DE3339268A1 - METHOD FOR PRODUCING AN INTEGRATED CIRCUIT WITH A THIN ISOLATING LAYER - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING AN INTEGRATED CIRCUIT WITH A THIN ISOLATING LAYER

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DE3339268A1
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Ellis Nelson 07924 Bernardsville N.J. Fuls
Hyman Joseph 07922 Berkeley Heights N.J. Levinstein
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Description

Beschreibungdescription

Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung mit einer dünnen IsolierschichtMethod of manufacturing an integrated circuit with a thin insulating layer

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for producing an integrated Circuit according to the preamble of claim 1.

Die Herstellung vieler integrierter Schaltungen beinhaltet die Bildung einer relativ dünnen Materialschicht, z.B. einer dünnen Oxidschicht, auf einem zweiten Material wie z.B. einem Halbleitermaterial, sowie das anschließende Bilden eines Musters in der dünnen Materialschicht. Diese Musterbildung erfolgt in der Regel durch Aufbringen eines Resistmaterial auf die dünne Materialschicht, Bilden eines Musters in dem Resistmaterial, Ätzen der dünnen Materialschicht unter Verwendung der mit einem Muster versehenen Resistmaterialschicht als Maske, und anschließendes Entfernen der Resistschicht, wobei der letztgenannte Schritt beispielsweise mit Lösungsmitteln oder mit Plasmaätzstoffen durchgeführt wird. Unter den Informationsverarbeitungsbauelementen, bei denen ein derartiger Herstellungsvorgang stattfindet, befinden sich viele MOS-(Metall-Oxid-Halbleiter-) ICs (integrierte Schaltungen; dieser Begriff bezeichnet hier mehrere miteinander verschaltete Bauelemente), z.B. logi-The manufacture of many integrated circuits involves the formation of a relatively thin layer of material, such as a thin one Oxide layer, on a second material such as a semiconductor material, and then forming a pattern in the thin layer of material. This pattern formation is usually done by applying a resist material to the thin Material layer, forming a pattern in the resist material, etching the thin material layer using the with a Patterned resist material layer as a mask, and then Removal of the resist layer, the last-mentioned step, for example, with solvents or with plasma etchants is carried out. Among the information processing devices which such a manufacturing process takes place, there are many MOS (metal-oxide-semiconductor) ICs (integrated circuits; this term denotes) here several interconnected components), e.g. logi-

sehe MOS-Schaltkreise. Diese integrierten MOS-Schaltungen (ICs) enthalten mehrere MOSFETs (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren) , von denen jeder eine eine aktive Oberfläche aufweisende Halbleitermaterialschicht/ eine relativ dünne Gateoxidschicht (GOX) auf der Oberfläche der aktiven Schicht und ein auf der Oberfläche des GOX gebildetes, z.B. aus dotiertem PoIysilicium bestehendes, leitendes Gate aufweist. Darüber hinaus sind zwei relativ stark dotierte Abschnitte der aktiven Schicht auf gegenüberliegenden Seiten des Gates vorgesehen/ welche die Source und den Drain des MOSFETs bilden.see MOS circuits. These MOS Integrated Circuits (ICs) contain several MOSFETs (metal-oxide-semiconductor field effect transistors), each of which has an active surface Semiconductor material layer / a relatively thin gate oxide layer (GOX) on the surface of the active layer and a formed on the surface of the GOX, e.g. from doped polysilicon having existing conductive gate. In addition, there are two relatively heavily doped sections of the active layer provided on opposite sides of the gate / which form the source and drain of the MOSFET.

Die MOSFETs werden untereinander durch eine relativ dicke FeIdoxidschicht (FOX) getrennt und elektrisch voneinander isoliert. Darüber hinaus gibt es Polysilicium-Leitungen, die von den Gates bestimmter MOSFETs zu Polysilicium-Kontakten, die auch als PoIycons genannt werden, welche sich durch die dünnen Gateoxidschichten zu den Source-,, und Drain-Elektroden anderer MOSFETs erstrecken.The MOSFETs are interconnected by a relatively thick field oxide layer (FOX) separated and electrically isolated from each other. In addition, there are polysilicon lines leading from the gates certain MOSFETs to polysilicon contacts, also called Polycons which extend through the thin gate oxide layers to the source,, and drain electrodes of other MOSFETs extend.

Derzeit werden die oben beschriebenen MOS-ICs dadurch hergestellt, daß auf der Oberfläche der aktiven Schicht des IC die relativ dünnen Gateoxide und relativ dicken Feldoxide gebildet werden. Das relativ dicke Feldoxid separiert mit Gateoxid abgedecke Oberflächenbereiche der aktiven Schicht, welche auch als GASAD-(Gate-and-source-and-drain-)Flächen bezeichnet werden, wo die MOSFETs gebildet werden sollen. Die Polycons werden da-At present, the above-described MOS ICs are manufactured by that on the surface of the active layer of the IC the relatively thin gate oxides and relatively thick field oxides are formed will. The relatively thick field oxide separates surface areas of the active layer that are covered with gate oxide, which also are referred to as GASAD (gate-and-source-and-drain) areas where the MOSFETs are to be formed. The polycons are

durch gebildet, daß auf den Gateoxiden und dem Feldoxid ein Resistmaterial, beispielsweise ein organisches Fotoresistmaterial niedergeschlagen wird, und Fenster in dem Resistmaterial gebildet werden, um Abschnitte der ausgewählte GASAD-Flächenbereiche überdeckenden Gateoxide freizulegen. Dann werden durch die freiliegenden Abschnitte der Gateoxide zu der darunterliegenden aktiven Schicht Löcher geätzt, wobei das mit einem Muster versehene Resistmaterial als Ätzmaske dient. Nach dem Entfernen des Resistmaterials mittels chemischer Lösungsmittel oder durch Plasmaätzen wird eine Polysiliciumschicht auf die Gateoxide oder das Feldoxid aufgebracht, und hierdurch wird Polysilicium in die sich durch die Gateoxide (die über den ausgewählten GASAD-Flächen liegen) zu der aktiven Schicht erstreckenden Löcher niedergeschlagen. Das die aktive Schicht in den Löchern kontaktierende Polysilicium bildet die Polycons. Die niedergeschlagene Polysiliciumschicht wird dann mit einem Muster versehen, um in den GASAD-Flächenbereichen Polysilicium-Gates und die Polysiliciumleitungen zu bilden, die sich von den Gates in bestimmten GASAD-Flächenbereichen zu den Polycons erstrecken, die durch die dünnen Gateoxide zu solchen Bereichen laufen (z.B. zu Source- und/oder Drainbereichen), die Teil der aktiven Schicht unterhalb anderer ausgewählter GASAD-Flächenbereiche sind.formed by a resist material on the gate oxides and the field oxide, for example, an organic photoresist material is deposited, and windows are formed in the resist material be to sections of the selected GASAD land areas to expose covering gate oxide. Then, through the exposed portions, the gate oxide becomes the active one underneath Layer holes are etched using the patterned resist material as an etching mask. After removing the resist material by means of chemical solvents or by plasma etching, a polysilicon layer is applied to the gate oxides or the Field oxide is applied, and this causes polysilicon into which is spread through the gate oxides (which are over the selected GASAD areas are deposited) to the active layer extending holes. The one contacting the active layer in the holes Polysilicon makes up the polycons. The deposited polysilicon layer is then patterned to be used in the GASAD areas, polysilicon gates and the polysilicon lines that extend from the gates in certain GASAD areas to the polycons that pass through the thin gate oxides run to those areas (e.g. to source and / or drain areas) that are part of the active layer are below other selected GASAD areas.

