールド１３００の３つの第１のトレンチ１１５０−１、１１５０−２、１１５０−３のみを示している。トレンチ１１５０のさらなる連続は、第３のトレンチ１１５０−３の隣の点線で示されている。
【０２５６】
２つの電極１３１０および１３２０は、各端子構造によって、デバイス８２０の各端子に間接または直接結合されている。図２３Ａおよび図２３Ｂは、トレンチ１１５０の下部電極１３１０のために、デバイス８２０ではポリシリコン（ポリ−Ｓｉ）からなる各端子構造１３６０を示している。端子構造１３６０は、デバイス８２０の動作中にソース電位が印加される下部電極１３１０を接触させる機能を有しているため、「ポリ−Ｓ」とも称される。
【０２５７】
端子構造１３６０は、図２３Ａに示されている断面に沿って、点Ａと点Ｂとの間の領域内において、凹部８４０の内部から、その側壁に沿って伸びており、またデバイス８２０の主表面８３０上の絶縁層１１００上に伸びている。図２３Ｂは、端子構造１３６０（ポリ−Ｓ）が、凹部８４０から、ソースメタライゼーション１３５０領域の下のセルフィールド１３００内に伸びていることを示している。ここでは、端子構造１３６０は、その下に位置する基板材料から、絶縁層１１００によって電気的に絶縁されている。この絶縁層１１００は、酸化物層の場合は、フィールド酸化物（ＦＯＸ）とも称される。
【０２５８】
端子構造１３６０は、その上に位置する構造から、別の絶縁層１３７０によって電気的に絶縁されている。別の絶縁層１３７０は、開口部および他のコンタクトホールを除いて、端子構造１３６０を完全に被覆している。この別の絶縁層１３７０はまた、酸化物として形成される場合が多いため、ポリ酸化物の略称である「Ｐｏｌｏｘ」と表示される。これは、端子構造１３６０のポリ−Ｓの表示からの借用である。
【０２５９】
別の絶縁層１３７０は、端子構造１３６０（ポリ−Ｓ）と、関連するソースメタライゼーション１３５０とを電気的に接触させるために、コンタクトホール１３８０を含んでいる。コンタクトホール１３８０には、必要に応じて、ドープされた、高濃度にドープされた、またはドープされていない半導体材料（例えばポリシリコン）、あるいは追加的な金属構造を充填することができる。
【０２６０】
図２３Ｂにも示されているように、デバイス８２０は、その外側領域に導体層構造８１０を含んでいる。導体層構造８１０は、図２３Ａおよび図２３Ｂに示されている特定の実施形態では、ゲート電位のためにデバイス８２０の端子に接続された金属線である。したがって金属線８１０もまた、いわゆるゲートランナーと称される。上記ゲートランナーは、デバイス８２０の機能性を確保するために、いわゆるパワーメタライゼーションに関連して形成される場合が多い。パワーメタライゼーションでは、各金属構造が、他の導電性構造よりも明らかに広く且つ厚く形成される。したがってゲートランナー８１０は、まさに、上述のＴＣ負荷を受けやすい金属構造である。このため、（導体層構造８１０の一実施形態では）ゲートランナー８１０は、少なくとも部分的には、各トレンチに基づいて形成された凹部８４０内に配置されている。凹部８４０は、ここでは、図２３Ｂの平面図にも示されているように、適切に幅広くなるように設計されたトレンチに基づいて形成されている。
【０２６１】
ゲートランナー８１０は、別の端子構造１３９０から、絶縁層１４００によって分離されている。別の端子構造１３９０は、コンタクトホールおよび他の開口部の領域は別として、ゲートランナー８１０の下に配置されている。別の端子構造１３９０は、ここでは、特に、セルフィールド１３００内のトレンチ１１５０の上部電極１３２０を間接または直接接触させるための機能を果たす。別の端子構造１３９０はまた、端子構造１３６０と同様にポリシリコンから形成されている場合が多ため、「ポリ−Ｇ」と称される。これは、別の端子構造１３９０がゲート電位を有しているためである。絶縁層１４００（酸化物として形成される場合も多い）は、特に、ゲートランナー８１０と別の端子構造１３９０とを電気的に接続させるために、コンタクトホール１４１０を含んでいる。コンタクトホール１４１０は、本実施形態では、ゲートランナー８１０の材料によって充填されている。したがって、ゲートランナー８１０と別の端子構造１３９０との接続は、まさにこのコンタクトホール１４１０によって行われる。絶縁層１４００は、酸化物層として形成されている場合、中間酸化物（ＩＮＴ ＯＸ）と称される場合も多い。
【０２６２】
これに関連して、図を簡素にするために、図２３Ｂは、別の端子構造（ポリ−Ｇ）１３９０、絶縁層１４００、あるいはコンタクトホール１４１０のいずれも図示していないことに留意されたい。図２３Ａにも示されているように、絶縁層１４００はまた、重複している領域において、ソースメタライゼーション１３５０と端子構造１３６０との間に伸びている。コンタクトホール１３８０は、ソースメタライゼーション１３５０と別の端子構造１３６０とを電気的に接触させるために、絶縁層１４００内に各開口部を有している。
【０２６３】
したがって、図２３Ａおよび図２３Ｂに示されている固定用構造８００の実施形態は、凹部８４０（固定用トレンチ）内に、導体層構造８１０としてゲートランナーを含んでいるだけではなく、ポリ−Ｓ１３６０、ポリ−Ｇ１３９０、中間ポリ酸化物１３７０をさらに含んでいる。ゲートランナー８１０は、コンタクトホール１４１０によって別の端子構造１３９０と電気的に直接接触している。しかし、その下に位置するポリ−Ｓ１３６０は、ゲートランナー８１０とポリ−Ｇ１３９０との両方から電気的に絶縁されており、またソースメタライゼーション１３５０に電気的に接続されている。ポリ−Ｓ構造１３６０は、ポリ−Ｇ構造１３９０とは異なり、その全体がゲートランナー８１０（導体層構造８１０）の下に伸びており、また場合によって、凹部８４０の側壁に沿って伸びている。ポリ−Ｓ構造１３６０は、ゲートランナー８１０およびその下に位置するポリ−Ｇ１３９０を、各基板の主表面８３０とは反対側にある後部面に位置するデバイス８２０のドレイン端子から、電気的に遮断している。
【０２６４】
言い換えると、図２３Ａおよび図２３Ｂに示されている固定用構造８００の実施形態は、金属線すなわち金属ゾーン８１０を形成する形態を提供する。金属ゾーン８１０は、より深くに配置され、各デバイス８２０の切り替え特性を改善させる遮断層を有している。これに対応する方法について、図２５および図２６Ａ〜図２６Ｋを参照しながらより詳しく説明する。
【０２６５】
図２３Ａおよび図２３Ｂは、ゲートランナー領域内においてより深くに配置された遮断構造の断面、および可能な配置を示している。図２３Ａおよび図２３Ｂでは、端子は、深いゲートランナートレンチ８４０から引き出された平面状のポリ−Ｓ層１３６０によって形成されている。これらの図に示されているポリ−Ｓ１３６０は、ポリ−Ｇ１３９０およびゲートランナー金属８１０を、デバイス８２０の後部面に配置されたドレイン端子から遮断する機能を果たす。ポリ−Ｓ１３６０は、深く広いトレンチ８４０の側壁およびトレンチ８４０の底部において、完全に下地を施しており、またコンタクトをとるためにトレンチの一方から引き出されている。
【０２６６】
しかしポリ−Ｓ１３６０は、直接遮断するために、深いトレンチ８４０内のみに伸長および接続されていてもよい。このような場合、例えば、セルフィールド１３００のトレンチ１１５０を介して、ポリ−Ｓ１３６０を直接接触させる形態も可能である。セルフィールド１３００のトレンチ１１５０の一部は、図２４に概略的に示されているように、深いトレンチ８４０内へ伸びている。
【０２６７】
