DE10147894B4 - Method of filling trenches in semiconductor integrated circuits - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltung (20), bei dem in der Oberfläche (1) eines Halbleitersubstrats (2) eine Vertiefung (3) ausgebildet und auf der Innenwandung (4) der Vertiefung (3) ein Material (5) gewachsen wird, wobei
auf der Oberfläche (1) des Halbleitersubstrats (2) außerhalb der Vertiefung (3) eine elektrisch isolierende Schicht (6) erzeugt wird und das Material (5) selektiv auf der Innenwandung (4) der Vertiefung (3) gewachsen wird, indem das Halbleitersubstrat (2) als Elektrode (9) mit einer Elektrolyseflüssigkeit (7) in Kontakt gebracht und eine Elektrolyse durchgeführt wird, bei der die isolierende Schicht (6) ein Wachsen des Materials (5) außerhalb der Vertiefung (3) verhindert,
dadurch gekennzeichnet, daß
vor der Durchführung der Elektrolyse ein Reservematerial (25) epitaktisch auf die Innenwandung (4) der Vertiefung (3) abgeschieden wird und daß das Reservematerial (25) während der Elektrolyse in das Material (5), das elektrolytisch gewachsen wird, umgewandelt wird.Method for producing a semiconductor integrated circuit (20), in which a recess (3) is formed in the surface (1) of a semiconductor substrate (2) and a material (5) is grown on the inner wall (4) of the recess (3), wherein
an electrically insulating layer (6) is produced on the surface (1) of the semiconductor substrate (2) outside the depression (3) and the material (5) is selectively grown on the inner wall (4) of the depression (3) by the semiconductor substrate (2) is brought into contact as an electrode (9) with an electrolysis fluid (7) and an electrolysis is carried out in which the insulating layer (6) prevents the material (5) outside the recess (3) from growing,
characterized in that
before carrying out the electrolysis, a reserve material (25) is epitaxially deposited on the inner wall (4) of the recess (3), and the reserve material (25) is converted during electrolysis into the material (5) which is electrolytically grown.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltung, bei dem in der Oberfläche eines Halbleitersubstrats eine Vertiefung ausgebildet und auf der Innenwandung der Vertiefung ein Material gewachsen wird, wobei auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats außerhalb der Vertiefung eine elektrisch isolierende Schicht erzeugt wird und das Material selektiv auf der Innenwandung der Vertiefung gewachsen wird, indem das Halbleitersubstrat als Elektrode mit einer Elektrolyseflüssigkeit in Kontakt gebracht und eine Elektrolyse durchgeführt wird, bei der die isolierende Schicht ein Wachsen des Materials außerhalb der Vertiefung verhindert.The The invention relates to a method for producing an integrated Semiconductor circuit in which in the surface of a semiconductor substrate formed a recess and on the inner wall of the recess a material is grown, being on the surface of the Semiconductor substrate outside the recess is an electrically insulating layer is generated and the material grown selectively on the inner wall of the recess is, by the semiconductor substrate as an electrode with an electrolysis liquid brought into contact and an electrolysis is carried out, in which the insulating layer is a growth of the material outside prevents the depression.

Solch ein Verfahren ist aus WO 00/75976 A1 bekannt. Aus US 5 736 454 A ist ferner ein Verfahren zur elektrolytischen Oxidation von Silizium zu Siliziumoxid bekannt. In US 5 217,920 wird einer von zwei Gräben, die in einem Substrat angeordnet und mit einer Beschichtung ausgekleidet sind, mit dotiertem Halbleitermaterial aufgefüllt, welches anschließend oxidiert wird. In US 5,950,094 A wird eine vergrabene Schicht aus dotiertem, porösen Silizium oxidiert.Such a method is known from WO 00/75976 A1. Out US 5,736,454 A Furthermore, a method for the electrolytic oxidation of silicon to silicon oxide is known. In US 5,217,920 For example, one of two trenches disposed in a substrate and lined with a coating is filled with doped semiconductor material, which is subsequently oxidized. In US 5,950,094 A For example, a buried layer of doped, porous silicon is oxidized.

Bei der Fertigung integrierter Halbleiterschaltungen werden Vertiefungen, insbesondere Gräben ausgebildet, die anschließend mit einem anderen Material als dem des Halbleitersubstrats – meist Silizium – gefüllt werden: Häufig werden auch komplexere Strukturen innerhalb eines Grabens gefertigt. Dabei ist es teilweise erforderlich, die Innenwandung des Grabens mit einer dünnen Schicht zu bedecken, ohne daß der Graben vollständig ausgefüllt wird.at the fabrication of semiconductor integrated circuits become wells, especially trenches, the following with a different material than that of the semiconductor substrate - mostly Silicon - to be filled: Often Even more complex structures are produced within a trench. It is sometimes necessary, the inner wall of the trench with a thin one To cover layer without the Dig completely filled out becomes.

Bei diesen Anwendungen sind die Gräben im Vergleich zu ihrem Querschnitt sehr tief; sie besitzen ein großes Aspektverhältnis, d. h. ein großes Verhältnis der Grabentiefe zum Grabenquerschnitt. Dieses Verhältnis kann bei shallow-trench-Isolationen zwischen 2 und 8 bei deep-trench-Isolationen bis zu 60 betragen.at These applications are the trenches very deep compared to its cross section; they have a high aspect ratio, i. H. a big relationship the trench depth to the trench cross section. This ratio can with shallow trench isolations between 2 and 8 in deep trench isolations up to 60.

Um tiefe Gräben zu füllen oder deren Innenwandung zu belegen, muß das einzubringende Material oder derjenige Bestandteil, der zu dessen Bildung eingebracht werden muß, so an die Innenwandung herangeführt werden, daß die Grabenöffnung nicht verschlossen wird, bevor der Graben gefüllt oder seine Innenwandung ausgekleidet ist.Around deep trenches to fill or occupy the inner wall, must be the material to be introduced or the component introduced for its formation must, so brought to the inner wall be that the grave opening does not become sealed before the trench is filled or its inner wall is lined.

Das Offenhalten der Grabenöffnung während der Abscheidung stellt insbesondere bei tiefen Gräben ein großes technisches Problem dar. Häufig läßt sich ein vollständiges, lunkerfreies Auffüllen der Gräben nicht erreichen, weil der Graben in sei nem oberen Bereich zuwächst, bevor er von unten vollständig aufgefüllt ist. Hierbei verbleiben Hohlräume, sogenannte Lunker im Inneren des Grabens.The Keep the trench opening open while the deposition sets in particular for deep trenches great technical problem. Often can be a complete, void-free filling the trenches do not reach because the ditch is growing in its upper area before he completely from below filled is. Here remain cavities, so-called Voids inside the trench.

Das am häufigsten eingesetzte Verfahren zum teilweisen oder vollständigen Auffüllen eines Grabens ist die CVD-Abscheidung (chemical vapour deposition). Bei diesem Verfahren werden aus einer Gasphase, die in der Regel metallorganische Substanzen enthält, chemische Verbindungen wie etwa Oxide oder Nitride abgeschieden. Die Abscheidung erfolgt daher über die gesamte Oberfläche des Halbleitersubstrats, d. h. sowohl innerhalb als auch seitlich außerhalb bzw. oberhalb der Vertiefungen. Die Abscheidung erfolgt in einer Dicke, die mindestens dem halben Grabendurchmesser entspricht, so daß der Graben von den Seiten her zuwächst. Bei einer anisotropen Abscheidung in Richtung senkrecht zur Substratoberfläche kann der Graben auch vom Boden her aufgefüllt werden.The most frequently used method for partially or completely filling a trench is the CVD deposition (chemical vapor deposition). In this process are made from a gaseous phase, usually organometallic substances contains deposited chemical compounds such as oxides or nitrides. The deposition is therefore about the entire surface of the semiconductor substrate, d. H. both inside and to the side outside or above the wells. The deposition takes place in one Thickness equal to at least half the diameter of the trench, so that the Digging grows from the sides. In an anisotropic deposition in the direction perpendicular to the substrate surface can the ditch can also be filled from the ground.

Die Auffüllung eines Grabens mit Hilfe einer Abscheidung hat den Nachteil, daß eine sich über die gesamte Oberfläche des Halbleitersubstrats erstreckende Schicht abgeschieden wird, die oberhalb der Grabenöffnung wieder entfernt werden muß. Hierzu sind Planarisierungverfahren wie das chemischmechanische Polieren (CMP) erforderlich. Diese Verfahren erfordern zusätzlichen Aufwand und erreichen aufgrund von Topographiestrukturen des Halbleitersubstrats nicht immer eine vollständige und gleichmäßige Abtragung des abgeschiedenen Materials.The filling A trench with the help of a deposition has the disadvantage that one over the entire surface the semiconductor substrate extending layer is deposited, the above the trench opening must be removed again. For this purpose, planarization methods such as the chemical-mechanical Polishing (CMP) required. These procedures require additional Effort and reach due to topography structures of the semiconductor substrate not always a complete one and even removal of the deposited material.

Ein Auffüllen eines Grabens mit Hilfe eines Abscheidungsprozesses ist daher kosten- und zeitaufwendig und hinterläßt unerwünschte Halbleiterstrukturen.One Fill up trenching by means of a deposition process is therefore costly and time consuming and leaves unwanted semiconductor structures.

Teilweise werden Oxidationsprozesse eingesetzt, um auf der Oberfläche eines Halbleitersubstrats bereichsweise Oxidschichten auszubilden. Auch ein an einer Innenwandung eines Grabens offenliegendes Metall kann auf diese Weise oxidiert werden. Die Oxidation wird bei hohen Temperaturen in einer sauerstoffhaltigen Umgebung durchgeführt.Partially Oxidation processes are used to surface on a Semiconductor substrate partially form oxide layers. Also a on a inner wall of a trench exposed metal can on be oxidized this way. The oxidation is at high temperatures carried out in an oxygen-containing environment.