Eine unerwünschte Besonderheit der oben erläuterten Herstellungsverfahren besteht darin, daß die dünnen Materialschichten, beispielsweise die dünnen Gateoxidschichten direkt mit einem Resistmaterial in Berührung kommen. Folglich sind diese dünnen Ma-An undesirable peculiarity of the manufacturing processes explained above is that the thin material layers, for example the thin gate oxide layers directly with a resist material come into contact. Consequently, these thin ma-

terialschichten der Gefahr einer Verunreinigung durch das Resistmaterial ausgesetzt^ und ihre Dicke wird in unerwünschtem Ausmaß verringert, da sie der Ätzwirkung der chemischen Lösungsmittel oder des Plasmas ausgesetzt sind, mit denen bzw. mit dem die Resistmaterialschicht entfernt wird. Die unerwünschte Verdünnung der dünnen Materialschichten während des Entfernens des Resistmaterial ist besonders gravierend bei Schichten, die dünner sind als 50 nm.material layers of the risk of contamination by the resist material exposed ^ and its thickness is reduced to an undesirable extent as it is exposed to the corrosive action of chemical solvents or are exposed to the plasma with which the resist material layer is removed. The unwanted dilution the thin layers of material during the removal of the resist material is particularly serious for layers that are thinner than 50 nm.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß eine unerwünschte Verdünnung der dünnen Schicht vermieden wird.The invention is based on the object of a method of the above mentioned type in such a way that an undesired thinning of the thin layer is avoided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention by the features specified in the characterizing part of claim 1.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Figuren 1-5 zeigen jeweils in Querschnittansicht verschiedene Stufen eines Herstellungsprozesses zum Herstellen eines elektronischen Bauelementes (mit einer dünnen Gateoxidschicht) gemäß der Erfindung.In the following, exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing. Figures 1-5 each show in cross-sectional view various stages of a manufacturing process for manufacturing an electronic component (with a thin gate oxide layer) according to the invention.

Die Erfindung schafft ein neues Verfahren zum Herstellen von für die Informationsverarbeitung dienenden Bauelementen, die relativ dünne (weniger als 40 nm dicke) Materialschichten beispielsweise dünne Oxidschichten, aufweisen, die während der Herstellung der Bauelemente einer Musterbildung unterworfenThe invention provides a new method for manufacturing components used for information processing, the relatively thin (less than 40 nm thick) material layers, for example thin oxide layers, which during subjected to the production of the components of a pattern formation

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werden (d.h.: bestimmte Abschnitte der Oberfläche einer dünnen Schicht bleiben unbedeckt, während der Rest der Oberfläche abgedeckt bleibt). Die Erfindung betrifft außerdem auch die durch dieses neue Verfahren hergestellten Bauelemente. Erfindungsgemäß werden Bauelemente, die eine dünne Materialschicht enthalten (welche während der Bauelementherstellung einer Musterbildung unterworfen wird), dadurch hergestellt, daß auf die dünne Materialschicht eine Schutzmaterialschicht aufgebracht wird. Alternativ können zwei oder mehr Schutzschichten auf die dünne Materialschicht aufgebracht werden. Anschließend wird die dünne Materialschicht mustermäßig umrissen, indem die Schutzschicht oder die Schutzschichten mit einem Muster versehen wird bzw. werden. Diese Musterbildung erfolgt beispielsweise dadurch, daß auf der Oberfläche der Schutzschicht (oder -Schichten) eine mit Muster versehene Maskierschicht, beispielsweise eine mit Muster versehene Resistmaterialschicht gebildet wird, und anschließend die Schutzschicht (oder die Schutzschichten) unter Verwendung der Maskierschicht als Ätzmaske geätzt wird.(i.e .: certain sections of the surface of a thin layer remain uncovered while the rest of the surface is covered remain). The invention also relates to by this new process manufactured components. According to the invention, components which contain a thin layer of material are used (which is subjected to patterning during component manufacture), produced by being on the thin Material layer a protective material layer is applied. Alternatively, two or more protective layers can be applied to the thin layer of material. Then will the thin layer of material outlined in a pattern by using the protective layer or layers a pattern is or will be provided. This pattern formation takes place, for example, that on the surface of the protective layer (or layers) a patterned masking layer, for example a patterned resist material layer is formed, and then the protective layer (or layers) using the masking layer is etched as an etching mask.

Nachdem der Grundriß der dünnen Schicht festgelegt wurde, wird sie beispielsweise mit einem Muster versehen, indem die mit einem Muster versehene Schutzschicht (oder die Schutzschichten) als Ätzmaske eingesetzt werden. Alternativ werden beispielsweise mit Muster versehene Kontakte zu der dünnen Materialschicht gebildet, indem eine Kontaktmaterialschicht auf die mit einem Muster versehene Schutzschicht (oder Schutzschichten) aufgebrachtAfter the plan of the thin layer has been determined, it is provided with a pattern, for example, by using the Protective layer provided with a pattern (or the protective layers) can be used as an etching mask. Alternatively, for example patterned contacts to the thin layer of material formed by placing a layer of contact material on top of the with a Protective layer (or protective layers) provided with a pattern applied

wird. Hierdurch wird das Kontaktmaterial also auch in die Löcher der Schutzschicht (Schichten) eingebracht und gelangt in Berührung mit der dünnen Schicht, was zu der Bildung von mit Muster versehenen Kontakten führt. Die mit Muster versehene Schutzschicht (Schichten) wird z.B. in das Bauelement während dessen Herstellung einbezogen.will. As a result, the contact material is also in the holes the protective layer (layers) is introduced and comes into contact with the thin layer, resulting in the formation of a pattern provided contacts. The protective layer (s) provided with a pattern is e.g. in the component during its manufacture included.

Unter den Materialien, die sich zum Schutz dünner Materialschichten, beispielsweise dünner Oxidschichten, insbesondere einer Siliciumoxidschicht (z.B. SiO3), eignen, ist Polysilicium zu nennen. Erfindungsgemäß wird die aus Polysilicium bestehende Schutzschicht z.B. durch herkömmliche Niederdruck-CVD-Verfahren, auf einer dünnen Materialschicht aufgebracht. Die Dicke der Polysilicium-Schutzschicht liegt vorteilhafterweise in dem Bereich von etwa 100 - 200 nra. Eine Dicke von weniger als etwa 100 nm ist deshalb nicht wünschenswert, weil das Auftreten von Nadellöchern und Defekten in der Polysilicium-Schutzschicht im allgemeinen unerwünscht hoch wird Andererseits ist eine Dicke von mehr als etwa 200 nm deshalb nicht wünschenswert, weil eine derartige Polysiliciumscbicht eine unerwünscht lange Ätzzeit benötigt, um die gesamte Dicke der Schicht während der Musterbildung der Polysiliciumschicht zu durchätzen. Sind hingegen längere Ätzzeiten akzeptierbar, so sind dickere Schichten nicht ausgeschlossen.Polysilicon should be mentioned among the materials which are suitable for protecting thin material layers, for example thin oxide layers, in particular a silicon oxide layer (for example SiO 3). According to the invention, the protective layer made of polysilicon is applied to a thin material layer, for example by conventional low-pressure CVD processes. The thickness of the polysilicon protective layer is advantageously in the range of approximately 100-200 nm. A thickness less than about 100 nm is undesirable because the occurrence of pinholes and defects in the protective polysilicon layer generally becomes undesirably high. On the other hand, a thickness greater than about 200 nm is undesirable because such a polysilicon layer is undesirable long etching time is required to etch through the entire thickness of the layer during the patterning of the polysilicon layer. On the other hand, if longer etching times are acceptable, thicker layers cannot be ruled out.

Andere Materialien, die sich zum Schutz dünner Materialschichten eignen, sind hochschmelzende Metalle wie z.B. Wolfram oder Molybdän. Die Dicke einer aus hochschmelzendem Metall bestehendenOther materials that are suitable for protecting thin layers of material are refractory metals such as tungsten or molybdenum. The thickness of a refractory metal

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Schutzschicht beträgt vorteilhafterweise zwischen etwa 50 und 200 mn. Dicken außerhalb dieses Bereiches sind aus den oben angesprochenen Gründen unerwünscht, andererseits sind Dicken von mehr als 200 nm jedoch nicht ausgeschlossen, falls längere Ätzzeiten in Kauf genommen werden können.The protective layer is advantageously between approximately 50 and 200 nm. Thicknesses outside this range are from those mentioned above Reasons undesirable, on the other hand, thicknesses of more than 200 nm are not excluded if longer etching times can be accepted.