図２４は、本発明の一実施形態に係る固定用構造８００またはゲートランナー８１０を有する縦型電界効果トランジスタである別のデバイス８２０の平面図を示している。図２４に示されている実施形態は、図２３Ａおよび図２３Ｂに示されている実施形態とは、層構造においてわずかに異なっている。図２４に示されている実施形態はまた、図２３Ｂの配置においてわずかに異なっているのみである。このため、これら２つの実施形態間の相違点は、以下のように強調されている。ここでもまたポリ−Ｓと称される端子構造１３６０は、トレンチ８４０内のみに伸びている。ポリ−Ｓ、すなわちその端子の電気的接触は、共通トレンチ８４０内へ伸びるセルフィールドトレンチ１１５０によって行われる。
【０２６８】
このように、図２４に示されている３つのセルフィールドトレンチ１１５０は、トレンチ８４０まで伸びている。このため、トレンチ１１５０内に配置された下部電極１３１０は、トレンチ８４０内において、平面に形成されたポリ−Ｓ１３６０と直接接触している。図２４に示されているデバイスでは、図２３Ａおよび図２３Ｂに示されているデバイス８２０とは異なり、電位は、セルフィールド１３００の実際のトレンチ１１５０領域において、各コンタクトホール１４２０を用いて、ソースメタライゼーション１３５０からポリ−Ｓ１３６０へと電気的に供給される。したがってポリ−Ｓ１３６０の端子は、個々の「ソースフィンガ」を用いたフィンガ型端子との関連において、コンタクトホール１４２０を介して、セルフィールド１３００内のソース金属１３５０に形成される。
【０２６９】
次に、より深くに配置され、遮断部およびアンカリングを含むゲートランナーの製造方法について、図２５および図２６Ａ〜図２６Ｋに関連して説明する。しかし、図２６Ａ〜図２６Ｋに関連して得られる構造の異なる中間工程を用いて、実際のプロセスフローについて説明する前に、まず、本発明の一実施形態に係る固定用構造８００の平面図について、図２５に関連して説明する。
【０２７０】
図２５に示されている平面図は、ある程度は、図２４に示されている平面図と類似している。ここでもまた、ゲートランナーすなわち導体層構造８１０は、例えばトレンチ８４０内に配置されている。ポリ−Ｓ構造１３６０は、ここでもまた、ゲートランナー８１０の下において、ゲートランナー８１０を遮断するための別の導体層構造として示されている。以下に説明する複数の別の構造および層は、図２５には示されていない。フィードトレンチ１４３０は、トレンチ８４０内へと垂直に伸びている。フィードトレンチ１４３０は、セルフィールド１３００のトレンチ１１５０内へと伸びている。フィードトレンチ１４３０の内部は、ポリシリコン構造１４４０が配置されている。ポリシリコン構造１４４０は、凹部８４０（固定用トレンチ）内において、ポリ−Ｓ構造１３６０と電気的に接触している。固定用トレンチ８４０すなわち凹部８４０の内部は、低領域と称される場合もある。ポリシリコン構造１４４０は、さらに、セルフィールド１３００のトレンチ１１５０の下部電極１３１０へと伸びている。
【０２７１】
別の過程においても再度形成されるポリ−Ｇゾーン１３９０、およびセルフィールド３００のトレンチ１１５０の関連する上部電極１３２０に関しては、その品質において、基本的には、端子に関して各ポリ−Ｓ構造１３６０に該当することが、これらにも該当する点に留意されたい。ここでもまた、各ポリ−Ｇ構造を平面的に引き伸ばすことに関連してセルフィールドトレンチ１１５０を接続することもまた、ポリ−Ｓ１３６０を示す図２３Ａおよび図２３Ｂに示されているように、可能である。また、図２４および図２５に示されているように、セルフィールドトレンチ１１５０を、これらの内部へ直接伸びるトレンチによって接続することも可能である。
【０２７２】
当該製造方法のプロセスフローについて、図２６Ａ〜図２６Ｊに関連させて、図２５の矢印Ａによって示されている断面に沿って説明する。プロセスフロー中に得られる、図２５の断面領域Ｂに沿った断面については、図２６Ｋに関連して説明する。
【０２７３】
図２６Ａは、ゲートランナー領域の断面を示している。このゲートランナー領域は、後の時点において、２つの任意の処理工程後に得られる。まず、基板材料１４５０の主表面８３０において、１つまたは複数のトレンチ１４６０が、基板材料１４５０内にエッチングされる。トレンチ１４６０は、トレンチエッチング中に、ゲートランナー８１０のため後でより深くに形成されるトレンチ８４０のゾーン内にエッチングしてもよい。したがって、これらトレンチ１４６０は全て、より深い構造を形成することができるように機能する。したがって、これらトレンチ１４６０は、ダミートレンチと称される場合もある。トレンチ１４６０は、ここでは、例えばセルフィールド１３００のトレンチ１１５０の製造方法において、同時に形成することができる。これらトレンチ１４６０は、異方性エッチング処理、例えばイオンビーム、あるいは反応性イオンビームエッチングによって形成される場合が多い。この後、あるいは場合によってはこの前に、レジスト１４７０が塗布、露光、および堆積される。これによって、トレンチ１４６０領域内に開口部１４８０が形成される。このように形成されるトレンチ１４６０は、当然ながら、図１８〜図２２に関連して説明したように、底部嵌合構造のためのトレンチ１０００として用いることができる。
【０２７４】
図２６Ｂは、レジスト平面、またはその内部に配置されたレジスト１４７０が露光された後の状態を示している。この状態では、レジスト１４７０内の各領域は開口しており、また基板材料１４５０は、図２６Ａのトレンチ１４６０領域内において、本質的には等方性である傾向が高いエッチング処理によって除去されている。これによって、基板材料１４５０内において、対応するトレンチすなわちトレンチ８４０に基づいて、凹部８４０が形成される。
【０２７５】
図２６Ｃは、基板材料１４５０と、レジスト平面からレジストを除去した後に得られる凹部８４０とを示している。基板材料１４５０を酸化することによって、図２６Ｄに示されているように、主表面８３０上、凹部８４０の側壁および底領域に、フィールド酸化物である絶縁層１１００が形成される。このように図２６Ｄは、フィールド酸化物１１００が酸化された後のデバイスを示している。
【０２７６】
その後、絶縁層１１００上にポリシリコンが堆積される。当該ポリシリコンは、図２６Ｅに示されているように、トレンチ８４０内において、端子構造１３６０すなわちポリ−Ｓ１３６０を形成している。図２６Ｆは、トレンチ８４０内にポリ−Ｓ１３６０を形成するポリシリコン層の余分な材料が、化学的機械研磨（ＣＭＰ）によって除去された後の状態にあるデバイスを示している。このように、ポリシリコン１３６０は、ＣＭＰ処理工程後は、トレンチ８４０のゾーン内にのみ残留する。当然ながら、異なる形状を考慮および実施してもよい。
【０２７７】
図２６Ｇは、後のポリ−Ｓ１３６０と後に形成されるポリ−Ｇ１３９０との間に別の絶縁層１３７０を設けるために別の酸化を行った後に形成される中間生成物を示している。別の絶縁層１３７０は、２つのポリ１３６０と１３９０との間に配置されており、また酸化によってそれより前に堆積されたポリ−Ｓ構造１３６０のポリシリコンから得られるものであるため、ポリ酸化物または「Ｐｏｌｏｘ」とも称される。図２６Ｈは、別のＣＭＰ処理工程後における、デバイスの中間工程を示している。上記別のＣＭＰ処理工程では、ポリ−Ｇ１３９０の余分なポリシリコン材料、および場合によっては余分な酸化物が、主表面８３０から少なくとも部分的に除去される。
【０２７８】
