DE19730139C2 - Verfahren zur Herstellung eines hochintegrierten Halbleiterbauelements mit Trennstruktur - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines hochintegrierten Halbleiterbauelements mit TrennstrukturInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum
Herstellen eines hochintegrierten Halbleiterbauelements
mit Trennstruktur,
bei dem eine Verkleinerung erforder
lich ist.
Um die Bauelementdichte auf einem Chip mit einer vorbestimm
ten Größe zu erhöhen, muß der Maßstab der Trennregion erheb
lich reduziert werden. Es ist jedoch bei hochintegrierten
Bauelementen, wie z. B. GIGA DRAM, der die höchste Reduzie
rung bezüglich des Trennregionsmaßstabs erfordert, schwie
rig, um eine Struktur einer Trennstruktur unter Verwendung
eines tiefultravioletten (DUV = Deep UltraViolet) Lichts,
das allgemein bei der Photolithographie verwendet wird, zu
bilden. Ein Verfahren, das die vorhandenen Probleme bei der
Verwendung des DUV-Lichts überwindet, ist offenbart worden.
Die Fig. 1A bis 1F sind Querschnittsansichten eines Ab
schnitts eines Halbleiterbauelements, die eine Prozeßfolge
zum Herstellen desselben durch ein Verfahren gemäß dem Stand
der Technik darstellen.
Entsprechend dem Verfahren gemäß dem Stand der Technik wer
den, wie es in der Fig. 1A dargestellt ist, ein Flächen
oxidfilm 12 und ein erster Nitridfilm 13 folgend auf einem
Siliziumsubstrat 11 aufgebracht. Anschließend wird eine Mas
ke aus Photolack 14, wie es in der Fig. 1B dargestellt ist,
auf dem ersten Nitridfilm 13 gebildet. Der Prozeß des Bil
dens der Photolackmaske 14 schreitet, wie es im folgenden
gezeigt ist, fort. Erstens wird die Photolackmaske 14 auf
dem ersten Nitridfilm 13 gebildet. Dann wird dieselbe mit
Licht einer DUV-Wellenlänge belichtet und entwickelt, um das
Flächenoxid 12 freizulegen. Danach wird der erste Nitridfilm
3', wie es in der Fig. 1C dargestellt ist, einem Ätzen, das
Trockenätztechniken verwendet, ausgesetzt, um dadurch einen
Abschnitt der Flächenoxidschicht 12 freizulegen.
Anschließend wird, wie es in der Fig. 1D dargestellt ist,
nachdem die Photolackmaske 14 entfernt ist, ein zweiter Ni
tridfilm 15 auf der gesamten Oberfläche mittels der chemi
schen Dampfabscheidung (CVD = Chemical Vapor Deposition)
aufgebracht. Dann wird, wie es in der Fig. 1E dargestellt
ist, der zweite Nitridfilm 15 geätzt, um dadurch Seitenwand
abstandhalter 15' zu bilden. Danach wird, wie es in der Fig.
1F dargestellt ist, der freigelegte Flächenoxidfilm 12 ent
fernt, um den vorbestimmten Abschnitt des Siliziumsubstrats
11 freizulegen, und ein Feldoxidfilm 16 wird auf dem Ab
schnitt des Siliziumsubstrats 11 gebildet. Die Seitenwand
abstandhalter 15', der erste Nitridfilm 13' und der Flächen
oxidfilm 12 werden entfernt.
Wie es oben beschrieben ist, verwendet der Stand der Technik
die Seitenwandabstandhalter des CVD-Nitridfilms, um eine
feine Struktur zu bilden, die mit Schwierigkeiten unter Ver
wendung des DUV-Lichts gebildet wird. Es ist jedoch schwie
rig, einen CVD-Nitridfilm und die Seitenwandabstandhalter
aus dem Nitridfilm zu bilden. Daher weist der Stand der
Technik das Problem auf, daß die Ausbeute reduziert wird, da
eine gleichmäßige Bildung des Seitenwandabstandhalters
innerhalb einer Scheibe oder eines Wafers schwierig ist.
