DE10215328A1 - Isolation method for semiconductor devices used in microelectronics comprises a first switch, a second switch and a screen consisting of metal screening element for screening impurity signals between the two switches - Google Patents

Isolation method for semiconductor devices used in microelectronics comprises a first switch, a second switch and a screen consisting of metal screening element for screening impurity signals between the two switches

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Abstract

Semiconductor device comprises a first switch (3), a second switch (5) and a screen for screening impurity signals between the two switches. The screen comprises a screening element (7) made from a metal. An Independent claim is also included for a process for the production of the semiconductor device, comprising growing a silicon crystal in an inert protective atmosphere containing a carbon-containing gas, forming a substrate suitable for the production of semiconductor components, forming a recess in the substrate, filling the trench with an aluminum-containing metal filling, and producing a first switch and a second switch on different sides of the recess. Preferred Features: The screen element extends in the lateral direction and/or vertically. The screening element is formed as a grate.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung mit einer ersten und einer zweiten Schaltung, bei der die eine Schaltung gegen ein Störsignal der anderen Schaltung abgeschirmt ist. The invention relates to a semiconductor device with a first and a second circuit in which the one circuit against an interference signal other circuit is shielded.

Die fortschreitende Integration in der Mikroelektronik ermöglicht außer einer Verkleinerung der Bauelementemaße auch die neuartige Integration verschiedener Funktionen in einer Halbleitervorrichtung. Durch die gerade in jüngster Zeit rasante Entwicklung von Technologien der Mikroelektronik, wie etwa des BiCMOS- Prozesses und insbesondere der SiGe:C-Technologie (Verwendung einer kohlenstoffhaltigen Silizim-Germanium-Legierung beim Herstellen der Halbleitervorrichtung) ist es möglich, beispielsweise gleichzeitig hochkomplexe digitale Schaltungen und weniger komplexe, jedoch sehr empfindliche analoge Schaltungen auf einem Substrat zu vereinen. Bisher wurden die analogen Schaltungen für die hochfrequente Signalverarbeitung in Empfängern und Sendern, beispielsweise im mittleren und oberen GHz-Bereich, in der GaAs-Technologie realisiert, wohingegen die entsprechenden digitalen Signalprozessoren in der billigeren Siliziumtechnologie realisiert wurden. The progressive integration in microelectronics enables one Reduction of the component dimensions and the novel integration of different Functions in a semiconductor device. By just recently rapid development of technologies in microelectronics, such as the BiCMOS Process and in particular the SiGe: C technology (use of a carbon-containing silicon-germanium alloy in the manufacture of Semiconductor device), it is possible, for example, simultaneously highly complex digital Circuits and less complex but very sensitive analog Unite circuits on a substrate. So far, the analog circuits for high-frequency signal processing in receivers and transmitters, for example in the middle and upper GHz range, implemented in GaAs technology, whereas the corresponding digital signal processors in the cheaper Silicon technology were realized.

Die Erschließung höherer Frequenzbereiche in der Siliziumtechnologie, insbesondere durch die SiGe:C-Technologie, hat es nun ermöglicht, digitale und analoge Schaltungen in einer einzigen Halbleitervorrichtung, insbesondere einem auf SiGe:C-Technologie basierenden Chip, zu integrieren. Die Integration in einem einzigen Chip führt zu einer Verkleinerung der benötigten Fläche und somit zu kürzeren Leitungswegen, was wiederum eine Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit des Chips ermöglicht. Ein weiterer Vorteil der Integration ist der, dass die teure GaAs-Technologie vermieden werden kann, was zudem den Stromverbrauch verringert. Durch die genannte Integration steigt daher aufgrund der kurzen Wege und des verringerten Stromverbrauchs die Funktionalität der integrierten Halbleitervorrichtung beträchtlich. The development of higher frequency ranges in silicon technology, especially through the SiGe: C technology, it has now made it digital and analog circuits in a single semiconductor device, particularly one SiGe: C technology based chip to integrate. Integration in one single chip leads to a reduction in the required area and thus to shorter conduction paths, which in turn increases the Working speed of the chip allows. Another advantage of integration is that the expensive GaAs technology can be avoided, which also Reduced power consumption. Due to the integration mentioned therefore increases due to the short distances and reduced power consumption the functionality of the integrated semiconductor device considerably.

Die Vorteile dieser Integration sind jedoch zur Zeit wegen der im Stand der Technik noch ungelösten Probleme, wie insbesondere das gegenseitige Übersprechen der Signale der beiden Schaltungsteile (auch Cross-Talk genannt), in der Praxis noch nicht nutzbar. Unter Übersprechen wird hier das kapazitive oder induktive Einkoppeln von Signalen der einen Schaltung als Störsignale in die andere Schaltung, wo das Störsignal das eigentliche Signal überlagert, verstanden. Beispielsweise entstehen in digitalen Schaltungen Wechselfelder, deren Frequenz der Taktfrequenz des digitalen Prozessors entspricht. Diese Wechselfelder werden vom hochempfindlichen Verstärker (Low Noise Amplifier - LNA) des analogen Schaltungsteils aufgenommen und so verstärkt, dass es zu unerwünschten Überlagerungen mit dem eigentlichen Signal des analogen Schaltungsteils kommt. Solche Überlagerungen verschlechtern die Signalqualität oder verhindern gar die Funktion der analogen Schaltung vollständig. Als Quelle für Störsignale, die in digitalen Schaltungen erzeugt werden, kommen beispielsweise spannungsgesteuerte Oszillatoren sowie Generatoren, beispielsweise zum Erzeugen eines Taktes, in Betracht. Das Übersprechen wirkt sich insbesondere bei kleinen Abständen zwischen zwei in einem Chip integrierten Schaltungen aus und wirkt daher einer Verkleinerung der Strukturen auf dem Chip entgegen. However, the benefits of this integration are currently in the state of the art Technology still unsolved problems, such as mutual problems in particular Crosstalk of the signals of the two circuit parts (also called cross talk), in not yet usable in practice. Under crosstalk here is the capacitive or inductive coupling of signals from one circuit as interference signals into the other circuit, where the interference signal is superimposed on the actual signal, Roger that. For example, alternating fields arise in digital circuits Frequency corresponds to the clock frequency of the digital processor. This Alternating fields are generated by the highly sensitive amplifier (Low Noise Amplifier - LNA) of the analog circuit part and amplified so that it too unwanted overlaps with the actual signal of the analog Circuit part comes. Such overlays degrade the signal quality or completely prevent the function of the analog circuit. As a source for Interference signals that are generated in digital circuits come for example voltage controlled oscillators and generators, for example to generate a clock. The crosstalk works especially with small distances between two integrated in one chip Circuits and therefore acts to downsize the structures on the Chip counter.

Ansätze das Übersprechen zu verringern bestehen darin, die sich einander störend beeinflussenden Schaltungen (z. B. analoge und digitale Schaltungen) zu separieren, d. h. in zwei verschiedenen Chips auszubilden, oder darin, die Abstände zwischen beiden Schaltungen so groß wie möglich zu halten. Ein weiterer Ansatz besteht darin, das Störsignal durch Isolatorschichten zwischen den Schaltungen zu unterdrücken. Halbleitervorrichtungen, in denen solchen Ansätze Verwendung finden, sind z. B. in EP 0 817 268 beschrieben. Approaches to reduce crosstalk are that of each other interfering circuits (e.g. analog and digital circuits) separate, d. H. in two different chips, or in that Keep the distances between the two circuits as large as possible. Another Approach is to isolate the interfering signal between the layers Suppress circuits. Semiconductor devices in which such approaches Find use are z. B. described in EP 0 817 268.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Halbleitervorrichtung mit einem digitalen und einem analogen Schaltungsteil zur Verfügung zu stellen, in der die Auswirkungen von Störsignalen verringert sind. It is an object of the present invention to provide an alternative semiconductor device to provide a digital and an analog circuit part, in which reduces the effects of interference signals.

Die Aufgabe wird durch eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 sowie eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14 gelöst. The object is achieved by a semiconductor device according to claim 1 and a Semiconductor device according to claim 14 solved.

Erfindungsgemäß wird das Störsignal gemäß Anspruch 1 dadurch unterdrückt, dass in einer Halbleitervorrichtung eine Abschirmung zum Abschirmen von Störsignalen vorhanden ist, die ein Abschirmelement aufweist, welches ein Metall umfasst. Das Metall des Abschirmelements unterdrückt das Eindringen des von der einen Schaltung generierten Störsignals in die andere Schaltung. Metall bietet darüber hinaus gegenüber Halbleitermaterial den Vorteil hoher Leitfähigkeit, ohne dass eine Implantation von Fremdatomen erforderlich ist. Eine höhere Leitfähigkeit ermöglicht aufgrund der damit verbundenen größeren Ladungsträgerbeweglichkeit die Abschirmung gegen höhere Frequenzen. Entsprechend sind die bei einer Implantation anfallenden Strukturierungsschritte überflüssig. Je nach Metall müssen jedoch auch die Metallatome vor der Diffusion in die umliegenden Halbleiterschichten bewahrt werden. Es ist daher zweckmäßig, ein Metall zu wählen, das in der eingesetzten Technologie Verwendung findet. In der Silizium-Technologie kommen beispielsweise Aluminium (Al), Aluminium-Kupfer- Legierungen, Wolfram (W) oder Titan (Ti) sowie TiW und Titannitrid (TiN) in Frage. Die hohe Leitfähigkeit von Metallen ermöglicht es außerdem, durch Störsignale erzeugte Ströme bei entsprechender Beschaltung zuverlässig abzuleiten. According to the invention, the interference signal according to claim 1 is suppressed by that in a semiconductor device, a shield for shielding from Interference signals are present, which has a shielding element which is a metal includes. The metal of the shielding element suppresses the penetration of the the interference signal generated in one circuit into the other circuit. metal also offers the advantage of high conductivity compared to semiconductor material, without the need to implant foreign atoms. A higher one Conductivity enables due to the associated larger Carrier mobility shields against higher frequencies. Are accordingly the structuring steps involved in an implantation are superfluous. ever after metal, however, the metal atoms must also diffuse into the surrounding semiconductor layers are preserved. It is therefore appropriate to use a metal to choose that is used in the technology used. In the Silicon technology come for example aluminum (Al), aluminum-copper Alloys, tungsten (W) or titanium (Ti) as well as TiW and titanium nitride (TiN) in Question. The high conductivity of metals also allows through With appropriate wiring, currents generated by interference signals can be reliably derived.

Das Abschirmelement, und somit auch das Metall, kann sich sowohl lateral als auch in die Tiefe gehend in der Halbleitervorrichtung erstrecken. Es lässt sich so eine "Rundum-Abschirmung" eines Schaltungsteils realisieren. Die in die Tiefe gehenden Abschirmelemente können in der Halbleitervorrichtung in der Trench- Technologie, also als mit metallgefüllte Gräben, ausgeführt sein, was die Integration in bestehende Fertigungsprozesse erleichtert. The shielding element, and thus also the metal, can be both laterally and also extend in depth in the semiconductor device. It can be done like this implement an "all-round shielding" of a circuit part. The in depth outgoing shielding elements can be in the semiconductor device in the trench Technology, that is, as with metal-filled trenches, what the Integration into existing manufacturing processes easier.

Ist das Abschirmelement als Gitter ausgebildet, so lässt sich eine Abschirmung in Art eines Faradayschen Käfigs realisieren. Dies ermöglicht es, elektrisch leitende oder isolierende Teile der Schaltungen zwischen den Gitterelementen hindurchzuführen. Die Abstände der Gitterelemente sind vorteilhafterweise so gewählt, dass die relevanten Wellenlängen des Störsignals das Gitter nicht passieren können. If the shielding element is designed as a grid, a shielding can be made in Realize kind of a Faraday cage. This enables it to be electrically conductive or insulating parts of the circuits between the grid elements pass therethrough. The spacings of the grid elements are advantageously chosen so that the relevant wavelengths of the interference signal do not pass the grating can.

