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Die
Erfindung betrifft die integrierten Schaltkreise und insbesondere
die Herstellung eines monokristallinen Startsubstrats, beispielsweise
aus Silizium, das eine Diskontinuität des Kristallgitters beispielsweise
einen vergrabenen Graben, aufweist, in Hinblick auf das epitaktische
Aufwachsen einer homogenen monokristallinen Siliziumschicht. Die
Erfindung betrifft außerdem
auf solchen Substraten hergestellte Halbleitervorrichtungen.
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Die
Fertigungsprozesse von Halbleiterkomponenten können die kristalline Kontinuität der Oberfläche eines
Teils des monokristallinen Halbleiter-Startsubstrats zerstören. Dies
ist insbesondere bei der Herstellung von Gräben der Fall, die gefüllt werden,
um eine dielektrische Isolation, einen Kondensator oder eine Grenzschicht
zu realisieren. Das Halbleitersubstrat weist am Ort des Grabens
ein anderes Material ohne kristalline Struktur auf. In dem Patent
US-A-4 942 554 wird ein in einem Substrat gebildeter Hohlraum wieder
mit einer Schicht bedeckt, die eine ähnliche Zusammensetzung wie
das Substrat hat und die in einer zweiten Zeit geglüht wird.
In diesem Fall weist das Halbleitersubstrat an dem Ort des Grabens
ein ähnliches
Material auf wie das Substrat. Die Oberfläche des von dem Graben oder
allgemeiner von irgendeinem lokalen Kristallfehler eingenommenen
Teils des Substrats ist nicht nutzbar, um Halbleitervorrichtungen,
insbesondere Grenzflächen oder
dünne thermische
Oxide zu realisieren.
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In
der Tat weisen von einem Kristallfehler überquerte Grenzflächen Streuströme auf.
Die Oxide, die von einem Kristallfehler aus gewachsen sind, weisen
geringe Durchbruchspannungen oder Kurzschlüsse auf.
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Die
Erfindung zielt darauf ab, diese Probleme zu lösen.
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Ein
Ziel der Erfindung ist, die Herstellung eines monokristallinen Substrats
zu ermöglichen,
das die spätere
Bildung einer kristallfehlerfreien epitaktischen Siliziumschicht
erlaubt.
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Genauer
gesagt, hat die Erfindung insbesondere zum Ziel, ein monokristallines
Substrat herzustellen, das erlaubt, die lokalen Oberflächenfehler
zu reparieren und eine Oberflächenebenheit
und -homogenität
sowie eine Kontinuität
des Kristallgitters dieser Oberfläche sicherzustellen.
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Die
Erfindung schlägt
also ein Verfahren zur Herstellung eines monokristallinen Halbleitersubstrats
vor, in welchem
- a) ein monokristallines Startsubstrat,
das lokal und an der Oberfläche
mindestens eine Diskontinuität
des Kristallgitters aufweist, gefertigt wird,
- b) das Startsubstrat an der Diskontinuität ausgehöhlt wird,
- c) das Kristallgitter am Rand der Aushöhlung amorphisiert wird,
- d) auf die im Schritt c) gewonnene Struktur eine amorphe Materialschicht
aufgebracht wird, die die gleiche chemische Zusammensetzung hat
wie das Startsubstrat,
- e) eine thermische Behandlung der im Schritt d) gewonnenen Struktur
durchgeführt
wird, um das amorphe Material in Kontinuität mit dem monokristallinen
Gitter des Startsubstrats zu rekristallisieren.
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Die
Erfindung erlaubt also zum Beispiel, an der Oberfläche eine
monokristalline Schicht herzustellen, die, in Kontinuität mit dem
Rest des Silizium-Startsubstrats, eine vollkommen ebene und einheitliche
Oberfläche
darstellt, auf welcher sich mittels Epitaxie eine kristallfehlerfreie
monokristalline Siliziumschicht ausbilden kann.
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Das
Verfahren kann vor oder nach dem Schritt e) einen Schritt zum Einebnen
der Oberfläche, beispielsweise
ein mechanisch-chemisches Polieren, aufweisen.