Zum Auffüllen von Gräben sind Oxidationsprozesse jedoch nachteilhaft, weil zum einen an der Substratoberfläche wiederum eine zusätzliche Schicht, nämlich eine Oxidschicht ausgebildet würde und zum anderen die für die Oxidation erforderliche Temperatur von beispielsweise 600°C, die während der gesamten Dauer der Temperung beibehalten werden müßte, zu einer Beschädigung von Halbleiterstrukturen führen würde.To the Fill up of trenches However, oxidation processes are disadvantageous, because on the one hand on the substrate surface again an additional layer, namely an oxide layer would be formed and the other for the the oxidation temperature required, for example, 600 ° C, during the entire duration of annealing would have to be maintained, too damage lead from semiconductor structures would.

Das aus WO 00/75976 A1 bekannte Verfahren eignet sich zwar, um Vertiefungen, insbesondere Gräben zu füllen oder deren Innenwandungen mit einem Material zu versehen, ohne daß die Substratoberfläche außerhalb der Gräben mit diesem Material bedeckt wird und ohne daß das Halbleitersubstrat einer größeren Temperaturerhöhung ausgesetzt werden muß. Das für die Füllung der Gräben bestimmte Material wird dadurch ausschließlich in den Gräben, nicht jedoch auf der übrigen Substratoberfläche angelagert, so daß ein nachträgliches Entfernen des Materials entfällt.Although the method known from WO 00/75976 A1 is suitable for filling depressions, in particular trenches, or for providing their inner walls with a material, without the substrate surface outside the trenches being covered with this material and without the semiconductor substrate ei ner greater temperature increase must be suspended. The material intended for the filling of the trenches is thereby deposited exclusively in the trenches, but not on the remaining substrate surface, so that a subsequent removal of the material is eliminated.

Nachteilig ist dabei jedoch, daß die elektrolytische Oxidation des Materials der Grabeninnenwandung mit einer Geometrieveränderung der Gräben einhergeht, so daß einmal festgelegte Grabenabmessungen, insbesondere der seitliche Grabendurchmesser verändert werden. In Gräben auszubildende mikroelektronische Bauelemente, insbesondere Grabenkondensatoren besitzen aufgrund dieser Geometrieveränderung nicht mehr das berechnete elektrische Verhalten.adversely is, however, that the electrolytic oxidation of the material of Grabeninnenwandung with a geometry change the trenches go along, so that once fixed trench dimensions, in particular the lateral trench diameter changed become. In trenches trainees microelectronic components, in particular trench capacitors due to this change in geometry no longer have the calculated electrical Behavior.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das solche unerwünschten Geometrieveränderungen kompensiert.It the object of the present invention is to provide a method that such undesirable geometry changes compensated.

Wie bei herkömmlichen Verfahren wird auch erfindungsgemäß eine Elektrolyse eingesetzt, um die Vertiefung, beispielsweise einen Graben, von seiner Innenwandung her zu füllen. Dabei wird die Oberfläche des Halbleitersubstrats einschließlich der Gräben mit einer Elektrolyseflüssigkeit in Kontakt gebracht und das Halbleitersubstrat als eine von mindestens zwei Elektroden mit einer Spannungsquelle verbunden, die den elektrolytischen Vorgang bewirkt. Hierzu können herkömmliche Techniken und Vorrichtungen zur Elektrolyse eingesetzt werden.As at conventional Method is also used according to the invention an electrolysis, around the depression, for example a trench, from its inner wall to fill. In doing so, the surface becomes of the semiconductor substrate including the trenches with an electrolysis fluid brought in contact and the semiconductor substrate as one of at least two electrodes connected to a voltage source, which is the electrolytic Action causes. You can do this conventional Techniques and devices for electrolysis are used.

Ebenso wird wie bei herkömmlichen Verfahren auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vor der Durchführung der Elektrolyse die Oberfläche des Halbleitersubstrats außerhalb der Vertiefungen, d. h. lateral zwischen den Vertiefungen mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen, so daß das Halbleitersubstrat auf seiner Vorderseite nur noch innerhalb seiner Gräben elektrisch leitfähig ist. Die isolierende Schicht wird dazu vorzugsweise noch vor der Ausbildung der Vertiefungen in dem Halbleitersubstrat erzeugt. Wird nun das Halbleitersubstrat, etwa von seiner Rückseite her, an ein geeignetes Redoxpotential angeschlossen, so findet der elektrolytische Vorgang ausschließlich innerhalb der Gräben statt, d. h. gerade in den Bereichen der Substratoberfläche, die bei einem Abscheidungsprozess am schwersten zugänglich sind. Die elektrisch isolierende Schicht außerhalb der Gräben verhindert ein Wachsen des Materials, so daß dieses ausschließlich an der Innenwandung der Gräben gebildet wird.As well becomes like traditional Method also in the inventive method before performing the Electrolysis the surface of the semiconductor substrate outside the wells, d. H. laterally between the wells with a provided electrically insulating layer, so that the semiconductor substrate on its front is electrically conductive only within its trenches. The insulating layer is preferably even before training the recesses generated in the semiconductor substrate. Will that be now Semiconductor substrate, approximately from its back, to a suitable Redox potential connected, so finds the electrolytic process exclusively within the trenches instead of, d. H. especially in the areas of the substrate surface, the most difficult to access in a deposition process. The electric insulating layer outside the trenches Prevents the material from growing so that it is only used the inner wall of the trenches is formed.

Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich jedoch von herkömmlichen Verfahren dadurch, daß vor der Durchführung der Elektrolyse ein Reservematerial epitaktisch auf die Innenwandung der Vertiefung abgeschieden wird und daß das Reservematerial während der Elektrolyse in das Material, das elektrolytisch gewachsen wird, umgewandelt wird. Bei einer elektrolytischen Reaktion, bei der das Halbleitersubstrat als Elektrode eingesetzt wird, wird das Halbleitermaterial elektrochemisch umgewandelt. Dadurch werden Geometrien vorgeformter mikroelektronischer Strukturen verändert. Insbesondere wächst im Falle eines Siliziumsubstrats, das elektrochemisch oxidiert wird, die Oxidschicht auf der Innenwandung eines Grabens nicht nur nach innen, sondern nach außen und verbraucht dabei Silizium des Substrats. Dadurch vergrößert sich der effektive Durchmesser des Grabens in den Bereichen, in denen das Oxid nachträglich wieder entfernt wird. Um eine solche Geometrieveränderung auszugleichen, wird ein Reservematerial abgeschieden, das während der elektrolytischen Umwandlung verbraucht wird, so daß das Substratmaterial selbst nicht umgewandelt zu werden braucht und vorgeformte Geometrien somit erhalten bleiben. Bei der epitaktischen Abscheidung, die wesentlich langsamer voranschreitet als eine CVD-Abscheidung, ist die Wachstumsrate in jeder Tiefe eines Grabens gleich groß, so daß die Schichtdicke des abgeschiedenen Reservematerials über die Tiefe eines Grabens unverändert ist. Das epitaktische Wachstum findet ferner nur auf einkristallinen Oberflächen statt (wobei sich die Kristallstruktur im abgeschiedenen Reservematerial fortsetzt). Dadurch ist auch dieses Wachstum selektiv.The inventive method differs from conventional methods in that that before the implementation electrolysis a reserve material epitaxially on the inner wall the recess is deposited and that the reserve material during the Electrolysis into the material that is grown electrolytically, is converted. In an electrolytic reaction in which the Semiconductor substrate is used as an electrode, the semiconductor material converted electrochemically. As a result, geometries are preformed microelectronic Structures changed. In particular, growing in the Case of a silicon substrate which is electrochemically oxidized, the oxide layer on the inner wall of a trench not only after inside but outwards and consumes silicon of the substrate. This increases the effective diameter of the trench in the areas where the oxide later is removed again. To such a change in geometry a reserve material is deposited during the electrolytic conversion is consumed, so that the substrate material itself does not need to be converted and preformed geometries thus preserved. In the epitaxial deposition, the essential slower than CVD deposition, is the growth rate in each depth of a trench the same size, so that the layer thickness of the deposited Reserve material about the depth of a trench unchanged is. Furthermore, the epitaxial growth only occurs on monocrystalline surfaces instead (whereby the crystal structure in the deposited reserve material continues). As a result, this growth is selective.

Eine bevorzugte Ausführungsart der Erfindung sieht vor, daß eine galvanostatische Elektrolyse durchgeführt wird, bei der die Elektrolysespannung während der Dauer der Elektrolyse ansteigt, bis sie einen Maximalwert erreicht. Hierbei wird ausgenutzt, daß, während ein Teil des Materials gewachsen ist und die Schichtdicke der gewachsenen Schicht kontinuierlich zunimmt, die für das weitere Wachstum der Schicht erforderliche Elektrolysespannung mit der Dicke der bereits vorhandenen Schicht zunimmt. Die erforderliche Mindeststärke der Elektrolysespannung ist zu Beginn der Elektrolyse, wenn noch kein Material elektrolytisch gewachsen ist, am geringsten und nimmt mit zunehmender Schichtdicke kontinuierlich zu. Indem die tatsächlich eingesetzte Elektrolysespannung einen diesem Verlauf entsprechenden, von der momentanen Schichtdicke abhängigen Wert erhält, wird ein besonders gleichmäßiges Wachs tum der Schicht in jedem Bereich des Grabens oder der sonstigen Vertiefung erreicht.A preferred embodiment the invention provides that a Galvanostatic electrolysis is carried out, in which the electrolysis voltage during the Duration of the electrolysis increases until it reaches a maximum value. This exploits that, while a part of the material has grown and the layer thickness of the grown Layer continuously increases, which for the further growth of the layer required electrolysis voltage with the thickness of the already existing Layer increases. The required minimum strength of the electrolysis voltage is at the beginning of the electrolysis, if no material is electrolytic grown, lowest and increases with increasing layer thickness continuously too. By the actually used electrolysis voltage a course corresponding to this, of the current layer thickness dependent Receives value, will be a particularly even growth of the Layer in each area of the trench or other depression reached.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß der Maximalwert der Elektrolysespannung beibehalten wird, bis überall in der Vertiefung eine diesem Maximalwert entsprechende Dicke des gewachsenen Materials erreicht ist. Normalerweise ist die elektrolytisch gewachsene Schicht überall gleich dick, da eine lokal verringerte Schichtdicke dort einen geringeren Widerstand durch die Schicht hervorruft und die dort größere Elektrolysespannung automatisch ein verstärktes Wachstum hervorruft, welches die Schichtdicke wieder anpaßt. Die elektrolytisch gewachsene Schicht besitzt daher eine einheitliche Schichtdicke.It is preferably provided that the maximum value of the electrolysis voltage is maintained until a thickness of the grown material corresponding to this maximum value has been reached everywhere in the depression. Normally, the electrolytically grown layer is the same thickness everywhere, since a locally reduced layer thickness there causes a lower resistance through the layer and the larger electrolysis there automatically ver causes increased growth, which adapts the layer thickness again. The electrolytically grown layer therefore has a uniform layer thickness.

