DE19549155A1

DE19549155A1 - Verfahren zur Herstellung einer Trennung bzw. Isolierung zwischen Halbleitereinrichtungen

Info

Publication number: DE19549155A1
Application number: DE19549155A
Authority: DE
Inventors: Sang-Hoon Park
Original assignee: Hyundai Electronics Industries Co Ltd
Current assignee: MagnaChip Semiconductor Ltd
Priority date: 1994-12-30
Filing date: 1995-12-29
Publication date: 1996-07-04
Anticipated expiration: 2015-12-30
Also published as: TW290713B; JP2686735B2; CN1132411A; JPH08236611A; US5786229A; CN1052113C; DE19549155C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zum Trennen bzw. Isolieren zwischen Halbleitereinrichtungen gemäß dem Patentanspruch 1. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Trennen bzw. Isolieren zwi schen Halbleitereinrichtungen gerichtet, das die Erhöhung bzw. Maximierung von aktiven Bereichen in Halbleitereinrich tungen ermöglicht.

Bei der Herstellung einer Halbleitereinrichtung, z. B. in einer Speicherzelle, wie etwa einem DRAM, SRAM usw., wird die Trennung zwischen den Einrichtungen typischerweise durch die Oxidation ausgewählter Bereiche erzielt.

Die Fig. 2 stellt eine teilweise querschnittliche Ansicht einer Feldoxidschicht mit den umgebenden aktiven Bereichen dar, die durch übliche selektive Oxidationsverfahren der lokalen bzw. örtlichen Oxidation von Silizium ausgebildet wird (auf die hiernach als "LOCOS"-Verfahren Bezug genommen wird). Das Verfahren geht wie folgt.

Bezugnehmend auf Fig. 2 wird eine Schicht 2 aus thermischem Oxid auf einem Halbleitersubstrat 1 aus Silizium durch ther mische Oxidation ausgebildet. Danach wird eine Schicht 3 aus Siliziumnitrid auf der vorhandenen Oxidschicht 2 ausgebildet. Danach wird ein Photoresist- bzw. Photolackfilm (nicht darge stellt) auf der Schicht 3 aus Siliziumnitrid abgeschieden und durch Aussetzen gegenüber Licht bzw. Strahlung mit einem Muster versehen und geätzt, um so vorbestimmte Abschnitte auszusetzen, die Feldoxidschichten zum Trennen bzw. Isolieren zwischen den Einrichtungen sein sollen. Die ausgesetzten Abschnitte werden durch eine Lösung weggeätzt, die selektiv nur das Nitridmaterial ätzt, wobei der mit einem Muster ver sehene Photoresistfilm als eine Ätzbarriere gegen die Lösung wirkt. Danach wird die mit einem Muster versehene Photore sistschicht durch eine Lösung zum Entfernen entfernt bzw. gestrippt oder abgelöst.

Die Scheibe bzw. der Wafer, auf dem die Oxidschicht bzw. die mit einem Muster versehene Nitridschicht angeordnet ist, wird über eine vorbestimmte Zeit in einen thermischen Ofen bzw. Verbrennungs- oder Erhitzungsofen gestellt. Als nächstes wird eine Implantation in den Feldbereichen durchgeführt, um eine Dotierschicht als Kanalbegrenzung unter dem Feldoxid zu er zeugen.

Danach wird das Oxid in den freigelegten Abschnitten ther misch mittels einer Feucht- bzw. Wasserdampfoxidation bei Temperaturen von näherungsweise 1000°C für 2 bis 4 Stunden thermisch aufgewachsen bzw. gezüchtet. Das Oxid wächst dort, wo kein maskierendes Nitrid ist. Als Ergebnis des obigen Verfahrens wird das Feldoxid 4 ausgebildet, wie in Fig. 2 gezeigt wird.