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In
dem Schritt c) ist die Amorphisierung lokalisiert und richtet sich
vorteilhaft von selbst mit der Diskontinuität aus. Das Startsubstrat weist
zum Beispiel mindestens ein Material aus der folgenden Gruppe auf:
Silizium, Germanium, Siliziumcarbid, Galliumarsenid und eine Legierung
mindestens einiger der vorstehenden Elemente.
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Der
Amorphisierungsschritt weist zum Beispiel eine um die Aushöhlung herum
lokalisierte Ionenimplantation durch einen Maskenprozeß auf. Die Implantation
kann schwere Partikel, zum Beispiel Fluoridionen, verwenden.
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Die
Erfindung läßt sich
vorteilhaft anwenden, wenn die Diskontinuität des Kristallgitters aus einem Graben
besteht.
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Also
wird gemäß einer
Ausführungsform
im Schritt a) auf das Startsubstrat nacheinander eine erste Schicht
aus einem ersten Material, beispielsweise Siliziumdioxid, und eine
zweite Schicht aus einem zweiten Material, beispielsweise Siliziumnitrid, aufgebracht,
wird dann ein Graben geätzt,
der mit einem Füllmaterial
gefüllt
wird, wobei der gefüllte
Graben die Diskontinuität
des Kristallgitters bildet.
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Im
Schritt b) wird ein selektives Ätzen
bezüglich
der zweiten Schicht, der ersten Schicht und eines oberen Teils des
Füllmaterials
des Grabens durchgeführt,
um laterale Hohlräume
und die Aushöhlung
am Ort der kristallinen Diskontinuität zu bilden, und wird die zweite
Schicht weggenommen.
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Das
Füllmaterial
kann mindestens ein Element aus der folgenden Gruppe aufweisen:
Silizium, ein Siliziumoxid, ein Siliziumnitrid. Die Füllung kann heterogen
sein und mehrere Isolatortypen verwenden. Sie kann auch in ihrem
Zentrum ein leitendes Material, zum Beispiel dotiertes oder nicht
dotiertes Polysilizium oder Luft, aufweisen oder der Graben kann
teilweise mit einem isolierenden Füllmaterial gefüllt sein,
mit Luft im Zentrum.
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Das
Füllen
kann durch eine gleichmäßige Abscheidung
von Siliziumoxid oder auch durch thermische Oxidation des Siliziums
erfolgen.
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In
dem Schritt a) kann in dem Graben ein vergrabener Kondensator hergestellt
werden.
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In
diesem Fall kann das Füllen
des Grabens die folgenden Schritte aufweisen:
- – Bedecken
der Wände
des Grabens mit dem Oxid durch eine thermische Oxidation;
- – Abscheiden
von stark dotiertem polykristallinem Silizium im Graben, um ihn
zu füllen;
- – Ätzen des
zuvor abgeschiedenen polykristallinen Siliziums, so daß die Füllebene
des Grabens unterhalb der Oberfläche
des Startsubstrats ist.
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In
dem Schritt a) kann im Graben eine vergrabene Diode hergestellt
werden.
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In
diesem Fall kann das Füllen
des Grabens die folgenden Schritte aufweisen:
- – Abscheiden
von stark dotiertem polykristallinem Silizium im Graben, um ihn
zu füllen;
- – Ätzen des
zuvor abgeschiedenen polykristallinen Siliziums, so daß die Füllebene
des Grabens unterhalb der Oberfläche
des Startsubstrats ist.
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Gemäß der Erfindung
ermöglicht
im übrigen das
Zustopfen der Gräben
durch einen "Stopfen" aus einem monokristallinen
Material (zum Beispiel Silizium) allgemein eine größere Freiheit
betreffend die Größe und die
Art der hergestellten Gräben.
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Die
Anmelderin hat festgestellt, daß dieser Grad
an zusätzlicher
Freiheit auf vorteilhafte Weise erlaubt, in einem Substrat vergrabene
elektronische Komponenten zu realisieren. Für Halbleitervorrichtungen,
die später
an dem Substrat auf einer einheitlich gemachten Oberfläche gefertigt
werden, drückt sich
die Realisation von vergrabenen elektronischen Komponenten, beispielsweise
Kapazitäten
oder Dioden, durch einen Gewinn an Platz und Leistung und Funktionalität aus.
