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Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung, ein Verfahren zur Fertigung einer Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zur Bewertung einer Halbleitervorrichtung.

Die US Nr. 7,029,977 B2 offenbart ein Verfahren, das beim Bilden einer p/n-Säulenstruktur mit Hilfe eines Grabenfüllepitaxialwachstums ein Mischwachstumsschema basierend auf einem Ätzgas und einem Siliziumwasserstoffgas Silan einsetzt.

Durch das Mischen des Ätzgases wird jedoch ein n+-leitendes Siliziumsubstrat geätzt, was zur Folge hat, dass eine Dotiersubstanz (As, Sb oder P) hoher Konzentration innerhalb des geätzten n+-leitenden Substrats, wie in 24 gezeigt, derart auf der Frontoberfläche dieses Substrats anhaftet, dass sie in einer p/n-Säulenschicht aufgenommen wird. Indessen bewältigt ein Super-Junction-MOS (SJ-MOS) das Ausgleichsverhältnis eines Durchlasswiderstandes und einer Durchschlagspannung über eine vollständige Verarmung innerhalb einer p/n-Säule. Für die vollständige Verarmung ist es erforderlich, die Ladungsmengen der p/n-Säulenelemente auszugleichen, und das Mischen der Dotiersubstanz von dem n+-leitenden Substrat ist ein schwerwiegendes Problem bei einer Konzentrationsauslegung.

Die US Nr. 6,495,294 offenbart ferner ein Verfahren zum Füllen eines Grabens über die Ätzwirkung eines Ätzgases. Hierbei wird eine Grabenform verjüngt und bearbeitet, indem die Ätzwirkung des Ätzgases ausgenutzt wird. Hierbei haftet ebenso eine Dotiersubstanz hoher Konzentration auf der Frontoberfläche eines n+-leitenden Substrats an (auf einem Epitaxialfilm des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps innerhalb eines Grabens), bedingt durch die Ätzwirkung des Substrats.

Folglich besteht ein Bedarf daran, in einem Halbleitersubstrat, bei dem Gräben in einem Epitaxialfilm auf einem Siliziumsubstrat gebildet und mit weiteren Epitaxialfilmen eines zu dem obigen ersteren Epitaxialfilm entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps gefüllt sind, eine gewünschte Ladungsträgerverteilung zu erzielen.

Es ist angesichts des vorstehend beschriebenen Problems Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitervorrichtung bereitzustellen. Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Fertigung einer Halbleitervorrichtung bereitzustellen. Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bewertung einer Halbleitervorrichtung bereitzustellen.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Fertigung einer Halbleitervorrichtung die folgenden Schritte: Bilden eines ersten Epitaxialfilms eines ersten Leitfähigkeitstyps auf einem Siliziumsubstrat des ersten Leitfähigkeitstyps, wobei der erste Epitaxialfilm eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die Störstellenkonzentration des Siliziumsubstrats ist; Bilden eines Grabens in dem ersten Epitaxialfilm; und Bilden eines zweiten Epitaxialfilms eines zweiten Leitfähigkeitstyps derart auf dem ersten Epitaxialfilm und in dem Graben, dass der Graben mit dem zweiten Epitaxialfilm gefüllt wird. Der Schritt zum Bilden des zweiten Epitaxialfilms umfasst einen abschließenden Schritt, bei dem ein Mischgas aus einem Siliziumquellengas und einem Halogenid-Gas zum Bilden des zweiten Epitaxialfilms verwendet wird. Das Siliziumsubstrat weist eine als &agr; definierte Arsenkonzentration als Störstellenkonzentration auf. Der zweite Epitaxialfilm weist eine als &bgr; definierte Störstellenkonzentration auf. Die Arsenkonzentration in dem Siliziumsubstrat und die Störstellenkonzentration in dem zweiten Epitaxialfilm weisen das folgende Verhältnis auf: &agr; ≤ 3 × 1019 × In(&bgr;) – 1 × 1021.

Bei dem obigen Verfahren wird eine in den zweiten Epitaxialfilm einzubringende Arsenmenge verringert, wenn der Graben mit dem zweiten Epitaxialfilm gefüllt wird. Auf diese Weise kann eine angemessene Trägerkonzentrationsverteilung in der Vorrichtung erzielt werden.

Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Fertigung einer Halbleitervorrichtung die folgenden Schritte: Bilden eines ersten Epitaxialfilms eines ersten Leitfähigkeitstyps auf einem ersten Siliziumsubstrat des ersten Leitfähigkeitstyps, wobei der erste Epitaxialfilm eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die Störstellenkonzentration des Siliziumsubstrats ist; Bilden eines Grabens in dem ersten Epitaxialfilm; Bilden eines zweiten Epitaxialfilms eines zweiten Leitfähigkeitstyps auf dem ersten Epitaxialfilm und in dem Graben; und Ätzen eines Teils des zweiten Epitaxialfilms und Bilden des zweiten Epitaxialfilms derart auf dem ersten Epitaxialfilm und in dem Graben, dass der Graben mit dem zweiten Epitaxialfilm gefüllt wird. Das Siliziumsubstrat weist eine als &agr; definierte Arsenkonzentration als die Störstellenkonzentration auf. Der zweite Epitaxialfilm weist eine als &bgr; definierte Störstellenkonzentration auf. Die Arsenkonzentration in dem Siliziumsubstrat und die Störstellenkonzentration in dem zweiten Epitaxialfilm weisen das folgende Verhältnis auf: &agr; ≤ 3 × 1019 × In(&bgr;) – 1 × 1021.

Bei dem obigen Verfahren kann eine in den zweiten Epitaxialfilm einzubringende Arsenmenge verringert werden, da der Teil des zweiten Epitaxialfilms geätzt und der zweite Epitaxialfilm anschließend auf dem ersten Epitaxialfilm und in dem Graben gebildet wird. Auf diese Weise kann eine angemessene Trägerkonzentrationsverteilung in der Vorrichtung erzielt werden.

Gemäß einer dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist eine Halbleitervorrichtung auf: ein Siliziumsubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps; einen ersten Epitaxialfilm des ersten Leitfähigkeitstyps auf dem Siliziumsubstrat, wobei der erste Epitaxialfilm eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die Störstellenkonzentration des Siliziumsubstrats ist; eine Mehrzahl von Gräben in dem ersten Epitaxialfilm; und einen zweiten Epitaxialfilm eines zweiten Leitfähigkeitstyps in jedem Graben. Der erste Epitaxialfilm zwischen zwei benachbarten Gräben bildet einen ersten Störstellenbereich. Der zweite Epitaxialfilm in dem Graben bildet einen zweiten Störstellenbereich. Der erste Störstellenbereich und der zweite Störstellenbereich sind derart abwechseln entlang einer vorbestimmten Richtung parallel zum Siliziumsubstrat angeordnet, dass eine Super-Junction-Struktur gebildet wird. Das Siliziumsubstrat weist eine als &agr; definierte Arsenkonzentration als die Störstellenkonzentration auf. Der zweite Epitaxialfilm weist eine als &bgr; definierte Störstellenkonzentration auf. Die Arsenkonzentration in dem Siliziumsubstrat und die Störstellenkonzentration in dem zweiten Epitaxialfilm weisen das folgende Verhältnis auf: &agr; ≤ 3 × 1019 × In(&bgr;) – 1 × 1021.

Die obige Vorrichtung weist eine ausgezeichnete Ladungsträgerkonzentrationsverteilung auf.

Gemäß einer vierten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bewertung einer Halbleitervorrichtung bereitgestellt. Die Vorrichtung weist auf: ein Siliziumsubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps; einen ersten Epitaxialfilm des ersten Leitfähigkeitstyps auf dem Siliziumsubstrat, wobei der erste Epitaxialfilm eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die Störstellenkonzentration des Siliziumsubstrats ist; eine Mehrzahl von Gräben in dem ersten Epitaxialfilm; und einen zweiten Epitaxialfilm eines zweiten Leitfähigkeitstyps in jedem Graben, wobei der erste Epitaxialfilm zwischen zwei benachbarten Gräben einen ersten Störstellenbereich bildet, der zweite Epitaxialfilm in dem Graben einen zweiten Störstellenbereich bildet und der erste Störstellenbereich und der zweite Störstellenbereich derart abwechselnd entlang einer vorbestimmten Richtung parallel zum Siliziumsubstrat angeordnet sind, dass eine Super-Junction-Struktur gebildet ist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Strahlen eines Primärions derart auf eine Oberfläche eines vorbestimmten Bereichs der Super-Junction-Struktur, dass die Oberfläche des vorbestimmten Bereichs in einer Tiefenrichtung senkrecht zum Siliziumsubstrat geätzt wird, wobei der vorbestimmte Bereich der Super-Junction-Struktur eine Mehrzahl von ersten Störstellenbereichen und zweiten Störstellenbereichen aufweist; Massenanalyse eines Sekundärions, das von der Oberfläche des vorbestimmten Bereichs abgegeben wird; Messen einer Durchschnittskonzentration einer Dotiersubstanz in den ersten Störstellenbereichen entlang der Tiefenrichtung; Messen einer Durchschnittskonzentration einer Dotiersubstanz in den zweiten Störstellenbereichen entlang der Tiefenrichtung; Messen einer Durchschnittskonzentration einer Dotiersubstanz in dem Siliziumsubstrat entlang der Tiefenrichtung; und Bestimmen einer Ladungsträgerkonzentrationsverteilung der Super-Junction-Struktur auf der Grundlage der Durchschnittskonzentration in jedem der ersten Störstellenbereiche, der zweiten Störstellenbereiche und dem Siliziumsubstrat.

Bei dem obigen Verfahren wird die Ladungsträgerkonzentrationsverteilung der Super-Junction-Struktur angemessen im Hinblick auf den Einfluss einer Form, einer Kristallausrichtung, eines Tiefenprofils und dergleichen bewertet bzw. ausgewertet.

Gemäß einer fünften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bewertung einer Halbleitervorrichtung bereitgestellt. Die Vorrichtung weist auf: ein Siliziumsubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps; eine Mehrzahl von Gräben in dem Siliziumsubstrat; und einen Epitaxialfilm des zweiten Leitfähigkeitstyps in jedem Graben, wobei das Siliziumsubstrat zwischen zwei benachbarten Gräben einen ersten Störstellenbereich bildet, der Epitaxialfilm in dem Graben einen zweiten Störstellenbereich bildet und der erste Störstellenbereich und der zweite Störstellenbereich derart abwechselnd entlang einer vorbestimmten Richtung parallel zum Siliziumsubstrat angeordnet sind, dass eine Super-Junction-Struktur gebildet ist. Das Verfahren umfasst die Schritte: Strahlen eines Primärions derart auf eine Oberfläche eines vorbestimmten Bereichs der Super-Junction-Struktur, dass die Oberfläche des vorbestimmten Bereichs in einer Tiefenrichtung senkrecht zum Siliziumsubstrat geätzt wird, wobei der vorbestimmte Bereich der Super-Junction-Struktur eine Mehrzahl von ersten Störstellenbereichen und zweiten Störstellenbereichen aufweist; Massenanalyse eines Sekundärions, das von der Oberfläche des vorbestimmten Bereichs abgegeben wird; Messen einer Durchschnittskonzentration einer Dotiersubstanz in den ersten Störstellenbereichen entlang der Tiefenrichtung; Messen einer Durchschnittskonzentration einer Dotiersubstanz in den zweiten Störstellenbereichen entlang der Tiefenrichtung; und Bestimmen einer Ladungsträgerkonzentrationsverteilung der Super-Junction-Struktur auf der Grundlage der Durchschnittskonzentration in jedem der ersten Störstellenbereiche und der zweiten Störstellenbereiche.

Bei dem obigen Verfahren wird die Ladungsträgerkonzentrationsverteilung der Super-Junction-Struktur angemessen im Hinblick auf den Einfluss einer Form, einer Kristallausrichtung, eines Tiefenprofils und dergleichen bewertet.