次に、別の絶縁層１４００が堆積される。別の絶縁層１４００は、酸化物である場合は、中間酸化物層（ＩＮＴ ＯＸ）とも称される。次に、コンタクトホールエッチング工程において、ポリ−Ｇ１３９０を接触させるためのコンタクトホール１４１０が、トレンチ８４０の内部に形成される。次に、パワーメタライゼーションの堆積およびゲートランナー８１０の必要な構造に関連して、トレンチ８４０内において、それより前に形成された層構造上に、ゲートランナーである導体層構造８１０が形成される。これについては、図２６Ｊに示されている。
【０２７９】
パワーメタライゼーションの堆積は、導体層構造８１０の例としてのゲートランナー８１０に加えて、図２３Ａ、図２３Ｂ、および図２４に示されているソースメタライゼーション１３５０を含んでいてよい。このパワーメタライゼーションの堆積は、例えばスパッタリング法を用いて行うこともできる。ここでは、各金属は、コンタクトホール１４１０に下地を施している。このため各金属は、ゲートランナー８１０と、その下に位置するポリ−Ｇ構造１３９０との電気的接触を構築している。
【０２８０】
図２５に示されている各デバイスの概観に照らして既に説明したように、図２６Ａ〜図２６Ｊに示されている工程は、Ａで印されている位置を示している。対照的に、図２６Ｋは、上記にしたがって形成されたデバイスの、図２５においてＢで印されている方向に沿った断面を示している。
【０２８１】
図２６Ｋは、ソースポリ１３６０が接触している端子トレンチ１４３０の領域の断面を示している。本質的には、図２６Ｋに示されている図は、各ポリシリコン構造１４４０に沿ったフィードトレンチ１４３０がトレンチ８４０内へと伸びている点において、図２６Ｊに示されている図とは異なっている。図２５に関連して既に示したように、このフィードトレンチ１４３０は、図２６Ｋに示されている断面に垂直に伸びるトレンチ１１５０または別のフィードトレンチへと伸びている。したがって後者は、トレンチ１１５０の各電極１３１０へと伸びている。したがって図２６Ｋは、ソース電位を有する各構造にポリ−Ｓ１３６０を接続する直交端子トレンチの断面を示している。
【０２８２】
上述の本発明の実施形態において、上記別の端子構造は、別の導体層構造１３６０として、１つだけの半導体層（ポリシリコン）を含んでいるいずれの場合であっても、基本的には、金属層、合金層、半導体層、またはこれら層の任意の組み合わせのみを含む導体層構造によって置き換え可能である。同様に、電圧または電流を伝導させる各導体層構造の基本的な容量が、少なくとも完全には抑制されていない限りは、各導体層構造１３６０内に絶縁材料を挿入することが望ましい場合もある。
【０２８３】
上述した本発明の実施形態において、導体層構造８１０が単一の金属線として示されている場合、より具体的にはゲートランナーとして示されている場合であっても、基本的には、これに関連して、金属層を少なくとも１つ含む任意の導体層構造８１０を用いることができる。これに関連して、合金を含む層は、本明細書の目的のために、金属層であると考えられる点について留意されたい。
【０２８４】
既に説明した実施形態に示されている導体層構造８１０は、少なくとも凹部８４０の深さ部分を超えて、各凹部の幅全体が充填されるように、各トレンチすなわち凹部８４０を少なくとも部分的に充填していてよい。同様に、導体層構造は、デバイスの主表面８３０を超えて突出していてもよい。
【０２８５】
一般的には、より深くに配置される上記構造は、基本的には独立型の構造であってよい。したがって、より深くに配置されて固定される上記各構造は、もっぱら金属またはポリシリコン構造であってよい。より深くに配置される上記構造、すなわち導体層構造８１０は、例えば深いトレンチ８４０内に配置された、単なるポリ−Ｓ構造またはポリ−Ｇ構造であってもよい。しかし既に説明したように、これらは任意に組み合わせて形成することもできる。これらを製造するために必要な各プロセスは、基本的には任意に組み合わせることができ、また所望の通りに用いることができる。例えば、やや高い電圧レベルで配置工程を行うために比較的平坦なトレンチが用いられる場合、図２６Ａに関連して説明したセルフィールドトレンチエッチングを固定用構造のために用いることができる。中程度から低程度の電圧レベルで１つまたは複数のポリシリコン層および／または金属線を配置させるために比較的深いトレンチが必要である場合は、ここに説明したプロセスを用いることができる。ここで説明した方法は、変形例においては、原理的に、例えば深さが１．５μｍ未満の非常に平坦なセルフィールドトレンチ、すなわちプレーナ型トランジスタが形成される場合は、第１のセルフィールドトレンチエッチングを完全に省略できるように構成することもできる。これにより、実施可能な多数の別の態様のうち、わずか２つの実施可能な実施例が記載された。このような場合、深い固定用トレンチは、ここで説明した方法のみによって形成することができる。
【０２８６】
したがって、本発明の実施形態に関連してトレンチおよび凹部を製造するためには、これらのトレンチおよび凹部を、例えばセルフィールドトレンチエッチングのみによって、すなわち本質的には異方性である傾向の高いエッチング処理によって、あるいはレジストエッチングのみによって、すなわち例えば湿式化学によって行われる等方性エッチングによって、あるいはこれらの異なるエッチング手法を任意に組み合わせることによって製造することができる。これらのエッチング方法を用いることによって、各エッチング処理に対して、ほぼあらゆる種類のオーバーラップまたはアンダーカット（アンダーラップと称される場合もある）を含むレイアウトを得ることができる。
【０２８７】
上述の方法は、特定の態様に応じて、ほぼコスト中立的な方法で実施することができる。これは、デバイスを製造する多くのプロセスにおいて、各レジストプロセスが既に、関連するプロセスフローの一部となっているからである。さらに、縦型電界効果トランジスタの場合、ゲートランナー構造をより深くに配置することによって、チップ‐縁設計全体を合理化することができる。これによって、特に、比較的小さいチップ表面積において、顕著にコスト削減することができる。
【０２８８】
当然ながら、上述の実施形態、および固定用並びに嵌合構造の製造方法は、様々な応用分野において互いに組み合わせることができる。例えば、図２３〜図２６に示されている実施形態において、図１８〜図２２に関連して説明した突出部がトレンチ８４０の底領域の各々に形成されるように、トレンチ８４０を形成することができる。また、各コンタクトホール（例えばコンタクトホール１４１０）は、図５〜図７に示されているように形成することができる。同様に、他のそれぞれのエッジ（例えば縦長のコンタクトホールのエッジ）は、図８〜図１１に示されているように形成することができる。また、図１２および図１３に示されている固定用および嵌合構造は、絶縁層または導電性構造（例えば導体層構造）において用いることができる。当然ながら各トレンチは、特定の態様に応じて、図２〜図４に関連して説明したように、オーバーハング形状の側壁を含むように形成することができる。
【０２８９】
本発明の一実施形態に係る固定用構造８００は、主表面８３０を含むデバイス８２０と、デバイス８２０の主表面８３０からデバイス８２０内に伸びる凹部８４０と、導体層構造８１０とを含んでいる。導体層構造８１０は、その全長にわたって、その断面領域の少なくとも２０％の割合が、デバイス８２０の主表面８３０の下に位置する凹部８４０内に配置されている。ここでは、導体層構造８１０は、金属層８７０を少なくとも１つ有している。
【０２９０】