Das Abschirmelement kann ein frei schwebendes Potential aufweisen oder auf ein festes Potential, beispielsweise Masse- oder Versorgungspotential gelegt sein. Durch das feste Potential lassen sich Aufladungen und Polarisationen des Abschirmelements und dessen Umgebung beeinflussen bzw. vermeiden. The shielding element can have a floating potential or on a fixed potential, for example ground or supply potential his. The fixed potential enables charges and polarizations of the Influence or avoid the shielding element and its surroundings.

Die Abschirmung kann außer dem metallenen Abschirmelement auch entsprechend konfigurierte Teile des Kontakt- und Leiterbahnsystems und/oder Trenches (Gräben, die typischerweise für die Feldisolation zwischen aktiven Gebieten in einem Halbleitersubstrat Verwendung finden) der Schaltungen sowie Schaltungselemente der Schaltungen umfassen. Schaltungselemente wie etwa Kondensatoren und/oder Spulen können als Filter zwischen den Schaltungsteilen dienen. Dadurch lässt sich das Spektrum des Störsignals eingrenzen oder es lassen sich zumindest bestimmte Frequenzen dämpfen. In addition to the metal shielding element, the shielding can also be used accordingly configured parts of the contact and conductor track system and / or Trenches (trenches that are typically used for field isolation between active Areas in a semiconductor substrate) of the circuits and Circuit elements of the circuits include. Circuit elements such as Capacitors and / or coils can act as filters between the circuit parts serve. This allows the spectrum of the interference signal to be limited or it at least certain frequencies can be damped.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Abschirmelement außerdem einen Isolator zum Dämpfen des Störsignals. Dies ist insbesondere bei Störsignalen mit einer hohen Intensität vorteilhaft. In a further embodiment of the invention, the shielding element comprises also an isolator for damping the interference signal. This is particularly so advantageous for interference signals with a high intensity.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Abschirmung gemäß Anspruch 14 als aktive Abschirmung, also als steuerbares Bauelement, ausgebildet. Unter aktiver Abschirmung wird hierbei verstanden, dass die Abschirmung nicht nur auf einer Absorption des Störsignals beruht, sondern dass eine Gegensignalschaltung vorhanden ist, die ein Gegensignal erzeugt, mit dessen Hilfe das Störsignal zumindest an ausgewählten Orten der Halbleitervorrichtung unterdrückt werden kann, insbesondere auch in der Abschirmung selbst. Bei dieser Ausführungsform kann beispielsweise ein Sensor vorgesehen sein, der ein Störsignal detektiert, woraufhin eine Reaktion auf das Störsignal ausgelöst wird, die zum Unterdrücken des Störsignals führt. Damit ist das gezielte Unterdrücken des Störsignals bis hin zur seiner Auslöschung an empfindlichen Stellen einer Schaltung der Halbleitervorrichtung möglich. Das Unterdrücken des Störsignals erfolgt beispielsweise durch destruktive Interferenz mit dem Gegensignal oder durch eine Verringerung der Leitfähigkeit bestimmter Bereiche der Halbleitervorrichtung, insbesondere der Abschirmung, auf Grund des Gegensignals. In a further embodiment of the invention, the shield is in accordance with Claim 14 as an active shield, that is to say as a controllable component, educated. Active shielding is understood here to mean that the shielding not only based on an absorption of the interference signal, but that one Counter signal circuit is present, which generates a counter signal, with the help of which Interference signal at least at selected locations of the semiconductor device can be suppressed, especially in the shield itself Embodiment, for example, a sensor can be provided that a Detected interference signal, whereupon a reaction to the interference signal is triggered, the leads to suppression of the interference signal. This is the targeted suppression of the Interference signal up to its extinction in sensitive areas Switching the semiconductor device possible. The interference signal is suppressed for example by destructive interference with the counter signal or by a reduction in the conductivity of certain areas of the Semiconductor device, in particular the shield, due to the counter signal.

In einer einfachen Ausgestaltung des aktiven Abschirmungselements ist die Frequenz des Gegensignals durch den Takt der Störquelle vorgegeben. Dies hält den konstruktiven Aufbau der Gegensignalschaltung gering und eignet sich insbesondere, wenn die Störquelle ein Taktgenerator in einer digitalen Schaltung ist. In a simple embodiment of the active shielding element Frequency of the counter signal given by the clock of the interference source. This lasts the design of the counter signal circuit is low and suitable especially if the interference source is a clock generator in a digital circuit.

Um die Zahl an zusätzlichen Elementen in der Halbleitervorrichtung gering zu halten, können entsprechend konfigurierte Teile des Kontakt- und des Leiterbahnsystems sowie Schaltungselemente wie etwa ein Eingangskondensator oder ein Schwingkreis einer oder mehrerer Schaltungen der Halbleitervorrichtung in die Gegensignalschaltung integriert sein. To keep the number of additional elements in the semiconductor device small hold, can be configured accordingly parts of the contact and Conductor system as well as circuit elements such as an input capacitor or an oscillating circuit of one or more circuits of the semiconductor device be integrated in the counter signal circuit.

Eine bessere Anpassung des Gegensignals an das Störsignal ist möglich, wenn vor Erzeugung des Gegensignals das Störsignal von einer Auswerteschaltung analysiert wird. Auch in die Auswerteschaltung können Elemente einer oder mehrerer Schaltungen, die vor dem Störsignal geschützt werden sollen, integriert sein. A better adaptation of the counter signal to the interference signal is possible if before generating the counter signal, the interference signal from an evaluation circuit is analyzed. Elements of one or two can also be used in the evaluation circuit several circuits, which are to be protected from the interference signal, integrated his.

Die Gegensignalschaltung kann zum Erzeugen des Gegensignals eine Steuerschaltung sowie einen oder mehrere Oszillatoren, einen oder mehrere Taktgeber oder eine oder mehrere Endstufen umfassen. Zum Detektieren des Störsignals umfasst die Gegensignalschaltung einen Sensor, der beispielsweise in ein metallenes Abschirmelement integriert sein kann. The counter signal circuit can be used to generate the counter signal Control circuit and one or more oscillators, one or more clock generators or comprise one or more output stages. To detect the interference signal the counter signal circuit comprises a sensor, for example, in a metal shielding element can be integrated.

Die Erfindung kann sowohl zum Abschirmen von analogen Schaltungen gegen Störsignale von digitalen oder analogen Schaltungen als auch zum Abschirmen von digitalen Schaltungen gegen Störsignale von digitalen oder analogen Schaltungen eingesetzt werden. The invention can be used both to shield analog circuits Interference signals from digital or analog circuits as well as for shielding of digital circuits against interference signals from digital or analog Circuits are used.

Entsprechend einem weiteren Erfindungsgedanken mit selbständiger Schutzwürdigkeit wird das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem gelöst durch ein Halbleiterbauelement mit einem siliziumhaltigen halbleitenden Substratbereich in einem Substrat, der eine erste Schaltung, eine zweite Schaltung und eine zum Abschirmen von Störsignalen zwischen der ersten und der zweiten Schaltung ausgebildete Abschirmung aufweist. Bei diesem Halbleiterbauelement weist die Abschirmung ein Abschirmelement in Form einer grabenförmige Vertiefung mit aluminiumhaltiger Füllung im Substratbereich auf. Zugleich ist der Substratbereich zumindest in der Umgebung der Vertiefung mit Kohlenstoff dotiert. According to a further inventive idea with independent The technical problem underlying the invention is worthy of protection through a semiconductor component with a silicon-containing semiconducting Substrate area in a substrate, the first circuit, a second circuit and one for shielding noise between the first and second Circuit has trained shielding. With this semiconductor device the shield has a shielding element in the form of a trench-shaped Recess with aluminum-containing filling in the substrate area. At the same time it is Substrate area doped with carbon at least in the vicinity of the depression.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung sind die Begriffe Halbleitervorrichtung und Halbleiterbauelement gleichbedeutend und werden neben einander verwendet. For the purposes of the present invention, the terms semiconductor device and Semiconductor component synonymous and are used next to each other.

Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass unerwünschte Wechselwirkungen zwischen der ersten und der zweiten Schaltung, insbesondere die Ausbreitung von Oberflächenwellen zwischen der ersten und der zweiten Schaltung durch die Abschirmung in Form der grabenförmigen Vertiefung verhindert oder zumindest verringert wird. Derartige Oberflächenwellen mit hohen Frequenzen können von einer in diesem Zusammenhang als Störquelle zu betrachtenden ersten, digitalen Schaltung ausgesendet werden und durch ihre Ausbreitung zur Störung der Funktionsweise einer auf demselben Substratbereich befindlichen zweiten, analogen Schaltung führen. The present invention has the advantage of undesirable interactions between the first and the second circuit, especially the spread of surface waves between the first and second circuits through the Shielding in the form of the trench-shaped depression prevented or at least is reduced. Such surface waves with high frequencies can from of a first digital source to be considered as a source of interference in this context Circuit are emitted and by their spread to disrupt the Operation of a second, located on the same substrate area lead analog circuit.

Dies wird durch die Abschirmung in Form einer grabenförmigen Vertiefung mit metallischer, aluminiumhaltiger Füllung verhindert. Unter einer grabenförmigen Vertiefung im Substratbereich im Sinne der Erfindung ist eine Vertiefung zu verstehen, deren Erstreckung in einer ersten Lateralrichtung (Längsrichtung des Grabens) größer ist als in einer zweiten, senkrecht zur ersten stehenden Lateralrichtung (Querrichtung des Grabens). This is due to the shielding in the form of a trench-shaped depression metallic, aluminum-containing filling prevented. Under a trench-shaped A depression in the substrate area in the sense of the invention is a depression understand their extension in a first lateral direction (longitudinal direction of the Trench) is larger than in a second, perpendicular to the first Lateral direction (transverse direction of the trench).

Für die metallische Füllung der grabenförmigen Vertiefung des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements ist erfindungsgemäß wegen seines spezifischen Widerstandes und der hohen Reaktionsgeschwindigkeit gegenüber hochfrequenten Einflüssen Aluminium zumindest als Legierungsbestandteil vorgesehen. For the metallic filling of the trench-shaped depression The semiconductor device according to the invention is according to the invention because of its specific Resistance and the high speed of reaction to high-frequency Influences aluminum provided at least as an alloy component.