Sowohl die Schutzschicht (oder Schichten) als auch die darunter befindliche dünne geschützte Schicht (nach Wunsch) werden durch herkömmliche Methoden wie z.B. chemisches Naßätzen, Plasmaätzen oder reaktives Zerstäubungsätzen mit einem Muster versehen. Wenn die dünne Materialschicht beispielsweise eine dünne SiO2-Schicht ist (die mustermäßig umrissen werden soll), und die Schutzschicht eine Polysiliciumschicht ist, so läßt sich die Polysiliciumschicht (durch eine mit einem Muster versehene Maskierschicht) leicht ätzen, ohne daß die SiO2-Schicht nennenswert beeinflußt wird, indem man das Polysilicium in einem Cl2T Plasma einer reaktiven Zerstäubungsätzung aussetzt. Ein geeignetes Cl2-Plasma erhält man dadurch, daß beispielsweise in eine Parallelplatten-Apparatur für reaktives Zerstäubungsätzen mit einem Durchsatz von etwa 10 bis 20 cm3/min Cl3-GaS einströmt, während der Druck in der Reaktionskammer auf etwa 6,7 bis 13,3 Mikrobar gehalten wird und eine Leistungsdichte im BereichBoth the protective layer (or layers) and the thin protected layer underneath (if desired) are patterned by conventional methods such as wet chemical etching, plasma etching or reactive sputter etching. For example, if the thin material layer is a thin SiO 2 layer (which is to be outlined in a pattern) and the protective layer is a polysilicon layer, the polysilicon layer can easily be etched (through a masking layer provided with a pattern) without the SiO 2 - Layer is significantly influenced by exposing the polysilicon in a Cl 2 T plasma to reactive sputter etching. A suitable Cl 2 plasma is obtained by flowing Cl 3 gas into a parallel plate apparatus for reactive sputter etching with a throughput of about 10 to 20 cm 3 / min, while the pressure in the reaction chamber is at about 6.7 to 13.3 microbar and a power density in the range

zwischen 0,1 und etwa 0,4 Watt/cm eingestellt wird. Das Verhältnis der Ätzgeschwindigkeiten der Polysiliciumschicht einerseits und der SiO2-Schicht andererseits beträgt in einem derartigen Cl2 - Plasma etwa 30:1.is set between 0.1 and about 0.4 watt / cm. The ratio of the etching speeds of the polysilicon layer on the one hand and the SiO 2 layer on the other hand is approximately 30: 1 in such a Cl 2 plasma.

Während sich das oben beschriebene Cl^-Plasma auch zum ZerstäubenWhile the Cl ^ plasma described above can also be used to atomize

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der SiOj-Schicht eignet (mit der mit einem Muster versehenen Polysiliciumschicht als Ätzmaske), so geht dieser Zerstäubungsvorgang jedoch relativ langsam vonstatten (unterhalb von 1 nra/min.). Vorzugsweise wird 2ur Musterbildung der SiO2~Schicht (unter Verwendung der mit Muster versehenen Polysilicium-Schichten als Ätzmaske) ohne nennenswerte Beeinflussung der Polysiliciumschicht durch reaktives Zerstäubungsätzen des SiO2 in einem CHF--Plasma geätzt. Ein geeignetes CHF-j-Plasma erhält man durch Einströmen von CHF3 in die Zerstäubungsätzapparatur, wobei der Strömungsdurchsatz etwa 15-20 cm3/min. beträgt, der Druck in der Reaktionskammer auf etwa 79,8-93,1 Mikrobar eingestellt wird und eine Lei- the SiOj layer (with the polysilicon layer provided with a pattern as an etching mask), this sputtering process, however, proceeds relatively slowly (below 1 nm / min.). For pattern formation of the SiO 2 layer (using the patterned polysilicon layers as an etching mask), the polysilicon layer is preferably etched by reactive sputter etching of the SiO 2 in a CHF plasma. A suitable CHF-j plasma is obtained by flowing CHF 3 into the sputter etching apparatus, the flow rate being about 15-20 cm 3 / min. is, the pressure in the reaction chamber is set to about 79.8-93.1 microbar and a line

stungsdichte im Bereich zwischen 0,1 und etwa 0,2 Watt/cm eingestellt wird. Die Ätzgeschwindigkeit der SiO2-Schicht in einem solchen CHF3-Plasma beträgt etwa 50 nm/min., während die Ätzgeschwindigkeit der SiOj-Schicht in bezug auf die der Polysiliciumschicht typischerweise etwa 50:1 beträgt.power density is set in the range between 0.1 and about 0.2 watt / cm. The etching rate of the SiO 2 layer in such a CHF 3 plasma is about 50 nm / min., While the etching rate of the SiOj layer in relation to that of the polysilicon layer is typically about 50: 1.

Während der Musterbildung der Polysilicium- und SiO2-Schichten wird die SiO2-Schicht zu keiner Zeit von der Maskierschicht auf der Oberfläche der Polysiliciumschicht berührt, und somit wird eine unerwünschte Verunreinigung und Verdünnung der SiO2-Schicht vermieden.During the patterning of the polysilicon and SiO 2 layers, the SiO 2 layer is never touched by the masking layer on the surface of the polysilicon layer, thus avoiding undesirable contamination and thinning of the SiO 2 layer.

Die Erfindung ist nicht auf die Herstellung spezieller Bauelemente für die Informationsverarbeitung, auf spezielle Schutzschichten oder auf spezielle geschützte Schichten beschränkt. Zu Anschauungszwecken soll jedoch nachstehend die Herstellung eines MOS-IC nach dem erfindungsgemäßen Verfahren näher erläu-The invention is not limited to the manufacture of special components for information processing, limited to special protective layers or to special protected layers. For illustrative purposes, however, the production of a MOS IC according to the method according to the invention will be explained in more detail below.

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tert werden.be tert.

Gemäß Flg. 1 wird erfindungsgemäß ein Polyslllcluinkontakte enthaltendes MOS-IC, z.B. ein VLSI-MOS-IC (ein integrierter Größtschaltkreis) dadurch hergestellt, daß auf der Oberfläche einer Schicht aus dotiertem Halbleitermaterial 20 relativ dünne Gateoxidschichten (GOX) 30 und eine relativ dicke Feldoxidschicht (FOX) 40 gebildet werden. Die Schicht 20 bildet die aktive Oberflächenschicht eines Halbleitersubstrats 10. Die relativ dicke Feldoxidschicht 40 trennt die mit Gateoxid bedeckten GASAD-Flächenbereiche50 auf der Oberfläche der Schicht 20, wo MOSFETs gebildet werden sollen. Wenn die aktive Schicht 20 beispielsweise aus Silicium besteht, handelt es sich bei den Gateoxidschichten 30 und bei dem Feldoxid 40 typischerweise um relativ dünne bzw. eine relativ dicke SiOj-Schichten bzw. -Schicht. Das Feldoxid 40 wird z.B. durch thermisches Oxidieren der Oberfläche, der Schicht 20 gebildet. Nach dem öffnen von Fenstern in dem Feldoxid (dies geschieht nach herkömmlichen Verfahren) zum Freilegen der GASAD-Bereiche 50 auf der Oberfläche der Schicht 20 werden die Feldoxidschichten 30 gebildet, indem z.B. ein erneutes thermisches Oxidieren der Oberfläche der Schicht 20 erfolgt. Für VLSI-MOS-ICs gemäß der Erfindung liegen die Dicken der SiO3-Gateoxidschichten 30 in einem Bereich zwischen etwa 5 und 40 nm, vorzugsweise beträgt die Dicke etwa 25 nm. Eine Dicke der Gateoxidschichten 30 von weniger als 5 nm ist nicht wünschenswert, weil dies dazu führen würde, daß die Gate-Schwellenspannungen so niedrig würden, daß eine Regulierung des Stromflusses schwierigAccording to Flg. 1, according to the invention, a MOS-IC containing polysilicon contacts, e.g. a VLSI-MOS-IC (a large-scale integrated circuit) is produced in that on the surface of a layer of doped semiconductor material 20 relatively thin gate oxide layers (GOX) 30 and a relatively thick field oxide layer (FOX) 40 are formed. The layer 20 forms the active surface layer of a semiconductor substrate 10. The relatively thick field oxide layer 40 separates the GASAD areas 50 covered with gate oxide on the surface of the layer 20 where MOSFETs are to be formed. For example, if the active layer 20 is made of silicon, the gate oxide layers 30 and the field oxide 40 are typically relatively thin and a relatively thick SiOj layers or layers, respectively. The field oxide 40 is formed, for example, by thermally oxidizing the surface, the layer 20. After windows have been opened in the field oxide (this is done according to conventional methods) to expose the GASAD regions 50 on the surface of the layer 20, the field oxide layers 30 are formed by, for example, renewed thermal oxidation of the surface of the layer 20. For VLSI-MOS-ICs according to the invention, the thicknesses of the SiO 3 gate oxide layers 30 are in a range between about 5 and 40 nm, preferably the thickness is about 25 nm. A thickness of the gate oxide layers 30 of less than 5 nm is not desirable, because this would cause the gate threshold voltages to become so low that regulation of the flow of current would be difficult