Wenn jedoch die Feldoxidschicht durch die obige übliche LO COS-Trenn- bzw. -Isolationsmethode ausgebildet wird, diffun diert etwas Oxidationsmittel auch seitlich bzw. lateral an den Kanten des Nitrids. Dies bewirkt, daß das Oxid unter die Nitridkanten wächst und diese hebt. Da die Gestalt des Oxids an den Nitridkanten die eines leicht zulaufenden bzw. sich verjüngenden Oxidkeils ist, der in das Oxid des Kontakt fleckens übergeht, hat sie den Namen Vogelschnabel ("bird′s beak") erhalten. Der Vogelschnabel ist eine seitliche Er streckung des Feldoxids in den aktiven Bereich der Einrich tungen und verursacht deshalb das Problem, den aktiven Be reich zu verringern.

Es ist eine vorrangige Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Trennen bzw. Isolieren zwischen den Halb leitereinrichtungen zur Verfügung zu stellen, das dazu in der Lage ist, die aktiven Bereiche in einer Speicherzelle ohne die Erzeugung von Vogelschnäbeln zu maximieren.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, wie es insbesondere im Patentanspruch 1 definiert ist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Ferner ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, allgemein die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik soweit wie möglich auszuräumen.

Die gemäß der vorliegenden Erfindung zu erzielenden Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß die Trennung bzw. Isolierung zwischen den Halbleitereinrichtungen durch ein Verfahren ermöglicht wird, das die folgenden Schritte umfaßt:

(A) der Reihe nach werden eine erste Oxidschicht und eine Siliziumnitridschicht über bzw. auf einem Halbleitersub strat aus Silizium ausgebildet;
(B) ein erstes Muster aus einem Photoresist wird auf bzw. über der Nitridschicht ausgebildet, wo das Feldoxid zum Trennen von bzw. Isolieren zwischen Halbleitereinrich tungen nicht auszubilden ist;
(C) das freigelegte Nitrid ohne die Photoresistschicht und darunter die Siliziumschicht wird bis zu einer vorgege benen Tiefe geätzt;
(D) die erste Photoresistschicht wird entfernt;
(E) der sich aus Schritt (D) ergebende Wafer bzw. die sich ergebende Scheibe wird oxidiert, bis ein zweites Oxid auf bzw. über dem geätzten Siliziumsubstrat wächst, und die seitliche Wand des zweiten wachsenden bzw. gewachse nen Oxids macht sich selbst von dem Bereich des mit einem Muster versehenen Nitrids und der ersten Oxid schicht bis auf eine vorbestimmte nach außen gerichtete Entfernung bzw. Abstand frei;
(F) eine zweite Photoresistschicht wird an den Abschnitten mit Ausnahme der Oberfläche der Nitridschicht in der sich ergebenden Struktur nach Schritt (E) ausgebildet und eine Einebnung der gesamten Oberfläche auf die glei che Höhe wie die Oberfläche der Nitridschicht wird durchgeführt;
(G) die Nitridschicht, die erste Oxidschicht und ein Ab schnitt der zweiten Oxidschicht werden bei bzw. an der vertikal abwärts ausgerichteten Richtung unter dem er sten Oxid durch ein anisotropes Ätzverfahren geätzt;
(H) die zweite Photoresistschicht wird entfernt bzw. ge strippt;
(I) der freigelegte Abschnitt des Si-Substrats nach Schritt (G) wird epitaktisch bewachsen bzw. überzogen;
(J) eine Isolierschicht wird auf der sich ergebenden Struk tur nach Schritt (I) abgeschieden; und
(K) die abgeschiedene Isolier- bzw. Trennschicht wird ge dünnt bzw. poliert, bis die epitaktische Schicht freige legt ist.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Dabei werden weitere Vorteile, Merkmale und Aufgaben gemäß der vorliegen den Erfindung offenbart, wobei

Fig. 1(A) bis (F) querschnittliche Ansichten sind, um ein Verfahren zur Trennung bzw. Isolierung zwischen den Halbleitereinrichtungen in Übereinstimmung mit einer der Ausführungsformen dieser Erfindung zu erläutern.

Fig. 2 eine teilweise querschnittliche Ansicht eines Feld oxids mit darum herum angeordneten aktiven Berei chen ist, das durch ein übliches selektives Oxida tionsverfahren nach dem Stand der Technik der ört lichen bzw. lokalen Oxidation von Silizium ausge bildet worden ist.