Zwar sind mit der Verwendung von Aluminium auch mögliche Nachteile verbunden. So diffundiert Aluminium bekanntermaßen besonders schnell in Silizium hinein. Aluminium als Gruppe-III-Element bildet in Silizium einen Akzeptor. Unerwünschte Diffusion kann demnach die elektrischen Eigenschaften des Halbleiters nahe des aluminiumhaltigen metallischen Bereiches verändern, darüber hinaus auch zur Bildung struktureller Defekte führen. Infolge einer Reaktion von Aluminium und Silizium können sogenannte Spikes entstehen, das sind Kristalle, die aus dem Aluminiumbereich herauswachsen. Dies kann unerwünschte Folgen für die Eigenschaften eines siliziumhaltigen Halbleiters haben, der an einen aluminiumhaltigen metallischen Bereich angrenzt und erfordert beim Stand der Technik entweder die Vermeidung der Verwendung von Aluminium oder größeren technologischen Aufwand zur Verhinderung der Ausdiffusion, der die Herstellungskosten in wirtschaftlich unattraktive Höhen treibt. So wurden hochschmelzende, Silizid bildende Metalle (W, Ti, Ta, Mo) eingesetzt oder geeignete Zusatzschichten, beispielsweise aus TiN zur Verhinderung der Diffusion eingebracht. Für die Vermeidung von Spikes ist die Ermittlung einer und Beschränkung des Prozesses auf eine geeignete Wachstumstemperatur erforderlich. There are also possible disadvantages with the use of aluminum connected. As is well known, aluminum diffuses particularly quickly in silicon into it. Aluminum as a Group III element forms an acceptor in silicon. Accordingly, undesired diffusion can affect the electrical properties of the semiconductor change near the aluminum-containing metallic area, beyond also lead to the formation of structural defects. As a result of a reaction from Aluminum and silicon can create so-called spikes, which are crystals that are made from grow out of the aluminum area. This can have undesirable consequences for the Have properties of a silicon-containing semiconductor that is connected to one aluminum-containing metallic area adjacent and required in the prior art either avoiding the use of aluminum or larger ones technological effort to prevent diffusion, which the Manufacturing costs drive to economically unattractive heights. So high-melting, Silicide-forming metals (W, Ti, Ta, Mo) are used or suitable additional layers, for example made of TiN to prevent diffusion. For the Avoiding spikes is identifying and limiting the process to a suitable growth temperature.

Jedoch wäre andererseits bei Ausschaltung dieses Problems bzw. erhöhten Aufwandes Aluminium prädestiniert zur Verwendung bei der Abschirmung elektromagnetischer Störstrahlung, zumal es wegen seines spezifischen Widerstands im Kontakt- und Leiterbahnsystem der CMOS-Technologie schon weite Anwendung findet und technologisch besonders gut verstanden ist. However, if this problem were eliminated or increased Effort aluminum predestined for use in shielding electromagnetic interference, especially because of its specific resistance in the contact and trace system of CMOS technology is already a long way off Applies and is particularly well understood technologically.

Diesen Zwiespalt löst die vorliegende Erfindung auf. Der Substratbereich des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements ist zumindest in der Umgebung der Vertiefung mit Kohlenstoff dotiert. Kohlenstoff verringert die Ausdiffusion von Aluminium in Silizium oder halbleitenden siliziumhaltigen Materialien wie Silizium- Germanium. The present invention resolves this conflict. The substrate area of the semiconductor device according to the invention is at least in the vicinity of Well doped with carbon. Carbon reduces the diffusion of aluminum in silicon or semiconducting silicon-containing materials such as silicon Germanium.

Ein hierzu erforderlicher Dotierschritt bei der Herstellung des Halbleiterbauelements kann in einfacher Weise vor der Ausbildung der Vertiefung vorgenommen werden. Es kann alternativ auch ein bereits mit Kohlenstoff dotiertes Substrat verwendet werden. A required doping step in the manufacture of the Semiconductor component can be made in a simple manner before the formation of the recess become. Alternatively, it can also be a substrate already doped with carbon be used.

Bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement kann Aluminium auch in "unteren" Metallebenen ohne zusätzliche Barrieren eingesetzt werden. In the semiconductor component according to the invention, aluminum can also in "lower" metal levels can be used without additional barriers.

Die Erfindung schließt jedoch die Verwendung weiterer funktionaler Zwischenschichten zwischen der metallgefüllten Vertiefung und dem halbleitenden Substratbereich nicht aus. Derartige Zwischenschichten können in bekannter Weise zusätzlich eine Metalldiffusion hemmen, beispielsweise die Diffusion eines anderen Metalls als Aluminium. Sie können alternativ oder zusätzlich eine elektronische Funktion haben, beispielsweise als Isolator wirken. Derartige Zwischenschichten können auch nicht siliziumhaltig sein. However, the invention excludes the use of other functional ones Intermediate layers between the metal-filled depression and the semiconducting one Substrate area not out. Such intermediate layers can be made in a known manner additionally inhibit metal diffusion, for example the diffusion of a metal other metal than aluminum. You can alternatively or additionally one have electronic function, for example act as an isolator. such Intermediate layers can also not contain silicon.

Auch kann das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement zusätzlich eine andere in dieser Anmeldung beschriebene oder schon bekannte Abschirmung oder ein anderes Abschirmelement aufweisen. The semiconductor component according to the invention can also be a different one shielding described or already known in this application or a have another shielding element.

Der halbleitende Substratbereich des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements, der die grabenförmige Vertiefung aufweist, ist jedoch grundsätzlich siliziumhaltig. Das heißt, er besteht entweder aus Silizium oder einer halbleitenden, siliziumhaltigen Legierung wie beispielsweise Silizium-Germanium. Der Substratbereich kann zusätzlich siliziumfreie Abschnitte oder Abschnitte unterschiedlicher Legierungszusammensetzung und/oder Dotierungskonzentration enthalten. The semiconducting substrate region of the invention Semiconductor component that has the trench-shaped depression, however, is fundamental siliceous. That means it consists of either silicon or a semiconducting, silicon-containing alloy such as silicon germanium. The Substrate area can additionally silicon-free sections or sections of different Contain alloy composition and / or doping concentration.

Der siliziumhaltige Substratbereich des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements mit der ersten und der zweiten Schaltung sowie der Abschirmung kann einen Teil eines Substrats bilden. Ein typisches Beispiel für diesen Fall ist eine SOI-Struktur (Silicon-on-insulator). In einer Ausführungsform einer solchen Struktur ist eine Siliziumschicht oberhalb einer Isolatorschicht angeordnet. Die Schaltung ist bei diesem Beispiel in oder auf der Siliziumschicht realisiert. Aber auch andere bekannte SOI-Strukturen können im Rahmen der Erfindung zum Einsatz kommen. Auch lateral kann das Substrat eine größere Erstreckung aufweisen als der siliziumhaltige Substratbereich. Andere Substratbereiche mit weiteren, bekannten Schaltungen können bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement auf dem selben Substrat realisiert sein. The silicon-containing substrate area of the invention Semiconductor component with the first and the second circuit and the shield can form part of a substrate. A typical example of this case is one SOI structure (silicone-on-insulator). In one embodiment of such Structure is a silicon layer arranged above an insulator layer. The In this example, the circuit is implemented in or on the silicon layer. But also other known SOI structures can be used in the context of the invention come. Laterally, the substrate can also have a greater extent than the silicon-containing substrate area. Other substrate areas with further Known circuits can in the semiconductor device according to the invention be realized on the same substrate.

Der Begriff Substratbereich im Sinne der Erfindung ist aber nicht einschränkend dahin zu verstehen, dass auf dem Substrat lateral oder in der Tiefe zusätzliche Bereiche mit weiteren Schaltungen bzw. aus anderen Materialien notwendigerweise vorgesehen sein müssen. Die Erfindung umfasst vielmehr auch die Ausführungsform, dass der Substratbereich mit dem Substrat identisch ist. However, the term substrate area in the sense of the invention is not restrictive to understand that additional on the substrate laterally or in depth Areas with additional circuits or made of other materials must necessarily be provided. Rather, the invention also includes Embodiment that the substrate area is identical to the substrate.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Substratbereich in einer die Vertiefung umgebenden Barrierenschicht mit einer vorgegebenen Schichtdicke mit Kohlenstoff dotiert. Die Barrierenschicht weist vorzugsweise eine Schichtdicke von zwischen 0,5 und 5 µm, in einem weiteren Ausführungsbeispiel bis 10 µm auf. In a preferred embodiment of the invention, the substrate area is in a barrier layer surrounding the depression with a predetermined one Layer thickness doped with carbon. The barrier layer preferably has a layer thickness of between 0.5 and 5 µm, in another Embodiment up to 10 microns.

Die Schichtdicke und die Konzentration des eingebrachten Kohlenstoffs sind vorgebbare Parameter, die bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements zu einer Optimierung der diffusionshemmenden Eigenschaften variiert werden können. Die Konzentration des Kohlenstoffs in der Schicht liegt bei einem Ausführungsbeispiel in der Größenordnung von 1019 cm-3. The layer thickness and the concentration of the carbon introduced are predeterminable parameters which can be varied in the manufacture of the semiconductor component according to the invention in order to optimize the diffusion-inhibiting properties. The concentration of carbon in the layer is in the order of 10 19 cm -3 in one embodiment.

Eine in der Herstellung besonders einfache Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der gesamte Substratbereich mit Kohlenstoff dotiert ist. Schon beim Züchten des Substratmaterials kann Kohlenstoff eingebracht werden. Auch bei einem Züchten des Substratbereiches aus der Gasphase kann durch gezieltes Zugeben kohlenstoffhaltiger Gase zur Gasatmosphäre des Reaktors eine gewünschte Kohlenstoffdotierung erreicht werden. An embodiment that is particularly simple to manufacture is distinguished characterized in that the entire substrate area is doped with carbon. Nice carbon can be introduced when growing the substrate material. Also when growing the substrate area from the gas phase can by targeted addition of carbon-containing gases to the gas atmosphere of the reactor desired carbon doping can be achieved.

Die Kohlenstoffkonzentration im mit Kohlenstoff dotierten Teil des Substratbereiches liegt, je nach Schichtdicke, vorzugsweise zwischen 1017 cm-3 und 1021 cm-3. Besonders bevorzugt sind Konzentrationen bis maximal 1020 cm-3, beispielsweise zwischen 1019 cm-3 und 1020 cm-3. The carbon concentration in the part of the substrate region doped with carbon is, depending on the layer thickness, preferably between 10 17 cm -3 and 10 21 cm -3 . Concentrations up to a maximum of 10 20 cm -3 , for example between 10 19 cm -3 and 10 20 cm -3 , are particularly preferred.

Zur wirksamen Abschirmung von Oberflächenwellen weist die grabenförmige Vertiefung eine Tiefe von zwischen 4 und 6 µm. Eine solch Tiefe ist jedoch gering im Vergleich zur Durchdringung der Felder. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist daher eine Tiefe zwischen 4 und 10 µm, bei einer besonderen Ausführungsform sogar bis zu 50 µm vorgesehen. Die maximal mögliche Tiefe wird durch die erforderliche Stabilität des Substrats begrenzt. For effective shielding of surface waves, the trench-shaped Deepening a depth of between 4 and 6 µm. However, such a depth is small compared to the penetration of the fields. In another An exemplary embodiment is therefore a depth between 4 and 10 μm, with a special one Embodiment even provided up to 50 microns. The maximum possible depth is limited by the required stability of the substrate.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden Gräben vor dem Schichtaufbau im Substrat gebildet und beim Schichtaufbau erhalten, so dass die Tiefe der Gräben durch den Schichtaufbau zunimmt. Bei alternativen Ausführungsformen sind die Gräben nur im Substrat oder nur im Schichtaufbau vorgesehen. In one embodiment of the invention, trenches are formed before the layer build-up formed in the substrate and preserved in the layer structure, so that the depth of the Trenches increases due to the layer structure. In alternative embodiments the trenches are provided only in the substrate or only in the layer structure.

Die Breite der grabenförmigen Vertiefung beträgt bei einer Ausführungsform zur besonders wirksamen Abschirmung vorzugsweise an der Substratoberfläche 1 µm. Sie kann selbstverständlich auch breiter gewählt werden. In one embodiment, the width of the trench-shaped depression is particularly effective shielding preferably on the substrate surface 1 µm. Of course, it can also be chosen wider.