このような固定用構造８００では、導体層構造８１０は、その全長にわたって、全体が完全にデバイス８２０の主表面８３０の下の凹部８４０内に収まっていてもよい。同様に、凹部８４０は、デバイス８２０内のトレンチであってよい。あるいは、導体層構造８１０は、少なくとも導体層構造８１０の一部に対して露出した、凹部８４０の底部の反対側にある主表面８５０を含んでいてよい。
【０２９１】
固定用構造８００である本発明の別の実施形態では、導体層構造８１０の一部は、凹部８４０の全長に関して、凹部８４０内に完全には収まっていなくてもよい。しかしこの部分は、凹部８４０に対して、導体層構造８１０の全長の最大５％である。固定用構造８００では、凹部８４０は底部を含んでいてよい。固定用構造８００は、導体層構造８１０と凹部８４０の底部との間に配置された別の導体層構造をさらに含んでいる。このような場合、別の導体層構造１３６０は、電位に接続されるように、端子構造に結合されている。
【０２９２】
このような場合、固定用構造８００では、絶縁層１３７０は、導体層構造８１０と別の導体層構造１３６０との間に配置されていてよい。これによって導体層構造８１０は、上記別の導体層構造から電気的に絶縁される。
【０２９３】
本発明の一実施形態に係る固定用構造８００では、凹部８４０は、トレンチ底部１０７０を含むトレンチ８４０であってよい。トレンチ底部１０７０は、突出部１０６０を含んでいる。導体層構造８１０は、突出部に面する領域において窪み１１１０を含む金属構造である。ここでは、凹部８４０のトレンチ底部１０７０と突出部との高さの差は、最大で、少なくとも２００ｎｍ、あるいは凹部すなわちトレンチ８４０の深さの少なくとも５％であってもよい。これらの場合、凹部８４０は、複数の突出部１０６０をさらに含んでいてもよい。ここでは、導体層構造８１０は、凹部の深さの少なくとも３０％で、凹部の幅を充填していてもよい。また、このような固定用構造８００では、凹部８４０は、凹部８４０の別の部分と異なる幅を有する部分を、少なくとも１つ含んでいてもよい。さらに、本発明の一実施形態に係る固定用構造８００では、凹部８４０の最小幅は、導体層構造８１０の幅以上であってもよい。同様に、固定用構造８００では、導体層構造８１０は、凹部８４０の底部の上に配置されていてもよい。
【０２９４】
本願において説明した、異なる固定用構造および嵌合構造の実施形態に加えて、これらは、当然ながら、互いに様々に組み合わせることができる。例えば、図５〜図１１において説明した嵌合構造の実施形態は、互いに任意に組み合わせて用いることもでき、また、例えば図２〜図４および図１２〜図１７に説明されている固定用構造の実施形態と組み合わせて用いることもできる。同様に、固定用構造の様々な実施形態は、互いに組み合わせることができる。特定の応用分野に応じて、例えば、図１〜図４に示されている固定用構造の実施形態を、図１７に関連して説明した固定用構造の実施形態と共に用いることができる。同様に、図１４〜図１６に関連して説明した固定用構造の実施形態と、図１７に示されている固定用構造の一実施形態とを組み合わせることも可能である。さらに、固定用構造の対応する実施形態の凹部は、当然ながら、嵌合構造の実施形態においてさらに説明したトポロジーエッジを含んでいてよい。このように、本説明に関連して図示した固定用および嵌合構造は、任意に組み合わせて用いることができ、上述した組み合わせの異なる態様は、そのわずか一部を示しているに過ぎない。
【０２９５】
これらの組み合わせにより、金属表面、金属ゾーン、金属線、あるいはデバイス表面または基板に沿ったその他の金属面がその横方向の力によってシフトされやすい、応力またはその他の負荷に対する負荷耐性を大幅に改善することができる。同様に、異なる固定用構造および／または嵌合構造の対応する組み合わせ、あるいは個々の態様によって、垂直方向の力、すなわち各デバイス表面および基板に垂直に作用する力に対する抵抗を上げることができる。これによって、リフトされた金属線、金属表面、金属ゾーン、およびその他の導体層構造の負荷耐性および抵抗を著しく改善することができる。
【０２９６】
さらに、この点において、固定用構造および／または嵌合構造の全実施形態、およびこれらの組み合わせ、すなわち、特に全デバイスにおいて、チップ、基板、金属層、金属ゾーン、金属構造、導体層構造は、一般的には露出しているため、ボンドワイヤあるいはその他のコンタクトワイヤを用いて、基板またはデバイスの反対側にある面から接触させることができることに留意されたい。各金属ゾーンまたは導体層構造は、例えば熱ボンディングまたは超音波ボンディングによって形成されるボンドワイヤに加えて、プレスコンタクトまたはバネコンタクトによっても、電気的に接触させることができる。必要に応じて、各金属構造および／または導体層構造の少なくとも一部は、ＰＭＭＡ、ＢＰＳＧ、または異なる有機化合物などの（有機）保護層によって被覆されていてもよい。しかし特に、各金属ゾーンまたは導体層構造は、例えばＣＭＯＳデバイス（ＣＭＯＳ＝相補型金属酸化膜半導体）の場合と同様に、一般的には、ほぼ、あるいは全く、酸化物層および／または窒化物層によって被覆されていない。
【０２９７】
既に説明したように、以下の説明を簡単にするために、略式の参照符号が用いられている。
【符号の説明】
【０２９８】
１００ 層構造
１１０ 矢印
１２０ 基板
１３０ 第１の層
１４０ 第２の層
１５０ 第３の層
１６０ 凹部
１７０ トポロジー形成エッジ
１８０ 凹部
１９０ トポロジーエッジ
２００ 固定用構造
２１０ 金属構造
２２０ 固定用凹部または固定用凹部構造
２３０ オーバーハング形状の側壁
２４０ 側壁
２５０ 第１のトレンチ
２６０ エピタキシャルゾーン
２７０ 絶縁層
２８０ 下部電極
２９０ 上部電極
３００ 絶縁層
３１０ 固定用トレンチ
３２０ フィード構造
３３０ 中間酸化物
３４０ コンタクトホール
３５０ 線
３６０ 矢印
４００ 嵌合構造
４１０ 基板
４２０ 構造化されたデバイス層
４３０ トポロジーエッジまたは線
４４０ 金属構造
４５０ 矢印
４６０ ゾーン
４７０ 点
４８０ 直線の接続線
４９０ 円
５００ チップ
５１０ ソースメタライゼーションゾーン
５２０ ゲートメタライゼーションゾーン
５３０ ゲートパッド
５４０ 印
５５０ 方向
６００ 嵌合構造
６１０ 方向
６２０ 構造化されたデバイス層
６３０ トポロジーエッジまたは隣接した線
６４０ 金属構造
６５０ 直線
６６０ 点
６７０ 方向
６８０ 絶縁層
７００ 固定用構造
７１０ 基板の主表面
７２０ 構造化されたデバイス層
７３０ トポロジー構造
７４０ 主表面
７５０ 金属構造
８００ 固定用構造
８１０ 導体層構造
８２０ デバイス
８３０ デバイスの主表面
８４０ 凹部
８５０ 導体層構造の主表面
８６０ 絶縁層
８７０ 金属層
８８０ 別の層
９００ 固定用構造
９１０ 基板
９２０ 基板の主表面
９３０ 矢印
９４０ 後部面
９５０ 領域
９６０ 界面
９７０ 凹部
９８０ 底部
１０００ トレンチ
１０１０ 基板材料
１０２０ メサ領域
１０３０ メサ領域の表面
１０４０ 酸化物層
１０５０ 共通トレンチ
１０６０ 突出部
１０７０ 底部
１０８０ 高低差
１０９０ 深さ
１１００ 絶縁層
１１１０ 窪み
１１２０ 側壁
１１３０ 延長部分
１１４０ 角度
１１５０ 別のトレンチ／セルフィールドトレンチ
１１６０ 部分
１１７０ 別の部分
１１８０ 中断
１１９０ 第１の部分
１２００ 第２の部分
１３００ セルフィールド
１３１０ 下部電極
１３２０ 上部電極
１３３０ 絶縁層
１３４０ 絶縁層
１３５０ ソースメタライゼーション
１３６０ 端子構造
１３７０ 別の絶縁層
１３８０ コンタクトホール
１３９０ 別の端子構造
１４００ 絶縁層