Die obigen und andere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden hiernach in der folgenden Beschreibung vollständig in Verbindung mit den beigefügten Darstellungen erläutert, in denen beispielhaft ein Exempel statuiert wird.

Die Fig. 1(A) bis (F) sind querschnittliche Ansichten, um ein Verfahren zum Isolieren bzw. Trennen zwischen den Halbleiter einrichtungen in Übereinstimmung mit der einen Ausführungs form dieser Erfindung zu erklären.

Wie in Fig. 1(A) gezeigt wird, wird ein erster Oxidfilm 12 insbesondere von 100 bis 300 Å Dicke auf bzw. über einem Halbleitersubstrat 11 aus Silizium ausgebildet. Danach wird eine Siliziumnitridschicht 13 insbesondere von 1000 bis 2000 Å Dicke auf der ersten Oxidschicht 12 ausgebildet. Daraufhin wird ein erster Photolack- bzw. Photoresistfilm auf der Sili ziumnitridschicht 12 ausgebildet, gefolgt von einem Verfahren zur Ausbildung eines Musters, bei dem eine Belichtung statt findet, und einem Ätzschritt. Das erste Photoresist- bzw. Photolackmuster wird auf bzw. über der Nitridschicht 13 aus gebildet, wo das Feldoxid zur Trennung bzw. Isolierung zwi schen den Halbleitereinrichtungen nicht auszubilden ist. Die freigelegten Nitridabschnitte, auf bzw. über denen das Photo resistmuster nicht existiert, werden weggeätzt und danach werden die darunterliegende Oxidschicht und die Silizium schicht bis zu einer vorbestimmten Tiefe weggeätzt. Folglich werden die herausstehenden Abschnitte bzw. erstreckten Ab schnitte 14 bei den maskierenden Bereichen ausgebildet. Die Dicke der Siliziumschicht, die in dem obigen Schritt geätzt wird, liegt ungefähr im Bereich von 0,5 bis 1,2 µm. Das erste Photoresistmuster wird mittels einer Lösung entfernt bzw. gestrippt.

Wie in Fig. 1B gezeigt, wird die sich ergebende Scheibe bzw. der Wafer nach Schritt (D) durch eine Ofenerhitzung bzw. -glühung thermisch oxidiert, bis ein zweites Oxid von der seitlichen Wand des freigelegten Substrats durch Oxidieren des vorliegenden Schrittes gewachsen ist und sich selbst von dem Bereich des mit einem Muster versehenen Nitrids und der ersten Oxidschicht 13 und 12 freimacht. Die Dicke der zweiten aufgewachsenen Oxidschicht 15 reicht bevorzugt von etwa 3000 bis etwa 8000 Å und umfaßt auch die dazwischenliegenden Wer te, was auch für die ansonsten angegebenen Wertebereiche gilt.

Wie in Fig. 1C gezeigt, wird eine zweite Photoresistschicht 16 an den Abschnitten, ausgenommen der Oberfläche der Nitrid schicht, in der sich ergebenden Struktur des thermischen Oxi dationsschritts gefüllt, und wird bis auf die gleiche Höhe wie die Oberfläche der Nitridschicht eingeebnet bzw. planari siert. Der erstreckte bzw. hervorstehende Abschnitt 14 be zeichnet dabei eine gratartige Struktur die bevorzugt Teil des Siliziumsubstrats ist. Dieser Abschnitt 14 kann nach dem Ätzen der Substratoberfläche eine Höhe von 0,5 bis 1,2 µm aufweisen. Mit anderen Worten, das Substrat ist an nicht markierten Stellen, um die späteren Abschnitte 14 herum um etwa 0,5 bis 1,2 µm tief weggeätzt worden.

Wie in Fig. 1D gezeigt, werden die Nitridschicht 13, die erste Oxidschicht 12 und ein Abschnitt der zweiten Oxid schicht, der an der vertikal nach unten ausgerichteten Rich tung unter dem ersten Oxid 12 positioniert ist, mittels eines anisotropen Ätzverfahrens weggeätzt.

