DD235751A1

DD235751A1 - Verfahren zum herstellen spannungsunabhaengiger kondensatoren in integrierten mos-schaltungen

Info

Publication number: DD235751A1
Application number: DD27457785A
Authority: DD
Inventors: Hans Stoehr; Manfred Wald
Original assignee: Erfurt Mikroelektronik
Priority date: 1985-03-29
Filing date: 1985-03-29
Publication date: 1986-05-14

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen spannungsunabhaengiger Kondensatoren, das besonders fuer MIS-Technologien geeignet ist. Das Ziel der Erfindung besteht darin, bei der Herstellung spannungsunabhaengiger Kondensatoren die Strukturierung der Kontaktloecher der Transistoren zu verbessern. Das wird geloest, indem die Kontaktloecher minimal unteraetzt werden. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass ein Zweischrittprozess zur Kontaktlochaetzung zur Anwendung kommt. Fig. 3

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen integrierter, spannungsunabhängiger Kondensatoren und ist für Halbleitertechnologien zur Fertigung integrierter Schaltungen, insbesondere für die Siliciumgate-Technologie, geeignet.

Charakteristik der bekannten technischen Lösung

Für einige Anwendungen werden integrierbare, weitgehend spannungsunabhängige Kondensatoren benötigt. Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung spannungsunabhängiger Kondensatoren ist im Patent WO81/00171, H01 L21/283, dargelegt. Hier wird vorgeschlagen, daß in eine auf hochdotiertem Polysilicium befindliche phosphorhaltige Oxidschicht (Phosphorsilicatglas) bis zum darunterliegenden Polysilicium Öffnungen geätzt werden, in denen anschließend durch eine Temperung ein Oxid erzeugt und darauf Aluminium abgeschieden werden. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß zur Bildung des Oxides ein zusätzlicher Hochtemperaturprozeß notwendig wird, der z.B. die Tiefe von Drain und Source der MOS-Transistoren vergrößert. Dadurch werden einer Verkleinerung der MOS-Transistoren und damit der Erhöhung der Integrationsdichte Grenzen gesetzt. Das Verfahren nach WP 213554, H 01 L29/78 beseitigt diesen Nachteil durch die Anwendung einer Schutzschicht für das Kondensatordielektrikum. Ein Nachteil beider Verfahren liegt jedoch darin, daß nach dem Ätzen der Kontaktlöcher in das Phosphorsilikatglas (PSG) hinein noch thermisches S1O2 aus den Kontaktlöchern entfernt werden muß. Dadurch weiten sich die PSG-Kontaktlöcher auf, was ebenfalls einer Vergrößerung der Integrationsdichte entgegensteht.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, bei der Herstellung integrierter spannungsunabhängiger Kondensatoren die Strukturierung der Kontaktlöcher der MIS-Transistoren zu verbessern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung spannungsunabhängiger Kondensatoren in integrierten MOS-Schaltungen anzugeben, bei dem die Kontaktlöcher mit geringer Unterätzung hergestellt werden.

Von folgenden bekannten Verfahrensschritten wird ausgegangen: Mittels selektiver Oxydation wird auf einem Halbleitersubstrat eines ersten Leitungstyps stellenweise Feldoxid erzeugt.

Daraufhin wird auf den feldoxidfreien Bereichen ein Gateoxid durch thermische Oxydation gebildet. Auf das Gateoxid werden nun Polysiliciumgates und auf das Feldoxid Polysiliciumbereiche aufgebracht. Daraufhin schließt sich ein kurzer Oxydationsschritt an. Danach erfolgt eine Hochdosisimplantation von Ionen eines zweiten Leitungstyps, wodurch das feldoxidfreie Silicium hoch dotiert wird. Nun kommt es zur Abscheidung einer speziellen Isolierschicht, die im Vergleich zum Gateoxid wesentlich stärker ätzbeständig ist.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe der Erfindung besteht nun in folgendem:

— Mittels einer Lackmaske erfolgt die Ätzung von Kontaktlöchern der MOS-Transistoren in die spezielle Isolierschicht sowie in das Gateoxid hinein.

— Nach dem Entfernen des Lackes wird eine Glasschicht, z. B. Phosphorsilikatglas, abgeschieden.

— Mittels einer weiteren Lackmaske wird die Glasschicht in den Kontaktlöchern, auf den Polysiliciumbereichen und auf den nicht mit Gates bedeckten, feldoxidfreien Bereichen entfernt.

Es ist zweckmäßig, daß bei der Ätzung mittels der weiteren Lackmaske nach dem Entfernen der Glasschicht auch die spezielle Isolierschicht abgetragen wird.

Es ist schließlich zweckmäßig, als spezielle Isolierschicht Siliciumnitrid zu verwenden, da es bei naßchemischer Ätzung wesentlich stärker ätzbeständig als S1O2 ist.

Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß das Gateoxid in den Kontaktlöchern zuerst geätzt wird. Daher kann das Entfernen des Phosphorsilikatglases, welches weniger ätzbeständig als Gateoxid ist, mit optimaler Ätzzeit, d. h., mit minimaler Unterätzung unter die Lackmaske, ausgeführt werden.

