DE3141310A1 - Verfahren zur chemischen dampfabscheidung - Google Patents

Verfahren zur chemischen dampfabscheidung

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Description

Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur chemischen Dampfabscheidung. Als chemische Dampfabscheidung bezeichnet man den Vorgang, bei dem auf einem Substrat ein Film aus der Dampfphase aufwächst und das den Film bildende Material aus einer chemischen Reaktion gewonnen wird. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Verfahren zur chemischen Dampfabscheidung (CVD-Verfahren) zur Herstellung eines SiOp, Si^N4 oder Si-Films.
Bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen wie Transistoren oder ICs (integrierte Schaltungen) befinden sich auf dem Halbleitersubstrat ungleich verteilte Verbindungsteile/ auf denen mittels des CVD-Verfahrens ein Oxidfilm wie SiO- oder ein Nitridfilm wie Si-,Ν. ausgebildet wird. Zur Unterstützung der chemischen Reaktion erfolgt das Aufwachsen des Films auf dem Substrat herkömmlicherweise unter Erhitzen des Halbleitersubstrat^ bei Normaldruck oder Unterdruck. Das CVD-Verfahren bei Normaldruck oder Unterdruck beinhaltet jedoch das Problem, daß bei kleinen unebenen Teilen des Substrats keine ausreichende Bedeckung mit dem erzeugten Film erfolgt.
Es hat sich gezeigt, daß beim CVD-Verfahren die Dicke einer Grenzschicht, die während der Reaktion auf dem Substrat gebildet wird, die Bedeckung durch den herzustellenden Film beeinflußt. Fig. 1 soll dies erläutern. Wenn die chemische Dampfreaktion auf einem Substrat 1 mit einem querschnittsverminderten Teil bzw. einem Einschnitt 2 gemäß Fig. 1 (a) bei Unterdruck stattfindet, dann wird zwischen dem Substrat 1 und dem Reaktionsgas eine Grenzschicht 3 der Dicke ti gebildet. Diese Grenzschicht 3 füllt den Einschnitt 2, so daß das Reaktionsgas nicht in diesen Bereich gelangen kann. Der CVD-FiIm, der durch
Diffusion in die Grenzschicht gebildet wird, hat im Einschnitt 2 eine ungenügende Bedeckung, wie dies aus Fig. 1 (b) ersichtlich ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei dem die aufgezeigten Probleme nicht auftreten, bei dem insbesondere also auch bei kleinen Unebenheiten bzw. Einschnitten auf dem Substrat eine ausreichende Bedeckung durch den herzustellenden Film auf dem Substrat erfolgt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die chemische Reaktion unter einem Druck von mehr als 0,98 bar (1 at) erfolgt.
■
Es hat sich gezeigt, daß bei Durchführung der chemischen Dampfreaktion unter Druck die erwähnte Grenzschicht so dünn wird, daß genügend Reaktionsgas in einen Einschnitt oder dergleichen gelangen kann. Damit kann auch im Inneren kleiner konkaver Teile oder Einschnitte auf dem Substrat, wie sie bei Super-LSüs auftreten, eine ausreichende Bedeckung bzw. Filmerzeugung erreicht werden. D.h. solch kleine konkave Teile erhalten die gleiche Filmdicke wie die übrige Oberfläche.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1(a) und (b) die Herstellung eines CVD-Films auf herkömmliche Weise,
Fig. 2 (a) und (b) die Herstellung eines CVD-Filras gemäß
der Erfindung,
Fig. 3 schematise!, eine nach dem Prinzip der
Erfindung arbeitende Vorrichtung.
Wie in Fig. 2 (a) dargestellt, bildet sich bei unter Druck erfolgender chemischer Dampfreaktion eine Grenzschicht 31 mit einer Dicke t2, die geringer als die Dicke ti in Fig. 1 (a) ist. Als Folge davon kann, wie in Fig. 2
(b) gezeigt, ein CVD-FiIm 4* mit ausreichender Bedeckung und genügender Füllung des Inneren des Einschnitts 2 ausgebildet werden. Die Dicke der Grenzschicht 3" ist dem Druck umgekehrt proportional, d.h. je höher der Druck ist, desto dünner wird die Dicke der Grenzschicht. Bei ausreichend dünner Grenzschicht gelangt das Reaktionsgas in den Einschnitt 2, ohne hieran durch die Grenzschicht gehindert zu sein. Der CVD-FiIm wird dann gleichförmig und mit großer Geschwindigkeit durch Diffusion in diese Grenzschicht erzeugt.
Anhand von Fig. 3 soll ein konkretes Beispiel des Verfahrens beschrieben werden. Fig. 3 zeigt eine für die Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung. In ihr ist 11 ein transparentes Quarzglasrohr.. 12 ist ein Werkstückhalter aus Quarz, der mit einem nicht gezeigten Rotationsantrieb verbunden ist. 13 ist ein Siliciumscheibchen, das auf dem Werkstückhalter 12 liegt. 14 ist ein Heizblock zum Erhitzen des Werkstückhalter. 17 ist ein rostfreier Träger. Unter Druck stehende Gase, SiH.> O_ und N2 werden über Druckregler 16a, 16b und 16c und Durchflußmesser 15a, 15b und 15c durch eine obere öffnung im Quarzglasrohr 11 unter einem Druck von etwa 9,8 bar (10 at) in das Quarzglasrohr 11 eingeführt. Durch Erhitzen der Gase während des Füllens des Quarzglasrohres auf 4000C mittels des Heizblocks 14 wird auf der Oberfläche des Sxliciumsubstrats aufgrund der nachstehenden chemischen
Reaktion ein SiO2-CVD-FiIm erzeugt: SiH4 - 2O2 si02~
HO. Ein Teil des Reaktionsgases strömt über einen Druckregler 19 zu einem Ausfluß 18.
314131
Auf die beschriebene Weise kann ein CVD-FiIm mit ausreichender Bedeckung im Einschnitt 2 erzeugt werden.
Das beschriebene Verfahren IaJJt sich in folgender Weise abwandeln. Man kann, nach Durchführung des CVD-Verfahrens das Verfahren unter Normaldruck öder Unterdruck fortsetzen. D.h. es wird zunächst ein CVD-FiIm auf kleinen unebenen Teilen unter hohem Druck mit ausreichender Bedeckung erzeugt und dann unter Normaldruck oder Unterdruck ein CVD-FiIm, dessen Dicke im Substratscheibchen oder zwischen den Substratscheibchen gleichförmig ist, gebildet. Auf flachen Teilen des Substrats ist die Dickenschwankung des CVD-Films bei Unterdruck geringer als bei Normaldruck und bei Normaldruck geringer als bei höherem Druck. Dagegen ist die Bedeckung kleiner unebener Teile des Substrats bei Verwendung von Druck besser als bei Normaldruck und erst recht besser als bei Unterdruck.
Leerseite

