DE10127231A1

DE10127231A1 - Herstellungsverfahren eines Halbleitersubstrats

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Publication number: DE10127231A1
Application number: DE10127231A
Authority: DE
Inventors: Yasushi Urakami; Shoichi Yamauchi; Toshio Sakakibara; Hitoshi Yamaguchi; Nobuhiro Tsuji
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-06-05
Filing date: 2001-06-05
Publication date: 2001-12-20
Anticipated expiration: 2021-06-06
Also published as: DE10127231B4; US6406982B2; US20010049182A1; US7063751B2; US20020158301A1

Abstract

Ein Graben wird in einem Halbleitersubstrat durch eine Maske gebildet, welche sich aus einer Siliziumoxidschicht zusammensetzt, die auf den Halbleitersubstrat gebildet wird. Danach wird ein Randabschnitt eines Öffnungsabschnitts der Maske derart geätzt, dass eine Öffnungsbreite davon breiter als diejenige des Grabens wird. Danach wird eine innere Oberfläche des Grabens durch eine thermische Behandlung bei etwa 1000 DEG C in einer nicht oxidierenden oder einer nicht nitrierenden Atmosphäre unter einem niedrigen Druck geglättet. Danach wird der Graben mit einer Epitaxialschicht gefüllt. Danach wird die Epitaxialschicht poliert, wodurch ein Halbleitersubstrat zur Bildung einer Halbleiteranordnung erzielt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Herstel lungsverfahren einer Halbleiteranordnung mit einem Graben, welcher insbesondere mit einer Diffusionsschicht gefüllt ist.

Bezüglich einer Halbleiteranordnung mit einem Graben, der mit einer Diffusionsschicht gefüllt ist, wird in Fig. 8A bis 8D ein Herstellungsverfahren zur Bildung eines Prototyps der Anordnung dargestellt.

Wie in Fig. 21A dargestellt wird ein Siliziumsubstrat 201 mit einer auf einer Oberfläche davon gebildeten Silizi umoxidschicht 202 vorbereitet. Nachdem ein Öffnungsab schnitt in der Siliziumoxidschicht 202 an einem vorbestimm ten Gebiet durch Fotoätzen gebildet worden ist, wird dar auffolgend ein Trockenätzen oder ein Nassätzen durchge führt, um einen Graben 203 in dem Siliziumsubstrat 201 un ter Aufbringen der Siliziumoxidschicht mit dem Öffnungsab schnitt als Maske wie in Fig. 21B dargestellt durchgeführt. Danach wird der Graben 203 mit einer Epitaxialschicht 204 gefüllt, in welche Störstellen dotiert sind, wie in Fig. 21C dargestellt. Danach wird die Epitaxialschicht 204 unter Aufbringen der Siliziumoxidschicht 2 als Stopper poliert, so dass eine polykristalline Siliziumschicht 205 wie in Fig. 21D dargestellt abgeflacht wird. Durch die oben be schriebenen Schritte wird die Halbleiteranordnung mit dem Graben 203, der mit der Diffusionsschicht gefüllt ist, fer tiggestellt.

Fig. 22A stellt eine vergrößerte Querschnittsansicht der in Fig. 21B dargestellten Halbleiteranordnung dar, nachdem der Graben 203 gebildet worden ist. Fig. 22B stellt eine vergrößerte Querschnittsansicht der in Fig. 21C dargestellten Halbleiteranordnung dar, wenn die Epitaxialschicht gebildet wird. Bei dem oben beschriebenen Verfahren wird die Siliziumoxidschicht 202 sowohl als Maske zur Bildung des Grabens als auch als Stopper zum Abflachen der Epita xialschicht verwendet. Daher wird die Epitaxialschicht auf der Siliziumoxidschicht 202 gebildet, welche so wie sie ist belassen wird, nachdem der Graben gebildet worden ist.

Jedoch wird während des in Fig. 22B dargestellten Schritts eine Öffnungsbreite des Grabens 203 größer als diejenige des Öffnungsabschnitts der Siliziumoxidschicht 202, so dass ein Rand der Siliziumoxidschicht 202 aus einer inneren Oberfläche des Grabens 203 parallel zu einer Ober fläche des Siliziumsubstrats herausragt, um wie in Fig. 22A dargestellt einen Vorsprung 202a zu bilden. Wenn die Epita xialschicht in dem in Fig. 21C dargestellten Schritt auf wächst, wächst daher das polykristalline Silizium auf dem Vorsprung 202a, wodurch ein Ansteigen der Kristalldefekte in der Epitaxialschicht 204 hervorgerufen wird. Da eine Aufwachsrate von polykristallinem Silizium größer als die jenige von einkristallinem Silizium ist, wird ein Öffnungs abschnitt des Grabens 203 durch den polykristallinen Sili ziumabschnitt 205 verschlossen. Als Ergebnis wird ein lee rer Raum beim Füllen des Grabens in dem Graben 203 erzeugt.

Andere Schwierigkeiten bei der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf Fig. 26A und 26B erläutert. Diese Figuren zeigen schematische Querschnittsansichten ei ner Prototypanordnung beruhend auf einem Querschnitts-SEM-Bild. Fig. 26A stellt eine schematische Querschnittsansicht dar, nachdem ein Grabenätzen durchgeführt worden ist. Fig. 26B stellt eine schematische Querschnittsansicht dar, nach dem ein epitaxiales Aufwachsen zum Füllen des Grabens durchgeführt worden ist.

In einem Zustand, bei welchem ein Siliziumsubstrat mit einer Oberflächenorientierung von (110) als Substrat verwendet wird und bei welchem ein Graben in diesem Substrat mit einer Breite von 18 µm und einer Tiefe von 13,5 µm gebil det wird, tritt ein Ansteigen von Kristalldefekten in einem auf der unteren Oberfläche des Grabens gebildeten Teil der Epitaxialschicht auf. Dies kann durch eine Rauhigkeit der auf der unteren Oberfläche des Grabens angeordneten (110) Si-Oberfläche hervorgerufen werden, die größer als dieje nige der auf der Seitenoberfläche des Grabens angeordneten (111) Si-Oberfläche ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es die oben be schriebenen Schwierigkeiten zu lösen und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit ei nem Graben vorzusehen, der mit einer Diffusionsschicht ge füllt ist. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Er findung das Füllen eines Grabens mit einer Epitaxialschicht zu verbessern.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der nebengeordneten unabhängigen Ansprüche.

Entsprechend einem ersten Gesichtspunkt der vorliegen den Erfindung wird, nachdem ein Graben unter Verwendung ei ner Maske gebildet worden ist, wenigstens ein Randabschnitt der Maske entfernt, welcher an einem Öffnungsabschnitt des Grabens derart angeordnet ist, dass er von einem Rand des Öffnungsabschnitts des Grabens herausragt. Danach wird der Graben mit einer Epitaxialschicht gefüllt. Mit anderen Wor ten, wenn der Graben mit einer Epitaxialschicht gefüllt wird, ist eine Öffnungsbreite der Maske größer als dieje nige des Grabens.

Vorzugsweise wird eine Schutzschicht auf der Maske ge bildet, welche zur Vergrößerung der Öffnungsbreite der Maske verwendet wird. Die Schutzschicht kann durch viele Schichten gebildet werden.

Vorzugsweise wird eine innere Wand des Grabens abge flacht, bevor der Graben mit der Epitaxialschicht gefüllt wird. Diese Abflachungsbehandlung verbessert die Kristalli nizität der inneren Wand des Grabens. Mit anderen Worten, die Rauhheit und Kristalldefekte werden durch die Ab flachungsbehandlung verringert.

Eine Wärmebehandlung in einer Niederdruckatmosphäre, welche ein nicht oxidierendes Gas oder ein nicht nitrieren des Gas enthält, wird als die Abflachungsbehandlung verwen det.

Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Be schreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Fig. 1A bis 1D zeigen schematische Querschnittsan sichten eines Halbleitersubstrats mit einem Graben, welche Herstellungsschritte einer ersten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung darstellen;

Fig. 2A bis 2E zeigen Querschnittsansichten eines Halbleitersubstrats mit einem Graben, welche Herstellungs schritte einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Er findung darstellen;

Fig. 3A bis 3F zeigen schematische Querschnittsan sichten eines Halbleitersubstrats mit einem Graben, welche Herstellungsschritte einer dritten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung darstellen;

Fig. 4A bis 4D zeigen schematische Querschnittsan sichten eines Halbleitersubstrats mit einem Graben, welche Herstellungsschritte einer vierten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung darstellen;

Fig. 5A bis 5F zeigen schematische Querschnittsan sichten eines Halbleitersubstrats mit einem Graben, welche Herstellungsschritte einer fünften Ausführungsform der vor liegenden Erfindung darstellen;

Fig. 6A bis 6E zeigen schematische Querschnittsan sichten eines Halbleitersubstrats mit einem Graben, welche Herstellungsschritte einer sechster Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen;

Fig. 7 zeigt eine Tabelle, welche eine Beziehung zwi schen der Tiefe eines Grabens und dem Vorsprungsbetrag dar stellt;

Fig. 8A bis 8D zeigen schematische Querschnittsan sichten eines Halbleitersubstrats mit einem Graben, welche Herstellungsschritte einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen;

Fig. 9 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Halbleitersubstrats, nachdem ein Graben mit einer Epita xialschicht bei einer siebenten Ausführungsform gefüllt worden ist;

Fig. 10 zeigt einen Graphen, welcher eine Beziehung zwischen der Rauhheit auf der unteren Oberfläche des Gra bens und der thermischen Behandlungszeit bei 1150°C dar stellt;

Fig. 11 zeigt einen Graphen, welcher eine Beziehung zwischen einer Defektdichte im Querschnitt und der Tempera tur der thermischen Behandlung darstellt;

Fig. 12 zeigt eine schematische Querschnittsansicht ei nes Halbleitersubstrats mit einem Graben, bevor und nachdem eine thermische Behandlung durchgeführt worden ist;

Fig. 13 zeigt einen Graphen, welcher eine Beziehung zwischen der Länge eines abgestellten Abschnitts einer Maskenoxidschicht und der Temperatur der Wärmebehandlung dar stellt;

Fig. 14A bis 14C zeigen schematische Querschnittsan sichten eines Halbleitersubstrats mit einem Graben beruhend auf SEM-Bildern;

Fig. 15A bis 15C zeigen schematische Querschnittsansichten eines Halbleitersubstrats mit einem Graben, welche Herstellungsschritte einer achten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung darstellen;

Fig. 16A bis 16C zeigen schematische Querschnittsan sichten eines Halbleitersubstrats mit einem Graben, welche Herstellungsschritte einer achten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung darstellen;

Fig. 17A bis 17C zeigen schematische Querschnittsan sichten eines Halbleitersubstrats mit einem Graben, welche Herstellungsschritte einer neunten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung darstellen;

Fig. 18 zeigt eine schematische Querschnittsansicht ei nes Halbleitersubstrats mit einem Graben, nachdem eine po lykristalline Schicht aufgewachsen ist;

Fig. 19A bis 19D zeigen schematische Querschnittsan sichten eines Halbleitersubstrats mit einem Graben, welche Herstellungsschritte einer zehnten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung darstellen;

Fig. 20A bis 20D zeigen schematische Querschnittsan sichten eines Halbleitersubstrats mit einem Graben, welche Herstellungsschritte einer elften Ausführungsform der vor liegenden Erfindung darstellen;

Fig. 21A bis 21D zeigen schematische Querschnittsan sichten eines Halbleitersubstrats mit einem Graben, welche Herstellungsschritte entsprechend einer verwandten Technik darstellen;

Fig. 22A und 22B zeigen schematische Querschnittsan sichten eines Halbleitersubstrats eines Grabens entspre chend einer verwandten Technik;

Fig. 23 zeigt eine schematische Querschnittsansicht ei nes Halbleitersubstrats mit Störstellendiffusionsgebieten entsprechend einer verwandten Technik;

Fig. 24A bis 24C zeigen schematische Querschnittsan sichten eines Halbleitersubstrats, welche Herstellungs schritte entsprechend dem Stand der Technik darstellen;

Fig. 25A bis 25B zeigen schematische Querschnittsan sichten eines Halbleitersubstrats, welche Herstellungs schritte entsprechend dem Stand der Technik darstellen; und

Fig. 26A und 26B zeigen schematische Querschnittsan sichten eines Halbleitersubstrats mit einem Graben entspre chend einer verwandten Technik.

Spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfin dung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die zugehöri gen Figuren beschrieben, in welchen dieselben oder ähnliche Komponententeile mit denselben oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet werden.

Erste Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf Fig. 1A bis 1D wird ein Her stellungsverfahren einer Halbleiteranordnung der ersten Ausführungsform unten erklärt.

Schritt entsprechend Fig. 1A

Ein Halbleitersubstrats 1 mit einer Oberflächenorien tierung von (110) wird bereitgestellt bzw. vorbereitet. Ei ne thermische Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 42,5 nm (425 Å) wird durch Oxidation auf dem Silizium substrat 1 gebildet. Darauffolgend wird eine Siliziumoxid schicht mit einer Dicke von etwa 1700 nm (17 000 Å) auf der thermischen Siliziumoxidschicht durch CVD angeordnet, so dass die Siliziumoxidschicht 2 als Maske gebildet wird. Da nach wird eine Ausheizbehandlung in einer N₂-Atmosphäre durchgeführt.