Danach wird die zweite Photoresistschicht bzw. Photolack schicht 16 mittels einer Lösung gemäß einem im Stand der Technik üblichen Verfahren entfernt bzw. gestrippt.

Wie in Fig. 1E gezeigt, wird der freigelegte Abschnitt des Si-Substrats in diesem Schritt durch epitaktisches Aufwachsen eines Einkristalls gewachsen und eine epitaktische Schicht 17 wird daraufhin darauf ausgebildet. Die epitaktische Schicht 17 wirkt als ein aktiver Bereich in der Halbleitereinrich tung, die in dem nachfolgenden Verfahren hergestellt wird.

Danach wird eine Isolierschicht 18 bevorzugt von 3000 bis 10 000 Å Dicke auf bzw. über der epitaktischen Schicht 17 und der zweiten Oxidschicht 15 ausgebildet. Als ein Beispiel der isolierenden Schicht 18 kann TEOS (Tetraethylorthosilikat) verwendet werden. Die isolierende Schicht 18 ist in ihrer Höhe wegen des Siliziumätzschrittes in dem vorangehenden Verfahren unterschiedlich.

Nachfolgend wird, wie in Fig. 1F gezeigt, die isolierende Schicht 18 poliert bzw. teilweise entfernt und wird einge ebnet bzw. planarisiert mittels des üblichen chemisch-mecha nischen Verfahrens (CMP), bis die epitaktische Silizium schicht aus Einkristall vollständig freigelegt ist. Folglich ist der Feldoxidbereich 20, der die Isolierschicht 18 und die zweite Oxidschicht 15 umfaßt bzw. daraus besteht, ausgebil det.

Wie zuvor beschrieben, kann das Verfahren zum Trennen bzw. Isolieren zwischen Halbleitereinrichtungen gemäß der vorlie genden Erfindung die Erzeugung von Vogelschnäbeln, verglichen mit üblichen Isolations- bzw. Trennverfahren zwischen Halb leitereinrichtungen, beseitigen. Folglich stellt die vorlie gende Erfindung ein Merkmal zur Verfügung, das dazu in der Lage ist, einen ausreichenden aktiven Bereich der Halbleiter einrichtung sicherzustellen.

Andere Merkmale, Vorteile und Ausführungsformen nach der Erfindung, die hierin offenbart sind, werden den Fachleuten nach dem Studium der voranstehenden Offenbarung leicht vor Augen geführt werden. In dieser Hinsicht können Abänderungen und Modifikationen dieser Ausführungsformen vorgenommen wer den, ohne den Geist und den Bereich der Erfindung, wie be schrieben und beansprucht, zu verlassen, während bestimmte Ausführungsformen nach der Erfindung in bemerkenswerter Ein zelheit beschrieben worden sind.

Ein Verfahren zur Trennung bzw. Isolierung zwischen Halblei tereinrichtungen wird offenbart. Dieses Verfahren umfaßt, daß aufeinanderfolgend eine erste Oxidschicht und eine Silizium nitridschicht auf einem Siliziumsubstrat ausgebildet werden; daß ein erstes Photoresistmuster bzw. Photolackmuster auf der Nitridschicht ausgebildet wird, wo Feldoxid nicht zu erzeugen ist; daß das freigelegte Nitrid auf eine vorbestimmte Tiefe geätzt wird; daß der erste Photoresist- bzw. Photolackfilm entfernt bzw. gestrippt wird; daß der sich ergebende Wafer bzw. die Scheibe gemäß dem obigen Schritt oxidiert wird, bis ein zweites Oxid auf dem geätzten Siliziumsubstrat wächst und sich selbst von dem Bereich des mit einem Muster versehenen Nitrids und der ersten Oxidschicht zu einer vorbestimmten auswärts gerichteten Entfernung bzw. Abstand freimacht; daß ein zweiter Photoresistfilm an den Abschnitten, ausgenommen der Oberfläche der Nitridschicht, ausgebildet wird; daß die Nitridschicht, die erste Oxidschicht und ein Abschnitt des zweiten Oxids, die bzw. der an der vertikal abwärts gerichte ten Richtung unter dem ersten Oxid belegen bzw. positioniert ist oder sind, geätzt wird/werden; daß der zweite Photore sistfilm entfernt bzw. gestrippt wird, wobei der freigelegte Abschnitt des geätzten Si-Substrats epitaktisch bewachsen wird; daß eine isolierende bzw. trennende Schicht auf der sich ergebenden Struktur gemäß dem obigen Schritt abgeschie den wird und die abgeschiedene Trenn- bzw. Isolierschicht gedünnt bzw. poliert wird, bis die epitaktische Schicht frei gelegt wird.