würde (die Gate-Schwellenspannungen sind die Minimal spannungen an den MOSFET-Gates, die eine erkennbare Änderung der Ströme innerhalb der Strorakanäle der MOSFETs hervorrufen). Andererseits sind Dicken von mehr als etwa 40 nm unerwünscht, da zum Regulieren der Ströme in den MOSFET-Stromkanälen unvernünftig hohe Spannungen an die Gates der MOSFETs gelegt werden müßten.would (the gate threshold voltages are the minimum voltages at the MOSFET gates, which cause a noticeable change in the currents within the Strora channels of the MOSFETs). on the other hand Thicknesses of more than about 40 nm are undesirable because they are used for regulation of the currents in the MOSFET current channels, unreasonably high voltages would have to be applied to the gates of the MOSFETs.

Die Dicke des Si02-Feldoxids 40 der VLSI-MOS-ICs liegt im Bereich zwischen etwa 300 und etwa 400 nm, vorzugsweise beträgt sie etwa 350 nm. Eine Dicke von weniger als etwa 3OO nm ist nicht wünschenswert, da das Feldoxid dann möglicherweise nicht dick genug ist, um eine Inversion des darunter liegenden Siliciums und die sich daraus ergebende elektrische Verbindung zwischen den beiden GASAD-Bereichen, die elektrisch voneinander isoliert sein sollten, zu verhindern. Andererseits ist eine Dicke von mehr als etwa 600 nm nicht wünschenswert, weil das Feldoxid dann unerwünscht hohe Stufen bilden würde, die schwierig mit anderen Materialien während der anschließenden Verarbeitungsschritte abzudecken wären. Darüber hinaus ist es schwierig, das Material derartig hoher Stufen zu ätzen.The thickness of the Si0 2 field oxide 40 of the VLSI-MOS ICs is in the range between about 300 and about 400 nm, preferably it is about 350 nm. A thickness of less than about 300 nm is not desirable because the field oxide may not then is thick enough to prevent inversion of the underlying silicon and the resulting electrical connection between the two GASAD regions, which should be electrically isolated from one another. On the other hand, a thickness greater than about 600 nm is undesirable because the field oxide would then form undesirably high steps which would be difficult to cover with other materials during the subsequent processing steps. In addition, it is difficult to etch the material at such high levels.

Wie Fig. 2 zeigt, wird nach dem Bilden der Gateoxidschichten 30 und des Feldoxids 40 eine Schutzschicht 60 aus Polysilicium auf die Gateoxidschichten und das Feldoxid aufgebracht. Dies erfolgt beispielsweise durch Einsatz herkömmlicher Niedrigdruck-CVD-Verfahren. Die Aufgabe der Polysiliciumschicht besteht darin, die darunter liegenden Gateoxidschichten 30 vor möglichen Verunreinigungen und vor Erosion bei der sich anschließenden LithographieAs FIG. 2 shows, after the gate oxide layers 30 and the field oxide 40 have been formed, a protective layer 60 made of polysilicon is applied the gate oxide layers and the field oxide applied. This is done, for example, by using conventional low-pressure CVD processes. The task of the polysilicon layer is to protect the underlying gate oxide layers 30 from possible contamination and from erosion during the subsequent lithography

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zu schützen. Die Dicke der Polysiliciumschicht liegt im Bereich zwischen etwa 100 und etwa 200 run, sie beträgt vorzugsweise etwa 150 nm. Eine Dicke von weniger als etwa 100 nm ist deshalb unerwünscht, da das Auftreten von Nadellöchern und Defekten in dem Polysilicium unerwünscht hoch wäre. Andererseits hat eine Dicke von mehr als etwa 200 nm den Nachteil, daß eine derartige Polysiliciumschicht eine unerwünscht lange Zeit zum Atzen während des nachfolgenden Ätzschrittes zum Ätzen von Löchern durch die Polysiliciumschicht 60 und die ausgewählten Gateoxidschichten 30 benötigte. Sind jedoch längere Ätzzeiten akzeptierbar, so können auch dickere Schichten vorgesehen werde.to protect. The thickness of the polysilicon layer is in the range between approximately 100 and approximately 200 runs; it is preferably approximately 150 nm. A thickness less than about 100 nm is undesirable because of the occurrence of pinholes and defects in the Polysilicon would be undesirably high. On the other hand, a thickness of more than about 200 nm has the disadvantage that such a polysilicon layer an undesirably long time to etch during the subsequent etching step to etch holes through the Polysilicon layer 60 and the selected gate oxide layers 30 required. However, if longer etching times are acceptable, see above thicker layers can also be provided.

Auf der Polysiliciumschicht 60 wird eine mit einem Muster versehbare Maskierschicht 70 aufgebracht, beispielsweise die dreistufige Resistmaterialschicht, die von J.M. Moran und D. Maydan in "High Resolution, Steep Profile, Resist Patterns"·, The Bell System Technical Journal, Vol. 58, Nr. 5, Mai/Juni 1979, Seiten 1027 - 1036, beschrieben ist. Die Maskierschicht wird mit einem Muster versehen, d.h.: es werden in der Maskierschicht Fenster gebildet, um Abschnitte der Polysiliciumschicht 60 über den Gateoxidschichten ausgewählter GASAD-Bereiche freizulegen. Dann werden durch die freiliegenden Abschnitte der Polysiliciumschicht 60 und durch die darunter liegenden Gateoxidschichten 30 Löcher 80 zu der aktiven Schicht 20 geätzt, wobei die mit einem Muster versehene Schicht 70 als Ätzmaske dient, wie Fig. 3 zeigt. Das Ätzen dieser Löcher 80 erfolgt z.B. durch reaktives Zerstäubungsätzen der Polysiliciumschicht 60 in einem Cl^-Plasma (dies wurde oben beschrieben) und durch reaktives Zerstäubungsätzen der Gate-On the polysilicon layer 60 is a patternable one Masking layer 70 is applied, for example the three-level resist material layer developed by J.M. Moran and D. Maydan in "High Resolution, Steep Profile, Resist Patterns", The Bell System Technical Journal, Vol. 58, No. 5, May / June 1979, pages 1027-1036. The masking layer is provided with a pattern, i.e. there are windows in the masking layer formed to expose portions of polysilicon layer 60 over the gate oxide layers of selected GASAD areas. Then will through the exposed portions of the polysilicon layer 60 and through the underlying gate oxide layers 30 holes 80 is etched to the active layer 20, the patterned layer 70 serving as an etching mask, as shown in FIG. 3. That Etching of these holes 80 takes place, for example, by reactive sputter etching of the polysilicon layer 60 in a Cl ^ plasma (this was described above) and by reactive sputter etching of the gate