Schritt entsprechend Fig. 1B

Die Siliziumoxidschicht 2 wird durch Trockenätzen strukturiert, so dass die Siliziumoxidschicht 2 an einem Gebiet geöffnet wird, an dem ein Graben zu bilden ist.

Schritt entsprechend Fig. 1C

Ein Graben 3 wird in dem Siliziumsubstrat 1 mit einer Tiefe von etwa 35 µm durch Ätzen durch die Siliziumoxid schicht 2 als Maske gebildet. Beispielsweise wird Nassätzen mit einer Ätzrate von 1,4 µm/Min. über 25 Minuten in 22 Gew.-% einer TMAH-(TetraMethylAminoniumHydroxid) Lösung bei 90°C durchgeführt, welche als Ätzlösung verwendet wird.

Als Ergebnis wird der Graben 3 gebildet. Zusätzlich wird eine Öffnungsbreite des Grabens 3 in eine laterale Richtung durch Nassätzen im Vergleich mit einem Öffnungsab schnitt der Siliziumoxidschicht 2, welche als Maske dient, vergrößert, so dass Vorsprünge in der Siliziumoxidschicht 2 gebildet werden.

Wenn ein Betrag der Vorsprünge, welche sich von einer inneren Seitenoberfläche des Grabens 3 in die laterale Richtung erstrecken, als Vorsprungsbetrag "S" bezeichnet wird, wird der Betrag "S" in dieser Ausführungsform zu etwa 0,53 µm, wenn die Tiefe des Grabens 3 bei etwa 35 µm liegt.

Die TMAH-Lösung besitzt eine hohe Ätzselektivität des Siliziumoxids in Bezug auf Silizium. Beispielsweise wird in einem Fall, bei welchem die Siliziumoxidschicht als Maske dient und eine TMAH-Lösung von 22 Gew.-% bei 90°C als Ätzlö sung verwendet wird, die Ätzselektivität von Siliziumoxid in Bezug auf Silizium zu 1/2000.

Schritt entsprechend Fig. 1D

Die Siliziumoxidschicht 2 wird derart geätzt, dass die Öffnungsbreite des Siliziumoxidschicht 2 größer als dieje nige des Grabens 3 ist. Mit anderen Worten, ein oberer Ab schnitt eines Öffnungsabschnitts der Siliziumoxidschicht 2 springt von einer inneren Oberfläche des Grabens 3 in der lateralen Richtung ab. Es wird nämlich ein Randabschnitt der Maske um den Öffnungsabschnitt herum derart entfernt, dass die Öffnungsbreite der Siliziumoxidschicht 2 breiter als diejenige des Grabens wird.

Wenn beispielsweise ein Ätzen der Siliziumoxidschicht 2 in Fluorwasserstoffsäure (HF) mit eine Konzentration von 1/50 bezüglich Wasser über ein 160 Minuten durchgeführt wird, springt der obere Abschnitt des Öffnungsabschnitts der Siliziumoxidschicht 2 von der inneren Oberfläche des Grabens 3 in die laterale Richtung um 0,37 µm ab.

Danach wird ähnlich wie bei dem Herstellungsverfahren des Prototyps der Graben 3 mit einer mit Störstellen do tierten Epitaxialschicht durch epitaxiales Aufwachsen ge füllt (siehe Fig. 21C).

Da zu diesem Zeitpunkt der obere Abschnitt an dem Öff nungsabschnitt der Siliziumoxidschicht 2 von der inneren Oberfläche des Grabens 3 in der lateralen Richtung ab springt, um eine Oberfläche des Siliziumsubstrats 1 in ei ner Nachbarschaft eines Öffnungsabschnitts des Grabens 3 freizulegen (als Randabschnitt eines Grabens hiernach be zeichnet), wird einkristallines Silizium in der Nähe des Öffnungsabschnitts des Grabens 3 gebildet.

Daher wird die Kristallinizität der Epitaxialschicht an dem Öffnungsabschnitt des Grabens 3 verbessert.

Darüber hinaus ist eine Aufwachsrate von einkristalli nem Silizium kleiner als diejenige von polykristallinem Si lizium. Somit wird eine Aufwachsrate der Epitaxialschicht an dem Öffnungsabschnitt im wesentlichen gleich derjenigen der Epitaxialschicht in dem Graben. Daher wird die Bildung von leeren Räumen beim Füllen des Grabens 3 verhindert.

Danach wird ein Polieren durch Aufbringen der Silizi umoxidschicht 2 als Stopper derart durchgeführt, dass eine polykristalline Siliziumschicht abgeflacht wird (vgl. Fig. 21D), wodurch eine Halbleiteranordnung mit dem Graben 3, der mit der Diffusionsschicht gefüllt ist, fertiggestellt wird.

Zweite Ausführungsform

Im folgenden wird eine zweite Ausführungsform der vor liegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 2a bis 2E beschrieben. Diese Figuren stellen ein Herstellungsverfah ren einer Halbleiteranordnung dieser Ausführungsform dar.

Schritt entsprechend Fig. 2A

Es wird ein Siliziumsubstrat 11 mit einer Oberflächen orientierung von (110) vorbereitet bzw. bereitgestellt. Ei ne thermische Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 42,5 nm (425 Å) wird durch Oxidation auf dem Siliziumsubstrat 11 gebildet. Darauffolgend wird eine Siliziumoxid schicht mit einer Dicke von etwa 800 nm (8000 Å) auf der thermischen Siliziumoxidschicht durch CVD derart angeord net, dass eine Siliziumoxidschicht 12 als erste Maske ge bildet wird. Danach wird eine Ausheizbehandlung (annealing treatment) in einer N₂-Atmosphäre durchgeführt.

Darauffolgend wird eine Siliziumnitridschicht 13, wel che als Schutzschicht dient, auf der Siliziumoxidschicht 12 derart aufgetragen, dass sie eine Dicke von etwa 150 nm (1500 Å) besitzt. Danach wird eine Ausheizbehandlung in ei ner N₂-Atmosphäre durchgeführt.

Die Siliziumnitridschicht 13 schützt das Siliziumoxid schicht 12, so dass eine Dicke der Siliziumoxidschicht 12 nicht verringert wird, wenn ein Ätzen von Vorsprüngen der Siliziumoxidschicht 12 in einem späteren Schritt durchge führt wird. Daher ist es nicht nötig die Siliziumoxid schicht dicker zu machen, wodurch eine Wölbung bzw. Überhö hung des Siliziumsubstrats 11 verhindert bzw. gedämpft wird.

Schritt entsprechend Fig. 2B

Die Siliziumoxidschicht 12 und die Siliziumnitrid schicht 13 werden durch Trockenätzen strukturiert, so dass die Siliziumoxidschicht 12 und die Siliziumnitridschicht 13 in einem Gebiet geöffnet werden, an welchem ein Graben 14 zu bilden ist.

Schritt entsprechend Fig. 2C

Der Graben 14 wird in dem Siliziumsubstrat 11 mit einer Tiefe von 35 µm durch Ätzen unter Verwendung der Silizium oxidschicht 12 und der Siliziumnitridschicht 13 als Maske gebildet. Beispielsweise wird ein Nassätzen mit einer Ätzrate von 1,4 µm/Min. über 25 Minuten in einer TMAH-Lösung von 22 Gew.-% bei 90°C durchgeführt.

Als Ergebnis wird der Graben 14 gebildet. Darüber hin aus wird eine Öffnungsbreite des Grabens 14 in einer late ralen Richtung durch Nassätzen im Vergleich mit einem Öff nungsabschnitt der Siliziumoxidschicht 12 als die Maske zum Ätzen vergrößert, so dass Vorsprünge in der Siliziumoxid schicht 12 gebildet werden.

Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform wird der Vorsprungsbetrag S bei dieser Ausführungsform etwa zu 0,53 µm, wenn die Tiefe des Grabens 14 bei etwa 35 µm liegt.

Schritt entsprechend Fig. 2D

Die Siliziumoxidschicht 12 wird durch Aufbringen der Siliziumnitridschicht 13 als Maske geätzt. Als Ergebnis wird das Ätzen derart durchgeführt, dass ein oberer Ab schnitt, welcher an einer Öffnung der Siliziumoxidschicht 12 freigelegt ist, aufeinanderfolgend weggeätzt wird. Daher tritt der obere Abschnitt an dem Öffnungsabschnitt der Si liziumoxidschicht 12 an einer inneren Oberfläche des Gra bens 14 in der lateralen Richtung zurück bzw. springt davon ab. Mit anderen Worten, ein Randabschnitt des Grabens 14 wird freigelegt.

Wenn beispielsweise das Ätzen der Siliziumoxidschicht 12 in Fluorwasserstoffsäure mit einer Konzentration von 1/50 in Bezug auf Wasser über 170 Minuten durchgeführt wird, tritt oder springt der obere Abschnitt an dem Öff nungsabschnitt der Siliziumoxidschicht 2 der inneren Ober fläche des Grabens 14 in der lateralen Richtung um 0,4 µm zurück bzw. ab.

Schritt entsprechend Fig. 2E

Die Siliziumnitridschicht 13 wird durch Phosphorsäure weggeätzt. Als Ergebnis wird der Randabschnitt des Grabens 14 freigelegt.

Der Graben 14 wird mit einer Epitaxialschicht gefüllt, und danach wird ein Polieren wie bezüglich der ersten Aus führungsform beschrieben durchgeführt.

Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform wird einkri stallines Silizium in der Nähe eines Öffnungsabschnitts des Grabens gebildet. Daher wird die Kristallinizität einer Epitaxialschicht an dem Öffnungsabschnitt des Grabens 14 verbessert. Folglich wird die Bildung von leeren Räumen in dem Graben 14 verhindert bzw. zurückgehalten.

Dritte Ausführungsform

Es wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 3A bis 3F beschrieben. Diese Figuren stellen ein Herstellungsver fahren einer Halbleiteranordnung dieser Ausführungsform dar.

Schritt entsprechend Fig. 3A

Ein Siliziumsubstrat 21 mit einer Oberflächenorientie rung von (110) wird vorbereitet bzw. bereitgestellt. Eine thermische Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 42,5 nm (425 Å) wird durch Oxidation auf dem Silizium substrat 21 gebildet. Darauffolgend wird eine Siliziumoxid schicht mit einer Dicke von etwa 800 nm (8000 Å) auf der thermischen Siliziumoxidschicht durch CVD derart angeord net, dass eine Siliziumoxidschicht 22 als erste Maske ge bildet wird.

Darauffolgend wird eine Siliziumnitridschicht 23, wel che als Schutzschicht dient, auf der Siliziumoxidschicht 22 mit einer Dicke von etwa 150 nm (1500 Å) aufgetragen. Dar über hinaus wird Siliziumoxid 25 auf der Siliziumnitrid schicht 23 mit einer Dicke von etwa 1000 nm (10000 Å) als zweite Maske aufgetragen. Danach wird eine Ausheizbehand lung in einer N₂-Atmosphäre durchgeführt.

Schritt entsprechend Fig. 3B

Die Siliziumoxidschicht 24 und die Siliziumnitrid schicht 23 werden durch Trockenätzen derart strukturiert, dass die Siliziumoxidschicht 24 an einem Gebiet geöffnet wird, an welchem ein Graben 25 zu bilden ist, und dass die Siliziumnitridschicht 23 partiell in Richtung der Dicke an einem Gebiet geätzt wird, an welchem der Graben zu bilden ist, so dass ein Teil der Siliziumnitridschicht 23 ver bleibt.

Schritt entsprechend Fig. 3C

Die Siliziumoxidschicht 24 wird derart geätzt, dass ei ne Öffnungsbreite der Siliziumoxidschicht 24 vergrößert wird. Beispielsweise wird dieses Ätzen in Fluorwasserstoff säure mit einer Konzentration von 1/50 bezüglich Wasser über 180 Minuten durchgeführt.

Als Ergebnis wird ein Öffnungsabschnitt der Silizium oxidschicht 22 derart vergrößert, dass ein Abschnitt der Siliziumnitridschicht 23, welcher unter der Siliziumoxid schicht 24 angeordnet ist, freigelegt wird. Daher werden Stufen an einem Abschnitt gebildet, an welchem die Silizi umnitridschicht 23 geätzt wird, und an einem Abschnitt, an welchem die Siliziumoxidschicht 24 geätzt wird.

Schritt entsprechend Fig. 3D

Die Siliziumoxidschicht 24, die Siliziumnitridschicht 23 und die Siliziumoxidschicht 22 werden durch Trockenätzen geätzt.

In diesem Schritt wird die Siliziumoxidschicht 22 an einem Abschnitt geöffnet, an welchem der Graben 25 zu bil den ist, während die Siliziumnitridschicht 23 weiter als die Siliziumoxidschicht 22 wegen der Stufen geöffnet wird, welche an dem Abschnitt gebildet sind, an welchem die Sili ziumnitridschicht 23 geätzt wird, und an dem Abschnitt, an welchem die Siliziumoxidschicht 24 geätzt wird.

Schritt entsprechend Fig. 3E

Der Graben 25 wird in dem Siliziumsubstrat 21 mit einer Tiefe von etwa 35 µm durch Ätzen unter Verwendung der Sili ziumoxidschicht 22 und der Siliziumnitridschicht 23 als Maske gebildet. Beispielsweise wird ein Nassätzen mit einer Ätzrate von 1,4 µm/Min. über 25 Minuten in einer TMAH-Lösung von 22 Gew.-% bei 90°C als Ätzlösung durchgeführt.