１４１０ コンタクトホール
１４２０ コンタクトホール
１４３０ フィードトレンチ
１４４０ ポリシリコン構造
１４５０ 基板材料
１４６０ トレンチ
１４７０ レジスト
１４８０ 開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイスの金属構造（２１０）のための固定用構造（２００）であって、
オーバーハング形状の側壁（２３０）を少なくとも１つ含み、上記半導体デバイスの半導体基板内に形成された固定用凹部構造（２２０）を含んでおり、
上記金属構造（２１０）は、少なくとも部分的には、上記固定用凹部構造（２２０）内に配置され、
上記金属構造（２１０）は、上記金属構造（２１０）の少なくとも２０％が上記固定用凹部構造（２２０）内に配置され、上記金属構造（２１０）が上記固定用凹部構造（２２０）を上記基板表面まで充填するように、少なくとも部分的には、上記固定用凹部構造（２２０）内に配置されており、上記基板表面は、上記半導体デバイスの半導体基板と上記半導体デバイスのゲート酸化物、すなわち第１の酸化物との界面である、
固定用構造（２００）。
【請求項２】
上記固定用凹部構造（２２０）は、絶縁層（３３０）の一部として、支持層構造（３２０）上に配置されており、
上記金属構造（２１０）は、少なくとも部分的には、上記固定用凹部構造（２２０）の上記オーバーハング形状の側壁の下の上記支持層構造（３２０）上の領域内に配置されている、請求項１に記載の固定用構造（２００）。
【請求項３】
上記金属構造（２１０）は、少なくとも部分的に露出された主表面を含んでいる、請求項１〜請求項２のいずれか一項に記載の固定用構造（２００）。
【請求項４】
上記半導体デバイスは、トレンチ（２５０）をそれぞれ備えたセルフィールドを含むトランジスタを有し、上記トレンチ（２５０）は、当該半導体デバイス内に構造化されている、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の固定用構造（２００）。
【請求項５】
上記固定用凹部構造（２２０）および上記トレンチは、さらに絶縁層（２７０）と並んでおり、
上記支持層構造（３２０）はポリシリコンからなり、上記固定用凹部構造（２２０）の底部上に伸びており、上記トレンチ（２５０）内のゲート電極（２９０）に接触しており、
上記絶縁層（３３０）は、上記支持層構造（３２０）を被覆し、固定用トレンチ（３１０）の底部領域においてコンタクトホール（３４０）を含んでおり、上記支持層構造（３２０）は、当該コンタクトホール（３４０）を介して、上記金属構造（２１０）と直接的かつ導電的に接触している、請求項４に記載の固定用構造（２００）。
【請求項６】
半導体デバイスの金属構造（２１０）のための固定用構造（２００）を形成する方法であって、
オーバーハング形状の側壁（２３０）を少なくとも１つ含み、上記半導体デバイスの半導体基板内に形成された固定用凹部構造（２２０）を含んでおり、
上記金属構造（２１０）は、少なくとも部分的には、上記固定用凹部構造（２２０）内に配置され、
上記金属構造（２１０）は、上記金属構造（２１０）の少なくとも２０％が上記固定用凹部構造（２２０）内に配置され、上記金属構造（２１０）が上記固定用凹部構造（２２０）を上記基板表面まで充填するように、少なくとも部分的には、上記固定用凹部構造（２２０）内に配置されており、上記基板表面は、上記半導体デバイスの半導体基板と上記半導体デバイスのゲート酸化物との界面であり、
上記半導体デバイスは、トレンチ（２５０）をそれぞれ備えたセルフィールドを含むトランジスタを有し、上記トレンチ（２５０）は、当該半導体デバイス内に構造化されており、上記固定用凹部構造（２２０）は、１つの処理工程で上記トレンチに沿って形成されることを特徴とする、
固定用構造（２００）を形成する方法。
【請求項７】
上記固定用凹部構造（２２０）は、ポリシリコンのフィールドプレート（２８０、２９０）によって充填される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
基板（４１０）上のデバイスのための嵌合構造（４００）であって、
トポロジーエッジ（４３０）を少なくとも１つ含んだ、上記基板（４１０）上の構造化されたデバイス層（４２０）と、
上記構造化されたデバイス層（４２０）の上記トポロジーエッジ（４３０）上の少なくとも一部に配置されている、上記構造化されたデバイス層（４２０）上の金属構造（４４０）とを含み、
トポロジーエッジ（４３０）は、上部に上記金属構造（４４０）が伸びており、平面内への投影において隣接した線（４３０）を少なくとも１つ形成しており、
上記線（４３０）は、上記投影の上記平面内の少なくとも１つの領域（４６０）の範囲を決定しており、
上記領域（４６０）は、非凸状であり、
上記領域（４６０）全体を包含する最小の円（４９０）の直径は、５０μｍ以下である、嵌合構造（４００）。
【請求項９】
上記構造化されたデバイス層（４２０）と上記基板（４１０）との間には、導電性のコンタクト構造（３２０）が配置されており、
上記構造化されたデバイス層は、絶縁層（３３０）を含んでおり、
上記構造化されたデバイス層（４２０）が、上記絶縁層（３３０）内に、コンタクトホール（３４０）を少なくとも１つ含んでいることにより、上記金属構造（４４０）は、上記コンタクト構造（３２０）と直接接触しており、
上記デバイス層（４２０）内の上記凹部（３４０）は、上記トポロジーエッジ（４３０）を形成している、請求項８に記載の嵌合構造（４００）。
【請求項１０】
上記領域（４６０）または上記領域のサブ領域は、円形、湾曲形、十字形、多角形、蛇行形、または波形である、請求項８または請求項９のいずれか一項に記載の嵌合構造（４００）。
【請求項１１】
上記金属構造（４４０）は、少なくとも部分的に露出された主表面を含んでいる、請求項８〜請求項１０のいずれか一項に記載の嵌合構造（４００）。
【請求項１２】
基板（４１０）上のデバイスのための固定用構造（７００）であって、
少なくとも１つのトポロジー構造（７３０）と、上記基板（４１０）の反対側の主表面（７４０）とを含んだ、上記基板（４１０）上の構造化されたデバイス層（７２０）と、
上記トポロジー構造（７３０）上の少なくとも一部に配置されている、上記構造化されたデバイス層（７２０）上の金属構造（７５０）とを含んでおり、
上記構造化されたデバイス層（７２０）は、電気的絶縁層を１つのみまたは複数含んでおり、上記トポロジー構造（７３０）は、上記構造化されたデバイス層（７２０）内に、上記構造化されたデバイス層（７２０）の厚さよりも深さの小さい凹部を含んでおり、あるいは、
上記構造化されたデバイス層（７２０）は、ドーピングされていない半導体層または単一ドーピングされた半導体層のみを含んでおり、上記トポロジー構造（７３０）は、上記構造化されたデバイス層（７２０）内に、上記構造化されたデバイス層（７２０）の上記厚さよりも深さの小さい凹部を含んでおり、あるいは、
上記トポロジー構造（７３０）は、上記構造化されたデバイス層（７２０）の上記主表面（７４０）を超えて突出する構造を含んでいる、
固定用構造（７００）。
【請求項１３】
上記構造化されたデバイス層（７２０）は、複数のトポロジー構造（７３０）を含んでいる、請求項１２に記載の固定用構造（７００）。
【請求項１４】
上記複数のトポロジー構造（７３０）は、上記基板（４１０）上に、二次元的に規則的または不規則的に配置されている、請求項１３に記載の固定用構造（７００）。
【請求項１５】
主表面（８３０）を含むデバイス（８２０）と、