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Die
Erfindung hat außerdem
einen integrierten Schaltkreis zum Ziel, der ein gemäß dem oben definierten
Verfahren hergestelltes monokristallines Siliziumsubstrat aufweist.
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Dieser
Schaltkreis kann mindestens zwei benachbarte Transistoren, beispielsweise
in CMOS- oder BiCMOS-Technologie aufweisen, die in dem Substrat
realisiert sind, das mindestens einen vergrabenen Graben aufweist
und dessen Oberfläche
gemäß dem obigen
Verfahren einheitlich gemacht ist. Der Graben bildet einen isolierenden
Graben, der die benachbarten vergrabenen Schichten der Transistoren
trennt.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung zeigen sich beim Lesen der detaillierten
Beschreibung von nicht einschränkenden
Ausführungsformen.
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Diese
Varianten werden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren beschrieben,
die schematisch die Hauptschritte von Varianten des Herstellungsverfahrens
eines Substrats gemäß der Erfindung
darstellen.
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1a bis 1h zeigen
schematisch die Hauptschritte des Herstellungsverfahrens eines Halbleitersubstrats,
das mindestens einen isolierenden Graben aufweist.
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2a bis 2f zeigen
schematisch die Hauptschritte des Herstellungsverfahrens eines Halbleitersubstrats,
das mindestens eine vergrabene Kapazität aufweist.
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3a bis 3f zeigen schematisch die Hauptschritte
des Herstellungsverfahrens eines Halbleitersubstrats, das mindestens
eine vergrabene Diode aufweist.
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Das
Startsubstrat des erfindungsgemäßen Verfahrens
oder Anfangssubstrat 1 ist in 1a gezeigt
und weist hier mindestens einen schmalen Graben auf. Dieser Graben
kann tief oder wenig tief sein. Er kann gemäß einer Ausführungsform
des Verfahrens der Erfindung dadurch hergestellt werden, daß zuerst
eine Siliziumoxidschicht 2 auf das monokristalline Startsubstrat 1 aufgebracht
wird. Die Dicke dieser Schicht 2 kann zwischen 0,01 μm und 1 μm sein und
ist vorzugsweise in der Größenordnung
von 2000 Å.
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Anschließend wird
auf das Oxid 2 eine Siliziumnitridschicht 3 aufgebracht.
Die Dicke dieser Schicht 3 kann ebenfalls zwischen 0,01 μm und 1 μm sein und
ist ebenfalls vorzugsweise in der Größenordnung von 2000.
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Anschließend wird
auf anisotrope und herkömmliche
Weise mit Hilfe eines Photolithographie-Schritts zunächst das
Nitrid 3 und das Oxid 2, dann schließlich das
monokristalline Silizium des Substrats 1 geätzt, um
den Graben 4 zu bilden.
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Der
Graben 4 hat eine Tiefe zwischen 1 und 15 μm und eine
variable Breite von vorzugsweise weniger als 1 μm.
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Gemäß dem Verfahren
der Erfindung wird dann der auf diese Weise geätzte Graben 4 mit
dem Füllmaterial
gefüllt,
das für
den gewünschten
Verwendungszweck dieses Grabens geeignet ist.
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Gemäß einer
ersten Variante wird ein isolierender Graben gefertigt, zum Beispiel
in Hinblick darauf, benachbarte vergrabene Schichten entgegengesetzter
Leitfähigkeit
zu isolieren.
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Somit
wird gemäß dieser
Variante des Verfahrens der Erfindung der Graben 4 mit
einem dielektrischen Material gefüllt. Als dielektrisches Material wird
vorzugsweise Siliziumoxid gewählt.
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Das
Füllen
des Grabens mit Siliziumoxid 5 kann auf unterschiedliche
herkömmliche
Arten erfolgen.
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Man
kann die gleichmäßige Abscheidung von
Siliziumoxid in Betracht ziehen, wie sie 1b zeigt.
Das Oxid scheidet sich dann auch auf der gesamten Oberfläche des
Wafers ab.