Aus der US 4 256 514 A ist ein Verfahren zum Erzeugen einer
Region kleiner Abmessungen auf einem Substrat bekannt, bei
dem eine polykristalline Siliziumschicht auf eine Silizium
nitridschicht aufgebracht und mit einer Öffnung versehen
wird. Nachfolgend wird die polykristalline Siliziumschicht
einer Oxidation unterzogen, um einen Oxidfilm zu erzeugen,
woraufhin ein reaktives Ionenätzen durchgeführt wird. Nach
dem reaktiven Ionenätzen sind die Abmessungen der Region
durch die vertikalen Bereiche des Oxidfilms festgelegt.
In JP 4-26142 A ist ein Verfahren zum Erzeugen eines Feld
oxids beschrieben, bei dem ein Polysilizium auf eine auf ei
nem Substrat befindliche Siliziumnitridschicht aufgebracht
und mit einer Ausnehmung versehen wird. Ein Oxidfilm wird
durch Oxidation des Polysiliziums erzeugt, woraufhin Borio
nen in das Substrat implantiert werden. Nachfolgend werden
der Oxidfilm und die Siliziumnitridschicht im Bereich der
Ausnehmung entfernt, woraufhin ein Feldoxid im Bereich der
Ausnehmung erzeugt wird.
Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung auf ein Ver
fahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements gerichtet,
das im wesentlichen eines oder mehrere der Probleme aufgrund
der Einschränkungen und Nachteile der verwandten Technik
vermeidet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein
Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements zu
schaffen, mit dem es möglich ist, Trennregionen mit jeweils
einer feinen Größe durch das Durchführen eines Oxidations
prozesses bezüglich einer Maske zum Bilden einer Struktur
der Trennregion zu bilden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines
Halbleiterbauelements gemäß Anspruch 1 gelöst.
Das Halbleiterbauelementherstellungsverfahren gemäß der vor
liegenden Erfindung umfaßt die Schritte des Bildens einer
Oxidationshemmerschicht oder Anti-Oxidansschicht auf dem
Halbleitersubstrat, das Bilden einer Oxidationsmittelschicht
oder Oxidansschicht auf der Oxidationshemmerschicht, das
Freilegen eines Teils der Oxidationshemmerschicht durch se
lektives Entfernen eines Teils der Oxidationsmittelschicht,
das Reduzieren des freigelegten Abschnitts der Oxidations
hemmerschicht durch Bilden eines Oxidfilms durch Oxidieren
der Oxidationsmittelschicht, und das Freilegen eines ersten
Abschnitts des Halbleitersubstrats, was einen zweiten Ab
schnitt definiert, der eine aktive Region des Bauelements
ist, durch Entfernen des freigelegten Abschnitts der Oxida
tionshemmerschicht unter der Verwendung der Oxidationsmit
telschicht als Maske. Hier wird die Oxidationsmittelschicht
durch Aufbringen eines Polysiliziums gebildet. Anschließend
wird in dem ersten Abschnitt ein Graben erzeugt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1A bis 1F Querschnittsansichten eines Abschnitts eines Halb
leiterbauelements, die eine Prozeßfolge zum Her
stellen desselben durch ein Verfahren gemäß dem
Stand der Technik darstellen; und
Fig. 2A bis 2H Querschnittsansichten eines Abschnitts eines Halb
leiterbauelements, die eine Prozeßfolge zum Her
stellen desselben gemäß einem bevorzugten Ausfüh
rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstel
len.
Es wird nun detailliert auf die bevorzugten Ausführungsbei
spiele der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, von der
Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind.
Die Fig. 2A bis 2H sind Querschnittsansichten eines Ab
schnitts eines Halbleiterbauelements, die eine Prozeßfolge
zum Herstellen desselben gemäß einem bevorzugten Ausfüh
rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen.
Zunächst wird eine Oxidationshemmerschicht 23, wie es in der
Fig. 2A dargestellt ist, auf dem Siliziumsubstrat 21 gebil
det. Ein Siliziumnitridfilm wird auf dem Siliziumsubstrat 21
durch Aufbringen desselben als eine Oxidationshemmerschicht
23 angebracht. Außerdem wird der Siliziumnitridfilm an dem
Siliziumsubstrat 21 angebracht, während ein Flächenoxidfilm,
der durch einen Oxidationsprozeß gebildet wird, dazwischen
eingebracht wird (nicht gezeigt).
Anschließend wird, wie es in der Fig. 2B gezeigt ist, eine
Oxidationsmittelschicht 26 auf der Oxidationshemmerschicht
23 gebildet. Es wird ein CVD-Polysilizium, das ein sich wäh
rend der Oxidation aufblähendes Material ist, als Oxida
tionsmittelschicht 26 verwendet. Ferner können Germanium
oder dergleichen als Oxidationsmittelschicht 26 verwendet
werden.