Es ist jedoch denkbar, daß in sehr tiefen Gräben das durch die Elektrolyseflüssigkeit zuzuführende Material am Boden eines Grabens schneller verarmt, als dieses von der Öffnung des Grabens her durch Diffusion nachgeliefert werden kann. Eine nur geringe Konzentration der Elektrolyseflüssigkeit kann eine lokale Verarmung im unteren Bereich eines tiefen Grabens mit verursachen. Daher wird der Maximalwert der Elektrolysespannung so lange beibehalten, bis die Verarmung wieder durch ausreichende Diffusion der Elektrolyseflüssigkeit ausgeglichen ist und überall, auch am Grabenboden, die der Elektrolysespannung entsprechende Mindestschichtdicke erreicht ist.It However, it is conceivable that in very deep trenches that through the electrolysis fluid supplied Material at the bottom of a ditch depleted faster than that of the opening the trench can be replenished by diffusion. A only low concentration of electrolysis liquid can cause local depletion in the lower part of a deep trench with cause. Therefore, will maintain the maximum value of the electrolysis voltage until the depletion again by sufficient diffusion of the electrolysis fluid balanced and everywhere, also at the bottom of the trench, which achieves the minimum electrolyte thickness corresponding to the electrolysis voltage is.

Einer ersten Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend ist vorgesehen, daß die Elektrolyse so lange fortgesetzt wird, bis die Vertiefung zugewachsen ist und das elektrolytisch gewachsene Material die Vertiefung unterhalb der elektrisch isolierenden Schicht vollständig ausfüllt. Hierbei wächst die Vertiefung von der Seite her zu. Vorzugsweise shallow trench-Isolationen werden auf diese Weise hergestellt. Das zunehmende Aspektverhältnis dieser Isolationen, das in Zukunft Werte zwischen 4 und 8 erreichen wird, erfordert ein besonders gleichmäßiges Wachstum zur Vermeidung von Lunkern. Auch deep trench-Isolationen, die schon über den größten Teil ihrer Tiefe gefüllt sind und etwa in einem oberen Bereich mit einem weiteren Material gefüllt werden sollen, erfordern ein gleichmäßiges Wachstum.one first embodiment the method according to the invention Accordingly, it is provided that the Electrolysis is continued until the depression grows and the electrolytically grown material is the depression below completely fills the electrically insulating layer. Here, the growing Recess from the side too. Preferably shallow trench isolations are made in this way. The increasing aspect ratio of this Isolations, which will reach values between 4 and 8 in the future, requires a particularly even growth to avoid voids. Also, deep trench isolations, which already account for the most part filled to their depths are filled and about in an upper area with another material should require a steady growth.

Beim Auffüllen dieser Gräben, deren Seitenwände im Querschnitt nicht exakt parallel zueinander sind, sondern um wenige Grad geneigt mit zunehmender Substrattiefe immer weiter zusammenlaufen, besitzt die Oberfläche der elektrolytisch gewachsenen Schicht denselben Neigungswinkel wie die Grabeninnenwand und schließt den Graben von unten nach oben. Der erfindungsgemäße Einsatz einer Elektrolyse für das Auffüllen von Gräben bewirkt hier automatisch ein lunkerfreies Auffüllen.At the Fill up these trenches, their side walls in cross section are not exactly parallel to each other, but to a few degrees inclined with increasing substrate depth continue to converge possesses the surface the electrolytically grown layer the same angle of inclination like the Grabeninnenwand and closes the ditch from below above. The use according to the invention an electrolysis for the padding of trenches causes a void-free filling here automatically.

Hinsichtlich der Handhabung des Halbleitersubstrats bei der Elektrolyse sieht eine erste Ausführungsart vor, daß das Halbleitersubstrat mit der Elektrolyseflüssigkeit in Kontakt gebracht wird, indem es mit seiner Oberseite nach unten in Höhe des Flüssigkeitsspiegels der Elektrolyseflüssigkeit gehalten wird. In dieser Position "schwimmt" es auf der Flüssigkeit, wobei allerdings eine Halterung das Substrat am Rand greift und hält. Vorteilhaft ist hierbei, daß das Halbleitersubstrat von oben an die Flüssigkeit herangeführt werden kann, ohne daß ein Eintauchen in die Flüssigkeit und damit eine Benetzung der Rückseite erforderlich ist. Außerdem kann die Flüssigkeit ruhen, wenn mehrere Substrate nacheinander mit ihr in Kontakt gebracht werden.Regarding the handling of the semiconductor substrate in the electrolysis sees a first embodiment before that Semiconductor substrate brought into contact with the electrolysis fluid is by placing its top down at the level of the liquid level the electrolysis fluid is held. In this position, it "floats" on the liquid, though a holder grasps and holds the substrate at the edge. It is advantageous here that the semiconductor substrate from above to the liquid brought can be without one Immersion in the liquid and thus a wetting of the back required is. Furthermore can the liquid rest when several substrates are sequentially contacted with her become.

Alternativ dazu kann vorgesehen sein, daß das Halbleitersubstrat mit der Elektrolyseflüssigkeit in Kontakt gebracht wird, indem ein Gefäß mit offenem Boden und einer daran angrenzenden Dichtung auf die nach oben weisende Oberfläche des Halbleitersubstrats aufgesetzt und mit der Elektrolyseflüssigkeit gefüllt wird. Hierbei wird die Berührungsfläche zwischen der Dichtung und dem Halbleitersubstrat durch das Eigengewicht des Gefäßes abgedichtet.alternative it can be provided that the Semiconductor substrate brought into contact with the electrolysis fluid is opened by a vessel with open Floor and an adjoining seal on the upward facing surface of the semiconductor substrate and with the electrolysis liquid filled becomes. Here, the contact surface between the seal and the semiconductor substrate by the weight of the Vessel sealed.

Bei beiden Ausführungsarten wird das Halbleitersubstrat von der jeweils nicht benetzten Seite her mit der Spannungsquelle für die Elektrolyse verbunden.at both types The semiconductor substrate is from the respective non-wetted side with the voltage source for connected the electrolysis.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß das Reservematerial epitaktisch selektiv auf Substratmaterial an der Innenwandung der Vertiefung abgeschieden wird.Preferably is provided that the Reserve material epitaxially selective on substrate material at the Inner wall of the recess is deposited.

Vorzugsweise wird die Elektrolyse so lange fortgesetzt, bis das Reservematerial vollständig verbraucht ist und Substratmaterial in einer Menge, die höchstens halb so groß ist wie die Menge verbrauchten Reservematerials, umgewandelt ist. So fern eine geringfügige Aufweitung von Gräben durch die elektolytische Umwandlung nicht in Kauf genommen werden kann, ist es vorteilhaft, die Elektrolyse so lange durchzuführen, bis das Reservematerial mit Sicherheit vollständig verbraucht ist, um keine zusätzlichen Grenzschichten zwischen dem abgeschiedenen Reservematerial und dem Substratmaterial zu erzeugen.Preferably The electrolysis is continued until the reserve material Completely is consumed and substrate material in an amount that is at most half as big how the amount of consumed reserve material has been converted. Provided a minor one Expansion of trenches can not be accepted by the electrolytic conversion it is advantageous to carry out the electrolysis until the reserve material is certainly completely consumed, to none additional boundary layers between the deposited reserve material and the substrate material to create.

Als Reservematerial wird vorzugsweise Silizium abgeschieden, welches während der Elektrolyse oxidiert wird, so daß Siliziumoxid entsteht. Bei diesem Vorgang wächst das Siliziumoxid etwa zur Hälfte in das Grabeninnere und etwa zur Hälfte in das Reservematerial oder in das Substratmaterial hinein.When Reserve material is preferably deposited silicon, which while the electrolysis is oxidized, so that silicon oxide is formed. at this process grows the silica about half in the trench interior and about half into the reserve material or into the substrate material.

Eine bevorzugte erste Ausführungsart sieht vor, daß als Vertiefung ein Graben, mit dem auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats benachbarte Bauelemente gegeneinander isoliert werden, über den gesamten Querschnitt mit dem elektrolytisch gewachsenem Material gefüllt wird. Solche Gräben, die zur gegenseitigen Isolation mikroelektronischer Bauelemente wie etwa Transistoren dienen, werden als Shallow trench-Isolationen bezeichnet. Sie weisen Aspektverhältnisse zwischen 2 und 4, zukünftig zwischen 3 und 8 auf und bestehen meist aus einer oxidhaltigen Grabenfüllung.A preferred first embodiment provides that as Recess a trench, with which on the surface of the semiconductor substrate adjacent components are isolated from each other over the entire cross section with the electrolytically grown material filled becomes. Such trenches, that for the mutual isolation of microelectronic components how transistors serve as shallow trench isolations designated. They have aspect ratios between 2 and 4, in the future between 3 and 8 and usually consist of an oxide-containing trench filling.

Erfindungsgemäß wird das elektrolytische Wachstum so lange fortgesetzt, bis der Graben von seinen Seitenwänden her vollständig gefüllt, d. h. von außen nach innen zugewachsen ist. Dadurch erübrigt sich die herkömmlich erforderliche Abscheidung einer Schicht bis zu einer Schichtdicke des halben Grabendurchmessers, die anschließend wieder chemisch-mechanisch entfernt werden müßte. Die shallow trench-Isolation wächst bis zu der Höhe, in der die ein Wachstum auf der Oberfläche verhindernde elektrisch isolierende Schicht beginnt, bis zur Mitte des Grabens zu.According to the invention, the electrolytic growth is continued until the trench of its side walls ago completely filled, that is grown from outside to inside. This eliminates the conventionally required deposition of a layer to a layer thickness of half the trench diameter, which would then be removed again chemically-mechanically. The shallow trench isolation grows to the height at which the surface growth inhibiting electrically insulating layer begins to the center of the trench.