Die obigen und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung gemacht wurde, näher ersichtlich sein. In der Zeichnung zeigt/zeigen:

1 eine Querschnittsansicht eines vertikalen Trench-Gate-MOSFET;

2 eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht des in der 1 gezeigten MOSFET;

3A bis 3D Querschnittsansichten zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Fertigung des in der 1 gezeigten MOSFET;

4A bis 4D Querschnittsansichten zur Veranschaulichung des Verfahrens zur Fertigung des in der 1 gezeigten MOSFET;

5 ein Diagramm mit einem Verhältnis zwischen einer Standarddurchflussrate von HCl und einer Wachstumsrate eines Epitaxialfilms;

6 ein Diagramm mit einem Verhältnis zwischen einer Standarddurchflussrate von HCl und einer Wachstumsrate eines Epitaxialfilms;

7 ein Diagramm mit einem Verhältnis zwischen einer Standarddurchflussrate von HCl und einer Wachstumsrate eines Epitaxialfilms;

8 ein Diagramm mit einem Verhältnis zwischen einer Ladungsträgerkonzentration einer eingebetteten Epitaxialschicht und einer As-Konzentration in einem n+-leitenden Substrat;

9 eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung eines SIMS-Analysebereichs;

10 eine Draufsicht zur Veranschaulichung des in der 9 gezeigten SIMS-Analysebereichs;

11A bis 11D Querschnittsansichten zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Bewertung eines Substrats;

12 ein Diagramm mit einem Massenanalyseergebnis;

13 ein Diagramm mit einem Massenanalyseergebnis;

14 ein Diagramm mit einem Massenanalyseergebnis;

15 eine Querschnittsansicht eines vertikalen Trench-Gate-MOSFET;

16A bis 16D Querschnittsansichten zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Fertigung des in der 15 gezeigten MOSFET;

17A bis 17D Querschnittsansichten zur Veranschaulichung des Verfahrens zur Fertigung des in der 15 gezeigten MOSFET;

18A bis 18D Querschnittsansichten zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Fertigung eines weiteren vertikalen Trench-Gate-MOSFET;

19A bis 19D Querschnittsansichten zur Veranschaulichung des Verfahrens zur Fertigung des in den 18A bis 18D gezeigten MOSFET;

20A bis 20D Querschnittsansichten zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Fertigung eines weiteren vertikalen Trench-Gate-MOSFET;

21A bis 21D Querschnittsansichten zur Veranschaulichung des Verfahrens zur Fertigung des in den 20A bis 20D gezeigten MOSFET;

22 eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung eines SIMS-Analysebereichs;

23 eine Draufsicht zur Veranschaulichung des in der 22 gezeigten SIMS-Analysebereichs; und

24 eine Perspektivansicht zur Veranschaulichung einer Bewegung eines As-Atoms bei einem Schritt zum Bilden eines eingebetteten Epitaxialfilms in einem Graben.

(Erste Ausführungsform)

Nachstehend wird eine erste Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.

1 zeigt eine Schnittansicht eines vertikalen Trench-Gate-MOSFET (vertikaler Super-Junction-MOS-Baustein) dieser Ausführungsform. 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht von wesentlichen Teilen in einem Elementabschnitt der 1.

Mit Bezug auf 2 ist ein n-leitender Epitaxialfilm 2 auf einem als Drainbereich dienenden n+-leitenden Siliziumsubstrat 1 und ein Epitaxialfilm 3 auf dem Epitaxialfilm 2 gebildet. Gräben 4 sind in dem unteren Epitaxialfilm 2 angeordnet und dringen derart durch den Epitaxialfilm 2, dass sie das n+-leitenden Siliziumsubstrat 1 erreichen. Epitaxialfilme 5 sind jeweils in den Gräben 4 vergraben bzw. angeordnet. Der Leitfähigkeitstyp der Epitaxialfilme 5 in den Gräben 4 ist p-leitend, und der Leitfähigkeitstyp der Bereiche 6, die seitlich der Gräben 4 angeordnet sind, ist n-leitend. Die p-leitenden Bereiche 5 und die n-leitenden Bereiche 6 sind abwechselnd in der seitlichen Richtung angeordnet, so dass eine so genannte "Super-Junction-Struktur" gebildet wird, bei welcher die Driftschicht des MOSFET eine p/n-Säulenstruktur aufweist. Genauer gesagt, diese Ausführungsform weist eine Super-Junction-Struktur auf, bei welcher die n-leitenden Bereiche (Störstellendiffusionsbereiche des ersten Leitfähigkeitstyps) 6, die sich in einer Tiefenrichtung erstrecken, und die p-leitenden Bereiche (Störstellendiffusionsbereiche 5 des zweiten Leitfähigkeitstyps), die sich ebenso in der Tiefenrichtung erstrecken, in hoher Anzahl in einem Zustand angeordnet sind, bei dem sie in einer planaren Richtung benachbart zueinander liegen.

In dem oberen Epitaxialfilm 3 sind p-Wannenschichten 7 in den Oberflächenschichtteilen dieses Epitaxialfilms gebildet. In dem Epitaxialfilm 3 sind Gräben 8 für Gates angeordnet, die in einer Tiefenrichtung weiter als die p-Wannenschichten 7 reichen. Gateoxidfilme 9 sind auf den Innenoberflächen der Gräben 8 gebildet und Polysiliziumgateelektroden 10 innerhalb der Gateoxidfilme 9 angeordnet. Hierbei sind n+-leitende Sourcebereiche 11 in diesen Oberflächenschichtteilen der oberen Oberfläche des Epitaxialfilms 3, der an die Gräben 8 grenzt, gebildet. Ferner sind p+-leitende Sourcekontaktbereiche 12 in den Oberflächenschichtteilen der oberen Oberfläche des p-leitenden Epitaxialfilms 3 gebildet. Ferner sind n--leitende Pufferbereiche 13 für jeweilige Gräben 8 zwischen den p-Wannenschichten 7 in dem Epitaxialfilm 3 und dem Epitaxialfilm 2 (Driftschicht) gebildet. Die n--leitenden Pufferbereiche 13 weisen die Bodenoberflächenteile der Gräben 8 auf und grenzen an die n-leitenden Bereiche 6 in der Driftschicht und die p-Wannenschichten 7. Ferner sind die Zwischenräume zwischen den n--leitenden Pufferbereichen 13 für die jeweiligen Gräben 8 als p--leitende Bereiche 14 gebildet.

Eine Drainelektrode (nicht gezeigt) ist auf der unteren Oberfläche des n+-leitenden Siliziumsubstrats 1 gebildet und elektrisch mit dem n+-leitenden Siliziumsubstrat 1 verbunden. Ferner ist eine Sourceelektrode (nicht gezeigt) auf der oberen Oberfläche des Epitaxialfilms 3 gebildet und elektrisch mit den n+-leitenden Sourcebereichen 11 und dem p+-leitenden Sourcekontaktbereich 12 verbunden.

Hierbei wird eine vorbestimmte positive Spannung in einem Zustand, bei dem eine Sourcespannung auf Masse gelegt und eine Drainspannung auf ein positives Potential gesetzt ist, an ein Gatepotential gelegt, wodurch der Transistor leitend wird. In dem leitenden Transistor-Modus werden Inversionsschichten in diesen Teilen der p-Wannenschicht 7, die an die Gateoxidfilme 9 grenzen, gebildet und fließen Elektronen zwischen der Source und dem Drain, und zwar über die Inversionsschichten (von den n+-leitenden Sourcebereichen 11, der p-Wannenschicht 7, den n--Pufferbereichen 13, den n-leitenden Bereichen 6 zu dem n+-leitenden Siliziumsubstrat 1). Wenn eine Sperrvorspannung angelegt wird (in einem Zustand, bei dem die Sourcespannung auf Masse gelegt und die Drainspannung auf das positive Potential gesetzt ist), dehnen sich Sperrschichten von den p-n-Übergängen zwischen dem p-leitenden Bereich 5 und den n-leitenden Bereichen 6, den p-n-Übergängen zwischen den n--leitenden Pufferbereichen 13 und dem p--leitenden Bereich 14 und den p-n-Übergängen zwischen den n--leitenden Pufferbereichen 13 und der p-Wannenschicht 7 aus und verarmen der p-leitende Bereich 5 und die n-leitenden Bereiche 6, so dass die Durchschlagspannung des Transistors erhöht wird.

Ferner sind, wie in 1 gezeigt, ebenso in einem Anschlussabschnitt um den Elementabschnitt herum n-leitende Bereiche 6 und p-leitende Bereiche 5 abwechselnd in der lateralen Richtung angeordnet. Ferner ist ein LOCOS-Oxidfilm 15 auf der Außenumfangsseite der oberen Oberfläche des Epitaxialfilms 3 bezüglich des Elementabschnitts gebildet.

Nachstehend wird ein Verfahren zur Fertigung eines lateralen Trench-Gate-MOSFET dieser Ausführungsform beschrieben.

Zunächst wird, wie in 3A gezeigt, ein n+-leitendes Siliziumsubstrat 1 vorbereitet. Das n+-leitende Siliziumsubstrat 1 verwendet As (Arsen) als Störstelle. Ferner wird ein n-leitender Epitaxialfilm 2 auf dem n+-leitenden Siliziumsubstrat 1 gebildet. Ferner werden eine Mehrzahl von Gräben 20 in dem Epitaxialfilm 2 an dem Außenumfangsteil eines Chips gebildet und mit Siliziumoxidfilmen 21 gefüllt. Ferner wird die obere Oberfläche des Epitaxialfilms 2 geglättet.

Anschließend wird, wie in 3B gezeigt, ein Siliziumoxidfilm 22 auf dem n-leitenden Epitaxialfilm 2 gebildet und in einer vorbestimmten Form gemustert, um vorbestimmte Gräben zu erhalten. Ferner wird der n-leitende Epitaxialfilm 2 unter Verwendung des Siliziumoxidfilms 22 als Maske einem anisotropen Ätzen (RIE) oder einem Nassätzen mit einem alkalischen anisotropen Ätzmittel (KOH, TMAH oder dergleichen) unterzogen, um dadurch die Gräben 4 zu bilden, die bis zu dem Siliziumsubstrat 1 reichen.

Ferner wird, wie in 3C gezeigt, der als die Maske verwendete Siliziumoxidfilm 22 entfernt. Hierbei wird ein Si-(110)-Substrat verwendet und weist die obere Oberfläche des Epitaxialfilms 2 eine (110)-Fläche auf, während die Seitenoberfläche jedes Grabens 4 als (111)-Fläche ausgebildet ist. D. h., die Bodenoberfläche jedes Grabens ist als die (110)-Fläche und dessen Seitenoberfläche als die (111)-Fläche ausgebildet. Alternativ kann ein Si-(100)-Substrat verwendet werden und kann die obere Oberfläche des Epitaxialfilms 2 als (100)-Fläche und die Seitenoberfläche jedes Grabens 4 als die (100)-Fläche ausgebildet werden. D. h., die Bodenoberfläche jedes Grabens ist als die (100)-Fläche und dessen Seitenoberfläche als die (100)-Fläche ausgebildet.

Ferner wird die resultierende Struktur einem Wasserstofftempern in einer Wasserstoffatmosphäre unterzogen. Anschließend wird, wie in 3D gezeigt, ein p-leitender Epitaxialfilm 23 auf dem Epitaxialfilm 2 gebildet, einschließlich der Innenoberflächen der Gräben 4, wodurch die Gräben 4 mit dem Epitaxialfilm 23 gefüllt werden. Bei dem Schritt zum Füllen der Gräben 4 mit dem Epitaxialfilm 23 wird ein Mischgas aus einem Siliziumquellengas und einem Halogenid-Gas als Gas verwendet, welches dem Siliziumsubstrat zugeführt wird, um den Epitaxialfilm 23 zu bilden. D. h., es wird Monosilan (SiH4), Disilan (Si2H6), Dichlorsilan (SiH2Cl2), Trichlorsilan (SiHCl3) oder Tetrachlorsilan (SiCl4) als das Siliziumquellengas verwendet. Insbesondere wird vorzugsweise Dichlorsilan (SiH2Cl2), Trichlorsilan (SiHCl3) oder Tetrachlorsilan (SiCl4) als das Siliziumquellengas verwendet. Chlorwasserstoff (HCl), Chlor (Cl2), Fluor (F2), Chlortrifluorid (ClF3), Fluorwasserstoff (HF) oder Bromwasserstoff (HBr) wird als das Halogenid-Gas verwendet.

Ferner wird der Epitaxialfilm 23 unter dem Zustand einer Geschwindigkeitsbestimmungsreaktion gebildet. Insbesondere wird die Obergrenze einer Filmbildungstemperatur dann, wenn Monosilan oder Disilan als das Siliziumquellengas verwendet wird, auf 950°C gesetzt. Wenn Dichlorsilan als das Siliziumquellengas verwendet wird, wird die Obergrenze einer Filmbildungstemperatur auf 1100°C gesetzt. Wenn Trichlorsilan als das Siliziumquellengas verwendet wird, wird die Obergrenze einer Filmbildungstemperatur auf 1150°C gesetzt. Wenn Tetrachlorsilan als das Siliziumquellengas verwendet wird, wird die Obergrenze einer Filmbildungstemperatur auf 1200°C gesetzt. Wenn ferner in einem Fall, bei dem ein Filmbildungsvakuumgrad in einem Bereich von einem Normaldruck bis 100 Pa liegt, wird die Untergrenze einer Filmbildungstemperatur auf 800°C gesetzt, und in einem Fall, bei dem ein Filmbildungsvakuumgrad in einem Bereich von 100 Pa bis 1 × 10-5 Pa liegt, wird die Untergrenze einer Filmbildungstemperatur auf 600°C gesetzt. Auf diese Weise ist experimentell bestätigt worden, dass ein epitaxiales Wachstum ausgeführt werden kann, ohne dass Gittertehler auftreten.