oxidschichten 30 in einem (ebenfalls oben beschriebenen) CHF3-Plasma. Die hohe Polysilicium/Si02-Ätzselektivität des Cl^-Plasmas verhindert praktisch ein Ätzen des SiO, der Gateoxidschichten 30 durch das Cl^-Pl-asma, während die hohe SK^/Silicium-Ätzselektivität des CHF.-Plasmas praktisch ein Ätzen der Polysiliciumschicht 60 und der aktiven (Silicium-)Schicht 20 durch das CHF3-Plasma verhindert. Anschließend wird die Maskierschicht 70 beispielsweise durch übliche chemische Lösungsmittel wie H3SO4 oder durch herkömmliche Plasmaätzverfahren entfernt.oxide layers 30 in a CHF 3 plasma (also described above). The high polysilicon / Si0 2 etching selectivity of the Cl ^ plasma practically prevents the SiO, the gate oxide layers 30 from being etched by the Cl ^ -Pl-asma, while the high SK ^ / silicon etching selectivity of the CHF. Plasma practically etches the Polysilicon layer 60 and the active (silicon) layer 20 prevented by the CHF 3 plasma. The masking layer 70 is then removed, for example, by conventional chemical solvents such as H 3 SO 4 or by conventional plasma etching processes.

Zum Abschluß des oben erläuterten Lithographieverfahrens wird eine zweite Polysiliciumschicht 90 auf der ersten Polysiliciumschicht 60 aufgebracht, so daß sich auch in den Löchern 80 PoIysilicium befindet, welches mit der aktiven Schicht 20 Berührung hat. Das in den Löchern 80 befindliche und mit der Schicht 20 in Berührung stehende Polysilicium bildet die Polysi-liciumkontakte (Polycons) 100 für die aktive Schicht 20 unterhalb der ausgewählten GASAD-Bereiche. Dies ist in Fig. 4 dargestellt. Die zweite Schicht 90 wird z.B. durch Einsatz üblicher Niedrigdruck-CVD-Verfahren gebildet.To complete the lithography process discussed above, a second polysilicon layer 90 is placed on top of the first polysilicon layer 60 applied so that 80 Polysilicon in the holes is located, which is in contact with the active layer 20. The one located in the holes 80 and with the layer 20 Contacting polysilicon forms the polysilicon contacts (Polycons) 100 for the active layer 20 below the selected GASAD areas. This is shown in FIG. 4. The second layer 90 is formed using conventional low pressure CVD processes, for example educated.

Die Dicke der zweiten Schicht 90 liegt in dem Bereich zwischen etwa 150 und etwa 250 nm, vorzugsweise beträgt die Dicke 200 nm. Der spezielle Dickenbereich der Schicht 90 ergibt in Kombination mit dem angegebenen Dickenbereich für die Schicht 60 eine kombinierte Dicke der Polysiliciumschichten 60 und 90 im Bereich von etwa 250 bis 450 nm. Da die Polysiliciumschichten 60 und 90 später zur Bildung der Polysilicium-Gates des IC mit einem Mu-The thickness of the second layer 90 is in the range between approximately 150 and approximately 250 nm, preferably the thickness is 200 nm. The particular thickness range of layer 90 in combination with the specified thickness range for layer 60 results in a combined one Thickness of the polysilicon layers 60 and 90 in the range of about 250 to 450 nm. Since the polysilicon layers 60 and 90 later to form the polysilicon gates of the IC with a mu-

ster versehen werden, haben die Gates eine Dicke im Bereich zwischen etwa 250 und etwa 450 nm. Eine Dicke der Polysilicium-Gates von weniger als etwa 250 nm ist deshalb nicht wünschenswert, weil sie dazu führen würde, daß die Gates einen unerwünschten Schichtwiderstand besitzen. Andererseits ist eine Dicke der Polysilicium-Gates von mehr als etwa 450 nm nicht wünschenswert, weil dies dazu führen würde, daß die Polysilicium-Gates so hoch wären, daß die Seitenwand-Kapazität einen unerwünscht großen Wert annähme.ster, the gates have a thickness in the range between about 250 and about 450 nm. A thickness of the polysilicon gates of less than about 250 nm is therefore not desirable, because it would lead to the gates having an undesirable sheet resistance. On the other hand, a thickness is the Polysilicon gates greater than about 450 nm are undesirable because it would cause the polysilicon gates to be so tall would be that the sidewall capacitance would assume an undesirably large value.

Nun werden die zwei Polysiliciumschichten 60 und 90 und demzufolge auch die durch das Aufbringen der zweiten Polysiliciumschicht 90 gebildeten Polycons 100 (durch übliche Methoden) mit einem geeigneten n- oder p-Dotierstoff dotiert (der Leitungstyp hängt davon ab, ob die aktive Schicht 20 n-leitend oder pleitend ist). Die Dotierung der Polysiliciumschichten 60 und 90 begünstigt die Erzeugung von Gates hoher Leitfähigkeit (die Polysiliciumschichten werden zur Bildung der Gates mit Mustern versehen), während die Dotierung der Polycons 100 gute elektrische Kontakte für die aktive Schicht 20 erzeugt. Der Dotierstoff diffundiert auch durch die Polycons 100 hindurch, wie in Fig. 4 angedeutet ist, und bildet relativ stark dotierte Zonen 110 der aktiven Schicht 20, z.B. Source- oder Drainzonen des MOSFETs, dessen Gateoxidschichten von den Polysiliciumkontakten durchsetzt sind. Danach werden die beiden Polysiliciumschichten 60 und 90 unter Einsatz herkömmlicher Methoden mit Mustern versehen, um in den GASAD-Bereichen 50 MOSFET-Gates 120 zu bilden sowie Polysilicium-Leitungen 130, die von den Eolysilicium-GatesNow the two polysilicon layers are 60 and 90 and accordingly also the polycons 100 formed by the application of the second polysilicon layer 90 (by customary methods) doped with a suitable n- or p-dopant (the conductivity type depends on whether the active layer 20 is n-conducting or p-conducting is). The doping of the polysilicon layers 60 and 90 favors the production of high conductivity gates (the Polysilicon layers are provided with patterns to form the gates), while the doping of the polycons 100 is good electrical Contacts for the active layer 20 are generated. The dopant also diffuses through the polycons 100, as in FIG. 4 is indicated, and forms relatively heavily doped zones 110 of the active layer 20, e.g. source or drain zones of the MOSFET, whose gate oxide layers are penetrated by the polysilicon contacts. The two polysilicon layers 60 are then formed and 90 patterned using conventional techniques to form MOSFET gates 120 in GASAD areas 50, as well Polysilicon lines 130 leading from the eolysilicon gates

120 in ausgewählten GASAD-Bereichen zu den sich durch die Gateoxidschichten zur aktiven Schicht unter anderen ausgewählten GASAD-Bereichen erstreckenden Polycons 100 laufen, wie Fig. 5 zeigt.120 in selected GASAD areas to the through the gate oxide layers to the active layer under other selected GASAD areas extending polycons 100, as FIG. 5 shows.