Eine Weiterbildung dieser Ausführungsart sieht vor, daß der Graben anschließend durch eine Abscheidung bis zur Oberseite der elektrisch isolierenden Schicht bedeckt wird. Dabei wird durch einen herkömmlichen Abscheidungsprozeß eine Deckschicht über dem mit dem elektrolytisch gewachsenem Material gefüllten Graben abgeschieden. Die Deckschicht – vorzugsweise aus einem Oxid – ist wesentlich dünner, als aufgrund des Querschnitts des Grabens erforderlich, weil der Graben bereits bis zur Mitte gefüllt ist und lediglich bis zur Höhe der Oberfläche der Isolationsschicht bedeckt werden muß. Die dabei auf die gesamte Oberfläche des Halbleitersubstrats aufgebrachte, vergleichsweise dünne Oxidschicht ist leicht wieder zu entfernen.A Development of this embodiment sees before that Then dig by a deposition to the top of the electrically insulating Layer is covered. It is by a conventional Deposition process one Overcoat the filled with the electrolytically grown material trench deposited. The cover layer - preferably from an oxide - is much thinner, as required due to the cross section of the trench, because of Dig already filled to the middle is and only up to the height the surface the insulation layer must be covered. The case on the whole surface the semiconductor substrate applied, comparatively thin oxide layer is easy to remove.

Weitere bevorzugte Ausführungsarten der Erfindung sehen vor, daß die Innenwandung eines senkrecht in das Halbleitersubstrat führenden Grabens für einen Speicherkondensator mit dem elektrolytisch gewachsenen Material bedeckt wird und daß mit dem elektrolytisch gewachsenen Material in dem Graben für den Speicherkondensator ein Collar-Bereich gefertigt wird.Further preferred embodiments The invention provide that the Inner wall of a perpendicular leading into the semiconductor substrate Grabens for a storage capacitor with the electrolytically grown material is covered and that with the electrolytically grown material in the trench for the storage capacitor a collar area is made.

Wird ein deep trench-Kondensator gefertigt, so muß zur Isolation gegen Bauelemente, die sich in der Nähe der Oberfläche des Halbleitersubstrats befinden, ein sogenannter Collar-Bereich im oberen Bereich des Grabens ausgebildet werden. Dieser besteht aus einer dickeren Oxidschicht an der oberen Grabenwandung und wird üblicherweise eingebracht, nachdem der Graben bis zur Höhe, bis zu der sich der Collar-Bereich erstrecken soll, mit einem Füllmaterial, das die Tiefe des Collarbereiches begrenzt, gefüllt ist. Mit Hilfe des erfindungsgemäß eingesetzten elektrolytischen Wachstums kann der Collar-Bereich über die gesamte noch aufzufüllende Grabentiefe mit einer gleichmäßig dicken Collar-Schicht bedeckt werden.Becomes a deep trench capacitor made, so must for isolation against components, which are close by the surface of the semiconductor substrate, a so-called collar area in the upper Be formed area of the trench. This consists of a thicker oxide layer on the upper trench wall and is usually introduced after digging up to the height, up to the collar area should extend, with a filling material, which limits the depth of the Collarbereiches, is filled. With the help of the invention used Electrolytic growth can be the collar area over the entire tomb depth still to be filled with a uniformly thick Collar layer are covered.

Eine Weiterbildung dieser Ausführungsart sieht vor, daß vor der Durchführung der Elektrolyse das Reservematerial in den Graben abgeschieden wird, daß eine Füllung hergestellt wird, die das Reservematerial nur in einem unteren Teilbereich des Grabens bedeckt, und daß das Reservematerial oberhalb der Füllung durch die Elektrolyse umgewandelt wird. Bei der Bildung eines Collar-Bereichs wird nur in einem oberen Teilbereich des Grabens eine Oxidbedeckung der Grabenwandung benötigt. Zunächst wird auf die gesamte Grabenwandung das Reservematerial abgeschieden. Dann wird ein Füllmaterial abgeschieden, das den Graben vollständig ausfüllt, d. h. die Schicht des Reservematerials vollständig bedeckt. Durch eine Rückätzung der Füllung bis zu einer Tiefe, die nur einem Teil der Grabentiefe entspricht, wird das Reservematerial in einem oberen Teilbereich des Grabens wieder freigelegt, so daß in diesem Bereich das Reservematerial elektrolytisch umgewandelt werden kann.A Development of this embodiment sees before that before the implementation the electrolysis the reserve material is deposited in the trench, that one filling is produced, the reserve material only in a lower portion covered by the ditch, and that the Reserve material above the filling is converted by the electrolysis. When forming a collar area becomes only in an upper portion of the trench an oxide covering the Trench wall needed. First, will deposited on the entire trench wall, the reserve material. Then a filler material deposited, which completely fills the trench, d. H. the layer of the Reserve material completely covered. By etching back the Filling until to a depth that corresponds to only part of the trench depth becomes the reserve material in an upper portion of the trench again uncovered so that in this Area the reserve material can be converted electrolytically.

Eine andere Weiterbildung der obigen Ausführungsart sieht vor, daß vor der Durchführung der Elektrolyse in dem Graben eine Deckschicht erzeugt wird, die die Innenwandung des Grabens nur in einem unteren Teilbereich des Grabens bedeckt, und daß das Reservematerial nur in dem unbedeckten Teil des Grabens abgeschieden wird. Hierbei entspricht die Deckschicht hinsichtlich ihrer Funktion, eine elektrolytische Umwandlung zu verhindern, der Füllung der vorgenannten Weiterbildung. Jedoch wird die Deckschicht vor dem Reservematerial abgeschieden, nicht nach diesem. Die Deckschicht bedeckt das Substratmaterial der Innenwandung des Grabens. Die Deckschicht wird zunächst im gesamten Graben abgeschieden. Dann wird eine Füllung abgeschieden, die den Graben vollständig ausfüllt. Diese Füllung wird bis zu einer Tiefe, die nur einem Teil der Grabentiefe entspricht, zurückgeätzt. Die auf diese Weise teilweise wieder freigelegte Deckschicht wird in einem oberen Grabenbereich oberhalb der Füllung wieder entfernt, so daß hier das Reservematerial epitaktisch gewachsen werden kann.A Another embodiment of the above embodiment provides that before the execution the electrolysis in the trench a cover layer is produced, the the inner wall of the trench only in a lower portion of the Grabens covered, and that the Reserve material deposited only in the uncovered part of the trench becomes. Here, the top layer corresponds in terms of their function, a To prevent electrolytic conversion, the filling of the aforementioned training. However, the cover layer is deposited in front of the reserve material, not after this. The cover layer covers the substrate material the inner wall of the trench. The cover layer is initially in entire trench deposited. Then a filling is deposited, which is the Dig completely fills. These filling is up to a depth that corresponds to only a part of the trench depth, etched back. The In this way partially re-exposed cover layer is in an upper trench area above the filling removed again, so that here the Reserve material can be grown epitaxially.

Vorzugsweise wird eine Deckschicht aus einem Nitrid, insbesondere aus Siliziumnitrid abgeschieden.Preferably is a cover layer of a nitride, in particular of silicon nitride deposited.

Neben den oben beschriebenen shallow-trench-Isolationen und Gräben für Speicherkondensatoren sind beliebige andere Anwendungen denkbar, bei denen Ausnehmungen in einer Substratoberfläche durch einen erfindungsgemäß eingesetzten elektrolytischen Vorgang gefüllt oder zumindest bedeckt werden.Next the shallow trench isolations and trenches for storage capacitors described above are any other applications conceivable in which recesses in a substrate surface by an inventively used filled with electrolytic process or at least covered.

Zur Erzeugung der elektrisch isolierenden Schicht auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats außerhalb der Vertiefung wird vorzugsweise ein Nitrid, insbesondere Siliziumnitrid verwendet. Dieses Material eignet sich auch als Padnitrid, welches bei der Entfernung zusätzlich aus einer Gasphase abgeschiedenen Oxids das Ende des Planarisierungsvorganges anzeigt.to Generation of the electrically insulating layer on the surface of the Semiconductor substrate outside the recess is preferably a nitride, in particular silicon nitride used. This material is also suitable as a pad nitride, which at the distance in addition vapor deposited oxide, the end of the planarization process displays.

Vorzugsweise wird ein Oxid, vorzugsweise ein Siliziumoxid elektrolytisch gewachsen. Die Wahl von insbesondere Siliziumoxid hat den Vorteil, daß dieses Material unter Umwandlung des Siliziums des Halbleitersubstrats gebildet werden kann. Der erforderliche Sauerstoff wird in Form eines geeigneten Moleküls oder Ions aus der Elektrolyseflüssigkeit bereitgestellt.Preferably, an oxide, preferably a silicon oxide, is grown electrolytically. The choice of particular silicon oxide has the advantage that this material can be formed by converting the silicon of the semiconductor substrate. The required oxygen is provided in the form of a suitable molecule or ion from the electrolysis fluid.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß das elektrolytisch gewachsene Material durch eine Temperung verdichtet wird. Im Falle von Siliziumoxid als elektrolytisch gewachsenem Material wird eine solche Temperung bei Temperaturen zwischen 300 und 700°C, vorzugsweise bei etwa 600°C durchgeführt. Die Temperung ist jedoch nur von kurzer Dauer und wird vorzugsweise dann eingesetzt, wenn nur dünne Schichten an der Innenwandung von Vertiefungen abgeschieden werden.A Development of the invention provides that the electrolytically grown Material is compacted by a heat treatment. In the case of silicon oxide As electrolytically grown material is such a heat treatment at temperatures between 300 and 700 ° C, preferably at about 600 ° C. The However, annealing is short-lived and is preferred then used, if only thin Layers are deposited on the inner wall of depressions.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to the figures. Show it:

Die 1A bis 1P die Herstellung eines Collarbereichs, The 1A to 1P the creation of a collarbear,

die 2A bis 2E die Herstellung einer shallowtrench-Isolation,the 2A to 2E the production of shallowtrench insulation,

3 einen typischen Aufbau der hierfür erfindungsgemäß eingesetzten Elektrolyseeinrichtung und 3 a typical structure of this invention used for electrolysis and

4 einen typischen Spannungsverlauf der erfindungsgemäß durchgeführten Elektrolyse. 4 a typical voltage curve of the electrolysis carried out according to the invention.