Anschließend wird die resultierende Struktur von der Seite der oberen Oberfläche des Epitaxialfilms 23 aus einem glättenden Polieren unterzogen, um dadurch den Epitaxialfilm (n-leitende Siliziumschicht) 2, wie in 4A gezeigt, freizulegen. Folglich werden p-leitende Bereiche 5 und n-leitende Bereiche 6 abwechselnd in einer lateralen Richtung angeordnet. Ferner werden die Siliziumoxidfilme 21 (siehe 3D) innerhalb der Gräben 20 an dem Außenumfangsteil des Chips entfernt.

Ferner wird ein p--leitender Epitaxialfilm 24, wie in 4B gezeigt, auf dem Epitaxialfilm 2 gebildet. Ferner werden n--leitende Pufferbereiche 13, wie in 4C gezeigt, auf diesen Teilen des p--leitenden Epitaxialfilms 24, die an die n-leitenden Bereiche 6 grenzen, durch Ionenimplantation gebildet. Hierbei werden Vertiefungen (d. h., Konkavitäten) 25 in der oberen Oberfläche des Epitaxialfilms 24 in den Gräben 20, die an dem Außenumfangsteil des Chips vorgesehen sind, gebildet und wird die einer Ionenimplantation zu unterziehende Struktur mit Hilfe der Vertiefungen 25 als Ausrichtungsmarkierungen bezüglich einer Fotomaske positioniert.

Anschließend wird ein p--leitender Epitaxialfilm 26, wie in 4D gezeigt, auf dem p--leitenden Epitaxialfilm 24 gebildet.

Anschließend wird, wie in 1 gezeigt, ein LOCOS-Oxidfilm 15 gebildet. Ferner werden p-Wannenschichten 7, Gräben 8, Gateoxidfilme 9, Polysiliziumgateelektroden 10, n+-leitende Sourcebereiche 11 und p+-leitende Sourcekontaktbereiche 12 in einem Elementabschnitt gebildet. Ferner werden Elektroden und Verdrahtungen gebildet. Bei der Bildung des Elementabschnitts werden dann, wenn die n+-leitenden Sourcebereiche 11, die p+-leitenden Sourcekontaktbereiche 12 oder dergleichen durch Ionenimplantation gebildet werden, Vertiefungen 27 in der oberen Oberfläche des Epitaxialfilms 26 in den Gräben 20, die, wie in 4D gezeigt, an dem Außenumfangsteil des Chips vorgesehen sind, gebildet und wird die einer Ionenimplantation zu unterziehende Struktur mit Hilfe der Vertiefungen 27 als Ausrichtungsmarkierungen bezüglich einer Photomaske positioniert.

Während dieser auf die Bildung der Gräben 4 in dem n-leitenden Epitaxialfilm 2 folgende Phase, die sich von dem Beginn der Bildung des Epitaxialfilms 23 bis zu dem Zeitpunkt erstreckt, an dem die Gräben 4 mit dem Epitaxialfilm 23 gefüllt sind, ist ein Mischgas aus einem Siliziumquellengas und einem Halogenid-Gas als Gas verwendet worden, das dem Siliziumsubstrat 1, 2 zugeführt wird, um den Epitaxialfilm 23 zu bilden. Im weiteren Sinne kann das Mischgas aus dem Siliziumquellengas und dem Halogenid-Gas jedoch als das Gas verwendet werden, welches dem Siliziumsubstrat 1, 2 zugeführt wird, um den Epitaxialfilm 23 zu bilden, und zwar wenigstens bei dem abschließenden Auffüllschritt, wenn die Gräben 4 mit dem p-leitenden Epitaxialfilm 23 gefüllt werden.

Hierbei wird als der Filmbildungszustand des Epitaxialfilms 23 und hinsichtlich des Epitaxialfilms 23, der an den Seitenoberflächen der Gräben wächst, eine Wachstumsrate an den offenen Teilen der Gräben geringer als ein Wachstumsrate an Teilen, die tiefer als die offenen Teile der Gräben reichen, ausgelegt, indem das Halogenid-Gas eingeleitet wird. Auf diese Weise wird der Epitaxialfilm, der innerhalb der Gräben wachsen soll, unter dem Zustand gebildet, dass ein Film an den offenen Teilen der Gräben eine geringe Dicke als ein Film an den Bodenteilen der Gräben annimmt. Folglich wird die Filmdicke bezüglich des Epitaxialfilms auf den Seitenoberflächen der Gräben an den offenen Teilen der Gräben geringer als an dessen Bodenteilen und wird der Verschluss der offenen Teile der Gräben durch den Epitaxialfilm unterdrückt bzw. zurückgehalten, so dass die Füllbarkeit der Gräben verbessert werden kann (hohlraumunabhängige Filmbildung bzw. Filmbildung mit kleinerem Hohlraum wird möglich). D. h., infolge der hohlraumunabhängigen Filmbildung kann eine Durchschlagspannung gewährleistet und ein Übergangskriechstrom unterdrückt werden, wenn eine Sperrvorspannung an die Super-Junction-Struktur (p/n-Säulenstruktur) gelegt wird (oder wenn eine Source auf Masse gelegt und ein Drainpotential auf eine positive Spannung gesetzt werden). Ferner wird es möglich, eine hohlraumunabhängige Ausführung (Verringerung einer Hohlraumgröße), eine Verbesserung einer Ausbeute bezüglich der Durchschlagspannung und eine Verbesserung einer Ausbeute bezüglich des Übergangkriechstroms zu erzielen.

Insbesondere werden bei der Bildung des Epitaxialfilms 23 in der 3 die nachstehend aufgeführten Zustände in Übereinstimmung mit dem Seitenverhältnis jedes Grabens eingestellt.

Wenn das Seitenverhältnis des Grabens geringer als 10 und die Standarddurchflussrate des Halogenid-Gases als X [slm] und die Wachstumsrate als Y [&mgr;m/Minute] definiert ist, gilt das nachstehende Verhältnis. Y < 0.2 X + 0.1(F1)

Wenn das Seitenverhältnis des Grabens größer oder gleich 10 und kleiner 20 und die Standarddurchflussrate des Halogenid-Gases als X [slm] und die Durchflussrate als Y (&mgr;m/Minute) definiert ist, gilt das nachstehende Verhältnis. Y < 0.2 X + 0.05(F2)

Wenn das Seitenverhältnis des Grabens größer oder gleich 20 und die Standarddurchflussrate des Halogenid-Gases als X [slm] und die Wachstumsrate als Y (&mgr;m/Minute) definiert ist, gilt das nachstehende Verhältnis. Y < 0.2 X(F3)

Diese Zustände sind vom Gesichtspunkt eines effizienten Füllens der Gräben mit dem Epitaxialfilm und gleichzeitiger Unterdrückung auftretender Hohlräume her wünschenswert.

Die 5 bis 7 zeigen Versuchsergebnisse, auf denen die obigen Zustände basieren. In jeder der 5 bis 7 beschreibt die Abszisse die Standarddurchflussrate X [slm] von Chlorwasserstoff und die Ordinate die Wachstumsrate Y [&mgr;m/Minute]. 5 zeigt den Fall, bei dem das Seitenverhältnis "5" beträgt, 6 den Fall, bei dem das Seitenverhältnis "15" beträgt, und 7 den Fall, bei dem das Seitenverhältnis "25" beträgt. In jeder der 5 bis 7 zeigt ein schwarzer Kreis, dass Hohlräume existieren, während ein weißer Kreis zeigt, dass keine Hohlräume existieren sind. Aus jeder Figur ist ersichtlich, dass die Hohlräume dann, wenn die Standarddurchflussrate von Chlorwasserstoff hoch ist, trotz der hohen Wachstumsrate des Epitaxialfilms nicht auftreten. Es ist ebenso ersichtlich, dass das Auftreten der Hohlräume bei der gleichen Standarddurchflussrate von Chlorwasserstoff nicht verhindert werden kann, sofern die Wachstumsrate des Epitaxialfilms bei dem höheren Seitenverhältnis nicht verringert wird. Eine Gleichung, welche die Grenze zwischen der Existenz und dem Fehlen der Hohlräume in jeder Figur beschreibt, ist in der 5 durch Y = 0.2 X + 0.1, in der 6 durch Y = 0.2 X + 0.05 und in der 7 durch Y = 0.2 X gegeben, wobei die Hohlräume nicht in einem Bereich auftreten, der unterhalb einer durch diese Gleichungen gegebenen Kennlinie gelegen ist. Das "Seitenverhältnis des Grabens" ist, wie in 3C gezeigt, als d1/W1, d. h. (Tiefe des Grabens)/(Breite des Grabens) definiert.

Nachstehend wird beschrieben, dass As, wie in 24 gezeigt, bei dem Mischepitaxieschritt der Gräben 4 gemischt wird.

Wenn das epitaxiale Wachstum auf die Bildung der Gräben 4 in dem n-leitenden Epitaxialfilm auf dem n+-leitenden Siliziumsubstrat 1 folgend ausgeführt wird, während Dichlorsilan (DCS), HCl und H2 weiterhin eingeleitet werden, diffundiert As von der Rückseitenoberfläche und der Außenumfangsoberfläche (Endteil) des n+-leitenden Siliziumsubstrats 1 und erreicht die p/n-Säule. Auf diese Weise wird das As in dem n+-leitenden Substrat aufgrund des Mischens von HCl derart geätzt, dass es an der Frontoberfläche dieses Substrats haftet.

Bei dieser Ausführungsform gilt das folgende Verhältnis, wenn, wie in 8 gezeigt, "&agr;" die Konzentration von Arsen als die Verunreinigung des Siliziumsubstrats 1 und "&bgr;" die Störstellenkonzentration des p-leitenden Epitaxialfilms 23 (Ladungsträgerkonzentration der vergrabenen Epitaxialschicht) beschreibt. &agr; ≤ 3 × 1019 × In(&bgr;) – 1 × 1021(F4)

Diesbezüglich ist folgendes in Betracht gezogen worden: bezüglich der Obergrenze einer As-Konzentration in dem n+-leitenden Substrat tritt bei der Bildung der p/n-Säule über die Epitaxialfilmbildung bedingt durch die Fertigungspräzision eine Konzentrationsabweichung in der Größenordnung von ±10 % auf (d. h., die Konzentrationssteuerbarkeit des Füllepitaxieschritts liegt bei ungefähr 10 %). Folglich sollte der Einfluss des As-Mischens vorzugsweise auf höchstens 10 % der Ladungsträgerkonzentration in dieser Säule der p/n-Säule, die durch den Füllepitaxieschritt gebildet werden soll, unterdrückt werden.

Beispielsweise wird die Mischmenge an Arsen (As) bei dem Verhältnis zwischen der As-Konzentration in dem n+-leitenden Substrat und der in die Säule zu mischenden Menge an Arsen (As) in der Säule größer, wenn die As-Konzentration in dem n+-leitenden Substrat zunimmt. D. h., eine As-Ausdiffundierungsmenge während der Mischepitaxiefilmbildung kann unterdrückt werden, indem die As-Konzentration in dem n+-leitenden Substrat, das als As-Mischquelle wirkt. D. h., eine p-Bereichskonzentration in der p/n-Säule des SJ-MOS (Super-Junction-MOS) liegt in der Größenordnung von 1 × 1016 bis 3 × 1017/cm3. Auf der Grundlage dieser Tatsachen kann eine mindere Durchschlagspannung, die bei einer praktischen Anwendung auf das As-Mischen zurückführbar ist, derart unterdrückt werden, dass die As-Mischmenge auf höchstens 10 % der p-Bereichskonzentration in der p/n-Säule ausgelegt wird. Auf diese Weise ist aus der 8 vorausgesetzt, dass die As-Konzentration in dem n+-leitenden Substrat vorgenommen wird, ein Wert von höchstens 10 % der Störstellenkonzentration des p-leitenden Epitaxialfilms experimentell ermittelt worden.

Bezüglich der Untergrenze der As-Konzentration in dem n+-leitenden Substrat der 8 bringt As beim Bilden des n+-leitenden Substrats die größte feste Löslichkeit in dem Siliziumsubstrat hervor. Eine Sb-Konzentration liegt gewöhnlich in der Größenordnung von 1018/cm3. Da jedoch der Sättigungsdampf von As im Vakuum hoch ist, ist der Einfluss der Ausdiffusion von As groß. Folglich wird die Untergrenze der As-Substratkonzentration auf einen Wert von 1 × 1018/cm3 gesetzt, bei welchem das As-Substrat durch ein Sb-Substrat ersetzt werden kann. Folglich liegt der vorzuziehende Bereich der As-Substratkonzentration bei &agr; ≤ 3 × 1019 × In(&bgr;) – 1 × 1021 und ferner bei &agr; > 1018.