Die zur Fertigstellung des MOS-IC notwendigen Schritte entsprechen dem Stand der Technik. Das heißt: es werden selbst-ausgerichtete Source- und Drainzonen auf gegenüberliegenden Seiten der Gates gebildet (durch übliche Verfahrensschritte), und auf dem IC wird eine Isolierschicht, z.B. eine SiO2-Schicht aufgebracht. Dann werden durch übliche Lithographieverfahren Fenster in der Isolierschicht gebildet, um die Gates sowie die Source- und Drain-Zonen des IC freizulegen. Schließlich wird auf dem IC eine Metallschicht, z.B. eine Schicht aus kupferdotiertem Aluminium aufgebracht (hierdurch gelangt Metall in die sich durch die Isolierschicht erstreckenden Löcher und bildet metallische Kontakte mit den Gates und den Source- und Drain-Zonen) und die Metallschicht wird anschließend zur Bildung von metallischen Leitern mit einem Muster versehen.The steps necessary to complete the MOS-IC correspond to the state of the art. That means: self-aligned source and drain zones are formed on opposite sides of the gates (by conventional process steps), and an insulating layer, for example an SiO 2 layer, is applied to the IC. Windows are then formed in the insulating layer by conventional lithography processes in order to expose the gates and the source and drain regions of the IC. Finally, a metal layer, e.g. a layer of copper-doped aluminum, is applied to the IC (this allows metal to get into the holes extending through the insulating layer and forms metallic contacts with the gates and the source and drain zones) and the metal layer is then used for formation provided with a pattern of metallic conductors.

Für den Fall, daß zusammengesetzte Metallsilicid-auf-Polysilicium-Gates gewünscht werden, z.B. Tantalsilicid-auf-Silicium-Gates, so wird das oben beschriebene Herstellungsverfahren modifiziert, indem nach der Dotierung der Polysiliciumschichten eine Metallsilicid-Schicht auf den beiden Polysiliciumschichten gebildet wird. Danach werden die Silicidschicht und die Polysiliciumschichten mit Mustern versehen, um Metallsilicid-auf-Polysilicium-Gates sowie Metallsilicid-auf-Polysilicium-Leiter zu bilden, welcheIn the event that composite metal silicide-on-polysilicon gates are desired, e.g. tantalum silicide-on-silicon gates, the production process described above is modified by adding a metal silicide layer after the doping of the polysilicon layers is formed on the two polysilicon layers. Thereafter, the silicide layer and the polysilicon layers patterned to metal silicide-on-polysilicon gates as well as metal silicide-on-polysilicon conductors, which

sich von ausgewählten Gates zu den Polysiliciumkontakten erstrecken. extend from selected gates to the polysilicon contacts.

Eine dünne, typischerweise etwa 1 nm dicke SiC^-Schicht bildet sich üblicherweise auf der Oberfläche der ersten Polysiliciumschicht 60 vor dem Aufbringen der zweiten Polysiliciumschicht 90, während das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren durchgeführt wird. Somit enthalten die erfindungsgemäß hergestellten Polysilicium-Gates wie auch die Polysiliciumkontakte typischerweise zwei von einer dünnen SiOj-Grenzschicht getrennte PoIysiliciumschichten. Diese dünne Grenzschicht aus SiO2 läßt sich z.B. in Durchlicht-Elektronenstrahl-Mikroaufnahmen von Querschnitten erfindungsgemäßer ICs nachweisen. Jedoch ist diese SiOj-Grenzschicht im Vergleich mit den beiden Polysiliciumschichten so dünn, und die Menge des SiO2 ist so gering (im Vergleich zu der Menge des Polysiliciums), daß das SiO2 keinen nachweisbaren abträglichen Einfluß auf die Leitfähigkeit der erfindungsgemäß gebildeten Polysilicium-Gates und Polysilicium-Kontakte hat.A thin SiC ^ layer, typically about 1 nm thick, is usually formed on the surface of the first polysilicon layer 60 before the application of the second polysilicon layer 90 while the production method according to the invention is being carried out. The polysilicon gates produced according to the invention, as well as the polysilicon contacts, thus typically contain two polysilicon layers separated by a thin SiO2 interface. This thin boundary layer made of SiO 2 can be detected, for example, in transmitted-light electron beam micrographs of cross-sections of ICs according to the invention. However, this SiOj boundary layer is so thin compared with the two polysilicon layers, and the amount of SiO 2 is so small (compared to the amount of polysilicon) that the SiO 2 has no detectable detrimental influence on the conductivity of the polysilicon formed according to the invention. Has gates and polysilicon contacts.

Beispielexample

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde eingesetzt zur Herstellung einer logischen VLSI-MOS-Schaltung, die Ringoszillatoren, Leitungstreiber, Schieberegister, 4-Bit-Addierer sowie weitere Bauelemente enthielt. Diese ebenfalls Polysilicium-Kontakte enthaltende logische VLSI-MOS-Schaltung wurde unter Zugrundelegung von -, 1,5 <&m· - und 2 fym - Entwurfsspezifikationen hergestellt.The method according to the invention was used to produce a logic VLSI-MOS circuit which contained ring oscillators, line drivers, shift registers, 4-bit adders and other components. This VLSI-MOS logic circuit, which also contains polysilicon contacts, was manufactured on the basis of -, 1.5 <& m · and 2 fym - design specifications.

Das Herstellungsverfahren begann mit dem Aufwachsen von etwa 350 nm dickem Si02-Feldoxid auf der Oberfläche eines 3-Zoll-Siliciumwafers. Das Aufwachsen des Feldoxids erfolgte durch thermisches Oxydieren des Siliciumwafers in nassem Milieu (H2O).The manufacturing process began with the growth of about 350 nm thick SiO 2 field oxide on the surface of a 3-inch silicon wafer. The field oxide was grown by thermal oxidation of the silicon wafer in a wet environment (H 2 O).

Zur Bildung der aktiven Schicht der logischen Schaltung und zum Definieren der Dotierstoffkonzentration an der Zwischenschicht Silicium/Feldoxid (dies ist einer der Parameter, die die Schwellenspannung der Gates der MOSFETs vom Anreicherungstyp der logischen Schaltung bestimmen), wurde der vom Feldoxid abgedeckte Silicium-To form the active layer of the logic circuit and to define the dopant concentration at the intermediate layer Silicon / field oxide (this is one of the parameters that determine the threshold voltage the gates of the MOSFETs of the enhancement type of the logic circuit), the silicon oxide covered by the field oxide was

12 -2 wafer mit Boratomen unter einer Dosierung von etwa 2 χ 10 cm implantiert. Die Energie der Boratome betrug etwa 170 keV, was ausreichte, um sicherzustellen, daß die Boratome das Feldoxid bis zu der Silicium/Feldoxid-Zwischenschicht durchdrangen.12 -2 wafers with boron atoms with a dosage of about 2 χ 10 cm implanted. The energy of the boron atoms was about 170 keV, which was sufficient to ensure that the boron atoms were the field oxide penetrated to the silicon / field oxide interlayer.

Die GASAD-Bereiche auf der Oberfläche des Wafers wurden anschließend durch übliche Lithographieverfahren freigelegt, indem Fenster in dem Feldoxid gebildet wurden. Diese Fenster (und somit die GASAD-Bereiche) hatten eine Länge von 7^m und eine Breite von etwaThe GASAD areas on the surface of the wafer were then exposed by conventional lithographic processes by forming windows in the field oxide. These windows (and thus the GASAD areas) were 7 ^ m long and wide about

Durch etwa 15 Minuten langes Erwärmen des Wafers auf etwa 1000°C in einer O2-HCl (3% HCl) Umgebung wurde auf der Oberfläche jedes GASAD-Bereiches ein etwa 25 nm dickes Gateoxid aus SiO2 aufgewachsen. Dann wurde der Wafer etwa 15 Minuten lang bei einer Tempe ratur von etwa 1000 C in einer Argon-Atmosphäre einer Warmbehandlung unterworfen, um die fest Ladung innerhalb des SiO2 zu verringern. Diese Warmbehandlung aktiviert auch das BorimplantatBy heating the wafer to about 1000 ° C. for about 15 minutes in an O 2 -HCl (3% HCl) environment, an approximately 25 nm thick gate oxide of SiO 2 was grown on the surface of each GASAD region. The wafer was then subjected to a heat treatment for about 15 minutes at a temperature of about 1000 C in an argon atmosphere in order to reduce the solid charge within the SiO 2 . This heat treatment also activates the boron implant

(die Boratome versetzen Siliciumatome in dem Siliciumkristallgitter als Folge der Argon-Warmbehandlung).(The boron atoms displace silicon atoms in the silicon crystal lattice as a result of the argon heat treatment).