Die Breite des Grabens kann zur Tiefe hin geringer werden. Grundsätzlich bestehen keine Einschränkungen hinsichtlich der Form des Querschnittsprofils der grabenförmigen Vertiefung. Zur Abschirmung besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vertiefung an der Substratoberfläche scharf einsetzt. Daher weist die Vertiefung vorzugsweise ein rein U-förmiges oder ein U-förmiges Rechteckprofil auf. Alternativ sind auch geneigte Seitenwände des Querschnittsprofils der Vertiefung, etwa in V-Form möglich. Dies ist technologisch weniger aufwändig. Auch eine Verbreiterung des Querschnittsprofils zum Grabenboden hin ist denkbar. The width of the trench can become narrower towards the depth. in principle there are no restrictions on the shape of the cross-sectional profile of the trench-shaped depression. For shielding, it is particularly advantageous if the depression on the substrate surface is sharp. Therefore, the Depression preferably a purely U-shaped or a U-shaped rectangular profile. Alternatively, inclined side walls of the cross-sectional profile are also shown in FIG Deepening, possible in a V-shape. This is less technologically complex. Also a broadening of the cross-sectional profile towards the trench floor is conceivable.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Profil des Grabens hinsichtlich seiner Reflexionseigenschaften optimiert. Es kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass der Graben für die Frequenz, bei der die auftretende Störstrahlung maximale Intensität aufweist, einen maximal erreichbaren Reflexionskoeffizienten aufweist. In a preferred embodiment, the profile of the trench is regarding its reflection properties optimized. It can be designed in this way, for example be that the trench for the frequency at which the spurious radiation occurs has maximum intensity, a maximum achievable reflection coefficient having.

Die grabenförmige Vertiefung umgibt in weiteren Ausführungsbeispielen alternativ die erste oder die zweite Schaltung in allen lateralen Richtungen. The trench-shaped depression surrounds in further exemplary embodiments alternatively, the first or the second circuit in all lateral directions.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, zur verbesserten Abschirmung einer Störquelle eine Metallschicht unterhalb des Grabens anzuordnen. Die Metallschicht erstreckt sich in lateraler Richtung mindestens über die laterale Ausdehnung der ersten und/oder der zweiten Schaltung. Bevorzugt erstreckt sie sich lateral über die Ausdehnung der die Störstrahlung erzeugenden Schaltung. Another embodiment provides for improved Shielding a source of interference to arrange a metal layer below the trench. The Metal layer extends in the lateral direction at least over the lateral one Expansion of the first and / or the second circuit. It preferably extends laterally over the extent of the circuit generating the interference radiation.

Auch in der Umgebung der Metallschicht ist das Substrat erfindungsgemäß mit Kohlenstoff dotiert. According to the invention, the substrate is also in the vicinity of the metal layer Carbon doped.

Die Metallschicht besteht in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ebenfalls aus Aluminium. Hier sind jedoch dieselben Materialien verwendbar wie in den oben näher beschriebenen Gräben. In a preferred exemplary embodiment, the metal layer also exists made of aluminium. However, the same materials can be used here as in the trenches described in more detail above.

Die Metallschicht kann in einer Ausführungsform vom Boden des oder der Gräben in Tiefenrichtung beabstandet sein. Bei dieser Ausführungsform sorgt auch ein sich zwischen dem Boden des Grabens und der Metallschicht aufbauendes elektrisches Feld im Substratmaterial für eine Abschirmung gegen Störstrahlung. Ein wichtiger Vorteil der metallgefüllten Gräben ist nicht nur in diesem Zusammenhang, dass sie induktiven und kapazitiven Kontakt auch zur Leiterbahnebene haben und so für eine besonders gute, wenn nicht vollständige Abschirmung sorgen. In one embodiment, the metal layer can be from the bottom of the or the Trenches must be spaced apart in the depth direction. This embodiment also provides a building between the bottom of the trench and the metal layer electrical field in the substrate material for shielding against interference. An important advantage of the metal-filled trenches is not only in this Connection that they have inductive and capacitive contact also to the conductor track level have and so for a particularly good, if not complete shielding to care.

Die Füllung der Gräben sowie die zuletzt beschriebene Metallschicht können in der Tiefenrichtung eine Schichtstruktur aufweisen. Dabei ist Aluminium wegen seiner guten Abschirmwirkung zumindest in einer oder mehreren Schichten nahe der Substratoberfläche enthalten. The filling of the trenches and the metal layer described last can be in have a layer structure in the depth direction. Aluminum is because of its good shielding effect at least in one or more layers the substrate surface included.

Die Erfindung ermöglicht insbesondere Ausführungsformen, bei denen Aluminium in einer oder in mehreren Schichten nahe des Bodens der grabenförmigen Vertiefung enthalten ist. Dadurch wird die Abschirmwirkung des Grabens deutlich verbessert. The invention particularly enables embodiments in which Aluminum in one or more layers near the bottom of the trench-shaped Deepening is included. This shows the shielding effect of the trench improved.

In einer derzeit besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die metallische Füllung ganz aus Aluminium. Auf diese Weise wird eine besonders gute Abschirmung erzielt. In a currently particularly preferred embodiment, there is the metallic one Filling made entirely of aluminum. This way it becomes a particularly good one Shielding achieved.

Die Verwendung eines oder mehrerer kohlenstoffdotierter siliziumhaltiger Bereiche zur Verhinderung der Ausdiffusion von Aluminium ist nicht auf die oben beschriebenen Strukturen begrenzt. Diese Halbleiterbauelemente sind Ausprägungen eines übergreifenden und selbstständig schutzwürdigen Erfindungsgedankens, ein Halbleiterbauelement mit einem aluminiumhaltigen ersten Strukturelement und einem angrenzenden zweiten Strukturelement, das aus einem halbleitenden, siliziumhaltigen Material, insbesondere Silizium oder Silizium-Germanium besteht, so auszubilden, dass das zweite Strukturelement zumindest im Grenzbereich zum ersten Strukturelement mit Kohlenstoff dotiert ist. Das erste und zweite Strukturelement kann grundsätzlich jede äußere Gestalt aufweisen, insbesondere jeweils schicht- oder linienförmig oder, wie oben beschrieben grabenförmig ausgebildet sein. The use of one or more carbon-doped silicon-containing Areas to prevent the diffusion of aluminum is not on the above structures described limited. These are semiconductor devices Characteristics of an overarching and independent protection worthy inventive idea, a semiconductor component with an aluminum-containing first structural element and an adjacent second structural element, which consists of a semiconducting, silicon-containing material, in particular silicon or silicon germanium consists of training so that the second structural element at least in Border area to the first structural element is doped with carbon. The first and second Structural element can in principle have any external shape, in particular each in the form of a layer or line or, as described above, in the form of a trench be trained.

Hinsichtlich seines Verfahrensaspektes wird das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines oben beschriebenen Halbleiterbauelements, mit den Schritten:

  • - Züchten eines Silizium oder Silizium-Germaniumkristalls in einer inerten Schutzatmosphäre, die ein kohlenstoffhaltiges Gas enthält,
  • - Herstellen eines für die Produktion von Halbleiterbauelementen geeigneten Substrats aus dem Silizium- oder Silizium-Germanium- Kristall,
  • - Ausbilden mindestens einer grabenförmigen Vertiefung in dem Substrat
  • - Füllen der Vertiefung mit einer aluminiumhaltigen Metallfüllung
  • - Herstellen einer ersten Schaltung und einer zweiten Schaltung auf unterschiedlichen Seiten beiderseits der Vertiefung.
With regard to its method aspect, the technical problem on which the invention is based is solved by a method for producing a semiconductor component described above, with the steps:
  • Growing a silicon or silicon germanium crystal in an inert protective atmosphere containing a carbon-containing gas,
  • Producing a substrate suitable for the production of semiconductor components from the silicon or silicon germanium crystal,
  • - Forming at least one trench-shaped depression in the substrate
  • - Fill the recess with an aluminum-containing metal filling
  • - Establishing a first circuit and a second circuit on different sides on both sides of the recess.

Eine alternative selbständig schutzwürdige Lösung des Problems bietet ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit den Merkmalen eines der vorstehenden Ansprüche, mit den Schritten:

  • - Herstellen eines für die Produktion von Halbleiterbauelementen geeigneten Substrats,
  • - Ausbilden mindestens einer grabenförmigen Vertiefung in dem Substrat
  • - Beschichtung der Wände der Vertiefung mit einer kohlenstoffdotierten Siliziumschicht
  • - Füllen der Vertiefung mit einer aluminiumhaltigen Metallfüllung
  • - Herstellen einer ersten Schaltung und einer zweiten Schaltung auf unterschiedlichen Seiten beiderseits der Vertiefung.
An alternative, independently protected solution to the problem is provided by a method for producing a semiconductor component with the features of one of the preceding claims, comprising the steps:
  • Manufacture of a substrate suitable for the production of semiconductor components,
  • - Forming at least one trench-shaped depression in the substrate
  • - Coating the walls of the recess with a carbon-doped silicon layer
  • - Fill the recess with an aluminum-containing metal filling
  • - Establishing a first circuit and a second circuit on different sides on both sides of the recess.

Der Schritt der Beschichtung der Wände der Vertiefung mit einer kohlenstoffhaltigen Siliziumschicht umfasst bei einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens das Zusetzen eines Kohlenstoffhaltigen Gases zu einem Quellengas. The step of coating the walls of the recess with one In a preferred embodiment, carbon-containing silicon layer comprises this Method of adding a carbon-containing gas to a source gas.

Alternativ kann das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement nach einer selbständig schutzwürdigen Lösung mit einem Verfahren hergestellt werden mit den Schritten:

  • - Herstellen eines für die Produktion von Halbleiterbauelementen geeigneten Substrats,
  • - Dotierung des Substrats mit Kohlenstoff in mindestens einem vorbestimmten Abschnitt
  • - Ausbilden mindestens einer grabenförmigen Vertiefung innerhalb des vorbestimmten Abschnitts
  • - Füllen der Vertiefung mit einer Metallfüllung, vorzugsweise Aluminium enthaltend,
  • - Herstellen einer ersten Schaltung und einer zweiten Schaltung auf unterschiedlichen Seiten beiderseits der Vertiefung.
Alternatively, the semiconductor component according to the invention can be produced using a method according to an independent, worthy of protection solution, with the steps:
  • Manufacture of a substrate suitable for the production of semiconductor components,
  • - Doping the substrate with carbon in at least one predetermined section
  • - Forming at least one trench-shaped depression within the predetermined section
  • Filling the depression with a metal filling, preferably containing aluminum,
  • - Establishing a first circuit and a second circuit on different sides on both sides of the recess.

Bei dem vorbestimmten Abschnitt, der mit Kohlenstoff dotiert wird, kann es sich beispielsweise um eine Schicht oder alternativ um einen Substratabschnitt mit U- oder V- oder wannenförmigem Profil handeln. The predetermined portion doped with carbon may be for example around a layer or alternatively around a substrate section with U- or V or trough-shaped profile.

Weiter alternativ kann das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement mit einem Verfahren hergestellt werden mit den Schritten

  • - Herstellen eines für die Produktion von Halbleiterbauelementen geeigneten Substrats,
  • - Herstellen einer ersten Schaltung und einer zweiten Schaltung,
  • - Ausbilden mindestens einer grabenförmigen Vertiefung innerhalb des vorbestimmten Abschnitts,
  • - Füllen der Vertiefung mit einer aluminiumhaltigen Metallfüllung.
Further alternatively, the semiconductor component according to the invention can be produced using a method comprising the steps
  • Manufacture of a substrate suitable for the production of semiconductor components,
  • Producing a first circuit and a second circuit,
  • Forming at least one trench-shaped depression within the predetermined section,
  • - Fill the recess with an aluminum-containing metal filling.