Als Ergebnis wird der Graben 25 gebildet. Darüber hin aus wird eine Öffnungsbreite des Grabens 25 in einer late ralen Richtung durch Nassätzen im Vergleich mit einem Öff nungsabschnitt der als Maske dienenden Siliziumoxidschicht 22 derart vergrößert, dass Vorsprünge an dem Öffnungsab schnitt des Siliziumoxids 22 gebildet werden.

Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform wird der Vorsprungsbetrag S bei dieser Ausführungsform etwa zu 0,53 µm, wenn die Tiefe des Grabens 25 etwa 35 µm beträgt.

Schritt entsprechend Fig. 3F

Die Siliziumoxidschicht 22 wird durch Aufbringen der Siliziumnitridschicht 23 als Maske geätzt. Als Ergebnis tritt ein oberer Abschnitt von dem Öffnungsabschnitt des Siliziumoxids 22 an einer inneren Seitenoberfläche des Gra bens 25 in der lateralen Richtung in der Nähe eines oberen Abschnitts eines Öffnungsabschnitts der Siliziumnitrid schicht 23 zurück bzw. springt davon ab. Daher wird eine Öffnungsbreite des Siliziumoxids 22 breiter als diejenige des Grabens 25. Mit anderen Worten, es wird ein Randab schnitt des Grabens 25 freigelegt.

Wenn beispielsweise das Ätzen des Siliziumoxids 22 in Fluorwasserstoffsäure mit einer Konzentration von 1/50 in Bezug auf Wasser über 180 Minuten durchgeführt wird, tritt oder springt der obere Abschnitt an dem Öffnungsabschnitt des Siliziumoxids 22 von der inneren Seitenoberfläche des Grabens 25 um 0,37 µm in der lateralen Richtung zurück bzw. ab.

Danach wird ähnlich wie bei dem oben beschriebenen Ver fahren der Graben 25 mit einer mit Störstellen dotierten Epitaxialschicht gefüllt (vgl. Fig. 21C).

In dieser Ausführungsform wird ähnlich wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform einkristallines Silizium in der Nähe eines Öffnungsabschnitts des Grabens 25 gebildet. Daher wird die Kristallinizität einer Epitaxialschicht an dem Öffnungsabschnitt des Grabens 25 verbessert. Folglich wird die Bildung von leeren Räumen in dem Graben 25 zurück gehalten bzw. verhindert.

Darüber hinaus wird bei der zweiten Ausführungsform das Siliziumsubstrat 11 der Phosphorsäure ausgesetzt, um die Siliziumnitridschicht 13 zu ätzen. Demgegenüber wird bei dieser Ausführungsform das Siliziumsubstrat 21 nicht der Phosphorsäure ausgesetzt, da es nicht nötig ist die Silizi umnitridschicht 23 zu entfernen.

Danach sind ein Schritt des Füllens des Grabens 25 mit einer Epitaxialschicht und ein Schritt des Polierens der Epitaxialschicht ähnlich wie bei der ersten oder zweiten Ausführungsform. Die Siliziumnitridschicht 23 dient eben falls als Stopper mit der Siliziumoxidschicht 22. Daher wird eine Stopperfunktion beim Polieren verbessert.

Vierte Ausführungsform

Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 4A bis 4D beschrieben. Diese Figuren stellen ein Herstellungsverfah ren einer Halbleiteranordnung dieser Ausführungsform dar.

Schritt entsprechend Fig. 4A

Es wird ein Siliziumsubstrat 31 mit einer Oberflächen orientierung von (110) vorbereitet bzw. bereitgestellt. Ei ne thermische Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 42,5 nm (425 Å) wird durch Oxidation auf dem Silizium substrat 31 gebildet. Darauffolgend wird eine Siliziumoxid schicht mit einer Dicke von etwa 800 nm (8000 Å) auf der thermischen Siliziumoxidschicht durch CVD derart angeord net, dass eine Siliziumoxidschicht 32 als erste Maske ge bildet wird.

Darauffolgend wird eine polykristalline Siliziumschicht als Schutzschicht auf der Siliziumoxidschicht 32 auf eine Dicke von 150 nm (1500 Å) aufgetragen. Darüber hinaus wird eine Siliziumoxidschicht 34 als zweite Maske auf der poly kristallinen Siliziumschicht 33 auf eine Dicke von etwa 300 nm (3000 Å) aufgetragen. Danach wird eine Ausheizbehand lung in einer N₂-Atmosphäre durchgeführt.

Schritt entsprechend Fig. 4B

Die Siliziumoxidschicht 32, die polykristalline Silizi umschicht 33 und die Siliziumoxidschicht 34 werden durch Trockenätzen derart strukturiert, dass die Siliziumoxidschicht 32, die polykristalline Siliziumschicht 33 und die Siliziumoxidschicht 34 an einem Gebiet geöffnet sind, an welchem ein Graben 35 zu bilden ist.

Schritt entsprechend Fig. 4C

Der Graben 35 wird in dem Siliziumsubstrat 31 auf eine Tiefe von etwa 35 µm durch Ätzen unter Verwendung der Sili ziumoxidschicht 32, der polykristallinen Siliziumschicht 33 und der Siliziumoxidschicht 34 als Maske gebildet. Bei spielsweise wird ein Nassätzen mit einer Ätzrate von 1,4 µm/Min. über 25 Minuten in einer TMAH-Lösung von 22 Gew.-% bei 90°C als Ätzlösung durchgeführt.

Als Ergebnis wird der Graben 35 gebildet. Darüber hin aus wird eine Öffnungsbreite des Grabens 35 in einer late ralen Richtung durch Nassätzen im Vergleich mit einem Öff nungsabschnitt der als Maske dienenden Siliziumoxidschicht 32 vergrößert, so dass Vorsprünge an Öffnungsabschnitten in den Siliziumoxidschichten 32 und 34 gebildet werden.

Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform wird der Vorsprungsbetrag S bei dieser Ausführungsform zu etwa 0,53 µm, wenn die Tiefe des Grabens 35 etwa 35 µm beträgt. Insbesondere wird die zwischen den Siliziumoxidschichten 32 und 34 angeordnete polykristalline Siliziumschicht 33 von einem Öffnungsabschnitt davon aus derart geätzt, dass eine Öffnungsbreite der polykristallinen Siliziumschicht 33 breiter als diejenige des Grabens 35 wird.

Schritt entsprechend Fig. 4D

Die Siliziumoxidschichten 32 und 34 werden durch Auf bringen der polykristallinen Siliziumschicht 33 als Maske geätzt. Als Ergebnis wird die Siliziumoxidschicht 34 ent fernt, und ein oberer Abschnitt des Öffnungsabschnitts der Siliziumoxidschicht 32 tritt oder springt von einer inneren Seitenoberfläche des Grabens 35 in der lateralen Richtung in der Nähe eines oberen Abschnitts eines Öffnungsabschnitts der polykristallinen Siliziumschicht 33 zurück bzw. ab. Daher wird eine Öffnungsbreite der Siliziumoxidschicht 32 größer als diejenige des Grabens 35. Mit anderen Worten, es wird ein Randabschnitt des Grabens 35 freigelegt.

Wenn beispielsweise das Ätzen der Siliziumoxidschichten 32 und 34 in Fluorwasserstoffsäure mit einer Konzentration von 1/50 in Bezug auf Wasser über 180 Minuten durchgeführt wird, tritt oder springt der obere Abschnitt des Öffnungsabschnitts der Siliziumoxidschicht 32 von der inneren Seitenoberfläche des Grabens 35 um 0,4 µm in der lateralen Richtung zurück bzw. ab.

Danach wird ähnlich wie bei dem oben beschriebenen Ver fahren der Graben 35 mit einer mit Störstellen dotierten Epitaxialschicht gefüllt (vgl. Fig. 21C). Danach wird ein Polieren der Epitaxialschicht wie bezüglich der ersten Aus führungsform beschrieben durchgeführt.

Bei dieser Ausführungsform wird ähnlich wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform einkristallines Silizium in der Nähe des Öffnungsabschnitts des Grabens 35 gebildet. Daher wird die Kristallinizität einer epitaxialen Schicht an dem Öffnungsabschnitt des Grabens 35 verbessert. Folg lich wird die Bildung von leeren Räumen in dem Graben 35 zurückgehalten.

Darüber hinaus wird bei dieser Ausführungsform das Si liziumsubstrat 21 nicht der Phosphorsäure ausgesetzt, da es nicht nötig ist die polykristalline Siliziumschicht 33 zu entfernen.

Bei dieser Ausführungsform dient die Siliziumoxid schicht 32 als Stopper beim Polieren der Epitaxialschicht.

Fünfte Ausführungsform

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 5A bis 5F eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Diese Figuren stellen ein Herstellungsverfah ren einer Halbleiteranordnung dieser Ausführungsform dar.

Schritt entsprechend Fig. 5A

Ein Siliziumsubstrat 41 mit einer Oberflächenorientie rung von (110) wird vorbereitet bzw. bereitgestellt. Eine thermische Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 42,5 nm (425 Å) wird durch Oxidation auf dem Silizium substrat 41 gebildet. Darauffolgend wird eine aufgetragene Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von 800 nm (8000 Å) auf der thermischen Siliziumoxidschicht durch CVD derart ange ordnet, dass eine Siliziumoxidschicht 42 als erste Maske gebildet wird.

Darauffolgend wird eine polykristalline Siliziumschicht 43 als Schutzschicht auf der Siliziumoxidschicht 42 auf ei ne Dicke von etwa 150 nm (1500 Å) aufgetragen. Darüber hin aus wird eine Siliziumoxidschicht 44 als zweite Maske auf der polykristallinen Siliziumschicht 43 mit einer Dicke von etwa 300 nm (3000 Å) durch thermische Oxidation der polykri stallinen Siliziumschicht 43 oder durch Auftragen einer Si liziumoxidschicht gebildet. Danach wird eine Ausheizbehand lung in einer N₂-Atmosphäre durchgeführt.

Schritt entsprechend Fig. 5B

Die Siliziumoxidschicht 42, die polykristalline Silizi umschicht 43 und die Siliziumoxidschicht 44 werden durch Trockenätzen derart strukturiert, dass die Siliziumoxid schicht 44 und die polykristalline Siliziumschicht 43 an einem Gebiet geöffnet wird, an welchem ein Graben 45 zu bilden ist, und derart, dass die Siliziumoxidschicht 42 in eine Dickenrichtung an einem Gebiet partiell entfernt wird, an welchem der Graben 45 zu bilden ist.

Schritt entsprechend Fig. 5C

Ein Öffnungsabschnitt der polykristallinen Silizium schicht 43 wird durch eine thermische Behandlung thermisch oxidiert. Als Ergebnis wird der Öffnungsabschnitt der poly kristallinen Siliziumschicht 43 breiter.

Schritt entsprechend Fig. 5D

Die Siliziumoxidschicht 42 wird geätzt, bis das Silizi umsubstrat 41 durch Trockenätzen freigelegt ist, so dass die Siliziumoxidschicht 42 an dem Gebiet geöffnet wird, an welchem der Graben 45 zu bilden ist.

Schritt entsprechend Fig. 5E

Der Graben 45 wird in dem Siliziumsubstrat 41 auf eine Tiefe von etwa 35 µm durch Ätzen unter Verwendung der Sili ziumoxidschicht 42, der polykristallinen Siliziumschicht 43 und der Siliziumoxidschicht 44 als Maske gebildet. Bei spielsweise wird ein Nassätzen mit einer Ätzrate von 1,4 µm/Min. über 25 Minuten in einer TMAH-Lösung von 22 Gew.-% bei 90°C als Ätzlösung durchgeführt.

Als Ergebnis wird der Graben 45 gebildet. Darüber hin aus wird eine Öffnungsbreite des Grabens 45 in einer late ralen Richtung durch Nassätzen im Vergleich mit einem Öff nungsabschnitt der als die Maske dienenden Siliziumoxid schicht 42 derart vergrößert, dass Vorsprünge an Öffnungs abschnitten der Siliziumoxidschichten 42 und 44 gebildet werden.

Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform wird der Vorsprungsbetrag S bei dieser Ausführungsform zu etwa 0,53 µm, wenn die Tiefe des Grabens 45 etwa 35 µm beträgt.

Schritt entsprechend Fig. 5F

Die Siliziumoxidschichten 42 und 44 werden derart ge ätzt, dass die Siliziumoxidschicht 44 entfernt wird, und ein oberer Abschnitt an dem Öffnungsabschnitt der Silizium oxidschicht 42 tritt von einer inneren Seitenoberfläche des Grabens 45 in der lateralen Richtung in der Nähe eines obe ren Abschnitts eines Öffnungsabschnitts der polykristalli nen Siliziumschicht 43 zurück bzw. springt davon ab. Daher wird eine Öffnungsbreite der Siliziumoxidschicht 42 größer als diejenige des Grabens 45. Mit anderen Worten, es wird ein Randabschnitt des Grabens 45 freigelegt.