In weiteren Fertigungsschritten können nun Kondensatoren auf dem von Gateoxid bedeckten, hochdotierten Silizium durch Aufbringen einer Deckelektrode hergestellt werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Die dazugehörige Zeichnung zeigt in Figur 1 bis Figur 3 den schematisiert dargestellten Verfahrensablauf zur gleichzeitigen Herstellung von MIS-Transistoren und spannungsunabhängigen Kondensatoren.

Entsprechend Figur 1 werden auf einem Halbleitersubstrat 1 (z. B. p-leitendes Silicium mit einer Dotierungskonzentration von 5 · 10^l4cm"³) das Feldoxid 2 (0,5... 1 μπ\ dick) durch selektive Oxydation hergestellt sowie das Gateoxid 3, das Polysiliciumgate4 und der Polysiliciumbereich 5 gebildet. Daraufhin wird eine kurze oxydierende Temperung (z. B. 1 000°C, 30min) ausgeführt, wodurch auf dem Polysiliciumbereich 5 eine etwa 50 nm dicke Oxidschicht 9 entsteht. Nun erfolgt eine Ionenimplantation (z.B. mitArsen der Dosis 10¹⁶cm~², Energie 150 keV), wodurch das Polysiliciumgate 4, der Polysiliciumbereich 5, Source 6 und Drain 7 sowie der Siliciumbereich 8 η-leitend werden. Anschließend muß eine spezielle Isolierschicht 10 z. B. aus Si₃N₄ (20nm dick) aufgebracht werden. Nun werden über eine nicht gezeichnete Lackmaske die Kontaktlöcher 11 geätzt. Zu diesem Zweck gibt es Ätzer (z. B. ein Gemisch aus Phosphorsäure und Borfluorsäure), die die spezielle Isolierschicht 10 aus Si₃N₄ gleichermaßen angreifen, wie das Gateoxid 3.

Nach Figur 2 wird nun eine Glasschicht 12 (2. B. Phosphorsilikatglas) abgeschieden. Daraufhin werden mit einer weiteren, nicht gezeichneten Lackmaske die Kontaktlöcher 11, der Polysiliciumbereich 5 sowie der n-Siliciumbereich 8 von Phosphorsilikatglas 12 und der speziellen Isolierschicht 10 aus Si₃N₄ freigeätzt. Das erfolgt in zwei Schritten. Zuerst wird Phosphorsilikatglas geätzt (z. B. mit einem Gemisch von HF und NH₄F) und anschließend das Si₃N₄ so, daß die darunterliegende Oxidschicht 9 bzw. das Halbleitersubstrat 1 sowie das verbliebene Phosphorsilikatglas 12 nicht angegriffen werden (z.B. mit 160⁰C heißer Phosphorsäure). Im Bedarfsfall kann entsprechend Anspruch 1 das Verfahren ohne eine Ätzung der speziellen Isolierschicht 10 durchgeführt werden.

Entsprechend Figur 3 wird nun eine Aluminium- oder Polysiliciumleiterschicht 13 abgeschieden und strukturiert. Während der Ausbildung der MIS-Transistoren (Polysiliciumgate 4, Source 6, Drain 7) werden somit gleichzeitig über dem Polysiliciumbereich 5 und dem n-Siliciumbereich 8 spannungsunabhängige Kondensatoren ausgebildet.

Claims

-1- 745

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zum Herstellen spannungsabhängiger Kondensatoren in integrierten MOS-Schaltungen derart, daß mittels selektiver Oxydation Feldoxid auf einem Halbleitersubstrat eines ersten Leitungstyps erzeugt wird, auf den feldoxidfreien Bereichen ein Gateoxid durch thermische Oxydation entsteht, auf das Gateoxid Polysiliciumgates und auf das Feldoxid Polysiliciumbereiche aufgebracht werden, eine Oxydation ausgeführt wird und anschließend eine Hochdosisimplantation von Ionen eines zweiten Leitungstyps erfolgt sowie eine spezielle Isolierschicht, die im Vergleich zum Gateoxid wesentlich stärker ätzbeständig ist, abgeschieden wird, gekennzeichnet dadurch, daß

— mittels einer Lackmaske Kontaktlöcher {11) der MOS-Transistoren in die spezielle Isolierschicht (10) sowie in das Gateoxid (3) hinein geätzt werden,

— eine Glasschicht (12) abgeschieden wird,

— mittels einer weiteren Lackmaske die Glasschicht (12) aus den Kontaktlöchern (11), von den Polysiliciumbereichen (5) und von den nicht mit Polysiliciumgates bedeckten feldoxidfreien Bereichen entfernt wird.
2. Verfahren nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß mittels der weiteren Lackmaske nach dem Entfernen der Glasschicht (12) auch die spezielle Isolierschicht (10) auf den Polysiliciumbereichen (5) und auf den nicht mit Polysiliciumgates bedeckten feldoxidfreien Bereichen entfernt wird.
3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß als spezielle Isolierschicht (10) Siliciumnitrid (Si₃N₄) verwendet wird.