Der Schritt des Herstellens der ersten und der zweiten Schaltung umfasst in im zuletzt genannten Verfahren den vollständigen Schichtaufbau inklusive mindestens eines Kohlenstoff dotierten Abschnitts (vgl. oben) zur Verhinderung der Ausdiffusion von Metall aus der Vertiefung. In einer Ausführungsform wird zunächst auf das Substrat eine mit Kohlenstoff dotierte Halbleiterschicht aufgewachsen und anschließend der Schichtaufbau für die erste und die zweite Schaltung vorgenommen. Die mit Kohlenstoff dotierte Halbleiterschicht kann in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen Si:C oder SiGe:C sein. The step of manufacturing the first and second circuits includes in FIG the last-mentioned process including the complete layer structure at least one carbon-doped section (see above) to prevent the Diffusion of metal from the recess. In one embodiment first, a semiconductor layer doped with carbon on the substrate grew up and then the layer structure for the first and the second Circuit made. The carbon-doped semiconductor layer can in different embodiments Si: C or SiGe: C.

Alternativ kann die Vertiefung auch bei der Herstellung der kohlenstoffdotierten Halbleiterschicht und/oder des Schichtaufbaus für die Schaltung ausgebildet werden. Schließlich kann die Ausbildung der Vertiefung sowohl im Substrat als auch im Schichtaufbau inklusive einer ggf. aufgewachsenen Kohlenstoff dotierten Halbleiterschicht vorgenommen werden. Alternatively, the recess can also be used in the production of the carbon-doped Semiconductor layer and / or the layer structure for the circuit become. Finally, the formation of the recess in both the substrate also in the layer structure including a possibly doped carbon doped Semiconductor layer can be made.

Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Exemplary embodiments with further details of the invention are as follows described in more detail with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung mit einem metallenen Abschirmelement, Fig. 1 shows a first embodiment of the inventive semiconductor device with a metal shield,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung mit einem gitterförmigen metallenen Abschirmelement, Fig. 2 shows a second embodiment of the inventive semiconductor device with a grid-shaped metal shielding member,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung mit einem gitterförmigen und auf Masse gelegten metallenen Abschirmelement, Fig. 3 shows a third embodiment of the inventive semiconductor device with a grid-shaped and grounded metallic shield,

Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung mit einer Abschirmung unter Einbeziehung von Schaltungselementen der Schaltungen der Halbleitervorrichtung, Fig. 4 shows a fourth embodiment of the inventive semiconductor device with a shield, including circuit elements of the circuits of the semiconductor device,

Fig. 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung mit einer aktiven Abschirmung, Fig. 5 shows a fifth embodiment of the semiconductor device according to the invention with an active shield,

Fig. 6 die Gegensignalschaltung aus Fig. 5, Fig. 6, the counter-signal circuit of Fig. 5,

Fig. 7a-d verschiedene Varianten des Querschnittsprofils für ein grabenförmiges Abschirmelement, Fig. 7a-d show various variants of the cross-sectional profile for a grave-shaped shield member,

Fig. 8a eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels eines grabenförmigen Abschirmelements mit einer kohlenstoffdotierten Barrierenschicht in der Umgebung des Abschirmelements und Fig. 8a is a cross-sectional view of an embodiment of a grave-shaped shield member with a carbon-doped barrier layer in the area of the shielding member and

Fig. 8b eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines grabenförmigen Abschirmelements. Fig. 8b is a cross-sectional view of another embodiment of a grave-shaped shielding member.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Halbleitervorrichtung. Die Halbleitervorrichtung umfasst ein Substrat 1, insbesondere, jedoch ohne darauf beschränkt zu sein, ein Siliziumsubstrat. In dem Substrat 1 sind eine erste Schaltung 3 und eine zweite Schaltung 5 gebildet. Die erste Schaltung kann eine digitale oder eine analoge Schaltung sein. Ebenso kann die zweite Schaltung eine digitale oder analoge Schaltung sein. Auch muss es sich nicht um zwei gleiche, also zwei digitale beziehungsweise zwei analoge Schaltungen handeln. Im Folgenden soll die erste Schaltung 3 eine zu schützende Schaltung darstellen, welche ein Störsignal empfängt; sie wird daher nachfolgend Empfänger 3 gerannt. Die zweite Schaltung 5 soll hingegen die das Störsignal aussendende Schaltung darstellen; sie wird daher nachfolgend Störer 5 genannt. Fig. 1 shows a first embodiment of the inventive semiconductor device. The semiconductor device comprises a substrate 1 , in particular, but without being limited thereto, a silicon substrate. A first circuit 3 and a second circuit 5 are formed in the substrate 1 . The first circuit can be a digital or an analog circuit. The second circuit can also be a digital or analog circuit. Nor does it have to be two identical, that is two digital or two analog circuits. In the following, the first circuit 3 is intended to represent a circuit to be protected which receives an interference signal; it is therefore run after receiver 3 . In contrast, the second circuit 5 is intended to represent the circuit emitting the interference signal; it is therefore called disturbance 5 below.

Erfindungsgemäß befindet sich im Substrat 1 zwischen dem Empfänger 3 und dem Störer 5 ein metallenes Abschirmelement 7, welches den Empfänger 3 von dem vom Störer 5 ausgehenden Störsignal abschirmt. According to the invention, there is a metal shielding element 7 in the substrate 1 between the receiver 3 and the interferer 5 , which shields the receiver 3 from the interfering signal emanating from the interferer 5 .

Das Abschirmelement 7 kann beispielsweise in der Trench-Technologie hergestellt sein. D. h., für die Herstellung des Abschirmelements 7 wird zuerst ein Graben in das Siliziumsubstrat oder in den Schichtaufbau geätzt, welcher anschließend mit Metall gefüllt wird. Falls das gewählte Metall dazu neigt, in das es umgebende Halbleitermaterial hinein zu diffundieren, können die Wände der Gräben vor dem Einbringen des Metalls mit einer diffusionshemmenden Schicht versehen werden. The shielding element 7 can be produced, for example, using trench technology. In other words, for the production of the shielding element 7 , a trench is first etched into the silicon substrate or into the layer structure, which is then filled with metal. If the selected metal tends to diffuse into the semiconductor material surrounding it, the walls of the trenches can be provided with a diffusion-inhibiting layer before the metal is introduced.

Als diffusionshemmende Schicht kommt erfindungsgemäß Silizium in Frage, in welches Kohlenstoff eingebracht ist. According to the invention, silicon can be used as a diffusion-inhibiting layer what carbon is introduced.

Ist die Schaltung in einer epitaktischen Halbleiterschicht, beispielsweise einer Siliziumschicht auf einem Halbleitersubstrat oder einem Isolator, gebildet, so reicht das metallene Abschirmelement in vorteilhafter Weise bis zu dem Halbleitersubstrat oder dem Isolator. Darüber hinaus kann das Gebiet, in dem der Empfängers 3 gebildet ist, durch Metallisierung der Unterseite des Gebiets und der Gestaltung des gesamten Kontakt- und Leiterbahnsystems als Abschirmung zusätzlich gegen Störsignale abgeschirmt sein. If the circuit is formed in an epitaxial semiconductor layer, for example a silicon layer on a semiconductor substrate or an insulator, the metal shielding element advantageously extends as far as the semiconductor substrate or the insulator. In addition, the area in which the receiver 3 is formed can additionally be shielded from interference signals by metallization of the underside of the area and the design of the entire contact and interconnect system as a shield.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Auf die Darstellung des Substrats ist dabei verzichtet. Bezugszeichen, die mit denen aus Fig. 1 übereinstimmen, bezeichnen Elemente der Halbleitervorrichtung, die in identischer Form in Fig. 1 vorhanden sind. Dies gilt auch für die übrigen Figuren. A second embodiment of the present invention is shown in FIG. 2. The substrate is not shown. Reference numerals which correspond to those from FIG. 1 designate elements of the semiconductor device which are present in identical form in FIG. 1. This also applies to the other figures.

Im in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Empfänger 3 lateral vollständig von einem gitterförmigen Abschirmelement 7A umgeben. Das gitterförmige Abschirmelement 7A schützt den Empfänger 3 in Art eines Faradayschen Käfigs vor dem Störsignal. Die Abstände zwischen den Gitterelementen im gitterförmigen Abschirmelement sind so gewählt, dass alle relevanten Wellenlängen des Störsignals das Abschirmelement 7A nicht durchdringen, elektrisch leitende und/oder elektrisch isolierende Teile der Schaltung jedoch durch dieses Gitter hindurchgeführt werden können. Die Abschirmwirkung des Gitters lässt sich erreichen, indem die Abstände zwischen den Gitterelementen kleiner gewählt werden als die relevanten Wellenlängen des Störsignals. Die Abstände zwischen den Gitterelementen müssen nicht in jedem Abschnitt des gitterförmigen Abschirmelementes 7A gleich sein. Sie können in jedem Abschnitt des Gitters individuell an die Wellenlängen des im jeweiligen Abschnitt vorhandenen Störsignals angepasst sein. In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the receiver 3 is laterally completely surrounded by a grid-shaped shielding element 7 A. The grid-shaped shielding element 7 A protects the receiver 3 in the manner of a Faraday cage from the interference signal. The distances between the grating elements in the grating-shaped shielding element are selected such that all relevant wavelengths of the interference signal do not penetrate the shielding element 7 A, but electrically conductive and / or electrically insulating parts of the circuit can be passed through this grating. The shielding effect of the grating can be achieved by choosing the distances between the grating elements to be smaller than the relevant wavelengths of the interference signal. The distances between the grid elements need not be the same in each section of the grid-shaped shielding element 7 A. In each section of the grating, they can be individually adapted to the wavelengths of the interference signal present in the respective section.

In Fig. 3 ist eine Abwandlung des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels gezeigt. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist der Empfänger 3 von einem gitterförmigen Abschirmelement 7B umgeben. Im Unterschied zum in Fig. 2 dargestellten gitterförmigen Abschirmelement 7A ist das hier gezeigte Abschirmelement 7B auf Masse gelegt, um elektrostatische Aufladung zu vermeiden. Anstatt auf Masse kann das gitterförmige Abschirmelement 7B in Abhängigkeit von den Anforderungen auf jedes andere Potenzial, beispielsweise das Versorgungspotenzial, gefegt sein. Es ist auch möglich, das an das gitterförmige Abschirmelement angelegte Potenzial einstellbar zu gestalten. FIG. 3 shows a modification of the exemplary embodiment shown in FIG. 2. In this embodiment too, the receiver 3 is surrounded by a grid-shaped shielding element 7 B. In contrast to the grid-shaped shielding element 7 A shown in FIG. 2, the shielding element 7 B shown here is connected to ground in order to avoid electrostatic charging. Instead of being grounded, the grid-shaped shielding element 7 B can be swept to any other potential, for example the supply potential, depending on the requirements. It is also possible to make the potential applied to the grid-shaped shielding element adjustable.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung. In diesem Ausführungsbeispiel werden neben metallenen Abschirmelementen 7C Schaltungselemente 15, 17 des Empfängers 3 und des Störers 5, welche um die zu schützenden Teile der Schaltungen 3, 5 gruppiert sind, für die Abschirmung verwendet. In Fig. 4 ist auf Seiten des Störers 5 ein Kondensator 15 und auf Seiten des Empfängers 3 eine Spule 17 als Abschirmung dargestellt, die als Frequenzfilter zum Ausfiltern einer bestimmten Frequenz oder bestimmter Frequenzen dienen. Die Parameter der Schaltungselemente 15, 17 können im Rahmen dessen, was ihr eigentlicher Zweck in der Schaltung 3, 5 zulässt, an die zu filternden Frequenzen angepasst werden. Fig. 4 shows another embodiment of the semiconductor device according to the invention. In this embodiment, in addition to metal shielding 7 C circuit elements 15, 17 of the receiver 3 and the interference source 5, which are grouped around the parts to be protected of the circuits 3, 5, used for the shield. In Fig. 4, on the side of the interferer 5, a capacitor 15 and on the side of the receiver 3, a coil 17 is shown as a shield, which serve as a frequency filter for filtering out a specific frequency or frequencies. The parameters of the circuit elements 15 , 17 can be adapted to the frequencies to be filtered within the scope of what their actual purpose allows in the circuit 3 , 5 .