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Jedoch
wird das Aufbringen von Siliziumdioxid durch thermische Oxidation
bevorzugt, wie in 1c gezeigt ist. Einerseits handelt
es sich dabei um ein Verfahren, das besser an das Vorhandensein von
möglicherweise
schmalen Gräben
angepaßt
ist. Andererseits wird ein dichteres Oxid erzielt als mit der gleichmäßige Abscheidung.
Außerdem
wird in dem Maße,
wie das Siliziumoxid nur auf dem Silizium wächst, allein der Graben 4,
der sich durch die Oxidation des Siliziums der Wände etwas vergrößert, mit Oxid
gefüllt.
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Gemäß dem Verfahren
der Erfindung wird dann eine gesteuerte und im wesentlichen derartige Desoxidation
durchgeführt,
daß unterhalb
der Siliziumnitridschicht 3 zwei laterale Hohlräume einer
gegebenen Größe in der
Oxidschicht 2 gebildet werden, wie 1d zeigt.
Im Rahmen der ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auch ein
Teil der Siliziumoxidschicht 5 in dem Graben 4 und
gegebenenfalls die Siliziumoxidschicht auf der Oberfläche des
Wafers beseitigt.
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Diese
Desoxidation erfolgt durch isotrope Ätzung mit Hilfe von Flußsäure oder
auch durch isotropes Plasmaätzen
mit Fluor. Anschließend
wird auf herkömmliche
Weise die Siliziumnitridschicht beseitigt.
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Der
folgende Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 1e gezeigt
und besteht darin, das freigelegte Silizium zu amorphisieren. Es
handelt sich um das durch den Desoxidationsschritt freigelegte monokristalline
Silizium des Startsubstrats 1. Diese Zonen sind mit 6 bezeichnet.
Die Amorphisierung ist lokal und richtet sich selbst an dem Graben aus.
Die Amorphisierung erfolgt auf herkömmliche Weise durch Zerstörung des
Kristallgitters des Siliziums, zum Beispiel durch Implanta tion von
schweren Partikeln, beispielsweise Ionen. Im Rahmen der Erfindung
wird insbesondere die Implantation von Fluoridionen bevorzugt.
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Gemäß dem Verfahren
der Erfindung, und wie in 1f gezeigt,
wird anschließend
eine amorphe Siliziumschicht 7 so aufgebracht, um zumindest die
lateralen Hohlräume
und die Aushöhlung
oberhalb des Grabens 4 zu füllen. Die Abscheidung von amorphem
Silizium erfolgt auf herkömmliche
Weise bei niedriger Temperatur. Man kann zum Beispiel einen LPCVD-Ofen
(chemische Abscheidung unter niedrigem Druck) mit Injektion von
Silan bei einer ausreichend niedrigen Temperatur, zum Beispiel unterhalb
von 600°C,
typisch 400°C,
verwenden.
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1g zeigt
eine spezielle Ausführungsform der
Erfindung, gemäß welcher
vor den Schritten der Einebnung der Oberfläche des Substrats ein Glühen durchgeführt wird.
Die thermische Behandlung erlaubt eine Rekristallisation des amorphen
Siliziums, indem es eine Re-epitaxie des amorphen Siliziums 6, 7 ausgehend
von dem monokristallinen Silizium des Startsubstrats 1 erzeugt.
Der Wiederaufbau des monokristallinen Siliziumgitters führt zu 1g,
in welcher die vorherige amorphe Siliziumschicht mit dem monokristallinen
Silizium des Substrats 1 verschmolzen ist.
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Anzumerken
ist hier, daß gemäß der Erfindung
die Zone 6 räumlich
begrenzt ist und daß sich durch
die Ionenimplantation die Grenze zwischen dieser Zone 6 und
dem Substrat 1 leicht lokal festlegen läßt. Diese Grenze ist im übrigen eine "weiche" Grenze, das heißt, der Übergang
von dem monokristallinen Si-Zustand
zu dem amorphen Si-Zustand ist sehr allmählich. Diese Merkmale führen zu
einer guten Ausbeute der Rekristallisation der Zone 6 und
zu einer Rekristallisation ohne Fehlstellen, die mit einer großen zu rekristallisierenden
Oberfläche
schwierig erzielt werden kann.