1A zeigt ein Halbleitersubstrat 2, auf dessen Oberfläche 1 eine elektrisch isolierende Schicht 6, beispielsweise ein Padnitrid 6 abgeschieden wurde. Die Schicht 6 dient als Hartmaske für die Strukturierung von Vertiefungen, insbesondere Gräben und kann ferner, falls erforderlich, als Stopschicht während eines Planarisierungsvorganges verwendet werden. 1A shows a semiconductor substrate 2 , on its surface 1 an electrically insulating layer 6 , for example, a pad nitride 6 was separated. The layer 6 serves as a hardmask for the patterning of pits, in particular trenches, and may also be used, if necessary, as a stop layer during a planarization process.

In 1B wurde die isolierende Schicht 6 mit Hilfe einer Maske strukturiert, wodurch am Ort von in das Halbleitersubstrat 2 zu ätzenden Gräben Öffnungen der isolierenden Schicht 6 entstehen. Durch einen anisotropen Ätzprozeß entstehen Gräben 3, die sich in das Innere des Halbleitersubstrats 2 erstrecken. Diese sind in 1C nicht maßstabsgerecht dargestellt. Das Aspektverhältnis zwischen Grabentiefe und Grabenbreite beträgt im Falle einer shallow trench-Isolation zwischen 2 und 8, kann aber bei deep trench-Strukturen für sehr tief im Halbleitersubstrat 2 anzuordnende Kondensatoren bis zu 50 oder gar 60 betragen.In 1B became the insulating layer 6 structured by means of a mask, whereby at the location of in the semiconductor substrate 2 etched trenches openings of the insulating layer 6 arise. An anisotropic etching process creates trenches 3 extending into the interior of the semiconductor substrate 2 extend. These are in 1C not shown to scale. The aspect ratio between trench depth and trench width is in the case of shallow trench isolation between 2 and 8th , but can be very deep in the semiconductor substrate for deep trench structures 2 be arranged capacitors up to 50 or even 60.

Im Falle eines deep trench-Kondensators wird, wie in 1D dargestellt, der Graben 3 bis zu der Tiefe, in der der Kondensator ausgebildet werden soll, mit einem Füllmaterial 17 gefüllt. Oberhalb der Füllung 17 muß ein sogenannter Collar-Bereich in Form einer zylindrisch verlaufenden Deckschicht an der Grabeninnenwand 4 oberhalb der Füllung 17 hergestellt werden, um den ausbildenden Grabenkondensator gegenüber Bauelementen an der Substratoberfläche 1 zu isolieren.In the case of a deep trench capacitor, as in 1D shown, the ditch 3 to the depth in which the capacitor is to be formed, with a filling material 17 filled. Above the filling 17 must a so-called collar area in the form of a cylindrically extending cover layer on the trench inner wall 4 above the filling 17 to form the forming trench capacitor over devices on the substrate surface 1 to isolate.

Die Ausbildung dieses Collar-Bereiches durch einen herkömmlichen Abscheidungsprozess ist in 1E, deren Ausbildung durch das erfindungsgemäße Verfahren in 1F dargestellt.The training of this collar area by a conventional deposition process is in 1E whose formation by the inventive method in 1F shown.

Wird durch einen herkömmlichen Abscheidungsprozeß das Material für den Collar-Bereich über dem Graben 3 abgeschieden, so besitzt das abgeschiedene Collar-Material 5 etwa die in 1E dargestellte Form. Zwar ist die Innenwand 4 des Grabens 3 oberhalb der Füllung 17 mit dem abgeschiedenen Material 5 bedeckt, jedoch bildet dieses Material keine Schicht homogener Schichtdicke, sondern verschließt vorzeitig den Graben 3 in der Nähe seiner Grabenöffnung auf der Höhe der isolierenden Schicht 6. Außerdem wird, durch den Abscheidungsprozeß bedingt, das für den Collar-Bereich bestimmte Material 5 auch oberhalb der Padnitrid-Schicht 6 abgeschieden und muß dort wieder entfernt werden. Schließlich bedeckt das Material 5 auch noch den Grabenboden oberhalb der unteren Füllung 17, wo es zum Entfernen der Füllung 17 ebenfalls wieder freigeätzt werden muß.By a conventional deposition process, the material for the collar area above the trench 3 deposited, so owns the deposited collar material 5 about the in 1E illustrated form. Although the inner wall 4 of the trench 3 above the filling 17 with the deposited material 5 covered, but this material does not form a layer of homogeneous layer thickness, but prematurely closes the trench 3 near its trench opening at the height of the insulating layer 6 , In addition, due to the deposition process, the material intended for the collar area becomes 5 also above the pad nitride layer 6 deposited and must be removed there again. Finally, the material covers 5 also the trench floor above the lower filling 17 where to remove the filling 17 must also be cleared again.

Erfindungsgemäß wird der Collar-Bereich 5 dadurch erzeugt, daß das Halbleitersubstrat 2 als Elektrode mit einer Elektrolyseflüssigkeit in Kontakt gebracht wird und eine Elektrolyse durchgeführt wird. Dadurch können dort, wo die Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 elektrisch leitend ist oder mit einer nur sehr dünnen nicht leitenden Schicht bedeckt ist, elektrochemische Umwandlungsprozesse stattfinden. Wird das an die Spannungsquelle für die Elektrolyse angeschlossene und in geeigneter weise elektrisch vorgespannte Halbleitersubstrat mit der Elektrolyseflüssigkeit 7 in Kontakt gebracht, wie in 1F dargestellt, so verhindert die elektrisch isolierende Schicht 6 eine elektrolytische Reaktion auf der Substratoberfläche 1 außerhalb des Grabens 3. An der Innenwandung 4 des Grabens 3 jedoch, wo das elektrisch leitfähige, vorgespannte Substratmaterial mit der Elektrolyseflüssigkeit 7 in Kontakt kommt, wird durch die elektrolytische Umwandlung des Halbleitermaterials eine Schicht gewachsen. Dabei wandelt sich beispielsweise Silizium in Siliziumdioxid um und bildet das Collaroxid 16. Die Grabenfüllung 17 ist selbst elektrisch isolierend und wird daher nicht durch das gewachsene Material 5 bedeckt.According to the invention, the collar area 5 generated by the fact that the semiconductor substrate 2 is brought into contact as an electrode with an electrolysis liquid and an electrolysis is carried out. This allows where the surface of the semiconductor substrate 1 is electrically conductive or is covered with a very thin non-conductive layer, electrochemical conversion processes take place. Is the connected to the voltage source for the electrolysis and suitably electrically biased semiconductor substrate with the electrolysis fluid 7 brought into contact, as in 1F shown, so prevents the electrically insulating layer 6 an electrolytic reaction on the substrate surface 1 outside the trench 3 , On the inner wall 4 of the trench 3 however, where the electrically conductive, biased substrate material with the electrolysis fluid 7 comes into contact, a layer is grown by the electrolytic conversion of the semiconductor material. For example, silicon converts to silica and forms the collar oxide 16 , The trench filling 17 is itself electrically insulating and is therefore not by the grown material 5 covered.

Aufgrund des Einsatzes einer Elektrolyse zur Herstellung des Collar-Bereichs 16 und durch die Abschirmung der Substratoberseite 1 durch die isolierende Schicht 6 wird das Collar-Material 5 nur an der vorgesehenen Stelle, d. h. im Innern des Grabens 3 an der Innenwand 4 ausgebildet. Außerdem ist die Dicke der elektrolytisch erzeugten Schicht 5 über die gesamte Höhe der bedeckten Grabenwand 4 gleich dick. Infolgedessen kann sich die Öffnung des Grabens 3 nicht verschließen. Die erfindungsgemäß eingesetzte Elektrolyse eignet sich somit, um eine gleichmäßig dicke Belegung einer Grabeninnenwandung 4 herzustellen.Due to the use of an electrolysis to make the collar area 16 and through the shield of the substrate top 1 through the insulating layer 6 becomes the collar material 5 only at the place, ie inside the trench 3 on the inner wall 4 educated. In addition, the thickness of the electrolytically generated layer 5 over the entire height of the covered trench wall 4 the same thickness. As a result, the opening of the trench may be 3 do not close. The electrolysis used according to the invention is thus suitable for uniformly thick coverage of a trench inner wall 4 manufacture.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auch ein vollständiges Auffüllen eines Grabens bis zur Mitte hin erzielt werden. Das durch die Elektrolyse bedingte gleichmäßige Schichtwachstum ermöglicht dabei ein lunkerfreies Auffüllen von Gräben, die bei Anwendung herkömmlicher Abschaltungsverfahren im Bereich ihrer Grabenöffnung verschlossen werden, bevor sie vollständig gefüllt sind.With Help of the method according to the invention can also a complete one Fill up a trench to be achieved to the middle. That through the electrolysis conditional uniform layer growth allows while a void-free filling of trenches that when using conventional Shutdown procedures are closed in the area of their trench opening, before you complete filled are.

Erfindungsgemäß wird vor der Elektrolyse ein Reservematerial 25, beispielsweise Silizium 25 epitaktisch abgeschieden, wie in 1G dargestellt. Eine epitaktische Abscheidung kann nur auf einkristallinen Oberflächen stattfinden, d. h. ausschließlich im Innern der Grabenöffnung 15 auf der durch das Substratmaterial 2 gebildeten Innenwandung. Das Reservematerial 25 entsteht somit nur dort, wo eine elektrolytische Umwandlung beabsichtigt ist. Die ge ringe Wachstumsrate der epitaktischen eine konforme Abscheidung räumlich homogener Schichtdicke.According to the invention before the electrolysis a reserve material 25 , for example silicon 25 epitaxially deposited, as in 1G shown. An epitaxial deposition can only take place on monocrystalline surfaces, ie only in the interior of the trench opening 15 on the through the substrate material 2 formed inner wall. The reserve material 25 thus arises only where an electrolytic conversion is intended. The ring growth rate of the epitaxial conformal deposition of spatially homogeneous layer thickness.