Dann wird, wie es in der Fig. 2C dargestellt ist, eine Pho
tolackmaske 24, die hauptsächlich die Trennregion definiert,
auf der Oxidationsmittelschicht 26 gebildet. Der Photolack
bildungsprozeß besteht darin, daß ein Photolack auf die Oxi
dationsmittelschicht 26 gestrichen wird, und dann wird der
aufgestrichene Photolack mit DUV-Licht belichtet, und in ei
nen Film entwickelt.
Danach wird, wie es in der Fig. 2D gezeigt ist, die Oxidati
onsmittelschicht 26 geätzt, und dann wird eine Oxidations
mittelschicht 26' strukturiert, um die Oxidationshemmer
schicht 23 freizulegen. Die Oxidationsmittelschicht 26 wird
vorteilhaft durch anisotropes Ätzen unter Verwendung eines
Plasmaätzgases entfernt.
Dann wird die Photolackmaske 24 unter Verwendung des allge
meinen Verfahrens des Entfernens des Photolacks entfernt.
Danach wird, wie es in der Fig. 2E gezeigt ist, der freige
legte Abschnitt der Oxidationshemmerschicht 23 durch Aufblä
hen der Oxidationsmittelschicht 26' durch Oxidation redu
ziert. Zu diesem Zeitpunkt wird der Oxidfilm 27 gebildet.
Das heißt, wenn das Polysilizium an der Oxidationsmittel
schicht angebracht wird, wird ein Siliziumoxidfilm (SiO2) an
der Oberfläche des Polysiliziums durch Oxidation gebildet,
derart, daß das Volumen desselben aufgebläht wird. In den
Zeichnungen zeigt die Bezugsziffer 26" eine Restoxidations
mittelschicht nach der Oxidation, während die gestrichelte
Linie die Form der ursprünglichen Oxidationsmittelschicht
vor der Oxidation darstellt. Der Oxidationsprozeß definiert
zweitens die Trennregion. Das heißt, derselbe schreitet
fort, bis der freigelegte Abschnitt der Oxidationshemmer
schicht 23 den gewünschten Maßstab der Trennregion erreicht.
Dies kann ohne weiteres und korrekt unter Verwendung des
allgemeinen Verfahrens der Steuerung der Dicke des Oxid
films, der durch den Oxidationsprozeß gebildet wird, er
reicht werden.
Anschließend wird, wie es in der Fig. 2F gezeigt ist, ein
erster Abschnitt 28 des Halbleitersubstrats 21 durch Ätzen
des freigelegten Abschnitts der Oxidationshemmerschicht un
ter Verwendung des Oxidfilms als Maske freigelegt. Der erste
freigelegte Abschnitt 28 des Halbleitersubstrats definiert
einen zweiten Abschnitt 29, der eine aktive Region des Bau
elements ist. In den Zeichnungen zeigt die Bezugsziffer 23'
die Oxidationshemmerschicht nach dem Ätzen.
Danach wird, wie es in der Fig. 2G gezeigt ist, ein Graben
30 durch Ätzen des ersten Abschnitts des Halbleitersubstrats
21 gebildet. Ein anisotropes Ätzen unter Verwendung eines
Plasmaätzgases wird angewendet, um den Graben 30 zu bilden.
Anschließend wird, wie es in der Fig. 2H gezeigt ist, ein
Feldoxidfilm 31 durch thermische Oxidation einer Oberfläche
des Grabens 30, der auf dem Halbleitersubstrat 21 gebildet
ist, gebildet. Und der Oxidfilm 27, die Oxidationsmittel
schicht 26" und die Oxidationshemmerschicht 23' werden ent
fernt. Wie bei einem anderen Ausführungsbeispiel der vorlie
genden Erfindung kann ein Feldoxidfilm aus LOCOS auf dem
ersten Abschnitt des Halbleitersubstrats gebildet werden.
Wenn der Feldoxidfilm darauf gebildet wird, wird ein ge
schichteter Film, der aus dem Flächenoxidfilm und dem Sili
ziumnitridfilm besteht, vorteilhaft auf den Oxidationshem
merfilm 23 aufgebracht.