Wenn beispielsweise das Ätzen der Siliziumoxidschichten 42 und 44 in Fluorwasserstoffsäure mit einer Konzentration von 1/50 in Bezug auf Wasser über 180 Minuten durchgeführt wird, tritt oder springt der obere Abschnitt an dem Öffnungsabschnitt der Siliziumoxidschicht 42 von der inneren Seitenoberfläche des Grabens 45 um 0,4 µm in der lateralen Richtung zurück bzw. ab.

Danach wird ähnlich wie bei dem oben beschriebenen Ver fahren der Graben 45 mit einer mit Störstellen dotierten Epitaxialschicht gefüllt (vgl. Fig. 21C). Danach wird wie bezüglich der ersten Ausführungsform beschrieben ein Polie ren der Epitaxialschicht durchgeführt.

Bei dieser Ausführungsform wird ähnlich wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform einkristallines Silizium in der Nähe eines Öffnungsabschnitts des Grabens 45 gebil det. Daher wird die Kristallinizität einer Epitaxialschicht an dem Öffnungsabschnitt des Grabens 45 verbessert. Folglich wird die Bildung von leeren Räumen in dem Graben 45 zurückgehalten bzw. verhindert.

Darüber hinaus wird bei dieser Ausführungsform das Si liziumsubstrat 41 nicht der Phosphorsäure ausgesetzt, da es nicht nötig ist die polykristalline Siliziumschicht 43 zu entfernen.

Sechste Ausführungsform

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 6A bis 6E eine sechste Ausführungsform beschrieben. Diese Figuren stellen ein Herstellungsverfahren einer Halbleiteranordnung dieser Ausführungsform dar.

Schritt entsprechend Fig. 6A

Es werden Siliziumsubstrate 51 und 52 mit jeweils einer Oberflächenorientierung von (110) vorbereitet bzw. bereit gestellt. Danach werden diese Substrate 51 und 52 aneinan der mit einer dazwischen angeordneten vergrabenen Silizium oxidschicht 53 angehaftet, wodurch ein SOI-Substrat gebil det wird. Die vergrabene Siliziumoxidschicht 53 entspricht einer ersten Maske, und das Siliziumsubstrat 52 entspricht einer Schutzschicht.

Als nächstes wird das Siliziumsubstrat 52 durch Polie ren oder dergleichen verdünnt, um eine SOI-Schicht zu bil den. Das verdünnte Siliziumsubstrat 52 wird hiernach als SOI-Schicht bezeichnet.

Das Siliziumsubstrat, welches die SOI-Schicht 52 bil det, besitzt eine Oberflächenorientierung von (110). Dies liegt daran, dass dieses Siliziumsubstrat durch eine TMAH-Lösung derart steuerbar geätzt wird, dass ein Ätzbetrag der SOI-Schicht 52 steuerbar eingestellt wird.

Schritt entsprechend Fig. 6B

Darauffolgend wird eine Oberfläche der SOI-Schicht thermisch oxidiert. Als Ergebnis verbleibt die SOI-Schicht 52 zwischen der vergrabenen Siliziumoxidschicht 53 und ei ner als zweite Maske dienenden Siliziumoxidschicht 54.

Schritt entsprechend Fig. 6C

Die Siliziumoxidschicht 54, die SOI-Schicht 52 und die vergrabene Siliziumoxidschicht 53 werden durch Trockenätzen derart strukturiert, dass die Siliziumoxidschicht 54, die SOI-Schicht 52 und die vergrabene Siliziumoxidschicht 53 an einem Gebiet geöffnet werden, an welchem ein Graben zu bil den ist.

Schritt entsprechend Fig. 6D

Ein Graben 55 wird in dem Siliziumsubstrat 31 mit einer Tiefe von etwa 35 µm durch Ätzen unter Verwendung der Sili ziumoxidschicht 54, der SOI-Schicht 52 und der vergrabenen Siliziumoxidschicht 53 als Maske gebildet. Beispielsweise wird ein Nassätzen mit einer Ätzrate von 1,4 µm/Min. über 25 Minuten in einer TMAH-Lösung von 22 Gew.-% bei 90°C als Ätz lösung durchgeführt.

Als Ergebnis wird der Graben 55 gebildet. Darüber hin aus wird eine Öffnungsbreite des Grabens 55 in einer late ralen Richtung durch Nassätzen im Vergleich mit einem Öff nungsabschnitt der als Maske dienenden vergrabenen Silizi umoxidschicht 53 derart vergrößert, dass Vorsprünge an Öff nungsabschnitten der vergrabenen Siliziumoxidschicht 53 und der Siliziumoxidschicht 54 gebildet werden.

Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform wird der Vorsprungsbetrag S bei dieser Ausführungsform zu etwa 0,53 µm, wenn die Tiefe des Grabens 35 etwa 35 µm beträgt.

Darüber hinaus wird die zwischen den Siliziumoxidschichten 53 und 54 angeordnete SOI-Schicht 52 von einem Öffnungsab schnitt davon aus geätzt.

Schritt entsprechend Fig. 6E

Die Siliziumoxidschichten 54 und 53 werden geätzt. Als Ergebnis wird die Siliziumoxidschicht 54 entfernt, und es wird die vergrabene Siliziumoxidschicht 53 von einem oberen Abschnitt aus an einem Öffnungsabschnitt davon derart ge ätzt, dass eine Öffnungsbreite der vergrabenen Silizium oxidschicht 53 breiter als diejenige des Grabens 55 wird.

Wenn beispielsweise das Ätzen der Siliziumoxidschichten 54 und 53 in Fluorwasserstoffsäure mit einer Konzentration von 1/50 in Bezug auf Wasser über 180 Minuten durchgeführt wird, tritt oder springt der obere Abschnitt an dem Öffnungsabschnitt der Siliziumoxidschicht 53 von der inneren Seitenoberfläche des Grabens 55 in der lateralen Richtung um 0,4 µm zurück bzw. ab.

Danach wird ähnlich wie bei dem oben beschriebenen Ver fahren der Graben 55 mit einer mit Störstellen dotierten Epitaxialschicht gefüllt (vgl. Fig. 21C). Danach wird ein Polieren der Epitaxialschicht wie bezüglich der ersten Aus führungsform beschrieben durchgeführt.

Bei dieser Ausführungsform wird ähnlich wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform einkristallines Silizium in der Nähe eines Öffnungsabschnitts des Grabens 55 gebil det. Daher wird die Kristallinizität einer Epitaxialschicht an dem Öffnungsabschnitt des Grabens 55 verbessert. Folg lich wird die Erzeugung von leeren Räumen in dem Graben 55 zurückgehalten bzw. verhindert.

Bei dieser Ausführungsform dient die vergrabene Silizi umoxidschicht 53 als Stopper beim Polieren der Epitaxial schicht.

Obwohl bei den oben beschriebenen Ausführungsformen die Tiefe der Gräben wie bei einem Beispiel 35 µm beträgt, kann die Tiefe des Grabens beruhend auf einer in dem Substrat gebildeten Anordnung gewählt werden. Daher kann das Her stellungsverfahren der oben beschriebenen Ausführungsformen auf ein Substrat angewandt werden, bei welchem ein Graben mit irgendeiner Tiefe gebildet wird.

Beispielsweise wird bezüglich der ersten Ausführungs form eine Beziehung zwischen der Tiefe des Grabens und dem Vorsprungsbetrag in einer Tabelle in Fig. 7 dargestellt. Wie in dieser Tabelle dargestellt wird der Vorsprungsbetrag mit einem Ansteigen der Tiefe des Grabens größer. Daher kann ein Ätzbetrag einer als Maske dienenden Siliziumoxid schicht dann, wenn die Siliziumoxidschicht zurücktritt bzw. abspringt, beruhend auf dem Vorsprungsbetrag der Silizium oxidschicht gewählt werden.

Obwohl bei den oben beschriebenen Ausführungsformen das epitaxiale Aufwachsen in dem Zustand durchgeführt wird, dass die Siliziumoxidschichten 2, 12, 22, 32, 42, 53 ver bleiben, können darüber hinaus diese Siliziumoxidschichten vollständig vor dem epitaxialen Aufwachsen entfernt werden.

Da jedoch in dem Fall der Stopper beim Polieren der Epitaxialschicht nicht übrigbleibt, sollte eine Dicke der Epitaxialschicht durch Einstellen einer Polierzeit des Ebnens kontrolliert werden bzw. gesteuert werden.

Wenn eine Mehrzahl von Gräben gebildet wird, wird ein Ätzbetrag der Siliziumoxidschicht, welche zurücktreten bzw. abspringen soll, beruhend auf einem Intervall zwischen zwei benachbarten aus der Mehrzahl von Gräben gewählt. Darüber hinaus ist der Fall akzeptabel, dass die Siliziumoxid schicht zwischen den Gräben entfernt wird, während die Si liziumoxidschicht auf einem Gebiet des Siliziumsubstrats verbleibt, wo die Gräben nicht gebildet werden.

Obwohl bei der dritten Ausführungsform die in Fig. 3D dargestellte Stufe in dem Herstellungsschritt gebildet wird, bei welchem die Siliziumnitridschicht 23 partiell ge ätzt wird, nachdem die Siliziumoxidschicht 24 auf der Sili ziumnitridschicht 23 gebildet worden ist, wird die Stufe ebenfalls unter Verwendung von zwei Masken mit zueinander unterschiedlichen Öffnungsbreiten gebildet.

Obwohl bei den oben beschriebenen Ausführungsformen die Kristallinizität in der Nähe des Öffnungsabschnitts des Grabens hauptsächlich beschrieben wurde, wird ebenfalls bei unten erläuterten Ausführungsformen eine. Verbesserung der Kristallinizität innerhalb des Grabens beschrieben.

Siebente Ausführungsform

Es wird eine siebente Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 8A bis 8B und 9 bis 14 beschrieben. Diese Figu ren zeigen schematische Querschnittsansichten, welche ein Herstellungsverfahren eines Halbleitersubstrats darstellen.

Entsprechend Fig. 9 wird ein Graben 103 in einem Sili ziumsubstrat (einkristallines Siliziumsubstrat) 101 gebil det, welches ein Halbleitersubstrat bildet. Der Graben 103 wird mit einer einkristallinen Siliziumschicht 107 gefüllt. Die einkristalline Siliziumschicht 107 wird durch epitaxia les Aufwachsen aufgetragen. Das Siliziumsubstrat 101 ist ein n-Typ Siliziumsubstrat, und die einkristalline Silizi umschicht 107 ist eine p-Typ Diffusionsschicht. Daher wird ein pn-Übergang an einer Schnittstelle zwischen dem Substrat 101 und der Diffusionsschicht 107 gebildet, wo durch eine große Integration einer Halbleiteranordnung in Richtung der Tiefe erzielt wird. Leitungstypen des Substrats 101 und der Diffusionsschicht 107 können inver tiert werden (das Substrat 101 kann ein p-Typ sein, und die Diffusionsschicht 107 kann ein n-Typ sein). Darüber hinaus wird die Diffusionsschicht 107 durch eine vergrabene Epita xialschicht derart gebildet, dass die Konzentration einer Dotierungssubstanz der vergrabenen Epitaxialschicht durch das epitaxiale Aufwachsen gesteuert wird. Als Ergebnis be sitzt die Diffusionsschicht 107 ein gleichförmiges Konzen trationsprofil in Richtung der Tiefe ebenso wie in einer lateralen Richtung.

Als nächstes wird ein Herstellungsverfahren des Halb leitersubstrats wie folgt beschrieben.

Wie in Fig. 8 dargestellt wird das einkristalline Sili ziumsubstrat 101 vorbereitet bzw. bereitgestellt. Das Substrat 101 besitzt eine Oberfläche, die auf eine (110)- Oberfläche bzw. -Seite ausgerichtet ist. Eine Maskenoxid schicht (Siliziumoxidschicht 102) als Maske zum Grabenätzen wird auf einer oberen Oberfläche des Substrats 101 gebil det. Nachdem ein Fotoresist auf der Maskenoxidschicht 102 aufgetragen worden ist, werden Öffnungsabschnitte 102a auf vorbestimmten Gebieten der Maskenoxidschicht 102 durch Fo tolithographie gebildet. Mit anderen Worten, die Gebiete, wo Gräben zu bilden sind, werden freigelegt. Obwohl dieses Oxidschichtätzen entweder durch Trockenätzen oder durch Nassätzen durchgeführt werden kann, wird das Trockenätzen zur Durchführung einer genauen Herstellung bevorzugt.

Nachfolgend werden Gräben 103 in dem Substrat 101 durch Ätzen mit der Siliziumoxidschicht 102 als Maske gebildet. Es werden nämlich die Gräben 103 durch anisotropes Trockenätzen durch die Öffnungsabschnitte 102a gebildet. Es wird ein RIE-Verfahren (Reactive Ion Etching) für das Trockenätzen verwendet, welches im allgemeinen bei einem Halbleiterprozess verwendet wird.