Das epitaktisch abgeschiedene Reservematerial wird nur im oberen Bereich des Grabens 15 benötigt, wo der Collar-Bereich gebildet werden soll. Um die elektrolytische Bildung von Siliziumoxid aus dem Silizium 25 auf diesen Bereich zu begrenzen, wird auf das Halbleitersubstrat 2 mit dem epitaktisch abgeschiednem Silizium 25 eine Schicht abgeschieden, die den Graben 15 vollständig ausfüllt und auch das Halbleitersubstrat bedeckt. Diese Schicht wird anschließend teilweise rückgeätzt, so daß die in 1H erhaltene Struktur entsteht. Bei ihr ist ein unterer Teilbereich 22 des Grabens 15 mit einem Rest der Schicht; mit der Füllung 21 bedeckt. Die Füllung 21 bedeckt das Silizium 25 im unteren Grabenbereich 22; im oberen Grabenbereich 24 hingegen liegt das Reservematerial 25 frei und kann, wie in 1J dargestellt, in einer Elektrolyseflüssigkeit 7 in Siliziumoxid 5 umgewandelt werden. Das elektrolytisch gewachsene Siliziumoxid 5 verengt den Durchmesser der freiliegenden Grabenöffnung, wächst aber gleichzeitig in die Schicht des Reservematerials 25 oder – bei längerer Elektrolysedauer – in das Substratmaterial 2 hinein. In 1J wurde die Dauer der Elektrolyse gerade so gewählt, daß die grabenseitige Begrenzung des Substratmaterials 2 an der Innenwandung des Grabens 15 durch die aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte der epitaktischen Abscheidung und der elektrolytischen Umwandlung nicht verändert wird.The epitaxially deposited reserve material is only in the upper part of the trench 15 needed where the collar area should be formed. To the electrolytic formation of silicon oxide from the silicon 25 to limit this range is applied to the semiconductor substrate 2 with the epitaxially deposited silicon 25 a layer deposited, the trench 15 completely fills and also covers the semiconductor substrate. This layer is then partially etched back, so that the in 1H obtained structure arises. With her is a lower section 22 of the trench 15 with a remainder of the layer; with the filling 21 covered. The filling 21 covers the silicon 25 in the lower trench area 22 ; in the upper trench area 24 however, there is the reserve material 25 free and can, as in 1y shown in an electrolysis fluid 7 in silica 5 being transformed. The electrolytically grown silicon oxide 5 narrows the diameter of the exposed trench opening, but at the same time grows into the layer of reserve material 25 or - with longer electrolysis time - in the substrate material 2 into it. In 1y the duration of the electrolysis was just chosen so that the trench-side boundary of the substrate material 2 on the inner wall of the trench 15 is not changed by the sequential steps of the epitaxial deposition and the electrolytic conversion.

Der mit dem Collar-Bereich 16 versehene Graben 15 kann im unteren Bereich durch eine Ätzung flaschenähnlich aufgeweitet werden, um in einem größeren Hohlraum 27, der in 1K nicht maßstabsgetreu dargestellt ist, einen Kondensator noch größerer Kapazität fertigen zu können.The one with the collar area 16 provided trench 15 can be widened in the lower area by an etching bottle-like, in a larger cavity 27 who in 1K not shown to scale to be able to produce a capacitor even larger capacity.

Anstelle der in den 1G bis 1J darstellten Verfahrensschritte kann der Collar-Bereich auch durch die in den 1L bis 1P dargestellte Vorgehensweise gefertigt werden.Instead of in the 1G to 1y represented procedural steps, the collar area can also by the in the 1L to 1P illustrated procedure can be made.

Gemäß 1L wird in den Graben 15 eine Deckschicht 23 aus einem Nitrid, etwa aus Siliziumnitrid abgeschieden, die die Innenwandung 4 vollständig bedeckt. Diese Struktur wird ganzflächig mit einem Füllmaterial bedeckt, welches anschließend bis zu einer Tiefe, die einem Teil der Grabentiefe entspricht, rückgeätzt wird. Auf diese Weise entsteht die in 1M dargestellte Struktur, bei der in einem unteren Teilbereich 23 des Grabens eine Füllung 26 die Deckschicht 23 bedeckt. Im oberen Grabenbereich 24 kann die Deckschicht 23 wieder rückgeätzt werden, so daß hier, wie in 1N dargestellt, das Substratmaterial 2 freiliegt. Die Füllung 26 besteht typischerweise aus einem Lack (resist), der bei höheren Temperaturen, die bei einer Epitaxie eingesetzt werden, zerstört würde und die Halbleiteroberflächen schädigen würde. Daher wird die Füllung 26 aus dem Graben 15 entfernt. Nun können die epitaktische Abscheidung von Silizium 25 gemäß 1O und dessen elektrolytische Umwandlung in Siliziumoxid 5 gemäß 1P vorgenommen werden, wodurch im oberen Bereich des Grabens 15 der Collar-Bereich aus Siliziumoxid entsteht. Die Struktur in 1P entspricht derjenigen in 1J und kann analog zu 1K im unteren Grabenbereich aufgeweitet werden.According to 1L gets into the ditch 15 a cover layer 23 made of a nitride, such as silicon nitride deposited on the inner wall 4 completely covered. This structure is covered over its entire surface with a filling material, which is then etched back to a depth corresponding to part of the trench depth. In this way, the in 1M shown structure in which in a lower portion 23 ditch a filling 26 the topcoat 23 covered. In the upper trench area 24 can the topcoat 23 be etched back so that here, as in 1N shown, the substrate material 2 exposed. The filling 26 typically consists of a resist that would be destroyed at higher temperatures used in epitaxy and damage the semiconductor surfaces. Therefore, the filling becomes 26 from the ditch 15 away. Now, the epitaxial deposition of silicon 25 according to 1O and its electrolytic conversion into silica 5 according to 1P be made, making the top of the trench 15 the collar area is made of silicon oxide. The structure in 1P corresponds to that in 1y and can be analogous to 1K be widened in the lower trench area.

Die 2A und 2B zeigen einen herkömmlichen Abscheidungsprozeß, mit dessen Hilfe eine Vertiefung 3, wie sie 1C entspricht, gefüllt wird. Gemäß 2A wird auf das mit dem geätzten Gräben 3 versehene Halbleitersubstrat 2 das Material 5 abgeschieden, welches sich innerhalb der Gräben 3 wie auch oberhalb der isolierenden Schicht 6 ablagert. Nachteilig ist hier, daß auf der Oberseite eine sehr dicke Schicht des Materials 5 gebildet wird, die chemischmechanisch wieder entfernt werden muß. Auch werden die Gräben 3 nicht vollständig gefüllt, sondern deren Öffnungen verschließen sich durch den Abscheidungsprozeß, wodurch im Inneren Hohlräume 18, sog. Lunker entstehen.The 2A and 2 B show a conventional deposition process, with the help of a depression 3 , as 1C corresponds, is filled. According to 2A gets on the with the etched trenches 3 provided semiconductor substrate 2 the material 5 deposited, which is inside the trenches 3 as well as above the insulating layer 6 deposits. The disadvantage here is that on the top of a very thick layer of the material 5 is formed, which must be removed again chemically. Also, the trenches 3 not completely filled, but their openings are closed by the deposition process, whereby cavities inside 18 , so-called voids arise.

Die Abtragung der Schicht 5 auf der Oberseite des Substrats bis zur isolierenden Schicht 6 führt zu der in 2B dargestellten Halbleiterstruktur, bei der zwar (im Idealfall) das Material 5 nur noch die Gräben 3 erfüllt, jedoch weiterhin Lunker 18 bestehen bleiben.The removal of the layer 5 on top of the substrate to the insulating layer 6 leads to the in 2 B illustrated semiconductor structure, in which (ideally) the material 5 only the trenches 3 fulfilled, but still voids 18 remain.

Die erfindungsgemäße, lunkerfreie Auffüllung eines Grabens ist in den 2C und 2D dargestellt. Wird das Halbleitersubstrat 2, das mit der isolierenden Schicht 6 bedeckt ist, mit der Elektrolyseflüssigkeit 7 in Kontakt gebracht und mit einem geeigneten Redoxpotential versehen, so wachsen die Gräben 3 an der Innenwandung 4 von außen nach innen vollständig zu. Die sich leicht kegelförmig nach unten hin verengende Innenwandung 4 mit einem Winkel zur Flächennormalen der Substratoberfläche von zwischen 1 und 5° und die homogene Wachstumsrate der elektrolytisch erzeugten Schicht 5 bewirken dabei, daß sich zuerst, wie anhand des Grabens 3a dargestellt, gegenüberliegende Grabenwände unten berühren und weiter zusammenwachsen, bis, wie anhand des Grabens 3b dargestellt, der Graben von unten nach oben geschlossen wird. Hierdurch wird ein lunkerfreies Auffüllen erreicht. Oberhalb der Grabenfüllung 5 erstreckt sich lediglich noch die isolierende Schicht 6, in deren Höhe, wie in 2D dargestellt, eine dünne Oxidschicht zum Auffüllen auch bis zur Oberseite der Schicht 6 abgeschieden werden kann. Die in 2D dargestellte dünne Schicht 14 kann leicht chemisch-mechanisch entfernt werden.The inventive, void-free filling of a trench is in the 2C and 2D shown. Will the semiconductor substrate 2 that with the insulating layer 6 is covered with the electrolysis fluid 7 brought into contact and provided with a suitable redox potential, the trenches grow 3 on the inner wall 4 from outside to inside completely. The slightly conical down narrowing inner wall 4 at an angle to the surface normal of the substrate surface of between 1 and 5 ° and the homogeneous growth rate of the electrolytically generated layer 5 cause it first, as based on the trench 3a shown, touching opposite trench walls below and continue to grow together until, as shown by the trench 3b shown, the trench is closed from bottom to top. As a result, a void-free filling is achieved. Above the trench filling 5 only the insulating layer extends 6 , in their height, as in 2D shown, a thin oxide layer to fill up to the top of the layer 6 can be deposited. In the 2D shown thin layer 14 can be easily removed chemically-mechanically.