Ferner wird die Obergrenze der Füllepitaxieschicht-Ladungsträgerkonzentration in der 8 (Störstellenkonzentration des Epitaxialfilms 23) auf höchstens 3 × 1017/cm3 ausgelegt, um den Super-Junction vollständig zu verarmen. Folglich liegt die As-Substratkonzentration bestmöglich in einem Bereich von &agr; ≤ 3 × 1019 × In(&bgr;) – 1 × 1021, &agr; > 1 × 1018 und ferner &bgr; < 3 × 1017.

Nachstehend wird ein Verfahren zur Bewertung eines Halbleitersubstrats mit einer Super-Junction-Struktur beschrieben.

Die Korrektheit der Ladungsträgerkonzentrationsverteilung der Super-Junction-Struktur wird derart bestimmt, dass, während Primärionen auf eine Frontoberfläche geschossen werden, um die Frontoberfläche in einer Tiefenrichtung freizulegen, hinsichtlich eines vorbestimmten Planaren Bereichs (SIMS-Analysebereich in den 9 und 10) an einem Teil mit der Super-Junction-Struktur, d. h. einem vorbestimmten Bereich, der eine Mehrzahl von p-leitenden Störstellendiffusionsbereiche 5 und n-leitenden Störstellendiftusionsbereiche 6 aufweist, abgegebene bzw. abgestrahlte Sekundärionen einer Massenspektrometrie unterzogen werden, um dadurch Elemente mittlerer Konzentrationen in der Tiefenrichtung unter den n-leitenden Elementen der Störstellendiffusionsbereiche 6, den p-leitenden Elementen der Störstellendiffusionsbereichen 5 und den Störstellenelementen des Siliziumsubstrats zu analysieren.

Das Bewertungsverfahren wird nachstehend detailliert beschrieben.

Eine Prüfung, bei welcher die Konzentrationen eines p/n-Säulenstruktursubstrats mit einer zweidimensionalen periodischen Struktur analysiert werden, wird vornehmlich zweimal wie folgt ausgeführt.

Bei einem Fertigungsprozess für eine vertikale Super-Junction-MOS-Vorrichtung wird eine Substratgüteuntersuchung auf die Fertigstellung des Substrats hin ausgeführt. Die Vorrichtung wird in dem Substrat gefertigt, das einer nicht fehlerhaften Einheit entspricht, und auf die Fertigstellung der Vorrichtung hin werden eine Enduntersuchung und eine Fehleranalyse ausgeführt.

Bei der Substratleistungsuntersuchung in einem p/n-Säulensubstratarbeitsprozess und der Enduntersuchung und der Fehleranalyse in dem Fall, bei dem ein Leistungsbaustein, wie beispielsweise der SJ-MOS unter Verwendung des p/n-Säulensubstrats gebildet worden ist, ist ein herkömmliches Halbleitersubstratbewertungsverfahren (wie beispielsweise ein Spread-Resistance-Messverfahren, ein CV-Messverfahren oder eine Sekundärionenmassenspektrometrie) derart ausgelegt, dass die Größe einer Säule (die Breite des p-leitenden Bereichs 5 oder des n-leitenden Bereichs 6 in der 2) ungefähr 0,5 bis 5 &mgr;m beträgt, während die Größe einer Erfassungssonde einige mm bis einige zehn &mgr;m im Durchmesser beträgt, so dass die Säule nicht in genauen Kontakt mit jeder Säule gebracht werden und die Konzentrationsbewertung jeder einzelnen p/n-Säule nicht vorgenommen werden kann. Bei einem Bewerten und Steuern von Störstellenkonzentrationen in der p/n-Säule ist es folglich üblich, einen planaren Epitaxialfilm unter den gleichen Zuständen auf einem Prüfwafer zu bilden und die Störstellenkonzentrationen des Prüfwafers ersatzweise für die Konzentrationsverteilung jeder p/n-Säule zu bewerten. Wenn das Verfahren jedoch in dem Fall, bei dem ein p-leitender Epitaxialfilm auf einem in der 11B gezeigten n-leitenden Substrat gebildet worden ist (auf dem planaren Epitaxialfilm basierende Bewertung), direkt angewandt wird, sind im Falle dieser Ausführungsform die nachstehend aufgeführten Nachteile involviert.

Erstens kann der Einfluss einer Form durch das Füllen jedes Grabens in einem Fall, bei dem der p-leitende Epitaxialfilm, wie in den 11A und 11B gezeigt, gebildet wird, um die Gräben zu füllen, nicht bewertet werden (beispielsweise kann der Einfluss, der darauf zurückzuführen ist, dass es schwierig wird, jedem Graben Gas zuzuführen, nicht bewerten werden). Zweitens weist jeder Graben die Mehrzahl von Innenoberflächen von einer Bodenoberfläche und Seitenoberflächen auf und kann der Einfluss einer Flächenausrichtung nicht bewertet werden. Drittens kann der Einfluss einer Verteilung in einer Tiefenrichtung, wie beispielsweise der Einfluss der Gasströmung, nicht bewertet werden. Folglich ist die Bewertung in dem in den 11A und 11B gezeigten Fall mit Hilfe des herkömmlichen Modells nicht ausführbar. Bei dem in den 11C und 11D gezeigten Fall ist die Bewertung mit Hilfe des herkömmlichen Modells möglich, sind jedoch die Einflüsse einer Säulenform usw. nicht bekannt.

Folglich wird die Analyse, wie in den 9 und 10 gezeigt, mit Hilfe der Sekundärionenmassenspektrometrie (SIMS) von der Frontoberfläche der periodischen Struktur der p/n-Säulen ausgeführt, wodurch die Tiefenanalyse der mittleren Störstellenkonzentrationen jeder p/n-Säule innerhalb eines Erfassungsbereichs (Quadrat mit einer Seitenlänge von einigen zehn bis einigen hundert &mgr;m) möglich wird. Dieses Verfahren bewertet gleichzeitig den p-leitenden Epitaxialfilm, der in die periodische Struktur der Gräben gefüllt ist, die zu gleichen Intervallen und Breiten angeordnet sind, und den n-leitenden Epitaxialfilm auf dem Substrat, um dadurch die mittleren Konzentrationen beider Bereichen zu erfassen. Folglich kann die Korrektheit der Konzentrationsverteilung in der p/n-Säule dann, wenn eine Grabenstruktur innerhalb eines Bewertungsbereiches konstant gehalten wird, über die Tiefenanalyse bestimmt werden.

Nachstehend werden Fälle, bei denen solch ein Bewertungsverfahren angewandt wird, anhand von Beispielen beschrieben.

12 zeigt SIMS-Ergebnisse in dem Fall, bei dem ein epitaxiales Wachstum unter Verwendung von Dichlorsilan (DCS) als Siliziumquellengas und ohne Hinzufügen von Chlorwasserstoff ausgeführt wurde. Eine As-Konzentration betrug 7 × 1019/cm3. Aus der 12 wird ersichtlich, dass die Differenz zwischen einer Phosphor-(P)-konzentration und einer Bor-(B)-konzentration in einer Tiefe von 4 bis 12 &mgr;m hoch ist, so dass keine wünschenswerte Konzentrationsverteilung erzielt wird. Ferner ist eine Arsen-(As)-konzentration sehr gering und liegt konkret bei einem Wert von kleiner oder gleich 1 × 1015/cm3.

13 zeigt SIMS-Ergebnisse in dem Fall, bei dem ein epitaxiales Wachstum unter Verwendung von DCS als Siliziumquellengas und Hinzufügung von Chlorwasserstoff ausgeführt wurde. Eine As-Konzentration betrug 7 × 1019/cm3. Aus der 13 wird ersichtlich, dass die Differenz zwischen einer P-Konzentration und einer B-Konzentration in einer Tiefe von 4 bis 12 &mgr;m gering ist. Ferner ist die As-Konzentration in der 13 sehr hoch und liegt konkret bei einem Wert von größer oder gleich 1 × 1015/cm3. Der Grund hierfür liegt darin, dass das As eines Substrats, wie in 24 gezeigt, geätzt wird, um an der Frontoberfläche des Substrats zu haften, bedingt durch das Mischen von Chlorwasserstoff. Insbesondere diffundiert As von der Rückseitenoberfläche und der Außenumfangsoberfläche des Substrats und verunreinigt die p/n-Säulen.

14 zeigt SIMS-Ergebnisse in dem Fall, bei dem ein epitaxiales Wachstum unter Verwendung von DCS als Siliziumquellengas und Hinzufügung von Chlorwasserstoff ausgeführt wurde. Eine As-Konzentration betrug hierbei 4 × 1019/cm3. Aus der 14 wird ersichtlich, dass die Differenz zwischen einer P-Konzentration und einer B-Konzentration in einer Tiefe von 4 bis 12 &mgr;m gering ist. Ferner kann die As-Konzentration in der 14 gering ausgelegt werden und konkret einen Wert von kleiner oder gleich 1 × 1015/cm3 aufweisen.

Die Borkonzentration [NB] und die Phosphorkonzentration [NP] jeder p/n-Säule können aus den nachstehenden Gleichungen erhalten werden, wobei "Nexp-B" und "Nexp-p" die durch SIMS erfasste Borkonzentration bzw. Phosphorkonzentration beschreiben und "WB" und "WP" die Breite einer p-leitenden Schicht bzw. die Breite einer n-leitenden Schicht beschreiben. NB = Nexp-B × (WB + WP)/WB(F5) NP = Nexp-P × WB + WP/WP(F6)

Wenn beispielsweise die Borkonzentration oder Nexp-B in einer Tiefe von 2 &mgr;m in der 14 einen Wert von 5 × 1015/cm3 aufweist und WB = WP gilt, nimmt die Borkonzentration NB einen Wert von 10 × 1015/cm3 (= 5 × 1015 × 2/1) an.

Gemäß der Ausführungsform werden die nachstehend aufgeführten Vorteile erzielt.

(1) Ein Verfahren zur Fertigung eines Halbleitersubstrats, welches den ersten Schritt zum Überlagern eines n+-leitenden Siliziumsubstrats (Siliziumsubstrat des ersten Leitfähigkeitstyps) mit einem n-leitenden Epitaxialfilm (Epitaxialfilm des ersten Leitfähigkeitstyps) 2, der eine geringere Störstellenkonzentration als das Siliziumsubstrat 1 aufweist, den zweiten Schritt zum Bilden der Gräben 4 in dem Epitaxialfilm 2 auf dem Siliziumsubstrat 1 und den dritten Schritt zum Bilden eines p-leitenden (zweiter Leitfähigkeitstyp) Epitaxialfilms 23 auf dem die Gräben 4 aufweisenden n-leitenden Epitaxialfilm 2 zum Füllen der Gräben 4 mit dem p-leitenden Epitaxialfilm 23 umfasst, wobei bei wenigstens einem abschließenden Füllschritt in dem Fall, bei dem die Gräben 4 bei dem dritten Schritt mit dem p-leitenden Epitaxialfilm 23 gefüllt werden, ein Mischgas aus einem Siliziumquellengas und einem Halogenid-Gas als Gas verwendet wird, das für die Bildung des p-leitenden Epitaxialfilms 23 zugeführt wird, und das nachstehende Verhältnis dann gilt, wenn "&agr;" die Konzentration von Arsen als die Verunreinigung des Siliziumsubstrats 1 und "&bgr;" die Störstellenkonzentration des p-leitenden Epitaxialfilms 23 beschreibt. &agr; ≤ 3 × 1019 × In(&bgr;) – 1 × 1021(F7)

Folglich kann die Mischmenge von As dann, wenn bei dem dritten Schritt der p-leitende Epitaxialfilm 23 auf dem die Gräben 4 aufweisenden n-leitenden Epitaxialfilm 2 gebildet wird, um dadurch die Gräben 4 mit dem p-leitenden Epitaxialfilm 23 zu füllen, niedergehalten werden. Dies führt dazu, dass in einem Halbleitersubstrat, bei dem die Gräben 4 in dem Epitaxialfilm 2 auf dem Siliziumsubstrat 1 mit dem Epitaxialfilm 23 des zu dem Epitaxialfilm 2 entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps gefüllt werden, eine gewünschte Ladungsträgerverteilung erzielt werden kann.