Claims (2)

  1. BLUMBACH . WESER · BERGEN · KRAMER ZWIRNER · HOFFMANN
    PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN
    Pdtentconsult Radeckestraße 43 8000 München 60 Telefon (089)883603/885604 Telex 05-212313 Telegramme Patentconsull Paientconsult Sonnenberger Slraße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Palenlconsull
    Kabushiki Kaisha Suwa Seikosha, 81/8769
    3-4, 4-chome, Ginza., Chuo~ku, HO/sa.
    Tokyo, Japan
    Verfahren zur chemischen Dampfabscheidung
    Patentansprüche
    ι Λ1 Verfahren zur chemischen Dampfabscheidung, dadurch ge kennzeichnet , daß die chemische Reaktion unter einem Druck von mehr als 0,98 bar erfolgt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß zur Herstellung eines SiO2-FiImS in einen Reaktionsbehälter, in dem sich ein Substrat befindet, SiH^,-, Oy- und N3-GaS unter einem Druck von etwa 9,8 bar bei einer Temperatur von etwa 4000C eingeleitet werden.
    München: R. Kramer Oipl.-Ing. . W. Wessr Dipl.-Phys. Dr. rer. nal. · E. Hoffmann Dipl.-Ing. Wiesbaden: P.G. Biumbach Dlpl.-Ing. . P. Rergen Prof.Dr. Jur.Dipl.-Ing., Pat.-Ass., Pat.-Anw.bis 1979 · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dlpl.-W.-Ing.
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