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Zum
Beseitigen der Schicht aus rekristallisiertem Silizium an der Oberfläche des
Wafers wird anschließend
ein mechanisch-chemisches
Polieren durchgeführt,
das an der Siliziumoxidschicht 2 stoppt. Dann wird auf
herkömmliche
Weise die Siliziumoxidschicht 2 beseitigt. Um die Oberfläche einzuebnen,
wird danach der Wafer einem letzten mechanisch-chemischen Poliervorgang
unterzogen.
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Nach
dieser Abfolge von Schritten erhält man
gemäß der ersten
Variante des Verfahrens der Erfindung ein Endsubstrat 1 aus
monokristallinem Silizium, das eine vollkommen ebene und einheitliche monokristalline
Oberfläche
aufweist, auf welcher sich eine fehlerfreie Epitaxie realisieren
läßt. Dieses
Halbleitersubstrat weist einen vergrabenen isolierenden Graben auf,
der in 1h mit 5 bezeichnet
ist.
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Gemäß einer
zweiten Variante kann ein Siliziumsubstrat hergestellt werden, dessen
Oberfläche gemäß dem Verfahren
der Erfindung einheitlich gemacht ist und das eine in einem Graben
realisierte, vergrabene Kapazität
aufweist.
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In
Hinblick auf die Herstellung eines solchen Substrats wird zuerst
ein Graben 4 in einem Substrat 1 hergestellt,
wie vorstehend beschrieben und wie in 1a gezeigt
ist. Dann wird eine gesteuerte thermische Oxidation auf eine Weise
durchgeführt,
daß sich an
den Wänden
des Grabens 4 eine Siliziumoxidschicht 8 einer
Dicke zwischen 40 und 1000 Å,
vorzugsweise zwischen 50 und 300 Å, bildet. Man erhält die in 2a gezeigte
Vorrichtung.
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Danach
wird auf den Wafer und derart, um den Graben 4 zu füllen, stark
dotiertes polykristallines Silizium 9 aufgebracht. Die
Dotierung des Silizium wird in situ durchgeführt.
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Man
erhält
eine Vorrichtung, wie in 2b gezeigt.
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Gemäß dem Verfahren
der Erfindung wird anschließend
das zuvor aufgebrachte polykristalline Silizium 9 geätzt, mindestens
um es von der Oberfläche
des Wafers abzunehmen. Ansonsten wird diese Ätzung bis zum Niveau des polykristallinen
Siliziums in dem Graben 4 geführt, nämlich bis unter die Oberfläche des
Startsubstrats 1.
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Der
folgende Schritt besteht aus einer gesteuerten Desoxidation, so
wie sie im Rahmen der ersten Variante beschrieben ist. Man erhält dann
die in 2c gezeigte Vorrichtung, auf
welcher der Graben mit einer Siliziumoxidschicht 8 ausgekleidet
ist, deren Höhe
geringer ist als die Höhe
der Schicht aus dotiertem polykristallinem Silizium 9 in
dem Graben 4. Zwei late rale Hohlräume gegebener Größe sind
in der Siliziumoxidschicht 2 unterhalb der Siliziumnitridschicht 3 zu
erkennen.
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Anschließend wird
auf herkömmliche
Weise die Siliziumnitridmaske 3 abgenommen.
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Gemäß dem Verfahren
der Erfindung wird dann das freigelegte Silizium amorphisiert.
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Im
Rahmen dieser zweiten Variante des Verfahrens der Erfindung ist
das freigelegte Silizium in diesem Stadium des Verfahrens das monokristalline Silizium
des Substrats 1, sowie der zum Vorschein gekommene Teil
des dotierten polykristallinen Siliziums 9 in dem Graben 4.
Auf diese Weise werden Zonen aus amorphem Silizium, bezeichnet mit 6 und 6bis,
erzeugt.
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Die
Amorphisierung ist lokal und richtet sich von selbst am Graben aus.