上記デバイス（８２０）の上記主表面（８３０）から上記デバイス（８２０）内に伸びている凹部（８４０）と、
その全長にわたって、断面領域の少なくとも２０％の割合が、上記デバイス（８２０）の上記主表面（８３０）の下の上記凹部（８４０）内に配置されている導体層構造（８１０）とを含んでおり、
上記導体層構造（８１０）は、金属層（８７０）を少なくとも１つ含んでいる、
固定用構造（８００）。
【請求項１６】
上記導体層構造（８１０）は、その全長にわたって、上記デバイス（８２０）の上記主表面（８３０）の下の上記凹部（８４０）内に全体が配置されている、請求項１５に記載の固定用構造（８００）。
【請求項１７】
上記凹部（８４０）は、上記デバイス（８２０）内のトレンチである、請求項１３または請求項１６に記載の固定用構造。
【請求項１８】
上記導体層構造（８１０）は、主表面（８５０）を含んでおり、
上記主表面（８５０）は、上記凹部（８４０）の底部の反対側にあり、また上記導体層構造（８１０）の少なくとも一部に対して露出している、請求項１５〜請求項１７のいずれか一項に記載の固定用構造（８００）。
【請求項１９】
上記導体層構造（８１０）の一部は、上記凹部（８４０）の全長に関して、上記凹部（８４０）内において完全には収まっておらず、上記凹部（８４０）に対する上記導体層構造（８１０）の全長の最大５％である、請求項１５〜請求項１８のいずれか一項に記載の固定用構造（８００）。
【請求項２０】
上記凹部（８４０）は、底部を含んでおり、
上記固定用構造（８００）は、上記導体層構造（８１０）と上記凹部（８４０）の上記底部との間に配置された、別の導体層構造をさらに含んでおり、
上記別の導体層構造は、電位に接続されるように、端子構造に結合されている、請求項１５〜請求項１９のいずれか一項に記載の固定用構造（８００）。
【請求項２１】
上記導体層構造（８１０）が上記別の導体層構造から電気的に絶縁されるように、上記導体層構造（８１０）と上記別の導体層構造との間に絶縁層が配置されている、請求項２０に記載の固定用構造（８００）。
【請求項２２】
上記凹部（８４０）は、トレンチ底部（１０７０）を有するトレンチであって、
上記トレンチ底部は、突出部（１０６０）を有しており、
上記導体層構造（８１０）は、上記突出部に面した領域において窪み（１０７０）を含む金属構造を有している、請求項１５〜請求項２１のいずれか一項に記載の固定用構造（８００）。
【請求項２３】
上記凹部（８４０）のトレンチ底部（１０７０）と上記突出部（１０６０）との最大の高低差（１０８０）は、少なくとも２００ｎｍ、または上記凹部（８４０）の深さ（１０９０）の少なくとも５％である、請求項２２に記載の固定用構造（８００）。
【請求項２４】
上記凹部（８４０）は、複数の突出部（１０６０）を含んでいる、請求項２２または請求項２３のいずれか一項に記載の固定用構造（８００）。
【請求項２５】
上記導体層構造（８１０）は、上記凹部（８４０）の幅を、上記凹部（８４０）の深さ（１０９０）の少なくとも３０％まで充填している、請求項１５〜請求項２４のいずれか一項に記載の固定用構造（８００）。
【請求項２６】
上記凹部（８４０）は、上記凹部（８４０）の別の部分（１１７０）と幅が異なる部分（１１６０）を少なくとも１つ含んでいる、請求項１５〜請求項２５のいずれか一項に記載の固定用構造（８００）。
【請求項２７】
基板（４１０）上のデバイスのための嵌合構造（６００）であって、
少なくとも１つのトポロジーエッジ（６３０）と、絶縁層と、多数のコンタクトホールとを含んだ、上記基板（４１０）上の構造化されたデバイス層（６２０）と、
上記構造化されたデバイス層（６２０）の上記トポロジーエッジ（６３０）の少なくとも一部に配置されている、上記構造化されたデバイス層（６２０）上の金属構造（６４０）とを含んでおり、
上記トポロジーエッジ（６３０）の上記部分は、平面内へ投影している少なくとも１つの隣接した線（６３０）を形成しており、
直線（６５０）は、上記隣接した線（６３０）に沿って規定可能な１９μｍ〜４２μｍの長さを有しており、これによって上記線（６３０）は、上記直線（６５０）上の第１の点（６６０−１）および第３の点（６６０−３）に対して、上記直線（６５０）の第１の側に配置されており、また、上記直線（６５０）上の第２の点（６６０−２）および第４の点（６６０−４）に対して、上記直線（６５０）の、上記第１の側の反対側に配置されており、
上記第２の点（６６０−２）は、上記第１の点（６６０−１）と上記第３の点（６６０−３）との間に配置されており、上記第３の点（６６０−３）は、上記第２の点（６６０−２）と上記第４の点（６６０−４）との間に配置されている、
嵌合構造（６００）。
【請求項２８】
主表面（９２０）を含んでおり、当該主表面（９２０）まで単結晶領域（９５０）またはエピタキシャル領域（９５０）が伸びている基板（９１０）と、
上記基板（９１０）の上記主表面（９２０）上の上記単結晶またはエピタキシャル領域（９５０）内の凹部（９７０）と、
上記基板の上記主表面（９２０）に金属層を有する導体層構造（８１０）とを含んでおり、
上記導体層構造（８１０）は、上記凹部の底部（９８０）まで上記凹部（９７０）内に伸びている、
固定用構造（９００）。
【請求項２９】
導体層構造（８１０）のための嵌合構造（８００）を形成する方法であって、
基板材料（１０１０）の表面（８３０）に、第１のトレンチ（１０００−１）および第２のトレンチ（１０００−２）を、当該第１のトレンチ（１０００−１）と第２のトレンチ（１０００−２）との間に上記基板材料（１０１０）からなるメサ領域（１０２０）が残存するように、平行に且つ互いに距離を置いて配置されるように形成する工程と、
上記メサ領域（１０２０）の表面において、上記基板材料（１０１０）の物質変換を行う工程と、
上記第１のトレンチ（１０００−１）と上記第２のトレンチ（１０００−２）とが結合して、上記メサ領域（１０２０）内におけるトレンチ底部（１０７０）に突出部（１０６０）を含んでいる共通トレンチ（１０５０）となるように、上記メサ領域（１０２０）の上記表面において、変換された上記基板材料の物質を特定的に除去する工程と、
上記導体層構造（８１０）が少なくとも部分的に上記共通トレンチ（１０５０）内に配置されるように、また上記導体層構造（８１０）が上記突出部（１０６０）に面する領域に窪み（１１１０）を形成するように、上記導体層構造（８１０）を堆積する工程とを含んでいる、方法。
【請求項１】
半導体デバイスの金属構造（２１０）のための固定用構造（２００）であって、
オーバーハング形状の側壁（２３０）を少なくとも１つ含み、上記半導体デバイスの半導体基板内に形成された固定用凹部構造（２２０）を含んでおり、
上記金属構造（２１０）は、少なくとも部分的には、上記固定用凹部構造（２２０）内に配置され、
上記金属構造（２１０）は、上記金属構造（２１０）の少なくとも２０％が上記固定用凹部構造（２２０）内に配置され、上記金属構造（２１０）が上記固定用凹部構造（２２０）を上記基板表面まで充填するように、少なくとも部分的には、上記固定用凹部構造（２２０）内に配置されており、上記基板表面は、上記半導体デバイスの半導体基板と上記半導体デバイスのゲート酸化物、すなわち第１の酸化物との界面である、
固定用構造（２００）。
【請求項２】
上記固定用凹部構造（２２０）は、絶縁層（３３０）の一部として、支持層構造（３２０）上に配置されており、
上記金属構造（２１０）は、少なくとも部分的には、上記固定用凹部構造（２２０）の上記オーバーハング形状の側壁の下の上記支持層構造（３２０）上の領域内に配置されている、請求項１に記載の固定用構造（２００）。
【請求項３】