Claims

1. Verfahren zum Trennen von bzw. Isolieren zwischen Halb leitereinrichtungen, mit den folgenden Schritten:

(A) der Reihe nach werden eine erste Oxidschicht und eine Siliziumnitridschicht über bzw. auf einem Halbleitersub strat aus Silizium ausgebildet;
(B) ein erstes Muster aus einem Photoresist wird auf bzw. über der Nitridschicht ausgebildet, wo das Feldoxid zum Trennen von bzw. Isolieren zwischen Halbleitereinrich tungen nicht ausgebildet ist;
(C) das freigelegte Nitrid wird ohne die Photoresistschicht und darunter die Siliziumschicht bis zu einer vorgege benen Tiefe geätzt;
(D) die erste Photoresistschicht wird entfernt;
(E) der sich aus Schritt (D) ergebende Wafer bzw. die sich ergebende Scheibe wird oxidiert, bis ein zweites Oxid auf bzw. über dem geätzten Siliziumsubstrat wächst, und die seitliche Wand des zweiten wachsenden bzw. gewachse nen Oxids macht sich selbst von dem Bereich des mit einem Muster versehenen Nitrids und der ersten Oxid schicht bis auf eine vorbestimmte nach außen gerichtete Entfernung bzw. Abstand frei;
(F) eine zweite Photoresistschicht wird an den Abschnitten mit Ausnahme der Oberfläche der Nitridschicht in der sich ergebenden Struktur nach Schritt (E) ausgebildet und eine Einebnung der gesamten Oberfläche auf die glei che Höhe wie die Oberfläche der Nitridschicht wird durchgeführt;
(G) die Nitridschicht, die erste Oxidschicht und ein Ab schnitt der zweiten Oxidschicht werden bei bzw. an der vertikal abwärts ausgerichteten Richtung unter das bzw. dem ersten Oxid durch ein anisotropes Ätzverfahren ge ätzt;
(H) die zweite Photoresistschicht wird entfernt bzw. ge strippt;
(I) der freigelegte Abschnitt des Si-Substrats nach Schritt (G) wird epitaktisch bewachsen bzw. überzogen;
(J) eine Isolierschicht wird auf der sich ergebenden Struk tur nach Schritt (I) abgeschieden; und
(K) die abgeschiedene Isolier- bzw. Trennschicht wird ge dünnt bzw. poliert, bis die epitaktische Schicht freige legt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ätzen des Siliziumsubstrats nach Schritt (C) in dem Be reich von 0,5 bis 1,2 µm durchgeführt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ätzen des Siliziumnitrids, des Oxids und des Siliziumsubstrats gemäß Schritt (C) mittels eines anisotropen Ätzverfahrens durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ätzen des Siliziumnitrids, des ersten Oxids und des zweiten Oxids gemäß Schritt (G) durch ein ani sotropes Ätzverfahren durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des zweiten Oxidfilms in einem Bereich insbesondere von 3000 bis 8000 Å liegt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des zweiten Photoresist- bzw. Photolackfilms gemäß Schritt (F) gleich oder geringer ist als die Höhe des Siliziumnitridfilms.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gewachsene Epitaxieschicht die glei che Höhe aufweist wie sie die zweite Oxidschicht hat.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der isolierenden Schicht nach Schritt (J) in einem Bereich bevorzugt von 3000 bis 10 000 Å liegt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende bzw. trennende Schicht gemäß Schritt (J) TEOS ist.