Anschließend
wird eine Schicht aus amorphem Silizium 7 auf die gesamte Oberfläche des
Wafers aufgebracht, derart, wie oben im Rahmen der ersten Variante
beschrieben worden ist. Man erhält
dann die Vorrichtung, die in 2d gezeigt
ist, auf welcher in einem Graben 4, der in ein Substrat 1 geätzt ist,
ein Block aus polykristallinem Silizium 9 teilweise in
eine Siliziumoxidschicht 8 eingehüllt ist. Die Höhe dieses
Blocks, die kleiner ist als diejenige des Grabens 4, ist
auch kleiner als die Höhe
der Siliziumoxidhülle 8.
Oberhalb dieses Elements ist eine amorphe Siliziumzone angeordnet,
die amorphisierte Siliziumzonen 6 und 6bis und
das aufgebrachte amorphe Silizium aufweist. Die aufgebrachte amorphe
Schicht 7 hat hier also die Funktion der Verbindung der
Bereiche 6 und 6bis sowie des Wiederzustopfens
der Oberfläche.
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Gemäß einer
speziellen Ausführungsform des
Verfahrens der Erfindung, und wie oben im Rahmen der ersten Variante
beschrieben ist, wird eine thermische Behandlung durchgeführt, derart,
um die kristalline Struktur des amorphen Siliziums wieder herzustellen.
Wie in 2e gezeigt, verschmilzt das rekristallisierte
Silizium mit dem monokristallinen Silizium des Substrats 1.
Die Amorphisierung der Zone 6bis erlaubt, ein "Aufsteigen" von Kristallfehlern
aus dem polykristallinen Silizium in die monokristalline Schicht
zu vermeiden.
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Nach
den Schritten der Einebnung der Oberfläche des Substrats, die die
gleichen sind wie für
die erste Variante, er hält
man ein in 2f gezeigtes monokristallines
Siliziumsubstrat, dessen vollkommen ebene und einheitliche monokristalline
Oberfläche
das fehlerfreie epitaktische Wachstum von mono-kristallinem Silizium erlaubt. Das Substrat
weist außerdem
eine vergrabene Kapazität
auf, die aus stark dotiertem polykristallinem Silizium 90 besteht, das
teilweise von einer Siliziumoxidwand 8 umgeben ist, die
es lateral zum Substrat 1 separiert. Oberhalb dieser vergrabenen
Kapazität
und in dem Substrat 1 gibt ist noch eine stark dotierte
Zone 1bis gleicher Leitfähigkeit wie das polykristalline
Silizium 90. Diese Zone entspricht der amorphisierten Zone
aus polykristallinem Silizium 6bis sowie dem während des Glühens durch
Diffusion von Dotierelementen dotierten Teil des Siliziums 7.
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Die
erfindungsgemäße lokale
Zerstörung des
Kristallgitters vor seinem Wiederaufbau ist besonders vorteilhaft
für kapazitive
Gräben,
da sie erlaubt, polykristallines Silizium 90 (die gesamte
Kapazität)
durch eine gesteuerte Ätzung
des Flankenoxids 8 zu vergraben, ohne daß es notwendig
wäre, ein
zusätzliches
Oxid vorzusehen.
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Gemäß einer
dritten Variante ist es auch möglich,
eine Diode herzustellen, die in einem Siliziumsubstrat vergraben
ist, dessen Oberfläche
in Hinblick auf eine homogene Epitaxie gemäß dem Verfahren der Erfindung
einheitlich gemacht ist, was die Herstellung von elektronischen
Komponenten erlaubt.
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Gemäß dieser
Variante wird in einem Graben, der wie vorstehend hergestellt worden
ist, stark dotiertes polykristallines Silizium 10 abgeschieden. Gemäß der in 3a gezeigten
Ausführungsform
ist ein N dotiertes Substrat 1 und P+ dotiertes polykristallines
Silizium 10 in Betracht gezogen worden. Jedoch liegen umgekehrte
Leitfähigkeiten
auch im Rahmen der Erfindung.
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Anschließend wird
die auf der Oberfläche
gebildete polykristalline Siliziumschicht 10 gemäß den gewohnten
Verfahren beseitigt. Das Beseitigen des polykristallinen Siliziums 10 erfolgt
so weit, bis ein Füllniveau,
das unterhalb der Oberfläche
des Substrats 1 ist, erreicht ist.