Dann wurde durch übliche Niederdruck-CVD-Verfahren auf dem Wafer eine etwa 150 nm dicke erste Polysiliciumschicht aufgebracht. Auf den Wafer wurde anschließend eine 1,8 n.m dicke organische Resistmaterial aufgesponnen (dieses Resistmaterial wird unter der Handelsbezeichnung HPR-2O4-Resist von der Firma Philip A. Hunt Chemical Corporation of Palisades Park, New Jersey, vertrieben) / und der Wafer wurde etwa 120 Minuten lang bei einer Temperatur von etwa 210 C gebacken. Eine etwa 120 nm dicke SiO2-Schicht wurde auf das organische Resistmaterial durch Plasmaniederschlagung aufgebracht, und dann wurde auf die 120 nm dicke SiO2 durch Spinnen eine etwa 350 nm dicke Röntgenstrahlen-Resistmaterialschicht aufgebracht (das Material war DCOPA (90% dichloro-propylacrylat und 10% copolymer)).A first polysilicon layer approximately 150 nm thick was then applied to the wafer by conventional low-pressure CVD processes. A 1.8 nm thick organic resist material was then spun onto the wafer (this resist material is sold under the trade name HPR-2O4 resist by the company Philip A. Hunt Chemical Corporation of Palisades Park, New Jersey) / and the wafer was approximately Baked for 120 minutes at a temperature of about 210 C. An approximately 120 nm thick SiO 2 layer was deposited on the organic resist material by plasma deposition, and then an approximately 350 nm thick X-ray resist material layer was deposited on the 120 nm thick SiO 2 by spinning (the material was DCOPA (90% dichloro-propyl acrylate and 10% copolymer)).

Nach dem Ausrichten der auf der Ebene der Polysilicium-Kontakte vorgesehenen Maske über den GASAD-Bereichen wurde die DCOPA-Röntgenstrahlen-Resistmaterialschicht etwa 5 Minuten lang einer Röntgenstrahlung mit einer Wellenlänge von 0,437 nm ausgesetzt. Die Intensität der Strahlung betrug 75/6Watt/cm*. Die Röntgenstrahlen-Resistmaterialschicht wurde in einem Naßentwickler, der Isopropylalkohol und Methylethylketon enthielt, entwickelt. Dann wurde die 120 nm dicke SiO2-Schicht unter Verwendung der Röntgenstrahlen-Resistmaterialschicht als Ätzmaske durch reaktives Zerstäubungsätzen des Wafers in einem CHF-j-Plasma mit einem Muster versehen. Das CHF3-Plasma wurde gebildet, indem CHF3 mitAfter aligning the mask on the plane of the polysilicon contacts over the GASAD areas, the DCOPA x-ray resist material layer was exposed to x-rays having a wavelength of 0.437 nm for about 5 minutes. The intensity of the radiation was 75 / 6Watt / cm *. The X-ray resist layer was developed in a wet developer containing isopropyl alcohol and methyl ethyl ketone. Then, using the X-ray resist material layer as an etching mask, the 120 nm thick SiO 2 layer was patterned by reactive sputter etching of the wafer in a CHF-j plasma. The CHF 3 plasma was formed by adding CHF 3 with

einem Durchsatz von etwa 79 cm3 /min. in die Reaktorkammer eingeströmt wurde# während der Druck innerhalb der Reaktorkammer auf etwa 13,3 Mikrobar gehalten und die Leistungsdichte auf etwa 0/1 Watt/cm2 eingestellt wurde. Schließlich wurde das HPR-204-Resistmaterial unter Verwendung der gemusterten Schichten aus dem Röntgenstrahlen-Resistmaterial und dem SiO2 als Ätzmaske durch reaktives Zerstäubungsätzen des Wafers in einem O2-CF4-(1% CF4)Plasma mit einem Muster versehen. Dieses O2-CF4-Plasma wurde gebildet durch Einströmen eines Gemisches von O2 und CF4(1% CF4) in die Reaktorkammer/ wobei der Durchsatz etwa 83 cm3 betrug und in der Reaktorkammer ein Druck von etwa 5,3 Mikrobar aufrechterhaltena rate of about 79 cm 3 / min. The flow into the reactor chamber was # while the pressure inside the reactor chamber was kept at about 13.3 microbar and the power density was set at about 0/1 watt / cm 2 . Finally, using the patterned layers of the X-ray resist and the SiO 2 as an etch mask, the HPR-204 resist was patterned by reactive sputter etching of the wafer in an O 2 -CF 4 (1% CF 4 ) plasma. This O 2 -CF 4 plasma was formed by flowing a mixture of O 2 and CF 4 (1% CF 4 ) into the reactor chamber / the throughput being about 83 cm 3 and a pressure of about 5.3 microbar in the reactor chamber maintain

2 und eine Leistungsdichte von etwa 0,2 Watt/cm eingestellt wurde.2 and a power density of about 0.2 watt / cm was set.

Dann wurden durch die Polysiliciumschicht Löcher geätzt (die Löcher befanden sich über denjenigen GASAD-Bereichen, wo PoIysilicium-Kontakte gewünscht waren), indem die mit Muster versehene Resistmaterialschicht als Ätzmaske verwendet wurde. Das Ätzen erfolgte durch reaktives Zerstäubungsätzen der Polysiliciumschicht in einem Cl2-Plasma während einer Zeit von etwa 5 Minuten. Dieses in einer Parallelplattenapparatur für reaktives Zerstäubungsätzen erfolgende Ätzen fand statt, während in die Reaktorkammer mit einem Durchsatz von 20 cmVmin. Cl3-GaS eingeströmt wurde, während der Gesamtdruck innerhalb der Reaktorkammer auf etwa 6,6 Mikrobar gehalten und die Leistungsdichte auf etwa 0,3Holes were then etched through the polysilicon layer (the holes were over those GASAD areas where polysilicon contacts were desired) using the patterned resist material layer as an etch mask. The etching was carried out by reactive sputter etching of the polysilicon layer in a Cl 2 plasma for a time of about 5 minutes. This etching, which took place in a parallel plate apparatus for reactive sputter etching, took place while in the reactor chamber with a throughput of 20 cmVmin. Cl 3 -GaS was flowed in while the total pressure inside the reactor chamber was kept at about 6.6 microbar and the power density at about 0.3

Watt/cm eingestellt wurde. Dann wurden durch diejenigen Gateoxidschichten, in denen Polysilicium-Kontakte erwünscht waren, Löcher geätzt, indem die mit Muster versehene Polysiliciumschicht als Maske diente. Das Ätzen erfolgte durch reaktives Zerstäu-Watt / cm has been set. Then through those gate oxide layers, where polysilicon contacts were desired, holes etched through the patterned polysilicon layer served as a mask. The etching was done by reactive sputtering

bungsätzen des Wafers (in der Parallelplatten-Apparatur für reaktives Zerstäubungsätzen) in einem CHF3-Plasma. Während des letzten Xtzschrittes wurde CHF3 mit einem Durchsatz von etwa 18 craVmin. in die Reaktorkammer eingeströmt, wo ein Druck von etwa 90,4 Mikrobar aufrechterhalten und die Leistungsdichte auf etwaEtching of the wafer (in the parallel plate apparatus for reactive sputter etching ) in a CHF 3 plasma. During the last Xtz step, CHF 3 was generated with a throughput of around 18 craVmin. Flowed into the reactor chamber, where a pressure of about 90.4 microbar is maintained and the power density is about

0,2 Watt/cm eingestellt wurde.0.2 watt / cm was set.