上記金属構造（２１０）は、少なくとも部分的に露出された主表面を含んでいる、請求項１〜請求項２のいずれか一項に記載の固定用構造（２００）。
【請求項４】
上記半導体デバイスは、トレンチ（２５０）をそれぞれ備えたセルフィールドを含むトランジスタを有し、上記トレンチ（２５０）は、当該半導体デバイス内に構造化されている、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の固定用構造（２００）。
【請求項５】
上記固定用凹部構造（２２０）および上記トレンチは、さらに絶縁層（２７０）と並んでおり、
上記支持層構造（３２０）はポリシリコンからなり、上記固定用凹部構造（２２０）の底部上に伸びており、上記トレンチ（２５０）内のゲート電極（２９０）に接触しており、
上記絶縁層（３３０）は、上記支持層構造（３２０）を被覆し、固定用トレンチ（３１０）の底部領域においてコンタクトホール（３４０）を含んでおり、上記支持層構造（３２０）は、当該コンタクトホール（３４０）を介して、上記金属構造（２１０）と直接的かつ導電的に接触している、請求項４に記載の固定用構造（２００）。
【請求項６】
半導体デバイスの金属構造（２１０）のための固定用構造（２００）を形成する方法であって、
オーバーハング形状の側壁（２３０）を少なくとも１つ含み、上記半導体デバイスの半導体基板内に形成された固定用凹部構造（２２０）を含んでおり、
上記金属構造（２１０）は、少なくとも部分的には、上記固定用凹部構造（２２０）内に配置され、
上記金属構造（２１０）は、上記金属構造（２１０）の少なくとも２０％が上記固定用凹部構造（２２０）内に配置され、上記金属構造（２１０）が上記固定用凹部構造（２２０）を上記基板表面まで充填するように、少なくとも部分的には、上記固定用凹部構造（２２０）内に配置されており、上記基板表面は、上記半導体デバイスの半導体基板と上記半導体デバイスのゲート酸化物との界面であり、
上記半導体デバイスは、トレンチ（２５０）をそれぞれ備えたセルフィールドを含むトランジスタを有し、上記トレンチ（２５０）は、当該半導体デバイス内に構造化されており、上記固定用凹部構造（２２０）は、１つの処理工程で上記トレンチに沿って形成されることを特徴とする、
固定用構造（２００）を形成する方法。
【請求項７】
上記固定用凹部構造（２２０）は、ポリシリコンのフィールドプレート（２８０、２９０）によって充填される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
基板（４１０）上のデバイスのための嵌合構造（４００）であって、
トポロジーエッジ（４３０）を少なくとも１つ含んだ、上記基板（４１０）上の構造化されたデバイス層（４２０）と、
上記構造化されたデバイス層（４２０）の上記トポロジーエッジ（４３０）上の少なくとも一部に配置されている、上記構造化されたデバイス層（４２０）上の金属構造（４４０）とを含み、
トポロジーエッジ（４３０）は、上部に上記金属構造（４４０）が伸びており、平面内への投影において隣接した線（４３０）を少なくとも１つ形成しており、
上記線（４３０）は、上記投影の上記平面内の少なくとも１つの領域（４６０）の範囲を決定しており、
上記領域（４６０）は、非凸状であり、
上記領域（４６０）全体を包含する最小の円（４９０）の直径は、５０μｍ以下である、嵌合構造（４００）。
【請求項９】
上記構造化されたデバイス層（４２０）と上記基板（４１０）との間には、導電性のコンタクト構造（３２０）が配置されており、
上記構造化されたデバイス層は、絶縁層（３３０）を含んでおり、
上記構造化されたデバイス層（４２０）が、上記絶縁層（３３０）内に、コンタクトホール（３４０）を少なくとも１つ含んでいることにより、上記金属構造（４４０）は、上記コンタクト構造（３２０）と直接接触しており、
上記デバイス層（４２０）内の上記凹部（３４０）は、上記トポロジーエッジ（４３０）を形成している、請求項８に記載の嵌合構造（４００）。
【請求項１０】
上記領域（４６０）または上記領域のサブ領域は、円形、湾曲形、十字形、多角形、蛇行形、または波形である、請求項８または請求項９のいずれか一項に記載の嵌合構造（４００）。
【請求項１１】
上記金属構造（４４０）は、少なくとも部分的に露出された主表面を含んでいる、請求項８〜請求項１０のいずれか一項に記載の嵌合構造（４００）。
【請求項１２】
基板（４１０）上のデバイスのための固定用構造（７００）であって、
少なくとも１つのトポロジー構造（７３０）と、上記基板（４１０）の反対側の主表面（７４０）とを含んだ、上記基板（４１０）上の構造化されたデバイス層（７２０）と、
上記トポロジー構造（７３０）上の少なくとも一部に配置されている、上記構造化されたデバイス層（７２０）上の金属構造（７５０）とを含んでおり、
上記構造化されたデバイス層（７２０）は、電気的絶縁層を１つのみまたは複数含んでおり、上記トポロジー構造（７３０）は、上記構造化されたデバイス層（７２０）内に、上記構造化されたデバイス層（７２０）の厚さよりも深さの小さい凹部を含んでおり、あるいは、
上記構造化されたデバイス層（７２０）は、ドーピングされていない半導体層または単一ドーピングされた半導体層のみを含んでおり、上記トポロジー構造（７３０）は、上記構造化されたデバイス層（７２０）内に、上記構造化されたデバイス層（７２０）の上記厚さよりも深さの小さい凹部を含んでおり、あるいは、
上記トポロジー構造（７３０）は、上記構造化されたデバイス層（７２０）の上記主表面（７４０）を超えて突出する構造を含んでいる、
固定用構造（７００）。
【請求項１３】
上記構造化されたデバイス層（７２０）は、複数のトポロジー構造（７３０）を含んでいる、請求項１２に記載の固定用構造（７００）。
【請求項１４】
上記複数のトポロジー構造（７３０）は、上記基板（４１０）上に、二次元的に規則的または不規則的に配置されている、請求項１３に記載の固定用構造（７００）。
【請求項１５】
主表面（８３０）を含むデバイス（８２０）と、
上記デバイス（８２０）の上記主表面（８３０）から上記デバイス（８２０）内に伸びている凹部（８４０）と、
その全長にわたって、断面領域の少なくとも２０％の割合が、上記デバイス（８２０）の上記主表面（８３０）の下の上記凹部（８４０）内に配置されている導体層構造（８１０）とを含んでおり、
上記導体層構造（８１０）は、金属層（８７０）を少なくとも１つ含んでいる、
固定用構造（８００）。
【請求項１６】
上記導体層構造（８１０）は、その全長にわたって、上記デバイス（８２０）の上記主表面（８３０）の下の上記凹部（８４０）内に全体が配置されている、請求項１５に記載の固定用構造（８００）。
【請求項１７】
上記凹部（８４０）は、上記デバイス（８２０）内のトレンチである、請求項１３または請求項１６に記載の固定用構造。
【請求項１８】
上記導体層構造（８１０）は、主表面（８５０）を含んでおり、
上記主表面（８５０）は、上記凹部（８４０）の底部の反対側にあり、また上記導体層構造（８１０）の少なくとも一部に対して露出している、請求項１５〜請求項１７のいずれか一項に記載の固定用構造（８００）。
【請求項１９】
上記導体層構造（８１０）の一部は、上記凹部（８４０）の全長に関して、上記凹部（８４０）内において完全には収まっておらず、上記凹部（８４０）に対する上記導体層構造（８１０）の全長の最大５％である、請求項１５〜請求項１８のいずれか一項に記載の固定用構造（８００）。
【請求項２０】
上記凹部（８４０）は、底部を含んでおり、
上記固定用構造（８００）は、上記導体層構造（８１０）と上記凹部（８４０）の上記底部との間に配置された、別の導体層構造をさらに含んでおり、