Bei einem Halbleitersubstrat mit einer Super-Junction-Struktur gilt dann, wenn "&agr;" die Konzentration von Arsen als die Verunreinigung des Siliziumsubstrats 1 und "&bgr;" die Störstellenkonzentration des p-leitenden Epitaxialfilms 5 beschreibt, das folgende Verhältnis. &agr; ≤ 3 × 1019 × In(&bgr;) – 1 × 1021(F8)

Ferner wird die Struktur einer vertikalen Super-Junction-MOS-Vorrichtung unter Verwendung dieses Halbleitersubstrat aufgebaut. Der gleiche Vorteil kann ebenso bei diesen Strukturen erzielt werden.

(2) Bei wenigstens dem abschließenden Füllschritt in dem Fall, bei dem die Gräben 4 mit dem p-leitenden Epitaxialfilm 23 gefüllt werden, als der Filmbildungszustand des Epitaxialfilms 23, wird eine Wachstumsrate an dem offenen Teil jedes Grabens, was den an der Seitenoberfläche jedes Grabens wachsenden Epitaxialfilm betrifft, geringer als eine Wachstumsrate an einem tiefer als der offene Teil des Grabens liegenden Teil ausgelegt, wodurch der Verschluss des offenen Teils des Grabens durch den Epitaxialfilm 23 unterdrückt werden kann, um die Füllbarkeit jedes Grabens zu verbessern.

(3) Wenn X [slm] die Standarddurchflussrate des Halogenid-Gases und Y [&mgr;m/min] eine Wachstumsrate beschreibt, gilt in dem Fall, bei dem der p-leitende Epitaxialfilm 23 gebildet wird, um bei dem dritten Schritt die Gräben 4 zu füllen, das nachstehende Verhältnis, wenn das Seitenverhältnis jedes Grabens 4 geringer als 10 ist. Y < 0,2 X + 0,1(F9)

Wenn das Seitenverhältnis jedes Grabens einen Wert von größer oder gleich 10 und kleiner 20 aufweist, gilt das nachstehende Verhältnis. Y < 0,2 X + 0,05(F10)

Wenn das Seitenverhältnis jedes Grabens 4 einen Wert von größer oder gleich 20 aufweist, gilt das nachstehende Verhältnis. Y < 0,2 X(F11)

Folglich wird die Filmbildung von dem Gesichtspunkt eines effizienten Füllens der Gräben mit dem Epitaxialfilm und gleichzeitigen Unterdrückens auftretender Hohlräume her vorteilhaft.

(4) Ein Verfahren zur Bewertung eines Halbleitersubstrats mit einer Super-Junction-Struktur, bei der ein n+-leitendes Siliziumsubstrat 1 mit einem n-leitenden Epitaxialfilm 2 überlagert ist, der eine geringere Störstellenkonzentration als das Siliziumsubstrat 1 aufweist, während Gräben 4 in dem n-leitenden Epitaxialfilm 2 mit einem p-leitenden Epitaxialfilm 5 gefüllt sind, wodurch die n-leitenden Störstellendiffusionsbereiche 6, die sich in einer Tiefenrichtung erstrecken, und die p-leitenden Störstellendiftusionsbereiche 5, die sich ebenso in der Tiefenrichtung erstrecken, in hoher Anzahl in einem Zustand nebeneinander angeordnet sind, bei dem sie in einer planaren Richtung benachbart zueinander liegen, wobei in dem vorbestimmten Bereich einer Ebene an einem Teil mit einer Super-Junction-Struktur, die wenigstens die Mehrzahl von n-leitenden Störstellendiffusionsbereichen 6 und p-leitenden Störstellendiffusionsbereichen 5 umfasst, während Primärionen auf eine Frontoberfläche geschossen werden, &mgr;m die Frontoberfläche in der Tiefenrichtung freizulegen, abgegebene Sekundärionen einer Massenspektrometrie unterzogen werden, um dadurch Elemente mittlerer Konzentrationen in der Tiefenrichtung unter der n-leitenden Dotiersubstanz der Störstellendiffusionsbereiche 6, der p-leitenden Dotiersubstanz der Störstellendiffusionsbereiche 5 und der Dotiersubstanz des Siliziumsubstrats 1 zu analysieren, und um zu entscheiden, ob die Ladungsträgerkonzentrationsverteilung der Super-Junction-Struktur korrekt bzw. angemessen ist.

Folglich kann das Halbleitersubstrat selbst dann, wenn der Epitaxialfilm 23 des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps gebildet wird, um die Gräben 4 zu füllen, hinsichtlich des Einflusses einer Form, des Einflusses einer Flächenausrichtung und des Einflusses der Verteilung in einer Tiefenrichtung, die auf das Füllen der Gräben zurückzuführen ist, bewertet werden.

(Zweite Ausführungsform)

Nachstehend wird eine zweite Ausführungsform auf die von der ersten Ausführungsform verschiedenen Punkte ausgerichtet beschrieben.

15 zeigt als Ersatz für die 1 eine Schnittansicht eines vertikalen Trench-Gate-MOSFET dieser Ausführungsform.

Bei dieser Ausführungsform reicht der Bodenteil jedes Grabens 4, wie in 15 gezeigt, nicht bis zu einem n+-leitenden Siliziumsubstrat 1, sondern liegt innerhalb eines n-leitenden Epitaxialfilms 2.

Folglich ist der Fertigungsprozess wie folgt ausgelegt.

Mit Bezug auf die 16A wird der n-leitende Epitaxialfilm 2 auf dem n+-leitenden Siliziumsubstrat 1 gebildet, werden die Gräben 20 gebildet, werden die Gräben 20 mit Siliziumoxidfilmen 21 gefüllt und wird der n-leitende Epitaxialfilm 2 geglättet. Anschließend wird, wie in 16B gezeigt, ein Ätzen abgeschlossen, bevor das Siliziumsubstrat 1 erreicht wird, und zwar bei einem Grabenbildungsschritt für den n-leitenden Epitaxialfilm 2, bei dem ein Siliziumoxidfilm 22 auf dem n-leitenden Epitaxialfilm 2 verwendet wird. Dies führt dazu, dass die Bodenoberfläche jedes Grabens 4 innerhalb des n-leitenden Epitaxialfilms 2 liegt.

Anschließend wird der als Maske verwendete Siliziumoxidfilm 22, wie in 16C gezeigt, entfernt, und ein p-leitender Epitaxialfilm 23, wie in 16D gezeigt, unter Verwendung eines Mischgases aus einem Siliziumquellengas und einem Halogenid-Gas auf dem Epitaxialfilm 2, einschließlich der Innenoberflächen der Gräben 4, gebildet, um dadurch die Gräben 4 mit dem Epitaxialfilm 23 zu füllen. Hierbei wird das n+-leitende Siliziumsubstrat 1 nicht innerhalb der Gräben 4 freigelegt, so dass sich Arsen (As) innerhalb des n+-leitenden Siliziumsubstrats 1 nicht durch die inneren Teile der Gräben 4 zerstreut.

Anschließend wird die resultierende Struktur, wie in 17A gezeigt, von der Seite der oberen Oberfläche des Epitaxialfilms 23 aus durch Polieren geglättet, ein p--leitender Epitaxialfilm 24, wie in 17B gezeigt, auf dem Epitaxialfilm 2 gebildet, n--leitende Pufferbereiche 13, wie in 17C gezeigt, gebildet und ein p--leitender Epitaxialfilm 26, wie in 17D gezeigt, auf dem p--leitenden Epitaxialfilm 24 gebildet.

Ferner werden ein LOCOS-Oxidfilm 15, p-Wannenschichten 7, Gräben 8, Gateoxidfilme 9, Polysiliziumgateelektroden 10, n+-leitende Sourcebereiche 11 und p+-leitende Sourcekontaktbereiche 12, wie in 15 gezeigt, gebildet.

Gemäß der Ausführungsform wird der nachstehende Vorteil erzielt.

Beim Bilden der Gräben 4 bei dem zweiten Schritt werden die Gräben 4 derart gebildet, dass sie nicht bis zu dem Siliziumsubstrat 1 reichen, wodurch das Siliziumsubstrat 1 zu den Bodenoberflächen der Gräben freigelegt wird, so dass das Mischen von As von den entsprechenden Teilen verhindert werden kann.

(Dritte Ausführungsform)

Nachstehend wird eine dritte Ausführungsform auf die von der ersten Ausführungsform verschiedenen Punkte gerichtet beschrieben.

Bei dieser Ausführungsform ist die Rückseitenoberfläche und die Außenumfangsoberfläche eines Siliziumsubstrats 1 bei der Struktur eines Halbleitersubstrats, wie in 18A gezeigt, mit einem Schutzfilm 30 bedeckt. Ein Fertigungsprozess wird nachstehend beschrieben.

Ein n-leitender Epitaxialfilm 2 wird, wie in 18A gezeigt, auf dem n+-leitenden Siliziumsubstrat 1 gebildet. Ferner werden die untere Oberfläche (Rückseitenoberfläche) des n+-leitenden Siliziumsubstrats 1 und die Seitenoberfläche (Außenumfangsoberfläche) des Substrats 1 mit dem Schutzfilm 30 bedeckt. Als der Schutzfilm 30 wird ein Siliziumoxidfilm, ein Siliziumnitridfilm, ein polykristalliner Siliziumfilm oder dergleichen verwendet. Anschließend werden die Gräben 20 gebildet, mit Siliziumoxidfilmen 21 gefüllt und der n-leitende Epitaxialfilm 2 geglättet.

Anschließend werden Gräben 4, wie in 18B gezeigt, in dem n-leitenden Epitaxialfilm 2 gebildet, indem ein Siliziumoxidfilm 22 auf dem n-leitenden Epitaxialfilm 2 und der Siliziumoxidfilm 22, wie in 18C gezeigt, als Maske verwendet wird. Anschließend wird ein p-leitender Epitaxialfilm 23, wie in 18D gezeigt, unter Verwendung eines Mischgases aus einem Siliziumquellengas und einem Halogenid-Gas auf dem Epitaxialfilm 2 gebildet, einschließlich der Innenoberflächen der Gräben 4, um dadurch die Gräben 4 mit dem Epitaxialfilm 23 zu füllen. Hierbei werden die untere Oberfläche (Rückseitenoberfläche) und die Seitenoberfläche (Außenumfangsoberfläche) des n+-leitenden Siliziumsubstrats 1 mit dem Schutzfilm 30 bedeckt, so dass das Zerstreuen von Arsen (As) innerhalb des n+-leitenden Siliziumsubstrats 1 unterdrückt werden kann.

Anschließend wird die resultierende Struktur, wie in 19A gezeigt, von der Seite der oberen Oberfläche des Epitaxialfilms 23 aus durch Polieren geglättet, wird ein p--leitender Epitaxialfilm 24, wie in 19B gezeigt, auf dem Epitaxialfilm 2 gebildet, werden p--leitende Pufferbereiche 13, wie in 19C gezeigt, gebildet und wird ein p--leitender Epitaxialfilm 26, wie in 19D gezeigt, auf dem p--leitenden Epitaxialfilm 24 gebildet. Anschließend wird der Schutzfilm 30 entfernt.

Gemäß der Ausführungsform kann der nachstehend beschriebene Vorteil erzielt werden.

Beim Füllen der Gräben 4 mit dem p-leitenden Epitaxialfilm 23 werden die Gräben 4 mit dem p-leitenden Epitaxialfilm 23 in einem Zustand gefüllt, bei dem die Rückseitenoberfläche und die Außenumfangsoberfläche des Siliziumsubstrats 1 mit dem Schutzfilm 30 bedeckt sind, wodurch das Siliziumsubstrat 1 nicht auf der Rückseitenoberfläche und nicht auf der Außenumfangsoberfläche des Siliziumsubstrats 1 freigelegt ist, so dass das Mischen von As von den entsprechenden Teilen verhindert werden kann.

Die Konfiguration der dritten Ausführungsform (bei welcher der Schutzfilm verwendet wird) und die Konfiguration der zweiten Ausführungsform (bei welcher die Gräben derart gebildet werden, dass sie das Substrat nicht erreichen) können kombiniert werden.

(Vierte Ausführungsform)

Nachstehend wird eine vierte Ausführungsform auf die von der ersten Ausführungsform verschiedenen Punkte ausgerichtet beschrieben.

Die 20A bis 20D und 21A bis 21D zeigen Schnittansichten eines Fertigungsprozesses für ein Halbleitersubstrat dieser Ausführungsform.

Zunächst wird ein n+-leitendes Siliziumsubstrat 40, wie in 20A gezeigt, vorbereitet und ein n-leitender Epitaxialfilm 41 darauf gebildet. Das n+-leitende Siliziumsubstrat 40 verwendet As (Arsen) als Störstelle. Ferner wird ein als Ätzmaske dienender Siliziumoxidfilm 42, wie in 20B gezeigt, auf der oberen Oberfläche des Epitaxialfilms 41 gebildet und auf ein Beschichten des Siliziumoxidfilms 42 mit einem Fotolackmaterial hin durch Fotolithographie in gewünschten Bereichen des Films 42 mit Öffnungen 42a ausgebildet. Ferner werden Gräben 43, wie 20C gezeigt, in dem Epitaxialfilm 41 gebildet, indem der Siliziumoxidfilm 42 als die Maske verwendet wird. D. h., es wird ein anisotropes Ätzen von den Öffnungen 42a als Trockenätzen ausgeführt, um dadurch Gräben 43 zu bilden.