Als Maske zum Bilden des Grabens oder des Feldoxidfilms kann
ein Nitridfilm als Oxidationshemmerfilm 23' nach dem Entfer
nen des Oxidfilms 27 oder sowohl des Oxidfilms als auch der
Oxidationsmittelschicht 26" verwendet werden.
Dann schreitet der übliche Prozeß zum Herstellen des Halb
leiterbauelements fort.
Wie es oben beschrieben wurde, definiert das Halbleiterbau
elementherstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfin
dung den Maßstab der Trennregion unter Verwendung des Ver
fahrens des Steuerns der Dicke des Oxidfilms, der durch den
Oxidationsprozeß gebildet wird. Bei dem erfundenen Verfahren
kann der Maßstab der Trennregion leichter und korrekter ge
steuert werden als bei dem Verfahren gemäß dem Stand der
Technik, das den Seitenwandabstandhalter, der aus dem Ni
tridfilm hergestellt wird, verwendet. Daher kann die Maß
stabsgleichmäßigkeit in der Trennregion des Wafers und die
Produktionsausbeute erheblich erhöht werden.
Claims (6)
1. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements,
mit folgenden Schritten:
Bilden einer Oxidationshemmerschicht (23) auf einem Halbleitersubstrat (21);
Bilden einer Oxidationsmittelschicht (26) auf der Oxi dationshemmerschicht (23);
Freilegen eines Teils der Oxidationshemmerschicht (23) durch selektives Entfernen eines Teils der Oxidations mittelschicht (26);
Reduzieren des freigelegten Abschnitts der Oxidations hemmerschicht (23) durch Bilden eines Oxidfilms (27) durch Oxidieren der Oxidationsmittelschicht (26'); und
Freilegen eines ersten Abschnitts (28) des Halbleiter substrats (21) durch Entfernen des freigelegten Ab schnitts der Oxidationshemmerschicht (23, 23') unter Verwendung der Oxidationsmittelschicht (26") als Mas ke, um dadurch einen zweiten Abschnitt (29), der eine aktive Region des Bauelements ist, zu definieren; und
Bilden eines Grabens (30) auf dem ersten Abschnitt (28) des Halbleitersubstrats (21).
Bilden einer Oxidationshemmerschicht (23) auf einem Halbleitersubstrat (21);
Bilden einer Oxidationsmittelschicht (26) auf der Oxi dationshemmerschicht (23);
Freilegen eines Teils der Oxidationshemmerschicht (23) durch selektives Entfernen eines Teils der Oxidations mittelschicht (26);
Reduzieren des freigelegten Abschnitts der Oxidations hemmerschicht (23) durch Bilden eines Oxidfilms (27) durch Oxidieren der Oxidationsmittelschicht (26'); und
Freilegen eines ersten Abschnitts (28) des Halbleiter substrats (21) durch Entfernen des freigelegten Ab schnitts der Oxidationshemmerschicht (23, 23') unter Verwendung der Oxidationsmittelschicht (26") als Mas ke, um dadurch einen zweiten Abschnitt (29), der eine aktive Region des Bauelements ist, zu definieren; und
Bilden eines Grabens (30) auf dem ersten Abschnitt (28) des Halbleitersubstrats (21).
2. Halbleiterbauelementherstellungsverfahren gemäß An
spruch 1, bei dem die Oxidationsmittelschicht (26)
durch Aufbringen eines Polysiliziums gebildet wird.
3. Halbleiterbauelementherstellungsverfahren gemäß An
spruch 1 oder 2, bei dem die Oxidationsmittelschicht
(26) selektiv unter Verwendung eines anisotropen Ät
zens entfernt wird.
4. Halbleiterbauelementherstellungsverfahren gemäß einem
der Ansprüche 1 bis 3, das ferner den Schritt des Bil
dens eines Feldoxidfilms (31) durch thermische Oxida
tion einer Oberfläche des Grabens (30) aufweist.
5. Halbleiterbauelementherstellungsverfahren gemäß einem
der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Oxidations
hemmerschicht (23) durch Aufbringen eines Siliziumni
tridfilms gebildet wird.
6. Halbleiterbauelementherstellungsverfahren gemäß einem
der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Flächenoxid
film (12) und der Siliziumnitridfilm nacheinander auf
dem Halbleitersubstrat (21) als die Oxidationshemmer
schicht (23) gebildet werden.
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