上記別の導体層構造は、電位に接続されるように、端子構造に結合されている、請求項１５〜請求項１９のいずれか一項に記載の固定用構造（８００）。
【請求項２１】
上記導体層構造（８１０）が上記別の導体層構造から電気的に絶縁されるように、上記導体層構造（８１０）と上記別の導体層構造との間に絶縁層が配置されている、請求項２０に記載の固定用構造（８００）。
【請求項２２】
上記凹部（８４０）は、トレンチ底部（１０７０）を有するトレンチであって、
上記トレンチ底部は、突出部（１０６０）を有しており、
上記導体層構造（８１０）は、上記突出部に面した領域において窪み（１０７０）を含む金属構造を有している、請求項１５〜請求項２１のいずれか一項に記載の固定用構造（８００）。
【請求項２３】
上記凹部（８４０）のトレンチ底部（１０７０）と上記突出部（１０６０）との最大の高低差（１０８０）は、少なくとも２００ｎｍ、または上記凹部（８４０）の深さ（１０９０）の少なくとも５％である、請求項２２に記載の固定用構造（８００）。
【請求項２４】
上記凹部（８４０）は、複数の突出部（１０６０）を含んでいる、請求項２２または請求項２３のいずれか一項に記載の固定用構造（８００）。
【請求項２５】
上記導体層構造（８１０）は、上記凹部（８４０）の幅を、上記凹部（８４０）の深さ（１０９０）の少なくとも３０％まで充填している、請求項１５〜請求項２４のいずれか一項に記載の固定用構造（８００）。
【請求項２６】
上記凹部（８４０）は、上記凹部（８４０）の別の部分（１１７０）と幅が異なる部分（１１６０）を少なくとも１つ含んでいる、請求項１５〜請求項２５のいずれか一項に記載の固定用構造（８００）。
【請求項２７】
基板（４１０）上のデバイスのための嵌合構造（６００）であって、
少なくとも１つのトポロジーエッジ（６３０）と、絶縁層と、多数のコンタクトホールとを含んだ、上記基板（４１０）上の構造化されたデバイス層（６２０）と、
上記構造化されたデバイス層（６２０）の上記トポロジーエッジ（６３０）の少なくとも一部に配置されている、上記構造化されたデバイス層（６２０）上の金属構造（６４０）とを含んでおり、
上記トポロジーエッジ（６３０）の上記部分は、平面内へ投影している少なくとも１つの隣接した線（６３０）を形成しており、
直線（６５０）は、上記隣接した線（６３０）に沿って規定可能な１９μｍ〜４２μｍの長さを有しており、これによって上記線（６３０）は、上記直線（６５０）上の第１の点（６６０−１）および第３の点（６６０−３）に対して、上記直線（６５０）の第１の側に配置されており、また、上記直線（６５０）上の第２の点（６６０−２）および第４の点（６６０−４）に対して、上記直線（６５０）の、上記第１の側の反対側に配置されており、
上記第２の点（６６０−２）は、上記第１の点（６６０−１）と上記第３の点（６６０−３）との間に配置されており、上記第３の点（６６０−３）は、上記第２の点（６６０−２）と上記第４の点（６６０−４）との間に配置されている、
嵌合構造（６００）。
【請求項２８】
主表面（９２０）を含んでおり、当該主表面（９２０）まで単結晶領域（９５０）またはエピタキシャル領域（９５０）が伸びている基板（９１０）と、
上記基板（９１０）の上記主表面（９２０）上の上記単結晶またはエピタキシャル領域（９５０）内の凹部（９７０）と、
上記基板の上記主表面（９２０）に金属層を有する導体層構造（８１０）とを含んでおり、
上記導体層構造（８１０）は、上記凹部の底部（９８０）まで上記凹部（９７０）内に伸びている、
固定用構造（９００）。
【請求項２９】
導体層構造（８１０）のための嵌合構造（８００）を形成する方法であって、
基板材料（１０１０）の表面（８３０）に、第１のトレンチ（１０００−１）および第２のトレンチ（１０００−２）を、当該第１のトレンチ（１０００−１）と第２のトレンチ（１０００−２）との間に上記基板材料（１０１０）からなるメサ領域（１０２０）が残存するように、平行に且つ互いに距離を置いて配置されるように形成する工程と、
上記メサ領域（１０２０）の表面において、上記基板材料（１０１０）の物質変換を行う工程と、
上記第１のトレンチ（１０００−１）と上記第２のトレンチ（１０００−２）とが結合して、上記メサ領域（１０２０）内におけるトレンチ底部（１０７０）に突出部（１０６０）を含んでいる共通トレンチ（１０５０）となるように、上記メサ領域（１０２０）の上記表面において、変換された上記基板材料の物質を特定的に除去する工程と、
上記導体層構造（８１０）が少なくとも部分的に上記共通トレンチ（１０５０）内に配置されるように、また上記導体層構造（８１０）が上記突出部（１０６０）に面する領域に窪み（１１１０）を形成するように、上記導体層構造（８１０）を堆積する工程とを含んでいる、方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１７】
【図１８】
【図１９Ａ】
【図１９Ｂ】
【図１９Ｃ】
【図１９Ｄ】
【図１９Ｅ】
【図２０Ａ】
【図２０Ｂ】
【図２１Ａ】
【図２１Ｂ】
【図２２Ａ】
【図２２Ｂ】
【図２２Ｃ】
【図２２Ｄ】
【図２３Ａ】
【図２３Ｂ】
【図２４】
【図２５】
【図２６Ａ】
【図２６Ｂ】
【図２６Ｃ】
【図２６Ｄ】
【図２６Ｅ】
【図２６Ｆ】
【図２６Ｇ】
【図２６Ｈ】
【図２６Ｉ】
【図２６Ｊ】
【図２６Ｋ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１７】
【図１８】
【図１９Ａ】
【図１９Ｂ】
【図１９Ｃ】
【図１９Ｄ】
【図１９Ｅ】
【図２０Ａ】
【図２０Ｂ】
【図２１Ａ】
【図２１Ｂ】
【図２２Ａ】
【図２２Ｂ】
【図２２Ｃ】
【図２２Ｄ】
【図２３Ａ】
【図２３Ｂ】
【図２４】
【図２５】
【図２６Ａ】
【図２６Ｂ】
【図２６Ｃ】
【図２６Ｄ】
【図２６Ｅ】
【図２６Ｆ】
【図２６Ｇ】
【図２６Ｈ】
【図２６Ｉ】
【図２６Ｊ】
【図２６Ｋ】
【公開番号】特開２０１２−１１９７１１（Ｐ２０１２−１１９７１１Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１５４５６（Ｐ２０１２−１５４５６）
【出願日】平成２４年１月２７日（２０１２．１．２７）
【分割の表示】特願２００８−１１６５５３（Ｐ２００８−１１６５５３）の分割
【原出願日】平成２０年４月２８日（２００８．４．２８）
【出願人】（５０１２０９０７０）インフィネオン テクノロジーズ アーゲー (331)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＦＩＮＥＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＡＧ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１月２７日（２０１２．１．２７）
【分割の表示】特願２００８−１１６５５３（Ｐ２００８−１１６５５３）の分割
【原出願日】平成２０年４月２８日（２００８．４．２８）
【出願人】（５０１２０９０７０）インフィネオン テクノロジーズ アーゲー (331)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＦＩＮＥＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＡＧ
【Ｆターム（参考）】
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