Anschließend wird der als Maskenmaterial verwendete Oxidfilm 42, wie in 20D gezeigt, entfernt und ein p-leitender Epitaxialfilm 44, wie in 21A gezeigt, durch epitaxiales Wachstum auf dem die Gräben 43 aufweisenden Epitaxialfilm 41 gebildet.

Anschließend wird der Epitaxialfilm 44, wie in 21B gezeigt, dem Ätzen der offenen Teile der Gräben 43 unterzogen, indem HCl-Gas eingeleitet wird. Das Ätzen der offenen Teile ist nicht auf HCl beschränkt, sondern es kann ebenso ein eine Ätzwirkung bezüglich des Siliziumfilms aufweisendes H2-Gas verwendet werden. Bei dem H2-Ätzen sollte vorzugsweise, wie bei dem HCl-Ätzen, die Gasdurchflussraten – bestimmt werden können. Auf diese Weise werden die offenen Teile der Gräben 43 geätzt, indem der Ätzprozess von Teilen des Epitaxialfilms 44 ausgeführt wird. Anschließend wird ein p-leitender Epitaxialfilm 45, wie in 21C gezeigt, gebildet, um die Gräben 43 zu füllen. Hierbei sind die offenen Teile der Gräben auf die Bildung des Epitaxialfilms 44 folgend durch das Ätzen geweitet worden, so dass ein Verschließen der offenen Teile der Gräben verhindert und die Füllbarkeit der Gräben verbessert werden kann.

Auf diese Weise kann die Füllbarkeit dann, wenn die offenen Teile der Gräben verschlossen werden, was einen Füllfehler (Kavität) verursachen kann, selbst bei dem erneuten epitaxialen Wachstum verbessert werden, indem der HCl-Ätzschritt des Epitaxialfilms 45 und der Epitaxialwachstumsschritt erneut ausgeführt werden. D. h., sowohl der Ätzprozess von Teilen des p-leitenden Epitaxialfilms als auch der Bildungsprozess des p-leitenden Epitaxialfilms werden eine Mehrzahl von Malen ausgeführt, um dadurch die Gräben mit den gestapelten p-leitenden Epitaxialfilmen zu füllen.

Ferner werden die Oberflächen der Epitaxialfilme 44 und 45 auf dem Substrat 40, 41 auf das Auftüllepitaxialwachstum folgend geglättet, wodurch oberhalb der Gräben 43 verbleibende Stufen, wie in 21D gezeigt, entfernt werden. Folglich ist der Epitaxialfilm 46 in dem Graben 43 eingebettet.

Ebenso gilt bei diesem Fertigungsverfahren dann, wenn "&agr;" die Konzentration von Arsen als die Verunreinigung des Siliziumsubstrats 40 und "&bgr;" die Störstellenkonzentration der p-leitenden Epitaxialfilme 44 und 45 beschreibt, das folgende Verhältnis. &agr; ≤ 3 × 1019 × In(&bgr;) – 1 × 1021(F12)

Folglich kann eine As-Mischmenge in den p/n-Säulen klein ausgelegt werden, obgleich bei dem Chlorwasserstoffätzprozess eine As-Diffusion auftritt.

Gemäß dieser Ausführungsform kann der folgende Vorteil erzielt werden.

Ein Verfahren zur Fertigung eines Halbleitersubstrats, das den ersten Schritt zum Überlagern eines n+-leitenden Siliziumsubstrats (Siliziumsubstrat des ersten Leitfähigkeitstyps) 40 mit einem n-leitenden Epitaxialfilm 41 (Epitaxialfilm des ersten Leitfähigkeitstyps), der eine geringere Störstellenkonzentration als das Siliziumsubstrat 40 aufweist, den zweiten Schritt zum Bilden von Gräben 43 in dem n-leitenden Epitaxialfilm 41 auf dem Siliziumsubstrat 40, den dritten Schritt zum Bilden eines p-leitenden (zweiter Leitfähigkeitstyp) Epitaxialfilms 44 durch epitaxiales Wachstum auf dem die Gräben 43 aufweisenden n-leitenden Epitaxialfilm 41 und den vierten Schritt zum Ausführen des Ätzprozesses von Teilen des p-leitenden Epitaxialfilms 44 und des Bildungsprozesses eines p-leitenden Epitaxialfilms 45, die einmal oder eine Mehrzahl von Malen ausgeführt werden, um dadurch die Gräben 43 mit den gestapelten p-leitenden (zweiter Leitfähigkeitstyp) Epitaxialfilmen 44 und 45 zu füllen, umfasst, wobei dann, wenn "&agr;" die Konzentration von Arsen als die Verunreinigung des Siliziumsubstrats 40 und "&bgr;" die Störstellenkonzentration des p-leitenden Epitaxialfilms 44, 45 beschreibt, das nachstehende Verhältnis gilt. &agr; ≤ 3 × 1019 × In(&bgr;) – 1 × 102(F13)

Folglich kann die Mischmenge von As beim Ausführen des Ätzprozesses von Teilen des p-leitenden Epitaxialfilms 44 bei dem vierten Schritt niedergehalten werden. Dies führt dazu, dass in einem Halbleitersubstrat, bei dem die in dem Epitaxialfilm 41 auf dem Siliziumsubstrat 40 gebildeten Gräben 43 mit den Epitaxialfilmen 44 und 45 des zu dem Epitaxialfilm 41 entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps gefüllt werden, eine gewünschte Ladungsträgerverteilung erzielt werden kann.

Bei dieser Ausführungsform können die Gräben bei dem zweiten Schritt ebenso derart gebildet werden, dass sie, wie bei der zweiten Ausführungsform beschrieben, nicht bis zu dem Siliziumsubstrat reichen. In diesem Fall kann ebenso der gleiche Vorteil wie bei der zweiten Ausführungsform erzielt werden. Ferner kann bei dieser Ausführungsform das bei der dritten Ausführungsform beschriebene Verfahren angewandt werden. D. h., beim Ausführen des Ätzprozesses von Teilen des p-leitenden Epitaxialfilms 44 kann der Ätzprozess ebenso in einem Zustand ausgeführt werden, bei dem die Rückseitenobertläche und die Außenumfangsoberfläche des Siliziumsubstrats 40 mit einem Schutzfilm bedeckt sind. In diesem Fall kann ebenso der gleiche Vorteil wie bei der dritten Ausführungsform erzielt werden.

Ferner kann das Substrat ebenso bei dieser Ausführungsform bewertet werden, indem das unter Bezugnahme auf die 9 und 10 beschriebene Bewertungsverfahren angewandt wird.

Ferner kann das unter Bezugnahme auf die 9 und 10 beschriebene Bewertungsverfahren in dem Fall auf ein Bewertungsverfahren angewandt werden, wenn Gräben in einem Bulk-Substrat gebildet und mit einem Epitaxialfilm eines entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps gefüllt sind.

Genauer gesagt, ein Verfahren zur Bewertung eines Halbleitersubstrats mit einer Super-Junction-Struktur, bei der, wie in 22 gezeigt, Gräben 61, die in einem n-leitenden (erster Leitfähigkeitstyp) Siliziumsubstrat 60 gebildet sind, mit einem p-leitenden (zweiter Leitfähigkeitstyp) Epitaxialfilm 62 gefüllt sind, wodurch n-leitende Störstellendiffusionsbereiche 63, die sich in einer Tiefenrichtung erstrecken, und p-leitende (zweiter Leitfähigkeitstyp) Störstellendiffusionsbereiche 64, die sich ebenso in der Tiefenrichtung erstrecken, in hoher Anzahl in einem Zustand angeordnet sind, bei dem sie in einer planaren Richtung benachbart zueinander liegen, wobei in dem vorbestimmten Bereich einer Ebene an einem Teil mit der Super-Junction-Struktur, die wenigstens die Mehrzahl von n-leitenden (erster Leittähigkeitstyp) Störstellendiffusionsbereichen 63 und p-leitenden (zweiter Leitfähigkeitstyp) Störstellendiffusionsbereichen aufweist, wie in 23 gezeigt, während Primärionen auf eine Frontoberfläche geschossen werden, um die Frontoberfläche in der Tiefenrichtung freizulegen, abgegebene Sekundärionen einer Massenspektrometrie unterzogen werden, um dadurch Elemente mittlerer Konzentrationen in der Tiefenrichtung unter den n-leitenden (erster Leitfähigkeitstyp) Elementen der Störstellendiffusionsbereiche 63 und den p-leitenden (zweiter Leitfähigkeitstyp) Elementen der Störstellendiffusionsbereiche 64 zu analysieren und eine Korrektheit der Ladungsträgerkonzentrationsverteilung der Super-Junction-Struktur zu bestimmen. Folglich kann das Halbleitersubstrat selbst dann, wenn der Epitaxialfilm 62 des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps gebildet wird, um die Gräben 61 zu füllen, hinsichtlich des Einflusses einer Form, des Einflusses einer Flächenausrichtung und des Einflusses der Verteilung in einer Tiefenrichtung, die auf das Füllen der Gräben zurückzuführen ist, bewertet werden.

Gemäß der obigen Beschreibung ist der erste Leitfähigkeitstyp n-leitend und der zweite Leitfähigkeitstyp p-leitend ausgelegt gewesen, wobei die Leitfähigkeitstypen ebenso derart ausgelegt bzw. umgekehrt werden können, dass der erste Leitfähigkeitstyp p-leitend und der zweite Leitfähigkeitstyp n-leitend ist (d. h., in der 1 ist das Substrat 1 p+-leitend, der Bereich 5 n-leitend und der Bereich 6 p-leitend).

Die obige Offenbarung weist die folgenden Ausgestaltungen auf.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Fertigung einer Halbleitervorrichtung die folgenden Schritte: Bilden eines ersten Epitaxialfilms eines ersten Leitfähigkeitstyps auf einem Siliziumsubstrat des ersten Leitfähigkeitstyps, wobei der erste Epitaxialfilm eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die Störstellenkonzentration des Siliziumsubstrats ist; Bilden eines Grabens in dem ersten Epitaxialfilm; und Bilden eines zweiten Epitaxialfilms eines zweiten Leitfähigkeitstyps derart auf dem ersten Epitaxialfilm und in dem Graben, dass der Graben mit dem zweiten Epitaxialfilm gefüllt wird. Der Schritt zum Bilden des zweiten Epitaxialfilms umfasst einen abschließenden Schritt, bei dem ein Mischgas aus einem Siliziumquellengas und einem Halogenid-Gas zum Bilden des zweiten Epitaxialfilms verwendet wird. Das Siliziumsubstrat weist eine als &agr; definierte Arsenkonzentration als Störstellenkonzentration auf. Der zweite Epitaxialfilm weist eine als &bgr; definierte Störstellenkonzentration auf. Die Arsenkonzentration in dem Siliziumsubstrat und die Störstellenkonzentration in dem zweiten Epitaxialfilm weisen das folgende Verhältnis auf: &agr; ≤ 3 × 1019 × In(&bgr;) – 1 × 1021.

Bei dem obigen Verfahren wird eine in den zweiten Epitaxialfilm einzubringende Arsenmenge verringert, wenn der Graben mit dem zweiten Epitaxialfilm gefüllt wird. Auf diese Weise kann eine angemessene Trägerkonzentrationsverteilung in der Vorrichtung erzielt werden.

Alternativ kann eine Wachstumsrate des zweiten Epitaxialfilms nahe einer Öffnung des Grabens bei dem abschließenden Schritt des Schritts zum Bilden des zweiten Epitaxialfilms geringer als eine Wachstumsrate des zweiten Epitaxialfilms in dem Graben sein. In diesem Fall blockiert der zweite Epitaxialfilm nicht die Öffnung des Grabens, bevor der Graben vollständig mit dem zweiten Epitaxialfilm gefüllt ist. Auf diese Weise wird der Graben ausreichend mit dem zweiten Epitaxialfilm gebildet.

Alternativ kann bei dem Schritt zum Bilden des zweiten Epitaxialfilms ein Halogenid-Gas zum Bilden des zweiten Epitaxialfilms verwendet werden. Das Halogenid-Gas weist eine Standarddurchflussrate auf, die als X mit slm als Einheit definiert ist. Der zweite Epitaxialfilm wächst mit einer Wachstumsrate, die als Y mit Mikrometer pro Minute als Einheit definiert ist. Wenn der Graben ein Seitenverhältnis von kleiner 10 aufweist, weisen die Standarddurchflussrate des Halogenid-Gases und die Wachstumsrate des zweiten Epitaxialfilms das folgende Verhältnis auf: Y < 0,2 X + 0,1. In diesem Fall weist der zweite Epitaxialfilm keinen Hohlraum auf und wird der Graben ferner ausreichend mit dem zweiten Epitaxialfilm gefüllt.