Ein Ausführungsbeispiel mit einer aktiven Abschirmung ist in Fig. 5 gezeigt. Die Halbleitervorrichtung umfasst neben dem Empfänger 3 und dem Störer 5 eine Gegensignalschaltung 11, die mit einem aktiven Abschirmelement 13 verbunden ist. Mittels der Gegensignalschaltung 11 wird ein Gegensignal zum Störsignal erzeugt, das von dem aktiven Abschirmelement ausgesendet wird. Das Gegensignal ist derart, dass es an den Orten des Empfängers 3, die gegenüber dem Störsignal empfindlich sind, mit dem Störsignal destruktiv interferiert und so das Störsignal vermindert oder gar auslöscht. An embodiment with an active shield is shown in FIG. 5. In addition to the receiver 3 and the interferer 5 , the semiconductor device comprises a counter signal circuit 11 which is connected to an active shielding element 13 . A counter signal to the interference signal is generated by means of the counter signal circuit 11 and is emitted by the active shielding element. The counter signal is such that it interferes destructively with the interference signal at the locations of the receiver 3 that are sensitive to the interference signal, thus reducing or even canceling the interference signal.

Zum Generieren des Gegensignals kann die Gegensignalschaltung 11 Informationen über das Störsignal wie beispielsweise dessen Frequenz, Phase und Intensität verwenden. Solche Informationen sind über mindestens einen geeignet positionierten Sensor 110 (Fig. 6), beispielsweise eine Antenne, erfassbar. Als Sensor 110 bzw. Antenne kann dabei auch ein metallenes Abschirmelement aus einem der drei ersten Ausführungsbeispiele dienen. Er ist vorteilhafterweise in der Nähe des zu schützenden Teils des Empfängers 3 angeordnet. Die vom Sensor 110 erfassten Informationen werden an eine Steuerschaltung 112 weitergegeben, die anhand dieser Informationen einen Signalgenerator 114 steuert. Der Signalgenerator 114 kann einen Oszillator und/oder einen Taktgenerator umfassen, um oszillierende bzw. getaktete Gegensignale zu erzeugen. Getaktete Gegensignale können z. B. vorteilhaft sein, wenn das Störsignal aus dem Taktgeber eines digitalen Störers stammt. Über eine Endstufe 116 (Ausgangsstufe) wird das Gegensignal an das aktive Abschirmelement 13 ausgegeben, welches das Gegensignal aussendet. To generate the counter signal, the counter signal circuit 11 can use information about the interference signal, such as its frequency, phase and intensity. Such information can be acquired via at least one suitably positioned sensor 110 ( FIG. 6), for example an antenna. A metal shielding element from one of the three first exemplary embodiments can also serve as the sensor 110 or antenna. It is advantageously arranged in the vicinity of the part of the receiver 3 to be protected. The information detected by the sensor 110 is forwarded to a control circuit 112 , which controls a signal generator 114 on the basis of this information. Signal generator 114 may include an oscillator and / or a clock generator to generate oscillating or clocked counter signals. Clocked counter signals can e.g. B. be advantageous if the interference signal comes from the clock generator of a digital interferer. The counter signal is output to the active shielding element 13 , which emits the counter signal, via an output stage 116 (output stage).

Der Signalgenerator 114 kann ein statisches Gegensignal generieren, dessen Parameter unabhängig von denen des Störsignals einen festen Wert besitzen, oder, falls eine Steuerschaltung 112 vorhanden ist, ein dynamisches Gegensignal, dessen Parameter in Abhängigkeit von denen des Störsignals variiert werden. Ein statisches Gegensignal erfordert bei der Generierung weniger Aufwand als ein dynamisches Gegensignal und bietet sich bei statischen oder nur schwach variierenden Störsignalen an. Ein dynamisches Gegensignal ist dagegen bei stark variierenden Störsignalen vorteilhaft. Variieren nicht alle Parameter des Störsignals gleich stark, so ist es auch möglich das Gegensignal nur bezüglich der stark variierenden Parameter als dynamisches Gegensignal auszugestalten und bezüglich der übrigen Parameter als statisches Gegensignal. Dadurch kann eine gute Unterdrückung des Störsignals mit relativ geringem Aufwand beim Generieren des Gegensignals erreicht werden. Durch Optimieren kann der Aufwand für das Generieren des Gegensignals auf den mindestens notwendigen Aufwand minimiert werden. The signal generator 114 can generate a static counter signal whose parameters have a fixed value regardless of those of the interference signal, or, if a control circuit 112 is present, a dynamic counter signal whose parameters are varied depending on those of the interference signal. A static counter signal requires less effort to generate than a dynamic counter signal and is suitable for static or only slightly varying interference signals. In contrast, a dynamic counter signal is advantageous in the case of strongly varying interference signals. If not all parameters of the interfering signal vary to the same extent, it is also possible to design the counter signal as a dynamic counter signal only with regard to the widely varying parameters and as a static counter signal with regard to the other parameters. As a result, good suppression of the interference signal can be achieved with relatively little effort when generating the counter signal. By optimizing, the effort for generating the counter signal can be minimized to the minimum necessary effort.

Es ist mit der aktiven Abschirmung möglich, das Störsignal auf Null oder einen Wert nahe Null zu regeln, wenn der Steuerschaltung 112, die dann eine Regelschaltung ist, neben dem Störsignal auch das Gegensignal zugeführt wird. With the active shielding, it is possible to control the interference signal to zero or a value close to zero if the control circuit 112 , which is then a control circuit, is also supplied with the counter signal in addition to the interference signal.

Als weitere Möglichkeit der Abschirmung kommt auch ein dissipatives LC-Glied in Frage, also eine Schaltung, die einen Kondensator und eine Spule, beispielsweise in Form eines Schwingkreises, umfasst. Mit einem solchen dissipativen LC- Glied lässt sich dem Störsignal Energie entziehen und dieses somit abschwächen. Insbesondere kann ein dissipatives LC-Glied aus Komponenten mindestens einer der abzuschirmenden Schaltungen aufgebaut sein, die daran angepasst sind, das Störsignal abzuschwächen. A further possibility for shielding is a dissipative LC element Question, so a circuit that has a capacitor and a coil, for example in the form of a resonant circuit. With such a dissipative LC The energy can be extracted from the interference signal and thus this weaken. In particular, a dissipative LC element made up of components at least one of the circuits to be shielded must be built on it are adapted to attenuate the interference signal.

In den Fig. 7a bis 7d sind verschiedene Ausführungsbeispiele grabenförmiger Abschirmelemente in vereinfachter Querschnittsansicht dargestellt. Solche Abschirmelemente können bei einem Halbleiterbauelement zur Anwendung gelangen, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Auf die Darstellung des gesamte Halbleiterbauelements wurde der Einfachheit der Darstellung halber verzichtet. Die Profile sind auch unter anderen Gesichtspunkten stark vereinfacht und dienen allein der Darstellung denkbarer grabenförmiger Abschirmelemente im Sinne der Erfindung. Die dargestellten Abschirmelemente unterscheiden sich durch ihr Querschnittsprofil. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen in diesen Figuren ansonsten gleich ausgebildete Strukturelemente. In Figs. 7a to 7d different embodiments of grave-shaped shielding elements are shown in simplified cross-sectional view. Such shielding elements can be used in a semiconductor component, as shown in FIG. 1. The representation of the entire semiconductor component has been omitted for the sake of simplicity. The profiles are also greatly simplified from other points of view and serve only to represent conceivable trench-shaped shielding elements in the sense of the invention. The shielding elements shown differ in their cross-sectional profile. The same reference numerals in these figures denote otherwise identical structural elements.

In einem in Fig. 7a dargestellten Silizium- oder Silizium-Germanium-Substrat 118 ist ein Graben 120 in Form eines U-förmigen Rechteckprofils ausgebildet. Der Graben 120 kann mit bekannten Verfahren, insbesondere der Trench- Technologie hergestellt werden. Der Graben 120 ist mit einer Metallfüllung, insbesondere einer Aluminiumfüllung 122 aufgefüllt und schließt an die Substratoberfläche 124 planar an. Maßnahmen zur Verhinderung der Ausdiffusion von Aluminium in die umgebenden Substratbereiche sind bei dieser vereinfachten Darstellung nicht dargestellt. Diese werden unten anhand der Fig. 8a und 8b näher erläutert. Der Graben 120 weist eine Breite von maximal 2 µm auf. Seine Tiefenerstreckung von der Substratoberfläche 124 in das Substrat hinein beträgt mindestens 5 µm. A trench 120 in the form of a U-shaped rectangular profile is formed in a silicon or silicon germanium substrate 118 shown in FIG. 7a. The trench 120 can be produced using known methods, in particular trench technology. The trench 120 is filled with a metal filling, in particular an aluminum filling 122, and adjoins the substrate surface 124 in a planar manner. Measures to prevent aluminum from diffusing out into the surrounding substrate areas are not shown in this simplified illustration. These are explained in more detail below with the aid of FIGS. 8a and 8b. The trench 120 has a maximum width of 2 μm. Its depth extension from the substrate surface 124 into the substrate is at least 5 μm.

Das in Fig. 7b dargestellte grabenförmige Abschirmelement 126 weist ein U- förmiges Profil auf und ist ansonsten dem aus Fig. 7 gleich. The trench-shaped shielding element 126 shown in FIG. 7b has a U-shaped profile and is otherwise the same as that from FIG. 7.

Fig. 7c zeigt ein grabenförmiges Abschirmelement 128 mit einem V-Profil. Die Breite des V-Profils beträgt an der Substratoberfläche 124 ca. 2 bis 3 µm und in einer Tiefe ab 5 µm gerechnet von der Substratoberfläche höchstens 1 µm. Fig. 7c shows a grave-shaped shielding member 128 having a V-profile. The width of the V-profile on the substrate surface 124 is approximately 2 to 3 μm and, at a depth from 5 μm, calculated from the substrate surface at most 1 μm.

Fig. 7d zeigt ein weitere Querschnittsansicht eines grabenförmigen Abschirmelements mit einem V-Profil, das nahe der Substratoberfläche lateral zum umgebenden Substrat hin gerundet ist. Der Übergang vom Substrat zum Abschirmelement ist bei diesem Profil "weicher". Dies ist nachteilig, wenn es um die Abschirmung besonders hoher Frequenzanteile von Störsignalen geht, kann aber in Anwendungen sinnvoll sein, bei denen dieser Teil des Frequenzspektrums nicht zur Störung beiträgt. Für die Abschirmung des besonders hoher Störfrequenzen sind die Profile nach Fig. 7a und Fig. 7b wegen der scharf definierten Grenze zwischen Abschirmelement und Substratoberfläche besonders geeignet. FIG. 7d shows a further cross-sectional view of a trench-shaped shielding element with a V-profile, which near the substrate surface is laterally rounded towards the surrounding substrate. The transition from the substrate to the shielding element is "softer" with this profile. This is disadvantageous when it comes to shielding particularly high frequency components from interference signals, but can be useful in applications in which this part of the frequency spectrum does not contribute to the interference. The profiles are for the screening of especially high disturbance frequencies according to Fig. 7a and Fig. 7b particularly suitable because of the sharply defined boundary between the shielding member and the substrate surface.

