DD289156A5

DD289156A5 - Verfahren zur herstellung von siliciumdioxidschichten auf freiliegenden leichtoxidierbaren metallschichten

Info

Publication number: DD289156A5
Application number: DD33443189A
Authority: DD
Inventors: Thomas Gessner; Rene Reich; Gottfried Hoeppner
Original assignee: Veb Forschungszentrum Mikroelektronik Dresden,De; Technische Universitaet Karl-Marx-Stadt,De
Priority date: 1989-11-10
Filing date: 1989-11-10
Publication date: 1991-04-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Siliciumdioxidschichten auf freiliegenden leichtoxidierbaren Metallschichten mittels CVD. Die erfindungsgemaesze Loesung besteht darin, dasz unmittelbar vor dem an sich bekannten Abscheideprozesz nach Einfuehrung der zu beschichtenden Substratscheiben eine Temperung in Silanatmosphaere durchgefuehrt wird. Dadurch wird die unerwuenschte teilweise Oxidation der Metallschicht vermieden.{Siliciumdioxidschichten; Metallschichten; CVD; Temperung; Silanatmosphaere}

Description

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand der Herstellung eines MOS-Feldeffekttransistorsjtergestellt werden. Ausgehend von einem η-leitenden Siliclumsubstrat erfolgen die fotolithografische Strukturierung der aktiven Transistorgebiete, die Herstellung der p-leitenden Wanne, Kanalstopperdotierungen, Oxidation zur Herstellung der Feld- und Gateoxide, Schwellspannungsimplantation, Abscheidung von hochdotierten Polysilicium und einer Molybdän-Silicium-Schicht, Umwandlung in niederohmiges MoSi₂ durch Temperung bei 950⁰C in Wasserstoffatmosphäre, Herstellung der Gatebereiche durch Strukturierung des Polycidstapels, Anschlußdotierung der n- und p-Kanalgebiete, Abscheidung eines Gateseiten- und Decoxides und Ätzung des Gateoxides in den Source- und Draingebieten sowie im Kontaktfensterbereich. Danach erfolgt eine Ätzung des natürlich gewachsenen Oxides in einer HF-DI-H₂O-Lösung.