Alternativ können die Standarddurchflussrate des Halogenid-Gases und die Wachstumsrate des zweiten Epitaxialfilms dann, wenn der Graben ein Seitenverhältnis von größer oder gleich 10 und kleiner 20 aufweist, das folgende Verhältnis aufweisen: Y < 0,2 X + 0,05.

Alternativ können die Standarddurchflussrate des Halogenid-Gases und die Wachstumsrate des zweiten Epitaxialfilms dann, wenn der Graben ein Seitenverhältnis von größer oder gleich 20 aufweist, das folgende Verhältnis aufweisen: Y < 0,2 X.

Alternativ kann der Graben bei dem Schritt zum Bilden des Grabens nicht das Siliziumsubstrat erreichen. In diesem Fall wird das Siliziumsubstrat nicht auf dem Boden des Grabens freigelegt. Folglich gelangt das Arsenatom von dem Boden des Grabens nicht in den zweiten Epitaxialfilm.

Alternativ kann das Verfahren ferner den Schritt umfassen: Bilden eines Schutzfilms auf einer Oberfläche des Siliziumsubstrats und auf einer Seitenoberfläche des Siliziumsubstrats vor dem Schritt zum Bilden des zweiten Epitaxialfilms. Die eine Oberfläche des Siliziumsubstrats liegt auf der gegenüberliegenden Seite des ersten Epitaxialfilms. In diesem Fall gelangt das Arsenatom nicht von der einen Oberfläche und der Seitenoberfläche des Siliziumsubstrats in den zweiten Epitaxialfilm.

Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Fertigung einer Halbleitervorrichtung die folgenden Schritte: Bilden eines ersten Epitaxialfilms eines ersten Leitfähigkeitstyps auf einem ersten Siliziumsubstrat des ersten Leitfähigkeitstyps, wobei der erste Epitaxialfilm eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die Störstellenkonzentration des Siliziumsubstrats ist; Bilden eines Grabens in dem ersten Epitaxialfilm; Bilden eines zweiten Epitaxialfilms eines zweiten Leitfähigkeitstyps auf dem ersten Epitaxialfilm und in dem Graben; und Ätzen eines Teils des zweiten Epitaxialfilms und Bilden des zweiten Epitaxialfilms derart auf dem ersten Epitaxialfilm und in dem Graben, dass der Graben mit dem zweiten Epitaxialfilm gefüllt wird. Das Siliziumsubstrat weist eine als &agr; definierte Arsenkonzentration als die Störstellenkonzentration auf. Der zweite Epitaxialfilm weist eine als &bgr; definierte Störstellenkonzentration auf. Die Arsenkonzentration in dem Siliziumsubstrat und die Störstellenkonzentration in dem zweiten Epitaxialfilm weisen das folgende Verhältnis auf: &agr; ≤ 3 × 10-9 × In(&bgr;) – 1 × 1021.

Bei dem obigen Verfahren kann eine in den zweiten Epitaxialfilm einzubringende Arsenmenge verringert werden, da der Teil des zweiten Epitaxialfilms geätzt und der zweite Epitaxialfilm anschließend auf dem ersten Epitaxialfilm und in dem Graben gebildet wird. Auf diese Weise kann eine angemessene Trägerkonzentrationsverteilung in der Vorrichtung erzielt werden.

Alternativ kann das Verfahren ferner den Schritt umfassen: Bilden eines Schutzfilms auf einer Oberfläche des Siliziumsubstrats und auf einer Seitenoberfläche des Siliziumsubstrats vor dem Schritt zum Ätzen des Teils des zweiten Epitaxialfilms und Bilden des zweiten Epitaxialfilms. In diesem Fall gelangt das Arsenatom nicht von der einen Oberfläche und der Seitenoberfläche des Siliziumsubstrats in den zweiten Epitaxialfilm.

Gemäß einer dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist eine Halbleitervorrichtung auf: ein Siliziumsubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps; einen ersten Epitaxialfilm des ersten Leitfähigkeitstyps auf dem Siliziumsubstrat, wobei der erste Epitaxialfilm eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die Störstellenkonzentration des Siliziumsubstrats ist; eine Mehrzahl von Gräben in dem ersten Epitaxialfilm; und einen zweiten Epitaxialfilm eines zweiten Leitfähigkeitstyps in jedem Graben. Der erste Epitaxialfilm zwischen zwei benachbarten Gräben bildet einen ersten Störstellenbereich. Der zweite Epitaxialfilm in dem Graben bildet einen zweiten Störstellenbereich. Der erste Störstellenbereich und der zweite Störstellenbereich sind derart abwechseln entlang einer vorbestimmten Richtung parallel zum Siliziumsubstrat angeordnet, dass eine Super-Junction-Struktur gebildet wird. Das Siliziumsubstrat weist eine als &agr; definierte Arsenkonzentration als die Störstellenkonzentration auf. Der zweite Epitaxialfilm weist eine als &bgr; definierte Störstellenkonzentration auf. Die Arsenkonzentration in dem Siliziumsubstrat und die Störstellenkonzentration in dem zweiten Epitaxialfilm weisen das folgende Verhältnis auf: &agr; ≤ 3 × 1019 × In(&bgr;) – 1 × 1021.

Die obige Vorrichtung weist eine ausgezeichnete Ladungsträgerkonzentrationsverteilung auf.

Alternativ kann der Graben einen Boden aufweisen, der nicht bis zu dem Siliziumsubstrat reicht. Ferner kann die Vorrichtung zusätzlich einen Schutzfilm aufweisen, der auf einer Oberfläche des Siliziumsubstrats und auf einer Seitenoberfläche des Siliziumsubstrats angeordnet ist. Die eine Oberfläche des Siliziumsubstrats liegt auf der gegenüberliegenden Seite des ersten Epitaxialfilms. Ferner kann die Halbleitervorrichtung ein vertikaler Super-Junction-MOS-Baustein sein.

Gemäß einer vierten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bewertung einer Halbleitervorrichtung bereitgestellt. Die Vorrichtung weist auf: ein Siliziumsubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps; einen ersten Epitaxialfilm des ersten Leitfähigkeitstyps auf dem Siliziumsubstrat, wobei der erste Epitaxialfilm eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die Störstellenkonzentration des Siliziumsubstrats ist; eine Mehrzahl von Gräben in dem ersten Epitaxialfilm; und einen zweiten Epitaxialfilm eines zweiten Leitfähigkeitstyps in jedem Graben, wobei der erste Epitaxialfilm zwischen zwei benachbarten Gräben einen ersten Störstellenbereich bildet, der zweite Epitaxialfilm in dem Graben einen zweiten Störstellenbereich bildet und der erste Störstellenbereich und der zweite Störstellenbereich derart abwechselnd entlang einer vorbestimmten Richtung parallel zum Siliziumsubstrat angeordnet sind, dass eine Super-Junction-Struktur gebildet ist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Strahlen eines Primärions derart auf eine Oberfläche eines vorbestimmten Bereichs der Super-Junction-Struktur, dass die Oberfläche des vorbestimmten Bereichs in einer Tiefenrichtung senkrecht zum Siliziumsubstrat geätzt wird, wobei der vorbestimmte Bereich der Super-Junction-Struktur eine Mehrzahl von ersten Störstellenbereichen und zweiten Störstellenbereichen aufweist; Massenanalyse eines Sekundärions, das von der Oberfläche des vorbestimmten Bereichs abgegeben wird; Messen einer Durchschnittskonzentration einer Dotiersubstanz in den ersten Störstellenbereichen entlang der Tiefenrichtung; Messen einer Durchschnittskonzentration einer Dotiersubstanz in den zweiten Störstellenbereichen entlang der Tiefenrichtung; Messen einer Durchschnittskonzentration einer Dotiersubstanz in dem Siliziumsubstrat entlang der Tiefenrichtung; und Bestimmen einer Ladungsträgerkonzentrationsverteilung der Super-Junction-Struktur auf der Grundlage der Durchschnittskonzentration in jedem der ersten Störstellenbereiche, der zweiten Störstellenbereiche und dem Siliziumsubstrat.

Bei dem obigen Verfahren wird die Ladungsträgerkonzentrationsverteilung der Super-Junction-Struktur angemessen im Hinblick auf den Einfluss einer Form, einer Kristallausrichtung, eines Tiefenprofils und dergleichen bewertet.

Gemäß einer fünften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bewertung einer Halbleitervorrichtung bereitgestellt. Die Vorrichtung weist auf: ein Siliziumsubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps; eine Mehrzahl von Gräben in dem Siliziumsubstrat; und einen Epitaxialfilm des zweiten Leitfähigkeitstyps in jedem Graben, wobei das Siliziumsubstrat zwischen zwei benachbarten Gräben einen ersten Störstellenbereich bildet, der Epitaxialfilm in dem Graben einen zweiten Störstellenbereich bildet und der erste Störstellenbereich und der zweite Störstellenbereich derart abwechselnd entlang einer vorbestimmten Richtung parallel zum Siliziumsubstrat angeordnet sind, dass eine Super-Junction-Struktur gebildet ist. Das Verfahren umfasst die Schritte: Strahlen eines Primärions derart auf eine Oberfläche eines vorbestimmten Bereichs der Super-Junction-Struktur, dass die Oberfläche des vorbestimmten Bereichs in einer Tiefenrichtung senkrecht zum Siliziumsubstrat geätzt wird, wobei der vorbestimmte Bereich der Super-Junction-Struktur eine Mehrzahl von ersten Störstellenbereichen und zweiten Störstellenbereichen aufweist; Massenanalyse eines Sekundärions, das von der Oberfläche des vorbestimmten Bereichs abgegeben wird; Messen einer Durchschnittskonzentration einer Dotiersubstanz in den ersten Störstellenbereichen entlang der Tiefenrichtung; Messen einer Durchschnittskonzentration einer Dotiersubstanz in den zweiten Störstellenbereichen entlang der Tiefenrichtung; und Bestimmen einer Ladungsträgerkonzentrationsverteilung der Super-Junction-Struktur auf der Grundlage der Durchschnittskonzentration in jedem der ersten Störstellenbereiche und der zweiten Störstellenbereiche.

Bei dem obigen Verfahren wird die Ladungsträgerkonzentrationsverteilung der Super-Junction-Struktur angemessen im Hinblick auf den Einfluss einer Form, einer Kristallausrichtung, eines Tiefenprofils und dergleichen bewertet.

Obgleich die vorliegende Erfindung bezüglich ihrer bevorzugten Ausführungsformen offenbart worden ist, sollte wahrgenommen werden, dass sie nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen und Aufbauten beschränkt ist. Die Erfindung soll derart verstanden werden, dass sie verschiedene Ausgestaltungen und äquivalente Anordnungen abdeckt. Obgleich der verschiedenen, bevorzugten Ausgestaltungen und Konfigurationen sollen ebenso andere Kombinationen und Konfigurationen, die mehr, weniger oder nur ein einziges Element umfassen, ebenso als mit in dem Schutzumfang der Erfindung beinhaltet verstanden werden.