Durch gezielte Ausbildung des Profils kann das Absorptionsspektrum und/oder das Reflexionsspektrum des Abschirmelements für elektromagnetische Wellen in gewissen Grenzen beeinflusst werden. Die Wahl des Querschnittsprofils des grabenförmigen Abschirmelements hängt von den jeweils relevanten Störfrequenzen ab. Die Ausbildung kann beispielsweise so erfolgen, dass die an der metallgefüllten Struktur reflektierten Wellen der Störstrahlung mit den einfallenden zumindest teilweise destruktiv interferieren. Auf diese Weise werden reflektierte Strahlen selbst zur Auslöschung von Störstrahlung genutzt. The absorption spectrum and / or the reflection spectrum of the shielding element for electromagnetic waves in certain limits can be influenced. The choice of the cross-sectional profile of the trench-shaped shielding element depends on the relevant one Interference frequencies from. The training can take place, for example, in such a way that the metal-filled structure reflected waves of interference with the interfere with the incident at least partially destructively. That way reflected rays are used to extinguish interfering radiation.

Die Fig. 8a und 8b zeigen in Form zweier weiterer Ausführungsbeispiele mögliche Maßnahmen zur Verhinderung der Ausdiffusion von Aluminium aus der metallgefüllten grabenförmigen Vertiefung in den umgebenden Substratbereich. Dies wird in beiden Figuren anhand des Rechteckprofils der Fig. 7a dargestellt, kann jedoch ohne weiteres auf die Profile nach Fig. 7b bis 7d übertragen werden. Figs. 8a and 8b show in the form of two further embodiments of possible measures to prevent the out-diffusion of aluminum from the metal-filled grave shaped recess in the surrounding substrate region. This is shown in both figures using the rectangular profile of FIG. 7a, but can easily be transferred to the profiles according to FIGS. 7b to 7d.

Das Substrat 118 weist in der Umgebung des aluminiumgefüllten Grabens 120 eine Barrierenschicht 132 aus Substratmaterial auf, das mit Kohlenstoff dotiert ist. Die Kohlenstoffkonzentration in der Barrierenschicht 132 beträgt etwa 1020cm-3. Ihre Dicke vom Innenrand des Grabens 120 aus beträgt hier etwa 2 µm. Es kann auch eine dünnere Schicht von 50 nm Dicke verwendet werden. Die Kohlenstoffdotiertung kann durch Implantation oder andere bekannte Techniken vor Ausbildung des Grabens 120 in das Substrat 118 eingebracht werden. Die Barrierenschicht 120 in ihrer vorbestimmten Form entsteht dann mit der Ausbildung des Grabens. The substrate 118 has in the vicinity of the aluminum-filled trench 120 a barrier layer 132 made of substrate material which is doped with carbon. The carbon concentration in the barrier layer 132 is approximately 10 20 cm -3 . Its thickness from the inner edge of the trench 120 here is approximately 2 μm. A thinner layer of 50 nm thickness can also be used. The carbon doping can be introduced into the substrate 118 by implantation or other known techniques before the trench 120 is formed. The barrier layer 120 in its predetermined shape then arises when the trench is formed.

Fig. 8b zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel ein weiteres Abschirmelement in Form eines mit Aluminium gefüllten Grabens 120 mit rechteckigem Querschnittsprofil. Der Graben 120 ist hier im Unterschied zu Fig. 8a jedoch in einem Substratbereich 134 ausgebildet, der homogen mit Kohlenstoff dotiert ist. Dies kann beispielsweise durch Dotieren mit Kohlenstoff schon beim Züchten des Substratmaterials erreicht werden. Alternativ kann der Substratbereich 134 in einem nachträglichen Epitaxieschritt unter gleichzeitiger oder nachträglicher Kohlenstoffdotierung auf einem nicht mit Kohlenstoff dotieren Ausgangssubtrat hergestellt werden. FIG. 8b shows as a further embodiment, another shielding member in the form of a filled trench 120 aluminum with a rectangular cross-sectional profile. In contrast to FIG. 8a, the trench 120 is here formed in a substrate region 134 which is homogeneously doped with carbon. This can be achieved, for example, by doping with carbon when the substrate material is being grown. Alternatively, the substrate region 134 can be produced in a subsequent epitaxial step with simultaneous or subsequent carbon doping on a non-carbon-doped starting substrate.

Neben den beschriebenen Abschirmungen kann die Halbleitervorrichtung weitere Abschirmungen, beispielsweise gegen magnetische und/oder optische Störsignale enthalten. In addition to the shields described, the semiconductor device can be further Shields, for example against magnetic and / or optical Interference signals included.

Claims (53)