Obwohl bezüglich des oben beschriebenen Grabenbildungs prozesses das anisotrope Trockenätzen angenommen wird, kann ein anisotropes Nassätzen angenommen werden. In einem Fall, bei welchem das Nassätzen zur Bildung der Gräben 103 durch geführt wird, wird die auf der Oberfläche des Substrats 101 an den Öffnungsabschnitten 102a der Oxidschicht 102 gebil dete natürliche Oxidschicht (natural oxide film) durch eine HF-Lösung oder dergleichen vorausgehend entfernt, und da nach wird das Grabenätzen mit einer TMAH-Lösung durchge führt. Das anisotrope Ätzen durch die TMAH-Lösung besitzt eine Charakteristik dahingehend, dass eine Ätzrate des Substrats 101 von einer Oberflächenorientierung des Substrats 101 abhängt. Daher wird ein Grabenbildungsprozess mit einem größeren Seitenverhältnis unter einer Bedingung bzw. einem Zustand erzielt, dass ein Substrat eine Si-Ori entierung von (110) aufweist und dass eine Seitenoberfläche eines Grabens auf eine Oberfläche gegenüberliegend einer (111)-Si-Oberfläche gesetzt ist, da eine Ätzselektivität der (111)-Si-Oberfläche bezüglich der (110)-Si-Oberfläche 1 : 60 beträgt. Es kann übrigens eine KOH-Lösung anstelle ei ner TMAH-Lösung als Ätzlösung verwendet werden.

Bei diesem Grabenätzprozess wird eine innere Oberfläche (eine Seitenoberfläche und einen Bodenoberfläche) des Gra bens angerauht und besitzt leicht darauf Kristalldefekte. Insbesondere wenn der Graben in dem Substrat, welches eine Oberfläche aufweist, die auf die (110)-Si-Oberfläche ausge richtet ist, durch das Ätzen unter Verwendung der TMAH-Lösung gebildet wird, ist die Rauheit auf der Bodenoberfläche der (110)-Si-Oberfläche im Vergleich mit der Seitenoberflä che des Si von (111) groß. In einem Fall, bei welchem die innere Oberfläche (die Seitenoberfläche und die Bodenober fläche) des Grabens mit Kristalldefekten angerauht ist, werden Kristalldefekte bei einem epitaxialen Aufwachsen in duziert, welches auf das Grabenätzen folgt.

Es wird übrigens bei oder vor diesem Grabenätzen ein Ausrichtungsgraben 104 zum Ausrichten von Masken gebildet und mit polykristallinem Silizium oder dergleichen gefüllt, welches eine hohe Toleranz in Bezug auf eine HF-Lösung be sitzt. Dieser Ausrichtungsgraben 104 kann zur Erfassung ei nes abschließenden Zeitpunkts eines unten beschriebenen Po lierprozesses verwendet werden.

Darauffolgend wird wie in Fig. 8B dargestellt die als Maske verwendete Oxidschicht 102 vollständig von der Ober fläche des Substrats 101 entfernt. Ähnlich wird durch voll ständiges Entfernen der Oxidschicht 102 verhindert, dass die Oxidschicht 102 sich während einer thermischen Behand lung wie einem folgenden Prozess abgeschält wird. Wenn zu dieser Zeit ein Reinigen des Substrats 101 mit einer HF-Lösung durchgeführt wird, wird ebenfalls eine natürliche Oxidschicht (natural oxide film) innerhalb des Grabens ent fernt. Insbesondere wenn der Grabenbildungsprozess durch Trockenätzen durchgeführt wird, können Reaktionsprodukte innerhalb des Grabens anhaften. Daher wird es bei diesem Reinigen des Substrats 101 mit einer HF-Lösung bevorzugt, dass das Substrat 101 zuerst durch eine Lösung einer Schwe felsäure (H₂SO₄), welche mit einer Wasserstoffperoxidlösung (H₂O₂) gemischt ist, vor dem HF-Reinigen gereinigt wird. Das Entfernen der Maskenoxidschicht 102 kann ebenfalls durch Reinigen mit der HF-Lösung durchgeführt werden, wobei diese Art in Fig. 8B dargestellt wird. Ähnlich kann in dem Fall, bei welchem das Reinigen der natürlichen Oxidschicht und der Nebenprodukte durch die Reaktion vor dem epitaxia len Aufwachsen durchgeführt wird, können ungünstige Auswir kungen bei dem epitaxialen Aufwachsen hervorgerufen durch das Vorhanden sein der natürlichen Oxidschicht und der Re aktionsprodukte vermieden werden.

Danach wird die innere Oberfläche (die Seitenoberfläche und die Bodenoberfläche) des Grabens in dem Substrat 101 durch die thermische Behandlung glatt gemacht. Diese thermische Behandlung wird unter einem niedrigen Druck und in einer nicht oxidierenden oder einer nicht nitrierenden At mosphäre bei 900 bis 1200°C über mehrere Minuten bis mehre re zehn Minuten beispielsweise durchgeführt, obwohl die Zeit von der Größe der Rauheit abhängt. Es wird bevorzugt, dass diese thermische Behandlung bei 1100°C oder mehr durchgeführt wird.

Die nicht oxidierende und die nicht nitrierende Atmo sphäre wird durch Einführung von Wasserstoffgas oder einem Edelgas in eine Kammer unter dem niedrigen Druck erlangt. Wenn die thermische Behandlung zum Glätten der inneren Oberfläche des Grabens in einer LP-CVD-Kammer durchgeführt wird, welche bei dem epitaxialen Aufwachsen verwendet wird, kann der Prozess vereinfacht werden, und es wird eine Bil dung der natürlichen Oxidschicht verhindert (es ist nicht nötig die natürliche Oxidschicht zu entfernen). Mit anderen Worten, wenn die thermische Behandlung und das epitaxiale Aufwachsen einer Epitaxialschicht 106 in derselben Vorrich tung aufeinanderfolgend durchgeführt werden, wird eine Ad häsion von Verunreinigungen zurückgehalten bzw. verhindert, und es wird eine Verbesserung des Durchsatzes erwartet.

Danach wird wie in Fig. 8C dargestellt das epitaxiale Aufwachsen durchgeführt, wodurch die epitaxiale Schicht 106 gebildet wird, um den Graben zu füllen und um auf der Ober fläche des Substrats 101 angeordnet zu werden. Detailliert dargestellt, es wird die epitaxiale Schicht 106 in der LP-CVD-Kammer unter einem niedrigen Druck bei 800 bis 1100°C gebildet. Auf diese Weise werden die Gräben 3 mit der Epi taxialschicht 106 gefüllt. Bei der Bildung der Epitaxial schicht 106 wird das Substrat 101 auf einer vorbestimmten Temperatur in einem Zustand gehalten, bei welchem die Ober fläche des Substrats 101 einem Schichtbildungsgas ein schließlich wenigstens eines Elements eines Schichtbil dungsmaterials der Epitaxialschicht 106 ausgesetzt wird. Danach werden das Schichtbildungsgas und ein Dotierungssubstanz enthaltendes Gas in die Kammer einer nicht Oxidati onsatmosphäre unter einem niedrigen Druck eingeführt, um die Diffusionsschicht in den Gräben zu bilden, welche sich von dem Substrat 101 in der Konzentration oder dem Leitfä higkeitstyp unterscheidet. Auf diese Weise können der Leit fähigkeitstyp und die Konzentration der Diffusionsschicht (Epitaxialschicht) gesteuert werden, so dass die Diffusi onsschicht wie gewünscht erlangt werden kann. Des weiteren kann die Diffusionsschicht durch eine Mehrzahl von Schich ten mit unterschiedlichen Konzentrationen oder unterschied lichen Leitfähigkeitstypen gebildet werden.

D. h. die Epitaxialschicht kann sich aus Epitaxial schichten mit unterschiedlichen Leitfähigkeitstypen zusam mensetzen. Beispielsweise können wechselweise eine erste n-Typ Schicht, eine p-Typ Schicht und eine zweite n-Typ Schicht aufgeschichtet werden.

Nachdem die vergrabene Epitaxialschicht gebildet worden ist, wird danach eine Oberfläche der auf dem Substrat 101 angeordneten Epitaxialschicht 106 abgeflacht, so dass die auf den Gräben 3 erzeugten Stufen eliminiert werden. Bei diesem Abflachungsprozess kann CMP (Chemical Mechanical Polish) verwendet werden. Durch das CMP kann ein Teil der Epitaxialschicht mit einer geringeren Kristallinizität, welche in der Nähe des Öffnungsabschnitts des Grabens vor handen ist, gleichzeitig mit dem Abflachen der Epitaxial schicht entfernt werden. Übrigens kann ein Zurückätzverfah ren durch Trockenätzen oder anisotropes Nassätzen das CMP (Polieren) ersetzen. Der Abflachungsprozess kann durch eine Kombination des Polierens, des Zurückätzens und des ani sotropen Nassätzens durchgeführt werden.

Bei dem durch die oben beschriebenen Prozesse verarbei teten Substrat wird wie in Fig. 9 dargestellt der an der oberen Oberfläche des Substrats geöffnete Graben 103 gebil det, und der Graben 103 wird mit dem einkristallinen Silizium 107 gefüllt. Darüber hinaus wird ein Radius einer Kurve "r" an einer durch die Seitenoberfläche und die Bo denoberfläche des Grabens 103 gebildeten Ecke von 1,0 µm oder mehr bereitgestellt. Des weiteren wird eine maximale Höhe "Rmax" bezüglich der Rauheit der inneren Oberfläche des Grabens 103 von 3 nm oder weniger bereitgestellt. Insbe sondere wird der Radius der Kurve "r" an der Ecke von 1,5 µm oder mehr bereitgestellt, und die maximale Höhe "Rmax" der Rauhigkeit der inneren Oberfläche des Grabens 103 beträgt 2 nm oder weniger.

Anders als eine durch thermische Diffusion oder der gleichen von einer Oberfläche eines Substrats gebildete Diffusionsschicht besitzt die Diffusionsschicht (die Diffu sionsschicht, welche sich in Richtung der Tiefe des Substrats erstreckt) 107, welche durch die oben beschriebe nen Prozesse gebildet wird, ein großes Seitenverhältnis wie in Fig. 8D dargestellt.

Daher kann das bezüglich dieser Ausführungsform be schriebene Substrat zur Bildung einer MOS-Anordnung verwen det werden, die geeignet ist einer hohen Spannung zu wider stehen, was in dem US-Patent Nr. 5,438,215 offenbart ist.

Da bei dem Polierprozess zum Abflachen eine Oxidschicht nicht speziell als Stopper des Polierens gebildet wird, wird ein Zeitpunkt des Stoppens des Polierens durch eine Dicke der verbleibenden Epitaxialschicht auf dem Substrat bestimmt (eine Erfassung ist durch ein Freilegen des Aus richtungsgrabens möglich).

Wie oben beschrieben wird das epitaxiale Aufwachsen durchgeführt, nachdem die innere Oberfläche des Grabens durch die thermische Behandlung in der Niederdruckatmosphä re (nicht oxidierende und nicht nitrierende Atmosphäre) ge glättet worden ist. Detailliert dargestellt, die thermische Behandlung in der nicht oxidierenden oder nicht nitrierenden Atmosphäre und das epitaxiale Aufwachsen werden aufein anderfolgend in der LP-CVD-Kammer zum Durchführen des epi taxialen Aufwachsens durchgeführt. Zu der Zeit wird die in Fig. 8A dargestellte Maskenoxidschicht 102 wie in Fig. 8B dargestellt entfernt, um eine Trennung der Maskenoxid schicht 102 bei der thermischen Behandlung zu verhindern.

Auf diese Weise wird die Rauheit auf der inneren Ober fläche des Grabens durch die nicht oxidierende oder nicht nitrierende thermische Behandlung derart verringert, dass die Kristallinizität der Epitaxialschicht verbessert wird. Detailliert dargestellt, obwohl die Rauheit auf der inneren Oberfläche (eigentlich die maximale Höhe Rmax) größer wird, nachdem das Grabenätzen durch eine TMAH-Lösung durchgeführt wird, sorgt die nicht oxidierende oder nicht nitrierende thermische Behandlung dafür, dass Rmax klein wird. Die Ver ringerung von Rmax hängt von der Zeit der thermischen Be handlung ab. Darüber hinaus wird durch Bilden der Wasser stoffatmosphäre eine Oxidation und Nitrierung verhindert.

Fig. 10 zeigt eine Änderung der Rauheit unter Durchfüh rung der thermischen Behandlung. Die X-Achse zeigt die Be handlungszeit an, und die Y-Achse zeigt die Rauheit auf der Bodenoberfläche des Grabens an. Eine Rauheit auf der Ober fläche eines Substrats (bulk silicon), welches eine Ober fläche aufweist, die auf eine (110)-Oberfläche ausgerichtet ist, ist ebenfalls in Fig. 10 als Bezugswert dargestellt. Die Temperatur der Behandlung lag bei 1150°C. Es wurde eine Oberflächenrauheit an fünf Punkten auf einer identische Oberfläche in jeder Probe durch eine Stufenmessvorrichtung gemessen. Entsprechend Fig. 10 wird die Rauheit auf der Bo denoberfläche des Grabens durch die thermische Behandlung verringert.

Als nächstes wird ein Kompromiss zwischen der Verbesse rung der Kristallinizität und dem Abschälen (Trennen) der Maske beschrieben.

Fig. 11 stellt experimentelle Daten dar, welche sich auf die Verbesserung der Kristallinizität durch die nicht oxidierende und nicht nitrierende Wärmebehandlung beziehen; mit anderen Worten, eine Änderung der Kristallinizität in der Epitaxialschicht, wenn die nicht oxidierende und die nicht nitrierende thermische Behandlung durchgeführt wird.