Durch Sputtern wird ganzflächig eine 50 nm dicke Molybdänschicht bei vorheriger Aufheizung der Scheiben auf 500°C abgeschieden. Nach Einbringen der Scheiben in die zur Herstellung der Siliciumdioxidschicht vorgesehene CVD-Anlage erfolgt eine 3minütigt Temperung in Silanatmosphäre bei 42O⁰C und einem Silanpartialdruck von 13Pa. Anschließend wird unter Beibehaltung dieser Parameter durch den zusätzlichen Einlaß von Sauerstoff eine 50 nm dicke Siliciumdioxidschicht hergestellt. Die Erzeugung der hochdotierten Source- und Draingebiete erfolgt durch geeignete Ionenimplantation in der Weise, daß die jeweils komplementären Transistorgebiete mit Lackmasken abgedeckt sind. Nach jdeder Implantation werden Plasmalackentfernung und Kernsche Reinigung durchgeführt. Es folgt die erste Siiicierung zur Ausbildung der hexagonale Phase des Molybdändisilicids durch 15minütige Temperung bei 600⁰C in Stickstoffatmosphäre. Danach werden die Siliciumdioxidschicht in einer HF-H₂O-Lösung und das auf bzw. an Siliciumdioxidgebieten vorhandene unverbrauchte Molybdän in einer Lösung HNO₃=H₂OSO₄=H₂O = 1:1:3 entfernt. Nach einem standardmäßigen Reinigungsschritt mit NH₄OH H₂O₂-Lösung erfolgt in üblicher Weise die Abscheidung eines undotierten Zwischenebenenisolators mit einer Gesamtdicke von 150 nm. Zur Ausbildung der tetragonalen Phase des Molybdändisilicids und zur Dotandenaktivierung wird eine Kurzzeittemperung im Halogenlampenfeld in inerter Atomosphäre bei 115O⁰C für 20s durchgeführt. Anschließend wird er technologische Ablauf zur Herstellung der MOS-Transistoren in bekannter Weise fortgesetzt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Siliciumdioxidschichten auf freiliegenden leichtoxidierbaren Metallschichten mittels CVD, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar vor dem Abscheideprozeß eine Temperung der zu beschichtenden Substrate in Silanatmosphäre erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperung in einem CVD-Reaktor bie einem Silanpartialdruck von 10... 30Pa, einer Temperatur von 400... 43O⁰C und mit einer Zeitdauer von 1 ... 5min durchgeführt wird.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Siliciumdioxidschichten auf freiliegenden leichtoxidierbaren Metallschichten und findet insbesondere in der Mikroelektronik bei der Herstellung von Verdrahtungsmaterialien in VLSI-Schaltkreisen im Zusammenhang mit der SALICID-Technologie Anwendung.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Der Einsatz niederohmiger Metallsilicidschichten zur Unterstützung bzw. ium Ersatz konventioneller mikroelektronischer Verdrahtungsmaterialien wird im Strukturniveau der VLSI-Technik aufgrund der hohen Bauelementepackungsdichte und der Leitbahntrassierung in mehreren Stapelebenen erforderlich. Von den bekannten Herstellungsverfahren von Siliciden werden insbesondere die selbstpositionierend wirkenden SALICID-Verfahren zur Verbindung des Leitbahn- und Kontaktsystems mit den Bauelementegebieten eingesetzt. Dabei wird eine Metallschicht in geeigneterweise ganzflächig auf Silicium und Siliciumdioxid aufgebracht, und zum Beispiel mit Hilfe der Ionenimplantation eine Silicidbildung nur auf den Siliciumbereichen realisiert. Die mit dem üblichen technologischen Ablauf verbundenen mehrfach durchzuführenden Prozeduren der Plasmalackentfernung und Reinigung führen an den freiliegenden Metallschichten zu einem Dickenverlust und einer damit verbundenen nachteiligen Erhöhung des Schichtwiderstandes. Es wurde daher vorgeschlagen, die Metallschichten durch eine dünne Siliciumdioxid- oder Siliciumnitridschicht zu schützen. Der Einsatz von Siliciumnitridschichten ist wegen der auftretenden mechanischen Spannungen mit Problemen verbunden. Bei den üblichen Verfahren der Abscheidung von Siliciumdioxidschichten mittels CVD unter Verwendung wenigstens eines siliciumhaltigen und eines sauerstoffhaltigon Gases kann es zur Oxidation eines Teiles der Metallschicht kommen. Die in den SALICID-Verfahren meist eingesetzten Metalle, wie z. B. Molybdän, reagieren bereits bei etwa tZi ^JC mit Sauerstoff unter Bildung eines bei nachfolgenden Schritten entfernbaren Oxides. Niedrigere Prozeßtemperaturen sind jedoch auch bei Einsatz plasmagestützter Verfahren nicht möglich.

Folglich kommte es auch bei Verwendung einer nach üblichen Verfahren hergestellten Schutzschicht aus Siliciumdioxid zu einem, wenn auch wesentlich verringertem Metallverlust in den Schichten und dadurch zu einer unerwünschten Erhöhung des Schichtwiderstandes.

Ziel der Erhöhung

Das Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Siliciumdioxidschichten auf freiliegenden leichtoxidierbaren Metallschichten, bei dem die Siliciumdioxidschichten, ohne die elektrischen Eigenschaften der Metallschichten negativ zu beeinflussen, durch ein CVD-Verfahren abgeschieden werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Siliciumdioxidschichten auf freiliegenden leichtoxidierbaren Metallschichten anzugeben, bei dem eine Oxidation der Metallschicht vermieden wird. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß unmittelbar vor dem Abscheideprozeß zunächst eine Temperung der zu beschichtenden Substrate in Silanatmosphäre durchgeführt wird. Danach wird durch zusätzlichen Einlaß eines sauerstoffhaltigen Gases die Abscheidung der Siliciumdioxidschichten in an sich bekannter Wehe begonnen. Durch die Silantemperung werden die an der Oberfläche der Metallschicht liegenden freien Bindungen durch Siliciumatome abgestättigt. Dadurch wird eine Oxidation verhindert. Durch geeignete Wahl der Prozeßparameter ist zu gewährleisten, daß eine vollständige Absättigung erfolgt, die Ausbildung einer amorphen Siliciumschicht jedoch vermieden wird. In einer Ausgestaltung der Erfindung wird nach der Chargierung der zu beschichtenden Substrate im CVD-Reaktor ein Silanpartialdruck von 10... 30Pa und eine Temperatur zwischen 400⁰C und 430°C im Reaktor eingestellt. Die Temperung in Silanatomosphäre wird nach 1 ...5min in Abhängigkeit von dergewählten Temperatur mit dem zusätzlichen Einlaß wenigstens eines sauerstoffhaltigen Gases beendet und die Abscheidung von Siliciumdioxid begonnen.