Die entsprechend den 2A bis 2D hergestellten shallowtrench-Isolationen dienen dazu, in einer integrierten Halbleiterschaltung benachbarte Transistoren oder andere Bauelemente gegeneinander elektrisch zu isolieren. 2E zeigt eine Halbleiterschaltung mit zwischen shallow-trench-Isolationen 13 angeordneten Transistoren 19. Die Transistoren sind oberhalb der shallow-trench-Isolationen 13 miteinander verschaltet und bilden so eine Halbleiterschaltung 20. Vor der Fertigung der Transistoren 19 das in den Gräben 5 gewach sene Material 5 vorzugsweise durch eine Temperung auf eine erhöhte Temperatur T zwischen 300 und 700°C, vorzugsweise 600 °C verdichtet. Eine geringe Temperungsdauer reicht hierzu schon aus, wenn nur dünne Schichten des Materials 5 gewachsen werden.The according to the 2A to 2D fabricated shallow trench isolations serve to electrically isolate neighboring transistors or other components in a semiconductor integrated circuit. 2E shows a semiconductor circuit with between shallow trench isolations 13 arranged transistors 19 , The transistors are above the shallow trench isolations 13 interconnected and thus form a semiconductor circuit 20 , Before the fabrication of the transistors 19 that in the trenches 5 waxed material 5 preferably by an annealing to an elevated temperature T between 300 and 700 ° C, preferably 600 ° C compressed. A short tempering time is sufficient, if only thin layers of the material 5 to be grown.

3 zeigt ein Elektrolysegefäß 10, das mit einer Elektrolyseflüssigkeit 7 gefüllt ist. In der Höhe des Flüssigkeitsspiegels 11 der Elektrolyseflüssigkeit 7 ist das Halbleitersubstrat 1 angeordnet und wird dort durch Rand des Elektrolysegefäßes 10 angebrachte Halteelemente in Höhe des Flüssigkeitsspiegels gehalten. Dadurch wird ausschließlich die nach unten weisende Vorderseite 1 des Halbleitersubstrats 2 mit der Elektrolyseflüssigkeit 7 in Kontakt gebracht. In dem Halbleitersubstrat 2 sind bereits Vertiefungen, insbesondere deep trenches oder shallow trenches gefertigt. Der Kontakt zwischen der Elektrolyseflüssigkeit 7 und den Vertiefungen kann dadurch hergestellt werden, daß das Halbleitersubstrat 2 anfänglich geneigt in die Flüssigkeit eingetaucht wird, so daß in den Vertiefungen vorhandene Luft entweichen kann. Vorzugsweise enthält die Elektrolyseflüssigkeit 7 chemische Substanzen, die eine Benetzung der Substratoberfläche 1 durch die Flüssigkeit bewirken. 3 shows an electrolysis vessel 10 that with an electrolysis fluid 7 is filled. At the height of the liquid level 11 the electrolysis fluid 7 is the semiconductor substrate 1 arranged and is there by the edge of the electrolysis vessel 10 mounted holding elements held at the level of the liquid level. As a result, only the down facing front 1 of the semiconductor substrate 2 with the electrolysis fluid 7 brought into contact. In the semiconductor substrate 2 are already wells, especially deep trenches or shallow trenches made. The contact between the electrolysis fluid 7 and the pits can be made by molding the semiconductor substrate 2 initially tilted immersed in the liquid, so that in the wells existing air can escape. Preferably, the electrolysis liquid contains 7 chemical substances that wetting the substrate surface 1 through the liquid effect.

Um diese Gräben elektrolytisch zu füllen, d.h. ein Material auf den Innenwandungen der Gräben zu wachsen, wird das Halbleitersubstrat bei einer Elektrolyse als eine von zwei Elektroden eingesetzt.Around these trenches to fill electrolytically, i. a material to grow on the inner walls of the trenches, the semiconductor substrate used in electrolysis as one of two electrodes.

Die erste Elektrode 8 befindet sich am Boden des Elektrolysegefäßes 10. Die zweite Elektrode 9 bildet das Halbleitersubstrat 2, genauer diejenigen Bereiche auf der Vorderseite 1 des Substrats 1, die elektrisch leitend sind und in Kontakt mit der Elektrolyseflüssigkeit 7 stehen. Diese Bereiche sind beispielsweise die Innenwandungen von shallow trenches oder von deep trenches, insbesondere collar-Bereiche.The first electrode 8th is located at the bottom of the electrolysis vessel 10 , The second electrode 9 forms the semiconductor substrate 2 , more precisely those areas on the front 1 of the substrate 1 , which are electrically conductive and in contact with the electrolysis fluid 7 stand. These areas are, for example, the inner walls of shallow trenches or of deep trenches, in particular collar areas.

Das Halbleitersubstrat 2 wird von seiner nach oben weisenden Rückseite her elektrisch angeschlossen und ebenso wie die erste Elektrode 8 an die Spannungsquelle 12 angeschlossen.The semiconductor substrate 2 is electrically connected from its upwardly facing rear side as well as the first electrode 8th to the voltage source 12 connected.

4 zeigt einen typischen Verlauf der Elektrolysespannung, der einer galvanostatischen, d.h. einer mit zeitlich konstanter Stromdichte ablaufenden Elektrolyse entspricht. Dabei wird die Elektrolysespannung V kontinuierlich von Null auf einen Maximalwert Vmax erhöht, der einer vorgegebenen Schichtdicke gewachsener Schichten entspricht. Da die gewachsene Schicht – ein Isolator – einen elektrischen Widerstand darstellt, dessen Stärke mit wachsender Schichtdicke zunimmt, ist mit zunehmender Dauer der Elektrolyse eine immer höhere Elektrolysespannung erforderlich. Wird diese nicht erreicht, findet ein weiteres Wachstum nicht mehr statt. Auf diese Weise können Schichten besonders homogener Schichtedicken in Innenwandungen von Gräben gewachsen werden. 4 shows a typical course of the electrolysis, which corresponds to a galvanostatic, ie a running with constant time current density electrolysis. In this case, the electrolysis voltage V is continuously increased from zero to a maximum value V max , which corresponds to a predetermined layer thickness of grown layers. Since the grown layer - an insulator - represents an electrical resistance whose strength increases with increasing layer thickness, with increasing duration of the electrolysis an ever higher electrolysis voltage is required. If this is not achieved, further growth no longer takes place. In this way, layers of particularly homogeneous layer thicknesses can be grown in inner walls of trenches.

Vorzugsweise wird die maximale Elektrolysespannung Vmax einige Zeit unverändert beibehalten, um sicherzustellen, daß die gewachsene Schicht überall in den Innenwandungen der Gräben die vorgesehene Schichtdicke erreichen kann.Preferably, the maximum electrolysis voltage V max is maintained unchanged for some time to ensure that the grown layer can reach the intended layer thickness throughout the inner walls of the trenches.

Die eingesetzten Elektrolysespannungen liegen vorzugsweise zwischen 2 und 60 Volt, wobei eine Maximalspannung von 60 Volt einer Schichtdicke eines gewachsenen Isolators in der Größenordnung von etwa 30 nm entspricht. Das Erreichen der Maximalspannung oder einer anderen, geringeren Potentialdifferenz kann zur Endpunkterkennung für den Elektrolysevorgang genutzt werden. Die Elektrolyse wird vorzugsweise zwischen 10 und 60 Minuten durchgeführt.The used electrolytic voltages are preferably between 2 and 60 volts, with a maximum voltage of 60 volts of a layer thickness a grown insulator on the order of about 30 nm. Achieving the maximum voltage or another, lower potential difference can be used for endpoint detection for the Electrolysis be used. The electrolysis is preferably between 10 and 60 minutes.

Als Elektrolyt wird vorzugsweise Ethylenglykol mit Kaliumnitrat als Leitsalz und nur geringem Wasseranteil eingesetzt. Auch die Verwendung anderer wäßriger oder organischer Elektrolyte ist denkbar. Auf der Innenwandung der Gräben des Halbleitersubstrats 2, das als Anode eingesetzt wird, findet im Falle eines Siliziumsubstrats die folgende anodische Oxidation statt: Si + 2H2O → SiO2 4H+ + 4 e–; an der zweiten Elektrode, die als platinhaltige Gegenelektrode ausgebildet sein kann, findet beispielsweise die folgende Reduktion statt: 4H+ + 4 e– → 2H2 As the electrolyte is preferably ethylene glycol with potassium nitrate as conductive salt and only small Water content used. The use of other aqueous or organic electrolytes is conceivable. On the inner wall of the trenches of the semiconductor substrate 2 used as an anode, in the case of a silicon substrate, the following anodic oxidation takes place: Si + 2H 2 O → SiO 2 4H + + 4 e - ; For example, the following reduction takes place at the second electrode, which may be formed as a platinum-containing counterelectrode: 4H + + 4 e - → 2H 2

Der an der Kathode gebildete Wasserstoff wird in so geringen Mengen gebildet, daß er durch ausreichende Konvektion der Elektrolyseflüssigkeit gelöst oder anderweitig von der Elektrode entfernt werden kann, ohne daß sich Gasblasen bilden, die die Oberfläche des Halbleitersubstrats 2 bedecken würden.The hydrogen formed at the cathode is formed in such small quantities that it can be dissolved or otherwise removed from the electrode by sufficient convection of the electrolysis liquid without gas bubbles forming the surface of the semiconductor substrate 2 would cover.

Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können Innenwandungen von Gräben sehr großer Aspektverhältnisse mit homogenen Schichten bedeckt und die Gräben außerdem lunkerfrei aufgefüllt werden. Dabei wächst das elektrolytisch erzeugte Material ausschließlich an der elektrisch leitfähigen Innenwandung der Gräben, während ein Wachstum auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats außerhalb der Gräben durch eine elektrisch isolierende Schicht verhindert wird. Durch den galvanostatischen Elektrolysevorgang können Deckschichten sehr homogener Schichtdicke auf den Grabeninnenwandungen erzeugt werden. Im Falle einer anodischen Oxidation wird die Schichtdickenzunahme des Oxids gegenüber einem Abscheidungsprozeß dadurch beschleunigt, daß das gebildete Oxid in das Halbleitersubstrat hineinwächst, wenn etwa Silizium in Siliziumoxid umgewandelt wird.aid of the method according to the invention can inner walls of trenches very large aspect ratios covered with homogeneous layers and the trenches are also filled voider-free. It grows the electrolytically generated material exclusively on the electrically conductive inner wall the trenches, while a growth on the surface of the semiconductor substrate outside the trenches is prevented by an electrically insulating layer. By The galvanostatic electrolysis process can cover layers very homogeneous Layer thickness can be generated on the Grabeninnenwandungen. In the event of Anodic oxidation becomes the layer thickness increase of the oxide across from a deposition process thereby accelerates that formed oxide grows into the semiconductor substrate when about silicon in Silica is converted.