Die X-Achse stellt die Temperatur der Behandlung dar. Die X-Achse stellt die Defektdichte in einem Querschnitt dar, nachdem die Epitaxialschicht gebildet worden ist (nachdem ein zweites Ätzen (seco etching) durchgeführt wor den ist, d. h. nachdem ein Ätzen mit einer gemischten Lösung einer Fluorwasserstoffsäure und Kaliumdichromat durchge führt worden ist). Die H₂-Fließrate wird auf 20 Liter pro Minute festgelegt. Ein Grad des Vakuums wird auf 80 Torr festgelegt. Das Experiment wird in drei Zeitabschnitten durchgeführt, d. h. 1,5 Minuten, 5 Minuten und 10 Minuten. Eine Wirkung der thermischen Behandlung zur Verringerung von Kristalldefekten tritt allmählich bei 950°C oder mehr auf, wobei die Wirkung markant wird, wenn die Behandlung bei 1100°C oder darüber und über 10 Minuten und länger durchgeführt wird.

Wie in Fig. 12 dargestellt kann die Oxidschicht an ei nem Rand des Grabens durch die thermische Behandlung abge schält werden. Wie bezüglich der ersten Ausführungsform be schrieben liegt dies daran, dass die Oxidschicht als Maske zur Bildung des Grabens mit den Vordächern, welche vom Rand des Grabens herausragen, zurückbleibt, wodurch das Abschä len der Oxidschicht hervorgerufen wird. Das Abschälen der Oxidschicht wird durch die Messung quantifiziert. Ein Er gebnis der Messung ist in Fig. 13 dargestellt. Mit anderen Worten, Fig. 13 stellt die Größe des abgeschälten Oxidschichtabschnitts hervorgerufen durch verschiedene Bedin gungen bzw. Zustände der nicht oxidierenden und der nicht nitrierenden thermischen Behandlung dar. Die X-Achse zeigt die Temperatur bei der Behandlung an, und die X-Achse zeigt die Länge des abgeschälten Oxidschichtabschnitts an. Die Zeit der Behandlung ist auf 1,5 Minuten 5 Minuten und 10 Minuten festgelegt worden.

Wenn die Behandlung bei 1150°C über 10 Minuten durchge führt wird, wird die Kristallinizität der Epitaxialschicht effizient verbessert, und die Länge der abgeschälten Oxid schicht beträgt etwa 10 µm wie es sich aus Fig. 13 ergibt. Die abgeschälte Oxidschicht sollte gereinigt werden, da sie durch Teilchen verunreinigt wird und eine Verschlechterung der Kristallinizität der Epitaxialschicht hervorgerufen wird, welche gebildet wird, nachdem die thermische Behand lung durchgeführt worden ist.

Fig. 14A bis 14C zeigen Querschnittsansichten eines Halbleitersubstrats mit einem Graben, um eine Wirkung der nicht oxidierenden und der nicht nitrierenden thermischen Behandlung darzustellen. Detailliert dargestellt, Fig. 14A bis 14C stellen SEM-Bilder dar, nachdem querschnittsmä ßige Fleckätzungen (cross sectional stain etchings) unter Verwendung einer gemischten Lösung durchgeführt wurden, welche sich aus Fluorwasserstoffsäure und Nitridsäure zu sammensetzt.

Fig. 14A stellt einen Fall dar, bei welchem das den Graben vergrabende epitaxiale Aufwachsen ohne die thermi sche Behandlung durchgeführt wird, während die Maskenoxid schicht mit einer Dicke von 500 nm zurückbleibt. In diesem Fall werden Kristalldefekte auf einer Bodenoberfläche des Grabens erzeugt, und es erscheinen Vertiefungen bzw. Löcher an einem Öffnungsabschnitt des Grabens. Darüber hinaus wächst polykristallines Silizium auf der Maskenoxidschicht auf.

Fig. 14B stellt einen Fall dar, bei welchem ein den Graben vergrabendes epitaxiales Aufwachsen durchgeführt wird, nachdem die thermische Behandlung bei 1150°C über 10 Minuten durchgeführt wird, während die Maskenoxidschicht mit einer Dicke von 500 nm zurückbleibt. Obwohl in diesem Fall die Kristallinizität auf der Bodenoberfläche des Gra bens relativ verbessert wird, erscheinen die Ätzvertiefun gen hervorgerufen durch die thermische Behandlung. Die Ver tiefungen erscheinen ebenfalls an dem Öffnungsabschnitt des Grabens.

Fig. 14C stellt einen Fall dar, bei welchem das den Graben vergrabende epitaxiale Aufwachsen durchgeführt wird, nachdem die thermische Behandlung bei 1150°C über 10 Minu ten ohne die Maskenoxidschicht mit der Dicke von 500 nm durchgeführt worden ist. In diesem Fall werden die Kri stallinizitäten in einem Bodenabschnitt des Grabens und in einem Öffnungsabschnitt des Grabens verbessert. Darüber hinaus wächst die Epitaxialschicht außerhalb des Grabens auf.

Obwohl bei dieser Ausführungsform die Maskenoxidschicht vor der nicht oxidierenden und der nicht nitrierenden ther mischen Behandlung zur Verringerung der Rauheit auf der in neren Oberfläche des Grabens vollständig entfernt wird, wird die Maskenoxidschicht teilweise derart entfernt, dass Vorsprünge von dem Öffnungsabschnitt des Grabens ähnlich wie bei der oben beschriebenen Ausführungsformen zurücktre ten bzw. abspringen. In diesem Fall wird dieselbe Wirkung erzielt wie es sich aus Fig. 13 ergibt.

Hiernach wird die Wirkung der einkristallinen Halblei terschicht (Diffusionsschicht) beschrieben, welche den Gra ben 103 füllt.

Wie in Fig. 23 dargestellt ist ein Siliziumsubstrat 301 mit einer Diffusionsschicht 301 bekannt, in welcher Stör stellenkonzentrationen gleichförmig in Richtung der Tiefe vorgesehen sind, welche bezüglich einer Verringerung des Widerstandswerts einer MOS-Anordnung wirksam ist, die zum Aushalten einer hohen Spannung geeignet ist und beispiels weise in dem US-Patent Nr. 5,438,215 offenbart wird. Dar über hinaus ist es aus einem anderen Grunde möglich, dass Halbleiteranordnungen integriert in Richtung der Tiefe un ter Verwendung des Substrats in Richtung der Tiefe hinrei chend gebildet werden.

Eine thermische Diffusion von Störstellen einer Dotie rungssubstanz (dopant impurities), welche in einem üblichen Siliziumhalbleiterprozess wie bei einem herkömmlichen Ver fahren verwendet wird, und eine Ionenimplantierung und ein darauffolgender Diffusionsprozess werden üblicherweise zur Bildung der Diffusionsschicht 301 verwendet. Da jedoch eine Tiefe "B" der Diffusionsschicht 301 durch eine Diffusions geschwindigkeit der Störstellen bestimmt wird, wird die Diffusionsschicht 301 in einer Tiefe von mehreren µm von einer Oberfläche des Substrats aus meistens gebildet. Dar über hinaus diffundieren die Störstellen in eine laterale Richtung ebenfalls wie in die Richtung der Tiefe, da sie isotropisch diffundieren. Als Ergebnis besitzt die Diffusi onsschicht eine Breite A, die im wesentlichen gleich der Tiefe davon ist. Daher wird ein Seitenverhältnis, welches gleich B/A ist, theoretisch nicht größer als "1", wenn die Diffusionsschicht durch das herkömmliche Verfahren gebildet wird, wodurch eine Struktur der Halbleiteranordnungen be schränkt wird.

Demgegenüber wird entsprechend "A new generation of high voltage MOSFETs breaks the limit of silicon" von G. Deboy et all. (1988) oder der JP-A-2000-40822 wie in Fig. 24A und 24B dargestellt eine Epitaxialschicht 311a auf einem Substrat 310 gebildet, und danach wird eine Diffusi onsschicht 312a durch partielle Ionenimplantierung einer Dotierungssubstanz durch Fotolithographie und eine thermi sche Diffusion wie in Fig. 24C dargestellt gebildet. Danach werden wie in Fig. 25A und 25B dargestellt das epitaxiale Aufwachsen, die partielle Ionenimplantierung und die thermische Diffusion wiederholt wechselweise durchgeführt, so dass eine Diffusionsschicht 312, welche sich in eine Richtung der Tiefe erstreckt wie in Fig. 25C dargestellt gebildet. Auf diese Weise hängt eine Dicke der Diffusions schicht 312 von einer Dicke des epitaxialen Aufwachsens ab, wodurch keine Abhängigkeit von einem Abstand der diffun dierten Störstellen auftritt. Jedoch besitzt eine Form ei ner Seitenoberfläche dieser Diffusionsschicht 312 eine Un regelmäßigkeit und es liegt keine gerade Form vor.

Demgegenüber ist bei der in Fig. 9 dargestellten Aus führungsform die innere Oberfläche des Grabens 103 geglät tet, wodurch eine Seitenform der Diffusionsschicht 107 als gerade Form ausgebildet ist, welche sich in eine Richtung nach oben und unten erstreckt. Daher wird es bevorzugt, dass eine Struktur der Diffusionsschicht bei dieser Ausfüh rungsform eine vorbestimmte Anordnungscharakteristik auf weist.

Die nicht oxidierende und die nicht nitrierende thermi sche Behandlung können ebenfalls vor dem epitaxialen Auf wachsen bei den ersten bis sechsten Ausführungsformen durchgeführt werden.

Achte Ausführungsform

Es wird eine achte Ausführungsform hauptsächlich im Hinblick auf unterschiedliche Merkmale gegenüber der sie benten Ausführungsform beschrieben.

Fig. 15A bis 15C und 16A bis 16C zeigen schematische Querschnittsansichten, welche ein Herstellungsverfahren ei nes Halbleitersubstrats darstellen.

Wie in Fig. 16C dargestellt wird ein Graben 114 in ei nem Siliziumsubstrat (einkristallines Siliziumsubstrat) 111 gebildet, welches ein Halbleitersubstrat darstellt, und mit einer einkristallinen Siliziumschicht (Diffusionsschicht) 116 gefüllt.

Da bei der oben beschriebenen siebenten Ausführungsform eine Verschlechterung der Prozessgenauigkeit leicht auf tritt, wird bei dieser Ausführungsform eine Maskenoxid schicht zurückgelassen. Es wird nämlich die Maskenoxid schicht lediglich von einem Gebiet entfernt, an welchem Gräben in dem Substrat gebildet sind. Danach werden aufein anderfolgend eine thermische Behandlung und ein epitaxiales Aufwachsen durchgeführt.

Zuerst wird wie in Fig. 15A dargestellt eine Oxid schicht 112 auf dem Siliziumsubstrat 111 gebildet. Danach wird die Oxidschicht 112 an Gebieten entfernt, an denen die Gräben 114 zu bilden sind.

Als nächstes wird wie in Fig. 15B dargestellt eine dicke Oxidschicht gebildet. Detailliert dargestellt, es wird ein Grabenbildungsgebiet 21 als Gebiet definiert, auf welchem die Oxidschicht 112 entfernt wird. Das Grabenbil dungsgebiet 21 besitzt einen Endabschnitt, dessen Abstand von einem Randabschnitt eines äußersten Grabens größer als eine Länge einer durch eine vorbestimmte thermische Behand lung abgeschälten Oxidschicht ist. Darüber hinaus wird ein Feldgebiet 22 an einer Außenseite des Grabenbildungsgebiets 21 angeordnet, es wird nämlich eine dünne Oxidschicht 113 auf dem Grabenbildungsgebiet 21 gebildet, und man läßt eine auf dem Feldgebiet 22 zurückgebliebene Oxidschicht 112 durch eine thermische Oxidation derart aufwachsen, dass sie dick wird. Danach wird die dünne Oxidschicht 113 struktu riert.

Des weiteren werden wie in Fig. 15C dargestellt die Gräben 114 durch Ätzen gebildet. Danach wird wie in Fig. 16A dargestellt die Maskenoxidschicht 113 an dem Grabenbildungsgebiet Z1 durch Reinigen mit einer HF-Lösung entfernt. Zu dieser Zeit werden die in den Gräben 114 gebildeten na türlichen Oxidschichten ebenfalls entfernt. Danach wird wie in Fig. 16B dargestellt, nachdem eine thermische Behandlung (900 bis 1200°C) durchgeführt worden ist, um innere Ober flächen der Gräben 114 zu glätten, eine Epitaxialschicht 115 gebildet (bei 800 bis 1000°C in einer Niederdruckatmo sphäre), wodurch die Gräben 114 mit der Epitaxialschicht 115 gefüllt werden. Darauffolgend wird wie in Fig. 16C dar gestellt ein Polieren durchgeführt, um die Epitaxialschicht 115 zu glätten. In diesem Schritt bestimmt die um die Grä ben 114 zurückgebliebene Oxidschicht 112 einen Endzeitpunkt des Polierens.