Anspruch[de]
Verfahren zur Fertigung einer Halbleitervorrichtung, mit den Schritten:

– Bilden eines ersten Epitaxialfilms (2, 41) eines ersten Leitfähigkeitstyps auf einem Siliziumsubstrat (1, 40) des ersten Leitfähigkeitstyps, wobei der erste Epitaxialfilm (2, 41) eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die Störstellenkonzentration des Siliziumsubstrats (1, 40) ist;

– Bilden eines Grabens (4, 43) in dem ersten Epitaxialfilm (2, 41); und

– Bilden eines zweiten Epitaxialfilms (23, 44, 45) eines zweiten Leitfähigkeitstyps derart auf dem ersten Epitaxialfilm (2, 41) und in dem Graben (4, 43), dass der Graben (4, 43) mit dem zweiten Epitaxialfilm (23, 44, 45) gefüllt wird, wobei

– der Schritt zum Bilden des zweiten Epitaxialfilms (23, 44, 45) einen abschließenden Schritt umfasst, bei dem ein Mischgas aus einem Siliziumquellengas und einem Halogenid-Gas zum Bilden des zweiten Epitaxialfilms (23, 44, 45) verwendet wird,

– das Siliziumsubstrat (1, 40) eine als &agr; definierte Arsenkonzentration als die Störstellenkonzentration aufweist,

– der zweite Epitaxialfilm (23, 44, 45) eine als &bgr; definierte Störstellenkonzentration aufweist, und

– die Arsenkonzentration in dem Siliziumsubstrat (1, 40) und die Störstellenkonzentration in dem zweiten Epitaxialfilm (23, 44, 45) das folgende Verhältnis aufweisen: &agr; ≤ 3 × 1019 × In(&bgr;) – 1 × 1021.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem abschließenden Schritt des Schritts zum Bilden des zweiten Epitaxialfilms (23, 44, 45) eine Wachstumsrate des zweiten Epitaxialfilms (23, 44, 45) nahe einer Öffnung des Grabens (4, 43) geringer als eine Wachstumsrate des zweiten Epitaxialfilms (23, 44, 45) in dem Graben (4, 43) ist. Verfahren zur Fertigung einer Halbleitervorrichtung, mit den Schritten:

– Bilden eines ersten Epitaxialfilms (41) eines ersten Leitfähigkeitstyps auf einem Siliziumsubstrat (40) des ersten Leitfähigkeitstyps, wobei der erste Epitaxialfilm (41) eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die Störstellenkonzentration des Siliziumsubstrats (40) ist;

– Bilden eines Grabens (43) in dem ersten Epitaxialfilm (41);

– Bilden eines zweiten Epitaxialfilms (44) eines zweiten Leitfähigkeitstyps auf dem ersten Epitaxialfilm (41) und in dem Graben (43); und

– Ätzen eines Teils des zweiten Epitaxialfilms (44) und Bilden des zweiten Epitaxialfilms (45) derart auf dem ersten Epitaxialfilm (41) und in dem Graben, dass der Graben (43) mit dem zweiten Epitaxialfilm (44, 45) gefüllt wird, wobei

– das Siliziumsubstrat (40) eine als &agr; definierte Arsenkonzentration als die Störstellenkonzentration aufweist,

– der zweite Epitaxialfilm (44, 45) eine als &bgr; definierte Störstellenkonzentration aufweist, und

– die Arsenkonzentration in dem Siliziumsubstrat (40) und die Störstellenkonzentration in dem zweiten Epitaxialfilm (44, 45) das folgende Verhältnis aufweisen: &agr; ≤ 3 × 1019 × In(&bgr;) – 1 × 1021.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass

– bei dem Schritt zum Bilden des zweiten Epitaxialfilms (23, 44, 45) ein Halogenid-Gas zum Bilden des zweiten Epitaxialfilms (23, 44, 45) verwendet wird,

– das Halogenid-Gas eine Standarddurchflussrate aufweist, die als X mit slm als Einheit definiert ist,

– der zweite Epitaxialfilm (23, 44, 45) mit einer Wachstumsrate wächst, die als Y mit Mikrometer pro Minute als Einheit definiert ist,

– der Graben (4, 43) ein Seitenverhältnis von kleiner 10 aufweist, und die Standarddurchflussrate des Halogenid-Gases und die Wachstumsrate des zweiten Epitaxialfilms (23, 44, 45) das folgende Verhältnis aufweisen: Y < 0,2 X + 0,1.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass

– bei dem Schritt zum Bilden des zweiten Epitaxialfilms (23, 44, 45) ein Halogenid-Gas zum Bilden des zweiten Epitaxialfilms (23, 44, 45) verwendet wird,

– das Halogenid-Gas eine Standarddurchflussrate aufweist, die als X mit slm als Einheit definiert ist,

– der zweite Epitaxialfilm (23, 44, 45) mit einer Wachstumsrate wächst, die als Y mit Mikrometer pro Minute als Einheit definiert ist,

– der Graben (4, 43) ein Seitenverhältnis von größer oder gleich 10 und kleiner 20 aufweist, und

– die Standarddurchflussrate des Halogenid-Gases und die Wachstumsrate des zweiten Epitaxialfilms (23, 44, 45) das folgende Verhältnis aufweisen: Y < 0,2 X + 0,05.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass

– bei dem Schritt zum Bilden des zweiten Epitaxialfilms (23, 44, 45) ein Halogenid-Gas zum Bilden des zweiten Epitaxialfilms (23, 44, 45) verwendet wird,

– das Halogenid-Gas eine Standarddurchflussrate aufweist, die als X mit slm als Einheit definiert ist,

– der zweite Epitaxialfilm (23, 44, 45) mit einer Wachstumsrate wächst, die als Y mit Mikrometer pro Minute als Einheit definiert ist,

– der Graben (4, 43) ein Seitenverhältnis größer oder gleich 20 aufweist, und

– die Standarddurchflussrate des Halogenid-Gases und die Wachstumsrate des zweiten Epitaxialfilms (23, 44, 45) das folgende Verhältnis aufweisen: Y < 0,2 X.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Graben (4) bei dem Schritt zum Bilden des Grabens (4) nicht das Siliziumsubstrat (1) erreicht. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er ferner den Schritt Bilden eines Schutzfilms (30) auf einer Oberfläche des Siliziumsubstrats (1) und auf einer Seitenoberfläche des Siliziumsubstrats (1) vor dem Schritt zum Bilden des zweiten Epitaxialfilms (23) umfasst, wobei die eine Oberfläche des Siliziumsubstrats (1) auf der gegenüberliegenden Seite des ersten Epitaxialfilms liegt. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner den Schritt Bilden eines Schutzfilms (30) auf einer Oberfläche des Siliziumsubstrats (40) und auf einer Seitenoberfläche des Siliziumsubstrats (40) vor dem Schritt zum Ätzen des Teils des zweiten Epitaxialfilms (44, 45) und Bilden des zweiten Epitaxialfilms (44, 45) umfasst, wobei die eine Oberfläche des Siliziumsubstrats (40) auf der gegenüberliegenden Seite des ersten Epitaxialfilms (41) liegt. Halbleitervorrichtung mit:

– einem Siliziumsubstrat (1, 40) eines ersten Leitfähigkeitstyps;

– einem ersten Epitaxialfilm (2, 41) des ersten Leitfähigkeitstyps auf dem Siliziumsubstrat (1, 40), wobei der erste Epitaxialfilm (2, 41) eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die Störstellenkonzentration des Siliziumsubstrats (1, 40) ist;

– einer Mehrzahl von Gräben (4, 43) in dem ersten Epitaxialfilm (2, 41 ); und

– einem zweiten Epitaxialfilm (23, 44, 45) eines zweiten Leitfähigkeitstyps in jedem Graben (4, 43), wobei

– der erste Epitaxialfilm (2, 41) zwischen zwei benachbarten Gräben (4, 43) einen ersten Störstellenbereich (6, 47) bildet,

– der zweite Epitaxialfilm (23, 44, 45) in dem Graben (4, 43) einen zweiten Störstellenbereich (5, 46) bildet,

– der erste Störstellenbereich (6, 47) und der zweite Störstellenbereich (5, 46) derart abwechselnd entlang einer vorbestimmten Richtung parallel zu dem Siliziumsubstrat (1, 40) angeordnet sind, dass eine Super-Junction-Struktur gebildet ist,

– das Siliziumsubstrat (1, 40) eine als &agr; definierte Arsenkonzentration als die Störstellenkonzentration aufweist,

– der zweite Epitaxialfilm (23, 44, 45) eine als &bgr; definierte Störstellenkonzentration aufweist, und

– die Arsenkonzentration in dem Siliziumsubstrat (1, 40) und die Störstellenkonzentration in dem zweiten Epitaxialfilm (23, 44, 45) das folgende Verhältnis aufweisen: &agr; ≤ 3 × 1019 × In(&bgr;) – 1 × 1021.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Graben (4) einen Boden aufweist, der nicht bis zu dem Siliziumsubstrat (1) reicht. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen Schutzfilm (30) aufweist, der auf einer Oberfläche des Siliziumsubstrats (1) und auf einer Seitenoberfläche des Siliziumsubstrats (1) angeordnet ist, wobei die eine Oberfläche des Siliziumsubstrats (1) auf der gegenüberliegenden Seite des ersten Epitaxialfilms (2) liegt. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleitervorrichtung ein vertikaler Super-Junction-MOS-Baustein ist. Verfahren zur Bewertung einer Halbleitervorrichtung, die aufweist: ein Siliziumsubstrat (1, 40) eines ersten Leitfähigkeitstyps; einen ersten Epitaxialfilm (2, 41) des ersten Leitfähigkeitstyps auf dem Siliziumsubstrat (1, 40), wobei der erste Epitaxialfilm (2, 41) eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die Störstellenkonzentration des Siliziumsubstrats (1, 40) ist; eine Mehrzahl von Gräben (4, 43) in dem ersten Epitaxialfilm (2, 41); und einen zweiten Epitaxialfilm (23, 44, 45) eines zweiten Leitfähigkeitstyps in jedem Graben (4, 43), wobei der erste Epitaxialfilm (2, 41) zwischen zwei benachbarten Gräben (4, 43) einen ersten Störstellenbereich (6, 47) bildet, der zweite Epitaxialfilm (23, 44, 45) in dem Graben (4, 43) einen zweiten Störstellenbereich (5, 46) bildet und der erste Störstellenbereich (6, 47) und der zweite Störstellenbereich (5, 46) derart abwechselnd entlang einer vorbestimmten Richtung parallel zu dem Siliziumsubstrat (1, 40) angeordnet sind, dass eine Super-Junction-Struktur gebildet ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

– Strahlen eines Primärions derart auf eine Oberfläche eines vorbestimmten Bereichs der Super-Junction-Struktur, dass die Oberfläche des vorbestimmten Bereichs in einer Tiefenrichtung senkrecht zum Siliziumsubstrat (1, 40) geätzt wird, wobei der vorbestimmte Bereich der Super-Junction-Struktur eine Mehrzahl von ersten Störstellenbereichen (6, 47) und von zweiten Störstellenbereichen (5, 46) aufweist;

– Massenanalyse eines Sekundärions, das von der Oberfläche des vorbestimmten Bereichs abgegeben wird;

– Messen einer Durchschnittskonzentration einer Dotiersubstanz in den ersten Störstellenbereichen (6, 47) entlang der Tiefenrichtung;

– Messen einer Durchschnittskonzentration einer Dotiersubstanz in den zweiten Störstellenbereichen (5, 46) entlang der Tiefenrichtung;

– Messen einer Durchschnittskonzentration einer Dotiersubstanz in dem Siliziumsubstrat (1, 40) entlang der Tiefenrichtung; und

– Bestimmen einer Ladungsträgerkonzentrationsverteilung der Super-Junction-Struktur auf der Grundlage der Durchschnittskonzentration in jedem der ersten Störstellenbereiche (6, 47), in jedem der zweiten Störstellenbereiche (5, 46) und dem Siliziumsubstrat (1, 40).
Verfahren zur Bewertung einer Halbleitervorrichtung, die aufweist: ein Siliziumsubstrat (1, 40) eines ersten Leitfähigkeitstyps; eine Mehrzahl von Gräben (4, 43) in dem Siliziumsubstrat (1, 40); und einen Epitaxialfilm eines zweiten Leitfähigkeitstyps in jedem Graben (4, 43), wobei das Siliziumsubstrat (1, 40) zwischen zwei benachbarten Gräben (4, 43) einen ersten Störstellenbereich (6, 47) bildet, der Epitaxialfilm in dem Graben (4, 43) einen zweiten Störstellenbereich (5, 46) bildet und der erste Störstellenbereich (6, 47) und der zweite Störstellenbereich (5, 46) derart abwechselnd entlang einer vorbestimmten Richtung parallel zum Siliziumsubstrat (1, 40) angeordnet sind, dass eine Super-Junction-Struktur gebildet ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

– Strahlen eines Primärions derart auf eine Oberfläche eines vorbestimmten Bereichs der Super-Junction-Struktur, dass die Oberfläche des vorbestimmten Bereichs in einer Tiefenrichtung senkrecht zum Siliziumsubstrat (1, 40) geätzt wird, wobei der vorbestimmte Bereich der Super-Junction-Struktur eine Mehrzahl von ersten Störstellenbereichen (6, 47) und zweiten Störstellenbereichen (5, 46) aufweist;

– Massenanalyse eines Sekundärions, das von der Oberfläche des vorbestimmten Bereichs abgegeben wird;

– Messen einer Durchschnittskonzentration einer Dotiersubstanz in den ersten Störstellenbereichen (6, 47) entlang der Tiefenrichtung;

– Messen einer Durchschnittskonzentration einer Dotiersubstanz in den zweiten Störstellenbereichen (5, 46) entlang der Tiefenrichtung; und

– Bestimmen einer Ladungsträgerkonzentrationsverteilung der Super-Junction-Struktur auf der Grundlage der Durchschnittskonzentration in jedem der ersten Störstellenbereiche (6, 47) und der zweiten Störstellenbereiche (5, 46).






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