1. Halbleitervorrichtung mit einer ersten Schaltung (3), einer zweiten Schaltung (5) und einer Abschirmung zum Abschirmen von Störsignalen zwischen den beiden Schaltungen (3, 5), dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung mindestens ein Abschirmelement (7; 7A; 7B; 7C) aufweist, das Metall umfasst. 1. A semiconductor device with a first circuit ( 3 ), a second circuit ( 5 ) and a shield for shielding interference signals between the two circuits ( 3 , 5 ), characterized in that the shielding has at least one shielding element ( 7 ; 7 A; 7 B; 7 C), which comprises metal. 2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der sich das Abschirmelement (7; 7A; 7B; 7C) in lateraler Richtung erstreckt und/oder sich vertikal in die Tiefe erstreckt. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the shielding element ( 7 ; 7 A; 7 B; 7 C) extends in the lateral direction and / or extends vertically in depth. 3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Abschirmelement (7; 7A; 7B; 7C) in der Trench-Technologie ausgeführt ist. 3. A semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the shielding element ( 7 ; 7 A; 7 B; 7 C) is implemented in trench technology. 4. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Abschirmelement als eine geschlossene Metallfläche ausgebildet ist. 4. A semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the Shielding element is designed as a closed metal surface. 5. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Abschirmelement als Gitter (7A; 7B) ausgebildet ist. 5. Semiconductor device according to one of claims 1 to 3, wherein the shielding element is designed as a grid ( 7 A; 7 B). 6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, bei der das Gitter (7A; 7B) derart konfiguriert ist, dass die relevanten Wellenlängen der Störsignale das Gitter nicht passieren. 6. The semiconductor device according to claim 5, wherein the grating ( 7 A; 7 B) is configured such that the relevant wavelengths of the interference signals do not pass the grating. 7. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das Abschirmelement (7; 7A) ein frei schwebendes Potential aufweist. 7. Semiconductor device according to one of claims 1 to 6, wherein the shielding element ( 7 ; 7 A) has a freely floating potential. 8. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der an das Abschirmelement (7B; 7C) ein festes Potential angelegt ist. 8. Semiconductor device according to one of claims 1 to 6, in which a fixed potential is applied to the shielding element ( 7 B; 7 C). 9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, bei der das feste Potential das Massepotential ist. 9. The semiconductor device according to claim 8, wherein the fixed potential is the Is ground potential. 10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, bei der das feste Potential das Versorgungspotential ist. 10. The semiconductor device according to claim 8, wherein the fixed potential is the Supply potential is. 11. Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der mindestens ein Abschirmelement vorhanden ist, das einen entsprechend konfigurierten Aufbau des Kontakt- und/oder Leiterbahnsystems und/oder von Schaltungselementen (15, 17) mindestens einer der Schaltungen (3, 5) der Halbleitervorrichtung umfasst. 11. Semiconductor device according to one of the preceding claims, in which there is at least one shielding element which has a correspondingly configured structure of the contact and / or conductor track system and / or of circuit elements ( 15 , 17 ) of at least one of the circuits ( 3 , 5 ) of the semiconductor device includes. 12. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 11, bei der mindestens ein Kondensator (15) und/oder mindestens eine Spule (17) einer der beiden Schaltungen (3, 5) als Filter zum Filtern des Störsignals Verwendung finden. 12. The semiconductor device according to claim 11, in which at least one capacitor ( 15 ) and / or at least one coil ( 17 ) of one of the two circuits ( 3 , 5 ) are used as a filter for filtering the interference signal. 13. Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der das Abschirmelement außerdem einen Isolator zur Dämpfung des Störsignals umfasst 13. The semiconductor device according to one of the preceding claims, in which the shielding element also an isolator for damping the Interference signal includes 14. Halbleitervorrichtung mit einer ersten Schaltung (3), einer zweiten Schaltung (5) und einer Abschirmung zum Abschirmen von Störsignalen zwischen den beiden Schaltungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung eine Gegensignalschaltung (11) umfasst, die ein Gegensignal erzeugt, welches mindestens an ausgewählten Orten der Halbleitervorrichtung zur Unterdrückung des Störsignals führt. 14. Semiconductor device with a first circuit ( 3 ), a second circuit ( 5 ) and a shield for shielding interference signals between the two circuits, characterized in that the shield comprises a counter signal circuit ( 11 ) which generates a counter signal which is at least selected locations of the semiconductor device to suppress the interference signal. 15. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14, bei der die Gegensignalschaltung (11) einen entsprechend konfigurierten Aufbau des Kontakt- und Leiterbahnsystems mindestens einer der Schaltungen (3, 5) der Halbleitervorrichtung umfasst. 15. The semiconductor device according to claim 14, wherein the counter signal circuit ( 11 ) comprises a correspondingly configured structure of the contact and interconnect system of at least one of the circuits ( 3 , 5 ) of the semiconductor device. 16. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, bei der die Gegensignalschaltung (11) mindestens ein Schaltungselement einer der Schaltungen (3, 5) der Halbleitervorrichtung umfasst. 16. The semiconductor device according to claim 14 or 15, wherein the counter signal circuit ( 11 ) comprises at least one circuit element of one of the circuits ( 3 , 5 ) of the semiconductor device. 17. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 16, mit einem frequenzsensitiven Eingangskondensator und/oder einem Schwingkreis als Schaltungselement bzw. Schaltungselemente. 17. The semiconductor device according to claim 16, having a frequency-sensitive Input capacitor and / or a resonant circuit as a circuit element or circuit elements. 18. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, bei der die Frequenz des Gegensignals durch den Takt der Störquelle vorgegeben ist. 18. A semiconductor device according to any one of claims 14 to 17, wherein the Frequency of the counter signal is predetermined by the clock of the interference source. 19. Halbleitervorrichtung einem der Ansprüche 14 bis 18, bei der die Gegensignalschaltung (112) einen mindestens einen Oszillator und/oder mindestens einen Taktgenerator umfassenden Signalgenerator (114) und/oder eine Endstufe (116) umfasst. 19. The semiconductor device as claimed in one of claims 14 to 18, in which the counter signal circuit ( 112 ) comprises a signal generator ( 114 ) and / or an output stage ( 116 ) comprising at least one oscillator and / or at least one clock generator. 20. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 19 mit einer Steuerschaltung (112) zum Steuern des Signalgenerators (114). 20. The semiconductor device according to claim 19, having a control circuit ( 112 ) for controlling the signal generator ( 114 ). 21. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 20 mit einem Sensor (110) zum Detektieren von Frequenz und/oder Phase und/oder Intensität des Störsignals. 21. The semiconductor device according to claim 20 with a sensor ( 110 ) for detecting the frequency and / or phase and / or intensity of the interference signal. 22. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21 mit einem Abschirmelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13. 22. The semiconductor device according to one of claims 14 to 21 with a Shielding element according to one of claims 1 to 13. 23. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 22, bei der das Abschirmelement als Sensor dient. 23. The semiconductor device according to claim 22, wherein the shielding element as Serves sensor. 24. Halbleiterbauelement mit einem siliziumhaltigen halbleitenden Substratbereich in einem Substrat, der eine erste Schaltung, eine zweite Schaltung und eine zum Abschirmen von Störsignalen zwischen der ersten und der zweiten Schaltung ausgebildete Abschirmung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung eine grabenförmige Vertiefung mit metallischer, aluminiumhaltiger Füllung im Substratbereich aufweist und dass der Substratbereich zumindest in der Umgebung der Vertiefung mit Kohlenstoff dotiert ist. 24. Semiconductor component with a silicon-containing semiconducting Substrate area in a substrate, the first circuit, a second circuit and one for shielding noise between the first and the second circuit has trained shield, thereby characterized in that the shield has a trench-shaped depression has metallic, aluminum-containing filling in the substrate area and that the Substrate area at least in the vicinity of the depression with carbon is endowed. 25. Halbleiterbauelement nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Substratbereich in einer die Vertiefung umgebenden Barrierenschicht mit einer vorgegebenen Schichtdicke mit Kohlenstoff dotiert ist. 25. The semiconductor component according to claim 24, characterized in that the substrate area in a barrier layer surrounding the depression is doped with carbon with a predetermined layer thickness. 26. Halbleiterbauelement nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Barrierenschicht eine Schichtdicke von zwischen 0,01 und 2 µm aufweist. 26. The semiconductor component according to claim 25, characterized in that the barrier layer has a layer thickness of between 0.01 and 2 μm having. 27. Halbleiterbauelement nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Barrierenschicht eine Schichtdicke von mindestens 0,05 µm aufweist. 27. The semiconductor component according to claim 26, characterized in that the barrier layer has a layer thickness of at least 0.05 μm. 28. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Substratbereich mit Kohlenstoff dotiert ist. 28. Semiconductor component according to one of claims 24 to 27, characterized characterized in that the entire substrate area is doped with carbon. 29. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoffkonzentration im mit Kohlenstoff dotierten Teil des Substratbereiches zwischen 1017 cm-3 und 1021 cm-3 liegt. 29. Semiconductor component according to one of claims 24 to 28, characterized in that the carbon concentration in the part of the substrate region doped with carbon is between 10 17 cm -3 and 10 21 cm -3 . 30. Halbleiterbauelement nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoffkonzentration im mit Kohlenstoff dotierten Teil des Substratbereiches zwischen 1019 cm-3 und 1021 cm-3 liegt. 30. The semiconductor component according to claim 29, characterized in that the carbon concentration in the part of the substrate region doped with carbon is between 10 19 cm -3 and 10 21 cm -3 . 31. Halbleiterbauelement nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoffkonzentration im mit Kohlenstoff dotierten Teil des Substratbereiches etwa 1020 cm-3 beträgt. 31. The semiconductor component as claimed in claim 30, characterized in that the carbon concentration in the part of the substrate region doped with carbon is approximately 10 20 cm -3 . 32. Halbleiterbauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung eine Tiefe von mindestens 2 µm aufweist 32. Semiconductor component according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the recess has a depth of at least 2 µm having 33. Halbleiterbauelement nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung eine Tiefe aufweist, die die mechanische Stabilität des Substrats gewährleistet. 33. Semiconductor component according to claim 32, characterized in that the recess has a depth that the mechanical stability of the Guaranteed substrate. 34. Halbleiterbauelement nach Anspruch 32 und 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung eine maximale Tiefe zwischen 4 und 50 µm aufweist. 34. Semiconductor component according to claim 32 and 33, characterized in that the recess has a maximum depth between 4 and 50 µm. 35. Halbleiterbauelement nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung eine maximale Tiefe von zwischen 4 und 10 µm aufweist. 35. Semiconductor component according to claim 34, characterized in that the depression has a maximum depth of between 4 and 10 µm. 36. Halbleiterbauelement nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung eine maximale Tiefe von 5 µm aufweist. 36. Semiconductor component according to claim 35, characterized in that the depression has a maximum depth of 5 µm. 37. Halbleiterbauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung an der Substratoberfläche eine Breite von mehr als 0,1 µm aufweist. 37. Semiconductor component according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the depression on the substrate surface has a width of more than 0.1 µm. 38. Halbleiterbauelement nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung an der Substratoberfläche eine Breite 1 µm aufweist. 38. Semiconductor component according to claim 38, characterized in that the depression on the substrate surface has a width of 1 µm. 39. Halbleiterbauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung im Querschnitt U-förmig ist. 39. Semiconductor component according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the recess is U-shaped in cross section. 40. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 24 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung im Querschnitt ein U-förmiges Rechteckprofil aufweist ist. 40. Semiconductor component according to one of claims 24 to 38, characterized characterized in that the recess in cross section is a U-shaped Rectangular profile is. 41. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 24 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung im Querschnitt V-förmig ist. 41. Semiconductor component according to one of claims 24 to 38, characterized characterized in that the recess is V-shaped in cross section. 42. Halbleiterbauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung in der Tiefenrichtung eine Schichtstruktur aufweist, wobei Aluminium zumindest in einer oder mehreren Schichten nahe der Substratoberfläche enthalten ist. 42. Semiconductor component according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the filling in the depth direction is a layered structure has, wherein aluminum at least in one or more layers is contained near the substrate surface. 43. Halbleiterbauelement nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass Aluminium in einer oder mehreren Schichten nahe des Bodens der grabenförmigen Vertiefung enthalten ist. 43. Semiconductor component according to claim 37, characterized in that Aluminum in one or more layers near the bottom of the trench-shaped depression is included. 44. Halbleiterbauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung aus Aluminium besteht. 44. Semiconductor component according to one of the preceding claims, characterized characterized that the filling consists of aluminum. 45. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 24 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass der Substratbereich aus Silizium und/oder Silizium- Germanium, insbesondere abschnittsweise dotiertem Silizium oder Silizium-Germanium, besteht. 45. Semiconductor component according to one of claims 24 to 44, characterized characterized in that the substrate area made of silicon and / or silicon Germanium, in particular doped silicon or Silicon germanium. 46. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 24 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte Substrat aus Silizium und/oder Silizium- Germanium, insbesondere abschnittsweise dotiertem Silizium und/oder Silizium-Germanium, besteht. 46. Semiconductor component according to one of claims 24 to 45, characterized characterized in that the entire substrate made of silicon and / or silicon Germanium, in particular doped silicon and / or Silicon germanium. 47. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit den Merkmalen eines der vorstehenden Ansprüche, mit den Schritten: - Züchten eines Siliziumkristalls in einer inerten Schutzatmosphäre, die ein kohlenstoffhaltiges Gas enthält, - Herstellung eines für die Produktion von Halbleiterbauelementen geeigneten Substrats, - Ausbilden mindestens einer grabenförmigen Vertiefung in dem Substrat - Füllen der Vertiefung mit einer aluminiumhaltigen Metallfüllung, - Herstellung einer ersten Schaltung und einer zweiten Schaltung auf unterschiedlichen Seiten beiderseits der Vertiefung. 47. A method for producing a semiconductor component having the features of one of the preceding claims, comprising the steps: Growing a silicon crystal in an inert protective atmosphere containing a carbon-containing gas, Production of a substrate suitable for the production of semiconductor components, - Forming at least one trench-shaped depression in the substrate - filling the recess with an aluminum-containing metal filling, - Production of a first circuit and a second circuit on different sides on both sides of the recess. 48. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit den Merkmalen eines der vorstehenden Ansprüche, mit den Schritten: - Züchten eines Siliziumkristalls - Herstellung eines für die Produktion von Halbleiterbauelementen geeigneten Substrats, - Ausbilden mindestens einer grabenförmigen Vertiefung in dem Substrat - Beschichtung der Wände der Vertiefung mit einer kohlenstoffdotierten Siliziumschicht, - Füllen der Vertiefung mit einer aluminiumhaltigen Metallfüllung, - Herstellung einer ersten Schaltung und einer zweiten Schaltung auf unterschiedlichen Seiten beiderseits der Vertiefung. 48. A method for producing a semiconductor component having the features of one of the preceding claims, comprising the steps: - growing a silicon crystal Production of a substrate suitable for the production of semiconductor components, - Forming at least one trench-shaped depression in the substrate Coating the walls of the recess with a carbon-doped silicon layer, - filling the recess with an aluminum-containing metal filling, - Production of a first circuit and a second circuit on different sides on both sides of the recess. 49. Verfahren nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Beschichtung der Wände der Vertiefung das Zusetzen eines Kohlenstoffhaltigen Gases zu einem Quellengas umfasst. 49. The method according to claim 48, characterized in that the step of Coating the walls of the recess adding a Carbon-containing gas to a source gas includes. 50. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit den Merkmalen eines der vorstehenden Ansprüche, mit den Schritten: - Herstellen eines für die Produktion von Halbleiterbauelementen geeigneten Substrats, - Dotierung des Substrats mit Kohlenstoff in mindestens einem vorbestimmten Abschnitt, - Ausbilden mindestens einer grabenförmigen Vertiefung innerhalb des vorbestimmten Abschnitts, - Füllen der Vertiefung mit einer Metallfüllung, vorzugsweise Aluminium enthaltend, - Herstellen einer ersten Schaltung und einer zweiten Schaltung auf unterschiedlichen Seiten beiderseits der Vertiefung. 50. A method for producing a semiconductor component having the features of one of the preceding claims, comprising the steps: Manufacture of a substrate suitable for the production of semiconductor components, Doping the substrate with carbon in at least one predetermined section, Forming at least one trench-shaped depression within the predetermined section, Filling the depression with a metal filling, preferably containing aluminum, - Establishing a first circuit and a second circuit on different sides on both sides of the recess. 51. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit den Merkmalen eines der vorstehenden Ansprüche, mit den Schritten: - Herstellen eines für die Produktion von Halbleiterbauelementen geeigneten Substrats, - Herstellen einer ersten Schaltung und einer zweiten Schaltung, wobei auch eine kohlenstoffdotierte Halbleiterschicht aufgewachsen wird, - Ausbilden mindestens einer grabenförmigen Vertiefung innerhalb des vorbestimmten Abschnitts während der Herstellung der ersten und/oder der zweiten Schaltung, - Füllen der Vertiefung mit einer aluminiumhaltigen Metallfüllung. 51. A method for producing a semiconductor component having the features of one of the preceding claims, comprising the steps: Manufacture of a substrate suitable for the production of semiconductor components, Producing a first circuit and a second circuit, a carbon-doped semiconductor layer also being grown, Forming at least one trench-shaped depression within the predetermined section during the production of the first and / or the second circuit, - Fill the recess with an aluminum-containing metal filling. 52. Verfahren nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, dass die kohlenstoffdotierte Halbleiterschicht auf das Substrat aufgewachsen wird, bevor der weitere Schichtaufbau für die erste und/oder die zweite Schaltung erfolgt. 52. The method according to claim 51, characterized in that the carbon-doped semiconductor layer is grown on the substrate before the further layer structure for the first and / or the second circuit he follows. 53. Halbleiterbauelement mit einem aluminiumhaltigen ersten Strukturelement und einem angrenzenden zweiten Strukturelement, das aus einem halbleitenden, siliziumhaltigen Material, insbesondere Silizium oder Silizium- Germanium besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Strukturelement zumindest im Grenzbereich zum ersten Strukturelement mit Kohlenstoff dotiert ist. 53. Semiconductor component with an aluminum-containing first structural element and an adjacent second structural element, which consists of a semiconducting, silicon-containing material, in particular silicon or silicon Germanium exists, characterized in that the second Structural element at least in the border area with the first structural element Carbon is doped.
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