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Diesem
Schritt folgt entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren eine gesteuerte
Desoxidation. Diese Desoxidation ist oben im Rahmen der ersten Variante
detaillierter beschrieben. Man erhält dann die in 3b gezeigte
Vorrichtung.
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Gemäß dem Verfahren
der Erfindung wird anschließend
die Siliziumnitridschicht 3 gemäß herkömmlichen Verfahren beseitigt.
Dann wird das freigelegte Silizium amorphisiert. In dem Fall dieser
dritten Variante besteht das freigelegte Silizium aus Zonen 6 des
monokristallinen Siliziums des Substrats 1, das infolge
der Desoxidation und der Ätzung
des den Graben füllenden
polykristallinen Siliziums zum Vorschein kommt, sowie aus dem oberen
Teil 6ter dieses Materials in dem Graben. Hier wiederum
ist die Amorphisierung lokal und richtet sich von selbst an dem
Graben aus.
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Anschließend wird
gemäß den herkömmlichen
Verfahren eine Schicht 7 aus amorphem Silizium aufgebracht,
dessen Leitungstyp entgegengesetzt ist zu demjenigen des polykristallinen
Siliziums 10 in dem Graben 4. Diese Schicht verschmilzt
mit den amorphisierten Siliziumzonen 6 und 6ter.
Man erhält
dann das in 3c gezeigte Substrat.
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Gemäß dem Verfahren
der Erfindung folgt dann eine thermische Behandlung, die eine Rekristallisation
des amorphen Siliziums erlaubt. Hier wiederum, wie vorstehend für die vorstehenden
Varianten angegeben, wird die Bildung von Kristallfehlern vermieden.
Im Rahmen dieser dritten Variante erlaubt das Glühen außerdem die Diffusion von P+
Dotierelementen in das N Substrat unter Bildung einer P dotierten
monokristallinen Siliziumhülle 11 um
das stark P+ dotierte polykristalline Silzium 10.
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Anschließend folgt
gemäß einer
speziellen Ausführungsform
des Verfahrens der Erfindung die Einebnung der Oberfläche des
Substrats 1 durch Beseitigen der Siliziumoxidschicht 2 und
mechanisch-chemisches Polieren des Wafers.
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Man
erhält
also das in 3d (Querschnitt) gezeigte Substrat,
das eine vollkommen ebene und einheitliche monokristalline Oberfläche aufweist,
die eine homogene Epitaxie von monokristallinem Silizium erlaubt.
Das Substrat weist außerdem
eine vergrabene Diode auf, die aus einer stark P+ dotieren Zone
besteht, die vollständig
von einer P dotierten Hülle
einer gegebenen Dicke umgeben ist.
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Die
Möglichkeit,
ein Siliziumsubstrat herzustellen, das isolierende vergrabene Gräben oder
vergrabene Komponenten aufweist und dessen Oberfläche vollkommen
eben und einheitlich ist, eröffnet
der Herstellung von Halbleitervorrichtungen neue Horizonte.
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Wie
oben erwähnt
worden ist, können
Substrate, die isolierende Gräben
aufweisen, vorteilhaft für die
Herstellung von Halbleitervorrichtungen verwendet werden, die mehrere
benachbarte Transistoren aufweisen. Diese Vorrichtung weist nicht
nur keine oder sehr geringe Risiken einer Erniedrigung der Durchbruch-
oder Durchschlagsspannung der vergrabenen Schichten auf, sondern
die epitaxiale Schicht aus monokristallinem Silizium, in welcher
die kristallfehlerfreien Transistoren hergestellt werden, ist auch
für die
Herstellung jeder Art von Modularchitektur geeignet.
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Die
erfindungsgemäße Vereinheitlichung
der Oberfläche
des Substrats, das vergrabene Elemente aufweist, die in den Gräben gebildet
sind, bietet den Vorteil, auf diesen Substraten äußerst zuverlässige und
hochleistungsfähige
Vorrichtungen zu realisieren, die weniger Platz beanspruchen. Dieser
zweite Aspekt ist besonders interessant, wenn man die stetige Verringerung
der Dimensionen von integrierten Schaltkreisen sowie ihren erhöhten Integrationsgrad betrachtet.