Obwohl wie oben beschrieben die Oxidschicht bei der siebenten Ausführungsform vollständig entfernt wird, wird bei dieser Ausführungsform die auf dem Feldgebiet Z2 gebil dete Oxidschicht dicker als die Oxidschicht ausgebildet, welche vorausgehend auf dem Grabenbildungsgebiet Z1 gebil det worden ist. Dementsprechend kann lediglich die auf dem Grabenbildungsgebiet Z1 gebildete Oxidschicht entfernt wer den. Mit anderen Worten, die Maskenoxidschicht 112 zur Bil dung der Gräben an dem Feldgebiet Z2, an welchem die Gräben nicht gebildet werden, wird dicker gemacht als die Masken oxidschicht 113 zur Bildung der Gräben an dem Grabenbil dungsgebiet Z1, so dass die Maskenoxidschicht 113 zur Bil dung der Gräben an dem Grabenbildungsgebiet Z1 lediglich entfernt wird, und die Maskenoxidschicht 112 verbleibt, wenn das Maskenoxidschichtätzen durchgeführt wird. In die sem Fall kann die Oxidschicht 112 als Stopper beim Polieren zur Abflachung verwendet werden.

Neunte Ausführungsform

Es wird eine neunte Ausführungsform im Hinblick auf un terschiedliche Merkmale bezüglich den siebenten und achten Ausführungsformen hauptsächlich beschrieben.

Fig. 17A bis 17C zeigen schematische Querschnittsan sichten, welche ein Herstellungsverfahren eines Halbleiter substrats darstellen.

Bei dieser Ausführungsform wird ein epitaxiales Auf wachsen in einem Zustand bzw. unter einer Bedingung durch geführt, dass eine Maske (Oxidschicht) auf einem Substrat zurückbleibt, es wird jedoch eine thermische Behandlung da hingehend eingeschränkt, dass ein Abschälen der Oxidschicht (Maske) verhindert wird, und es kann eine Verbesserung der Kristallinizität einer Epitaxialschicht gleichzeitig er zielt werden.

Zuerst wird wie in Fig. 17A dargestellt eine Masken oxidschicht 122 auf einer oberen Oberfläche eines Silizium substrats 121 gebildet, und danach werden Gräben 123 durch Ätzen gebildet. Danach wird eine thermische Behandlung zum Glätten einer inneren Oberfläche der Gräben 123 durchge führt. Die thermische Behandlung wird bei 900 bis 1100°C über mehrere Minuten bis mehrere Dutzend Minuten durchge führt.

Danach wird wie in Fig. 17B dargestellt eine Epitaxial schicht 124 auf dem Siliziumsubstrat 121 aufgetragen und wird ebenfalls in den Gräben 123 aufgetragen (unter 800 bis 1100°C in einer Niederdruckatmosphäre). Danach wird ein Po lieren durchgeführt, um die auf dem Substrat 121 gebildete Epitaxialschicht abzuflachen, wodurch ein Substrat mit Dif fusionsschichten 125 erzielt wird, welche die Gräben fül len. Es wird ein Endzeitpunkt des Polierens unter Verwen dung der zwischen zwei benachbarten Gräben angeordneten Oxidschicht 122 erfasst.

Fig. 18 stellt ein wahrgenommenes Ergebnis eines Falles dar, bei welchem ein epitaxiales Aufwachsen durchgeführt wird, nachdem eine thermische Behandlung bei 1100°C über 10 Minuten mit der Maskenoxidschicht durchgeführt worden ist. Die Kristallinizität in dem Graben befindet sich in einem guten Zustand wie aus Fig. 18 ersichtlich.

Zehnte Ausführungsform

Es wird eine zehnte Ausführungsform im Hinblick auf un terschiedliche Merkmale bezüglich der siebenten, achten und neunten Ausführungsformen hauptsächlich beschrieben.

Fig. 19A bis 19D zeigen schematische Querschnittsan sichten, welche ein Herstellungsverfahren eines Halbleiter substrats darstellen.

Bei dieser Au 06822 00070 552 001000280000000200012000285910671100040 0002010127231 00004 06703sführungsform wird eine dünne Epitaxial schicht vor der Bildung einer Epitaxialschicht zum Vergra ben von Gräben gebildet. Danach werden innere Oberflächen der Gräben durch eine thermische Behandlung geglättet, wo durch ein Abschälen der Maskenoxidschicht verhindert wird.

Zuerst wird wie in Fig. 19A dargestellt eine Masken oxidschicht 132 auf einer oberen Oberfläche eines Silizium substrats 131 als Maske für ein Grabenätzen gebildet. Dar auffolgend werden Gräben 133 in dem Siliziumsubstrat 131 durch Ätzen unter Verwendung der Maskenoxidschicht 132 ge bildet. Danach wird wie in Fig. 19B dargestellt eine erste Epitaxialschicht 134 auf dem Siliziumsubstrat 131 aufgetra gen und ebenfalls in den Gräben 133 aufgetragen. Die erste Epitaxialschicht 134 wird bei 800 bis 1100°C und mit einer Dicke von mehreren µm gebildet. Nachdem die Epitaxial schicht 134 gebildet worden ist, treten ebenfalls eine Rau higkeit und Kristalldefekte auf inneren Oberflächen der Gräben 133 auf einer Oberfläche der Epitaxialschicht 134 auf (mit anderen Worten, die Schicht 134 zeigt die Rauhig keit und die Kristalldefekte von den inneren Oberflächen der Gräben 133). Daher wird die Oberfläche der Epitaxial schicht 134 durch eine thermische Behandlung geglättet. Die thermische Behandlung wird bei 900 bis 1200°C über mehrere Minuten bis mehrere zehn Minuten durchgeführt.

Danach wird wie in Fig. 19C dargestellt eine zweite Epitaxialschicht 135 auf dem Siliziumsubstrat 131 aufgetra gen und wird ebenfalls in den Gräben 133 aufgetragen, wo durch die Gräben 133 mit den Epitaxialschichten gefüllt werden. Das epitaxiale Aufwachsen in dieser Stufe wird bei 800 bis 1100°C durchgeführt.

Danach wird wie in Fig. 19D dargestellt die auf dem Substrat 131 gebildete Epitaxialschicht abgeflacht, wodurch ein Substrat erzielt wird, welches Diffusionsschichten 136 aufweist, die die Gräben 133 füllen.

Wie oben beschrieben wird durch die erste Epitaxial schicht 134 ein Abschälen der Maskenoxidschicht 132 verhin dert. Darüber hinaus wird die Oberfläche der in den Gräben gebildeten ersten Epitaxialschicht 134 durch die thermische Behandlung vor dem Bilden der Epitaxialschicht 35 zum Ver graben der Gräben geglättet, so dass die Kristallinizität beim Aufwachsen der Epitaxialschicht 135 sogar verbessert wird, obwohl die Rauheit und die Kristalldefekte auf den inneren Oberflächen der Gräben eingeführt werden.

Elfte Ausführungsform

Es wird eine elfte Ausführungsform im Hinblick auf un terschiedliche Merkmale bezüglich den siebenten bis zehnten Ausführungsformen hauptsächlich beschrieben.

Fig. 20A bis 20C zeigen schematische Querschnittsan sichten, welche ein Herstellungsverfahren eines Halbleiter substrats darstellen.

Bei dieser Ausführungsform wird ein Material ein schließlich einer Nitridschicht als Maske verwendet.

Zuerst wird wie in Fig. 20A dargestellt eine Maske 142 zur Bildung von Gräben auf einem Halbleitersubstrat 141 ge bildet. Die Maske setzt sich zusammen aus der Nitridschicht oder einer Vielfachschicht, welche sich aus einer Oxid schicht und einer Nitridschicht zusammensetzt. Bei dieser Ausführungsform wird eine Oxidschicht, eine Nitridschicht und eine Oxidschicht auf dem Siliziumsubstrat 141 wechsel weise aufgetragen, um die Vielfachschicht als die Maske zu bilden. Danach werden die Gräben 143 durch Ätzen gebildet. Nachdem eine thermische Behandlung bei 900 bis 1200°C durchgeführt worden ist, um innere Oberflächen der Gräben zu glätten, wird wie in Fig. 20B dargestellt als nächstes eine Epitaxialschicht 144 auf dem Siliziumsubstrat 141 auf getragen und ebenfalls in den Gräben 143 (bei 800 bis 1100°C in einer Niederdruckatmosphäre). Danach wird die auf dem Substrat 141 gebildete Epitaxialschicht 144 abgeflacht, wodurch ein Substrat Diffusionsschichten 145 aufreißt, wel che die Gräben 143 füllen.

Wie oben beschrieben wird die Nitridschicht oder die Vielfachschicht, die sich aus der Oxidschicht und der Ni tridschicht zusammensetzt, als die Maske anstelle einer Oxidschicht verwendet. Da die Maske einschließlich der Ni tridschicht nicht eine Reaktion einer unten erklärten Sub limation hervorruft, wird verhindert, dass die Maske von einer Schnittstelle zwischen dem Silizium und der Maske aus abgeschält wird. Mit anderen Worten, die Maske einschließ lich der Nitridschicht besitzt eine schlechte Fluididät, wenn Wärme aufgebracht wird. Als Ergebnis wird die Adhäsion der Maske erhöht, wenn Wärme aufgebracht wird.

Die chemische Reaktion stellt sich wie folgt dar:

SiO₂ + H₂ SiO₂ (sublimation) + H₂O

Andere Wege zum Glätten einer inneren Oberfläche eines Graben werden wie folgt beschrieben.

a) Nachdem der Graben gebildet worden ist, wird eine Opferoxidschicht auf einer inneren Oberfläche des Grabens gebildet, und es wird danach die Opferoxidschicht entfernt.
b) Nachdem der Graben gebildet worden ist, wird ein isotropes Ätzen bezüglich des Grabens durchgeführt. Bei spielsweise wird das isotrope Ätzen mit einer gemischten Lösung aus Fluorwasserstoffsäure und Salpetersäure (nitric acid) durchgeführt, oder es wird ein isotropes Trockenätzen oder isotropes Nassätzen durchgeführt.

Vorstehend wurde ein Herstellungsverfahren eines Halb leitersubstrats offenbart. Ein Graben wird in einem Halb leitersubstrat durch eine Maske gebildet, welche sich aus einer Siliziumoxidschicht zusammensetzt, die auf dem Halb leitersubstrat gebildet wird. Danach wird ein Randabschnitt eines Öffnungsabschnitts der Maske derart geätzt, dass eine Öffnungsbreite davon breiter als diejenige des Grabens wird. Danach wird eine innere Oberfläche des Grabens durch eine thermische Behandlung bei etwa 1000°C in einer nicht oxidierenden oder einer nicht nitrierenden Atmosphäre unter einem niedrigen Druck geglättet. Danach wird der Graben mit einer Epitaxialschicht gefüllt. Danach wird die Epitaxial schicht poliert, wodurch ein Halbleitersubstrat zur Bildung einer Halbleiteranordnung erzielt wird.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats, mit den Schritten:
Bereitstellen eines Halbleitersubstrats (1, 11, 21, 31, 41, 51, 101, 111, 121, 131, 141);
Bilden einer Maske (2, 12, 22, 23, 24, 32, 33, 34, 42, 43, 44, 52, 53, 54, 102, 112, 113, 122, 132, 142) auf einer Oberfläche des Halbleitersubstrats;
Bilden eines Grabens (3, 14, 25, 35, 45, 55, 103, 114, 123, 133, 143) in dem Halbleitersubstrat durch Ätzen durch einen in der Maske gebildeten Öffnungsabschnitt;
Ausgestalten des Öffnungsabschnitts der Maske breiter als eine Öffnungsbreite des Grabens, so dass ein oberer Ab schnitt an dem Öffnungsabschnitt der Maske von einem Rand eines Öffnungsabschnitts des Grabens abspringt;
Aufwachsen einer Epitaxialschicht (106, 115, 124, 134, 135, 144) auf dem Halbleitersubstrat derart, dass der Gra ben mit der Epitaxialschicht gefüllt wird; und
Abflachen einer Oberfläche der Epitaxialschicht.

2. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Epita xialschicht auf der Maske angeordnet wird und die Maske als Stopper verwendet wird, wenn ein Abflachen der Oberfläche der Epitaxialschicht durchgeführt wird.

3. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betrag des oberen Abschnitts (S) an der Öffnung der Maske, welcher von dem Rand des Öffnungsabschnitts des Grabens abspringt, auf der Grundlage eines Intervalls zwischen dem Graben und einem anderen Graben bestimmt wird, welcher benachbart zu dem Graben lokalisiert ist.

4. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats, mit den Schritten:
Bereitstellen eines Halbleitersubstrats (11, 21, 31, 41, 51);
Bilden einer ersten Maske (12, 22, 32, 42, 53) auf ei ner Oberfläche des Halbleitersubstrats;
Bilden einer Schutzschicht (13, 23, 33, 43, 52) auf der ersten Maske;
Bilden eines Öffnungsabschnitts in der Schutzschicht und eines Öffnungsabschnitts in der ersten Maske;
Bilden eines Grabens in dem Halbleitersubstrat durch Ätzen durch die Öffnungsabschnitte, welche jeweils in der Schutzschicht und in der ersten Maske gebildet sind;
Ausgestalten des Öffnungsabschnitts der ersten Maske breiter als eine Öffnungsbreite des Grabens durch Ätzen der ersten Maske, während die Schutzschicht die erste Maske be deckt, so dass ein oberer Abschnitt des Öffnungsabschnitts der ersten Maske von dem Rand eines Öffnungsabschnitts des Grabens abspringt;
Aufwachsen einer Epitaxialschicht auf dem Halbleiter substrat, so dass der Graben mit der Epitaxialschicht ge füllt wird; und
Abflachen einer Oberfläche der Epitaxialschicht.

5. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungs abschnitte der ersten Maske und der Schutzschicht derart gebildet werden, dass die Öffnungsbreiten davon im wesent lichen zueinander identisch sind.

6. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutz schicht entfernt wird, nachdem die erste Maske geätzt wor den ist und bevor die Epitaxialschicht gebildet worden ist.

7. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oxid schicht (12, 22) als die erste Maske verwendet wird und eine Nitridschicht (13, 23) als die Schutzschicht verwendet wird.

8. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungs abschnitt der Schutzschicht breiter als der Öffnungsab schnitt der ersten Maske gebildet wird, so dass durch die Öffnungsabschnitte eine Stufe gebildet wird.

9. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Schritte:
Bilden einer zweiten Maske (24) auf der Schutzschicht (23), nachdem die Schutzschicht auf der ersten Maske (22) gebildet worden ist, wobei das Bilden der Öffnungsabschnit te der ersten Maske und der Schutzschicht die Schritte auf weist:
Bilden eines Öffnungsabschnitts der zweiten Maske und des Öffnungsabschnitts der Schutzschicht durch Ätzen;
Ätzen der ersten Maske derart, dass ein Teil der er sten Maske zurückbleibt;
Ausgestalten des Öffnungsabschnitts der zweiten Maske breiter als der Öffnungsabschnitt der Schutzschicht durch Ätzen der zweiten Maske;
Bilden des Öffnungsabschnitts der ersten Maske und Ausgestalten des Öffnungsabschnitts der Schutzschicht brei ter als der Öffnungsabschnitt der ersten Maske durch Ätzen der ersten Maske, der Schutzschicht und der zweiten Maske.

10. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Schritte:
Bilden einer zweiten Maske (24, 34) auf der Schutz schicht;
Bilden eines Öffnungsabschnitts der zweiten Maske vor dem Bilden der Öffnungsabschnitte der ersten Maske und der Schutzschicht, wobei die Schutzschicht eine polykristalline Siliziumschicht (33, 43) ist und die polykristalline Sili ziumschicht von einem Rand aus an dem Öffnungsabschnitt da von geätzt wird, wenn der Graben gebildet wird.

11. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Schritte:
Bilden einer polykristallinen Siliziumschicht (33, 43) als die Schutzschicht und Bilden einer zweiten Maske (34, 44) auf der polykristallinen Siliziumschicht, wobei der Schritt des Bildens der Öffnungsabschnitte der ersten Maske und der polykristallinen Siliziumschicht die Schritte auf weist:
Bilden eines Öffnungsabschnitts der zweiten Maske und des Öffnungsabschnitts der polykristallinen Siliziumschicht durch Ätzen;
Ätzen der ersten Maske (42) derart, dass ein Teil der ersten Maske zurückbleibt;
Thermisches Oxidieren eines Rands an dem Öffnungsab schnitt der polykristallinen Siliziumschicht;
Ätzen des Teils der ersten Maske, um das Halbleiter substrat freizulegen.

12. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Maske sich zusammensetzt aus einer Siliziumoxidschicht und die Siliziumoxidschicht durch thermisches Oxidieren der po lykristallinen Siliziumschicht gebildet wird.

13. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats, mit den Schritten:
Bereitstellen eines SOI-Substrats (51), welches eine SOI-Schicht (52) aufweist, die auf einem Siliziumsubstrat mit einer dazwischen angeordneten vergrabenen Siliziumoxid schicht (53) gebildet ist;
Bilden einer Maskensiliziumoxidschicht (54) auf der SOI-Schicht;
Bilden eines Öffnungsabschnitts der Maskensilizium oxidschicht, eines Öffnungsabschnitts der SOI-Schicht und eines Öffnungsabschnitts der vergrabenen Siliziumoxid schicht durch Ätzen der Maskensiliziumoxidschicht, der SOI-Schicht und der vergrabenen Siliziumoxidschicht;
Bilden eines Grabens (55) in dem Siliziumsubstrat durch Ätzen des Siliziumsubstrats durch die Öffnungsab schnitte und Ätzen eines Rands der an dem Öffnungsabschnitt angeordneten SOI-Schicht; und
Ätzen der Maskensiliziumoxidschicht und der vergrabe nen Oxidschicht derart, dass ein Rand der an dem Öffnungs abschnitt angeordneten vergrabenen Oxidschicht von einem Rand an einem Öffnungsabschnitt des Grabens abspringt.

14. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die SOI-Schicht sich zusammensetzt aus einem Siliziumsubstrat mit einer Oberfläche, die auf eine (110)-Oberfläche ausgerich tet ist.

15. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats, mit den Schritten:
Bereitstellen eines Halbleitersubstrats (1, 11, 21, 31, 41, 51, 101, 111, 121, 131, 141);
Bilden einer Maske (2, 12, 22, 23, 24, 32, 33, 34, 42, 43, 44, 52, 53, 54, 102, 112, 113, 122, 132, 142) auf einer Oberfläche des Halbleitersubstrats;
Bilden eines Grabens (3, 14, 25, 35, 45, 55, 103, 114, 123, 133, 143) in dem Halbleitersubstrat durch Ätzen durch einen in der Maske gebildeten Öffnungsabschnitt;
Entfernen eines Randabschnitts der Maske um den Öff nungsabschnitt davon herum derart, dass eine Öffnungsbreite der Maske breiter als diejenige des Grabens ist;
Glätten einer inneren Oberfläche des Grabens;
Aufwachsen einer Epitaxialschicht (106, 115, 124, 134, 135, 144) auf dem Halbleitersubstrat derart, dass der Gra ben mit der Epitaxialschicht gefüllt wird; und
Abflachen einer Oberfläche der Epitaxialschicht.

16. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats, mit den Schritten:
Bereitstellen eines Halbleitersubstrats (11, 21, 31, 41, 51);
Bilden einer ersten Maske (12, 22, 23, 24, 32, 33, 34, 42, 43, 44, 52, 53, 54) auf einer Oberfläche des Halblei tersubstrats;
Bilden einer Schutzschicht (13, 23, 33, 43, 52) auf der ersten Maske;
Bilden eines Öffnungsabschnitts an einem vorbestimmten Gebiet der Schutzschicht und eines Öffnungsabschnitts der ersten Maske;
Bilden eines Grabens (14, 25, 35, 45, 55) in dem Halb leitersubstrat durch Ätzen durch die Öffnungsabschnitte, welche jeweils in der Schutzschicht und der ersten Maske gebildet sind;
Entfernen eines Randabschnitts der Maske um den Öff nungsabschnitt davon herum derart, dass eine Öffnungsbreite der ersten Maske breiter als eine Öffnungsbreite des Gra bens ist, durch Ätzen der ersten Maske, während die Schutz schicht die erste Maske bedeckt;
Glätten einer inneren Oberfläche des Grabens;
Aufwachsen einer Epitaxialschicht (106, 115, 124, 134, 135, 144) auf dem Halbleitersubstrat derart, dass der Gra ben mit der Epitaxialschicht gefüllt wird; und
Abflachen einer Oberfläche der Epitaxialschicht.

17. Verfahren zur Herstellung eine Halbleitersubstrats, mit den Schritten:
Bilden einer Maske (102, 112, 113, 122, 132, 142) zum Grabenätzen auf einer Oberfläche eines Halbleitersubstrats (101, 111, 121, 131, 141);
Bilden eines Grabens (103, 114, 123, 133, 143) in dem Halbleitersubstrat durch Ätzen unter Verwendung der Maske;
Glätten einer inneren Oberfläche des in dem zweiten Halbleitersubstrat gebildeten Grabens; und
Bilden einer Epitaxialschicht (106, 115, 124, 134, 135, 144) in dem Graben durch epitaxiales Aufwachsen der art, dass der Graben mit der Epitaxialschicht gefüllt wird.

18. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske (102, 113) für das Grabenätzen entfernt wird, nachdem der Graben gebildet worden ist.

19. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats, mit den Schritten:
Bilden einer Maske (133) für ein Grabenätzen auf einer Oberfläche eines Halbleitersubstrats (131);
Bilden eines Grabens in dem Halbleitersubstrat durch Ätzen unter Verwendung der Maske;
Bilden einer ersten Epitaxialschicht (134) auf dem Halbleitersubstrat durch epitaxiales Aufwachsen derart, dass die erste Epitaxialschicht in dem Graben gebildet wird;
Glätten einer Oberfläche der in dem Graben in dem Halbleitersubstrat gebildeten ersten Epitaxialschicht; und
Bilden einer zweiten Epitaxialschicht (135) in dem Graben durch epitaxiales Aufwachsen derart, dass der Graben mit der zweiten Epitaxialschicht gebildet wird.

20. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske aus einer Gruppe ausgewählt wird, welche aus einer Oxid schicht, einer Nitridschicht und einer Vielfachschicht ein schließlich einer Oxidschicht und einer Nitridschicht be steht.

21. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Grabens durch anisotropes Ätzen gebildet wird.

22. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 17, des weiteren gekennzeichnet durch den Schritt:
Reinigen des Grabens zum Entfernen einer natürlichen Oxidschicht und von Reaktionsprodukten.

23. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Graben durch eine thermische Behandlung in einer nicht oxidieren den oder einer nicht nitrierenden Atmosphäre und unter ei nem niedrigen Druck geglättet wird.

24. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht oxidierende oder die nicht nitrierende Atmosphäre durch Einführung von Wasserstoff oder eines Edelgases in eine Kammer unter einem niedrigen Druck gebildet wird.

25. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die thermi sche Behandlung bei 900°C oder mehr durchgeführt wird.

26. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die thermi sche Behandlung bei 1100°C oder mehr durchgeführt wird.

27. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Graben durch Bildung einer thermischen Oxidschicht durch thermi sches Oxidieren der inneren Oberfläche des Grabens und durch Entfernen der thermischen Oxidschicht gebildet wird.

28. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Graben durch isotropes Ätzen geglättet wird.

29. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Glätten der inneren Oberfläche des Grabens durch die thermische Be handlung und das Bilden der Epitaxialschicht in dem Graben aufeinanderfolgend in derselben Kammer durchgeführt werden.

30. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schicht bildungsgas und ein Dotierungssubstanz enthaltendes Gas in eine Kammer unter einem niedrigen Druck einer nicht oxidie renden Atmosphäre oder einer nicht nitrierenden Atmosphäre zur Bildung der Epitaxialschicht eingeführt werden und die Epitaxialschicht sich aus einer Störstellendiffusions schicht zusammensetzt, welche sich von dem Halbleiter substrat wenigstens in der Störstellenkonzentration oder dem Leitfähigkeitstyp unterscheidet.

31. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Störstellendiffusionsschicht zusammensetzt aus einer Mehr zahl von Schichten, welche unterschiedliche Konzentrationen zueinander aufweisen, oder aus einer Mehrzahl von Schich ten, welche unterschiedliche Leitfähigkeitstypen zueinander aufweisen.

32. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 17, des weiteren gekennzeichnet durch den Schritt:
Abflachen einer Oberfläche der Epitaxialschicht, nach dem die Epitaxialschicht gebildet worden ist.

33. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Epita xialschicht unter Verwendung eines Polierprozesses, eines Zurückätzprozesses oder eines anisotropen Nassätzprozesses abgeflacht wird.

34. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske zum Grabenätzen zum Erfassen eines Endzeitpunkts des Abfla chens der Oberfläche der Epitaxialschicht verwendet wird.

35. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ab schnitt (113) der Maske zum Grabenätzen dort, wo der Graben zu bilden ist, dünner als ein anderer Abschnitt der Maske ausgebildet wird.

36. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske (102) zum Grabenätzen vollständig von dem Halbleiter substrat entfernt wird.

37. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Ab schnitt der Maske (102, 103) zum Grabenätzen entfernt wird, bevor die innere Oberfläche des Grabens geglättet wird.

38. Halbleitersubstrat mit:
einem Graben (3, 14, 25, 35, 45, 55, 103, 114, 123, 133, 143), welcher in einem Halbleitersubstrat (1, 11, 21, 31, 41, 51, 101, 111, 121, 131, 141) gebildet wird, um eine obere Oberfläche des Halbleitersubstrats zu öffnen;
einer einkristallinen Halbleiterschicht (106, 115, 124, 134, 135, 144), welche den Graben füllt, wobei ein Radius einer Krümmung (r) an einer Ecke, welche durch eine Seitenoberfläche und eine Bodenoberfläche des Grabens definiert ist, von 1,0 µm oder mehr vorgesehen ist und eine maximale Höhe der Rauheit einer inneren Oberfläche des Grabens von 3 nm oder weniger vorgesehen ist.

39. Halbleitersubstrat nach Anspruch 38, dadurch gekenn zeichnet, dass der Radius der Krümmung von 1,5 µm oder mehr vorgesehen ist und die maximale Höhe der Rauheit von 2 nm oder weniger vorgesehen ist.

40. Halbleitersubstrat nach Anspruch 38, dadurch gekenn zeichnet, dass sich die einkristalline Halbleiterschicht zusammensetzt entweder aus einer Mehrzahl von Schichten mit unterschiedlichen Konzentrationen zueinander oder einer Mehrzahl von Schichten mit unterschiedlichen Leitfähig keitstypen zueinander.