11
Oberfläche des HalbleitersubstratsSurface of the Semiconductor substrate
2 2
HalbleitersubstratSemiconductor substrate
3 3
Vertiefung (Graben)deepening (Dig)
44
Innenwandung des Grabensinner wall of the trench
55
gewachsenes Materialgrown material
66
elektrisch isolierende Schichtelectrical insulating layer
77
Elektrolyseflüssigkeitelectrolysis fluid
88th
erste Elektrodefirst electrode
99
zweite Elektrodesecond electrode
1010
Gefäßvessel
1111
Flüssigkeitsspiegelliquid level
1212
Spannungsquellevoltage source
1313
shallow trench-Isolationshallow trench isolation
1414
obere Füllschichtupper filling layer
1515
deep trenchdeep trench
1616
Collar-BereichCollar area
1717
Füllmaterialfilling material
1818
LunkerLunker
1919
Bauelementecomponents
2020
integrierte Halbleiterschaltungintegrated Semiconductor circuit
2121
Füllungfilling
2222
unterer Teilbereich des Grabenslower Part of the ditch
2323
Deckschichttopcoat
2424
oberer Teilbereich des Grabensupper Part of the ditch
2525
Reservematerialreserve material
2626
Füllungfilling
2727
Aufweitung des Grabenswidening of the trench
2828
Substratmaterialsubstrate material

Claims (18)

Verfahren zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltung (20), bei dem in der Oberfläche (1) eines Halbleitersubstrats (2) eine Vertiefung (3) ausgebildet und auf der Innenwandung (4) der Vertiefung (3) ein Material (5) gewachsen wird, wobei auf der Oberfläche (1) des Halbleitersubstrats (2) außerhalb der Vertiefung (3) eine elektrisch isolierende Schicht (6) erzeugt wird und das Material (5) selektiv auf der Innenwandung (4) der Vertiefung (3) gewachsen wird, indem das Halbleitersubstrat (2) als Elektrode (9) mit einer Elektrolyseflüssigkeit (7) in Kontakt gebracht und eine Elektrolyse durchgeführt wird, bei der die isolierende Schicht (6) ein Wachsen des Materials (5) außerhalb der Vertiefung (3) verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Durchführung der Elektrolyse ein Reservematerial (25) epitaktisch auf die Innenwandung (4) der Vertiefung (3) abgeschieden wird und daß das Reservematerial (25) während der Elektrolyse in das Material (5), das elektrolytisch gewachsen wird, umgewandelt wird.Method for producing a semiconductor integrated circuit ( 20 ), in which in the surface ( 1 ) of a semiconductor substrate ( 2 ) a recess ( 3 ) and on the inner wall ( 4 ) of the depression ( 3 ) a material ( 5 ), wherein on the surface ( 1 ) of the semiconductor substrate ( 2 ) outside the depression ( 3 ) an electrically insulating layer ( 6 ) and the material ( 5 ) selectively on the inner wall ( 4 ) of the depression ( 3 ) is grown by the semiconductor substrate ( 2 ) as an electrode ( 9 ) with an electrolysis fluid ( 7 ) and an electrolysis is carried out, in which the insulating layer ( 6 ) a growing of the material ( 5 ) outside the depression ( 3 ), characterized in that prior to performing the electrolysis a reserve material ( 25 ) epitaxially on the inner wall ( 4 ) of the depression ( 3 ) and that the reserve material ( 25 ) during electrolysis in the material ( 5 ), which is grown electrolytically, is converted. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine galvanostatische Elektrolyse durchgeführt wird, bei der die Elektrolysespannung (V) während der Dauer der Elektrolyse ansteigt, bis sie einen Maximalwert (Vmax) erreicht.Method according to claim 1, characterized in that a galvanostatic electrolysis is carried out in which the electrolysis voltage (V) increases during the duration of the electrolysis until it reaches a maximum value (V max ). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Maximalwert der Elektrolysespannung (Vmax) beibehalten wird, bis überall in der Vertiefung (3) eine diesem Maximalwert (Vmax) entsprechende Dicke (dmax) des elektrolytisch gewachsenen Materials (5) erreicht ist.Method according to claim 2, characterized in that the maximum value of the electrolysis voltage (V max ) is maintained until everywhere in the depression ( 3 ) a thickness (d max ) of the electrolytically grown material corresponding to this maximum value (V max ) ( 5 ) is reached. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolyse so lange fortgesetzt wird, bis die Vertiefung (3) zugewachsen ist und das elektrolytisch gewachsene Material (5) die Vertiefung (3) unterhalb der elektrisch isolierenden Schicht (6) vollständig ausfüllt.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the electrolysis is continued until the depression ( 3 ) and the electrolytically grown material ( 5 ) the depression ( 3 ) below the electrically insulating layer ( 6 ) completely. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitersubstrat (2) mit der Elektrolyseflüssigkeit (7) in Kontakt gebracht wird, indem es mit seiner Oberseite (1) nach unten in Höhe des Flüssigkeitsspiegels (11) der Elektrolyseflüssigkeit (7) gehalten wird.Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the semiconductor substrate ( 2 ) with the electrolysis fluid ( 7 ) is brought into contact with it by its top ( 1 ) downwards at the level of the liquid level ( 11 ) of the electrolysis fluid ( 7 ) is held. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Reservematerial (25) epitaktisch selektiv auf Substratmaterial (2) an der Innenwandung (4) der Vertiefung (3) abgeschieden wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the reserve material ( 25 ) epitaxially selectively on substrate material ( 2 ) on the inner wall ( 4 ) of the depression ( 3 ) is deposited. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolyse so lange fortgesetzt wird, bis das Reservematerial (25) vollständig verbraucht ist und Substratmaterial (28) in einer Menge, die höchstens halb so groß ist wie die Menge verbrauchten Reservematerials (25), umgewandelt ist.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the electrolysis is continued until the reserve material ( 25 ) is completely consumed and substrate material ( 28 ) in an amount not more than half the amount of reserve material consumed ( 25 ), is converted. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Reservematerial (25) Silizium abgeschieden wird, welches während der Elektrolyse oxidiert wird.Method according to claim 6 or 7, characterized in that as reserve material ( 25 ) Silicon is deposited, which is oxidized during the electrolysis. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Vertiefung (3) ein Graben (13), mit dem auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats (2) benachbarte Bauelemente (19) gegeneinander isoliert werden, über den gesamten Querschnitt mit dem elektrolytisch gewachsenen Material (5) gefüllt wird.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that as depression ( 3 ) a ditch ( 13 ), with which on the surface of the semiconductor substrate ( 2 ) adjacent components ( 19 ) are isolated from each other over the entire cross-section with the electrolytically grown material ( 5 ) is filled. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Graben (13) anschließend durch eine Abscheidung bis zur Oberseite der elektrisch isolierenden Schicht (6) bedeckt wird.Method according to claim 9, characterized in that the trench ( 13 ) by deposition to the top of the electrically insulating layer ( 6 ) is covered. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung (4) eines senkrecht in das Halbleitersubstrat (2) führenden Grabens (15) für einen Speicherkondensator mit dem elektrolytisch gewachsenen Material (5) bedeckt wird. Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the inner wall ( 4 ) one perpendicular to the semiconductor substrate ( 2 ) leading trench ( 15 ) for a storage capacitor with the electrolytically grown material ( 5 ) is covered. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem elektrolytisch gewachsenen Material (5) in dem Graben (15) für den Speicherkondensator ein Collar-Bereich (16) gefertigt wird.Method according to claim 11, characterized in that with the electrolytically grown material (5) in the trench ( 15 ) for the storage capacitor a collar area ( 16 ) is manufactured. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Durchführung der Elektrolyse das Reservematerial (25) in den Graben (15) abgeschieden wird, daß eine Füllung (21) hergestellt wird, die das Reservematerial (25) nur in einem unteren Teilbereich (22) des Grabens (15) bedeckt, und daß das Reservematerial (25) oberhalb der Füllung (21) durch die Elektrolyse umgewandelt wird.Process according to one of claims 6 to 12, characterized in that before the electrolysis is carried out, the reserve material ( 25 ) in the ditch ( 15 ) is deposited, that a filling ( 21 ), the reserve material ( 25 ) only in a lower subarea ( 22 ) of the trench ( 15 ) and that the reserve material ( 25 ) above the filling ( 21 ) is converted by the electrolysis. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Durchführung der Elektrolyse in dem Graben (15) eine Deckschicht (23) erzeugt wird, die die Innenwandung (4) des Grabens (15) nur in einem unteren Teilbereich (22) des Grabens (15) bedeckt, und daß das Reservematerial (25) nur in dem unbedeckten Teil des Grabens (15) abgeschieden wird.Method according to one of Claims 6 to 12, characterized in that, prior to carrying out the electrolysis in the trench ( 15 ) a cover layer ( 23 ) is produced, which the inner wall ( 4 ) of the trench ( 15 ) only in a lower subarea ( 22 ) of the trench ( 15 ) and that the reserve material ( 25 ) only in the uncovered part of the trench ( 15 ) is deposited. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Deckschicht (23) aus einem Nitrid, insbesondere aus Siliziumnitrid abgeschieden wird.Method according to claim 14, characterized in that a cover layer ( 23 ) is deposited from a nitride, in particular silicon nitride. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nitrid (6), insbesondere Siliziumnitrid zur Erzeugung der elektrisch isolierenden Schicht (6) verwendet wird.Process according to one of Claims 1 to 15, characterized in that a nitride ( 6 ), in particular silicon nitride for producing the electrically insulating layer ( 6 ) is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Oxid, insbesondere Siliziumoxid elektrolytisch gewachsen wird.Method according to one of claims 1 to 16, characterized the existence Oxide, in particular silicon oxide is grown electrolytically. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrolytisch gewachsene Material (5) durch eine Temperung (T) verdichtet wird.Method according to one of claims 1 to 17, characterized in that the electrolytically grown material ( 5 ) is compressed by an annealing (T).
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