Dann wurden von der Oberfläche des Wafers das HPR-204, das SiO2 und das DCOPA-Röntgenstrahlen-Resistmaterial abgestreift, indem der Wafer mit einer Lösung einer schwefeligen Säure und Wasserstoffperoxid behandelt wurde, was bei einer Umgebungstemperatur von etwa 8O0C geschah. Außerdem wurde die Waferoberfläche mit üblichen chemischen Lösungsmitteln, die HF enthielten, gereinigt, um sämtliche verbleibenden Reste von Resistmaterial zu entfernen.Then from the surface of the wafer were the HPR-204, stripped of SiO 2 and the DCOPA X-ray resist material, by the wafer was treated with a solution of a sulfurous acid and hydrogen peroxide, which was done at an ambient temperature of about 8O 0 C. In addition, the wafer surface was cleaned with common chemical solvents containing HF in order to remove any remaining residues of resist material.

Dann wurde auf die Oberfläche des Wafers eine zweite, etwa 250 nm dicke Polysiliciumschicht aufgebracht. Dies erfolgte durch übliche Niederdruck-CVD-Verfahren. Hierdurch schlug sich in den sich durch die erste Polysiliciumschicht und die Gateoxidschichten zu dem darunter befindlichen Silicium erstreckenden Löchern Polysilicium nieder, was zu der Bildung der Polysilicium-Kontakte führte.Then a second, about 250 nm thick polysilicon layer applied. This was done using conventional low-pressure CVD processes. This cut through in the the first polysilicon layer and the gate oxide layers to the underlying silicon holes extending polysilicon down, resulting in the formation of the polysilicon contacts.

Dann wurden die zwei Polysiliciumschichten und die Polysilicium-Kontakte mit Phosphor dotiert, indem der Wafer etwa 60 Minuten lang in einem üblichen PBr3-Ofen angeordnet wurde. Die Ofentemperatur betrug etwa 950 C. Aus diesem Phosphordiffusionsschritt ergab sich die n+-Leitfähigkeit der Polysiliciumschichten undThe two polysilicon layers and the polysilicon contacts were then doped with phosphorus by placing the wafer in a conventional PBr 3 oven for about 60 minutes. The furnace temperature was about 950 C. This phosphorus diffusion step resulted in the n + conductivity of the polysilicon layers and

der Polysilicium-Kontakte, wobei die Dotierstärke etwa 10 cm~ betrug. Darüber hinaus wurde auch Phosphor in die die Polysilicium-Kontakte umgebenden Siliciumzonen getrieben,was zu einer teilweisen Bildung der Source- und Drain-Zonen der MOSFETs führte, deren Gateoxidschichten von den Polysilicium-Kontakten durchsetzt waren.of the polysilicon contacts, the doping strength being about 10 cm ~ fraud. In addition, phosphorus has also been driven into the silicon areas surrounding the polysilicon contacts, resulting in a partial formation of the source and drain zones of the MOSFETs, the gate oxide layers of which are penetrated by the polysilicon contacts was.

Die übrigen Schritte bei der Herstellung der logischen VLSI-MOS-Schaltung entsprachen dem Stand der Technik. Diese Schritte sind beispielsweise von Watts in dem Artikel "Electron Beam Lithography For Small MOSFETs" IEEE Transactions Electron Devices/ November 1981, Vol. ED-28, Nr. 11, S. 1338 beschrieben.The remaining steps in making the VLSI MOS logic circuit corresponded to the state of the art. These steps are for example from Watts in the article "Electron Beam Lithography For Small MOSFETs, "IEEE Transactions Electron Devices / November 1981, Vol. ED-28, No. 11, p. 1338.

Claims (9)

PatentansprücheClaims ,1/ Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung, bei dem auf einem Halbleiterkörper (20) eine dünne Isolierschicht (30) und auf dieser eine Maskierschicht (70) gebildet wird, die Maskierschicht selektiv geätzt wird, die Isolierschicht unter Verwendung der Maskierschicht als Maske geätzt wird, und die Maskierschicht in einem weiteren Ätzschritt entfernt wird, dadurch gekennzeichnet , daß vor der Bildung der Maskierschicht über der dünnen Isolierschicht eine leitende Schutzschicht (60) gebildet wird, die die dünne Isolierschicht beim Entfernen der Maskierschicht schützt., 1 / Method for producing an integrated circuit, in which a thin insulating layer on a semiconductor body (20) (30) and on this a masking layer (70) is formed, the masking layer is selectively etched, the insulating layer is etched using the masking layer as a mask, and the masking layer is removed in a further etching step characterized in that prior to the formation of the masking layer over the thin insulating layer a conductive protective layer (60) is formed which protects the thin insulating layer when the masking layer is removed. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Isolierschicht (30) eine Dicke von weniger als 40 nm aufweist.2. The method according to claim 1, characterized in that that the thin insulating layer (30) has a thickness of less than 40 nm. Radedcettreee 43 8000 München 60 Telefon (089) 883605/88»», Telex SiTJiti Telegramme PatentconsultRadedcettreee 43 8000 Munich 60 Telephone (089) 883605/88 »», Telex SiTJiti Telegramme Patentconsult SOfmenberger StraBe 4S 6200 Wleiboden Telefon (06121) S62945/S61998 Telex 4186237 Telegramme PstentconsultSOfmenberger StraBe 4S 6200 Wleiboden Telephone (06121) S62945 / S61998 Telex 4186237 Telegrams Pstentconsult Telefax (CCITT 2) Wiesbaden und MUndien (089) 8344618 Attention PetentcomultFax (CCITT 2) Wiesbaden and MUndien (089) 8344618 Attention Petentcomult 33332G833332G8 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die dünne Isolierschicht aus SiO2 und der Halbleiterkörper aus Silicium besteht.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the thin insulating layer consists of SiO 2 and the semiconductor body consists of silicon. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet , daß die Maskierschicht eine Resistmaterialschicht ist, die durch chemisches Ätzen oder durch Plasma-Ätzen entfernt wird.4. The method according to any one of claims 1-3, characterized in that the masking layer is a resist material layer which is removed by chemical etching or plasma etching. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet , daß die Schutzschicht eine PoIysiliciumschicht ist.5. The method according to any one of claims 1-4, characterized in that the protective layer is a polysilicon layer is. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Polysiliciumschicht eine Dicke zwischen etwa 100 und etwa 200 nm aufweist.6. The method according to claim 5, characterized in that that the polysilicon layer has a thickness between about 100 and about 200 nm. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht eine Schicht aus hochschmelzendem Metall ist.7. The method according to claim 6, characterized in that that the protective layer is a layer of refractory metal. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet , daß durch die Schutzschicht (60) und die Isolierschicht (30) hindurch ein Loch (80) geätzt wird, und daß nach dem Entfernen der Maskierschicht (70) über der Schutzschicht eine zweite leitende Schicht (90) gebildet wird, die sich durch das Loch hindurch erstreckt und Kontakt8. The method according to any one of claims 1-7, characterized in that the protective layer (60) and a hole (80) is etched through the insulating layer (30), and that after removing the masking layer (70) over a second conductive layer (90) is formed in the protective layer which extends through the hole and makes contact BAD ORIGINALBATH ORIGINAL mit dem Halbleiterkörper (20) hat.with the semiconductor body (20). 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Isolierschicht (30) ein Gateoxid ist, daß die leitende Schicht (60) und die zweite leitende Schicht (90) geätzt werden, um über einem Abschnitt des Gateoxids eine Gateelektrode (120) zu bilden sowie einen Leiter (130), der die Gateelektrode mit einem Kontaktabschnitt (100) verbindet. 9. The method according to claim 8, characterized in that that the thin insulating layer (30) is a gate oxide, that the conductive layer (60) and the second conductive layer (90) to be etched over a portion of the gate oxide To form the gate electrode (120) and a conductor (130) which connects the gate electrode to a contact portion (100).
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