DE3825547A1

DE3825547A1 - Verbindungsschicht auf eingegrabenem dielektrikum und verfahren zur herstellung einer solchen

Info

Publication number: DE3825547A1
Application number: DE3825547A
Authority: DE
Inventors: Takashi Urabe; Yoichi Tobita
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-09-08
Filing date: 1988-07-27
Publication date: 1989-03-16
Also published as: KR890005844A; US5041898A; KR940008358B1; DE3844719C2; JPS6467945A; DE3825547C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungsschicht auf einem Halbleitersubstrat und im besonderen auf eine Struktur zum Er niedrigen der parasitären Kapazität einer Verbindungsschicht auf einem Halbleitersubstrat und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen:

Fig. 1 zeigt in einem Diagramm einen Grundriß eines Speicher teils eines dynamischen MOSRAM (Metalloxidhalbleiter-Schreib-/ Lesespeicher) mit gefalteter Bit-Leitungsstruktur:

Der Schreib-/Lesespeicher nach Fig. 1 weist aktive Gebiete 14 zum Speichern und Übertragen von Informationseinheiten, Bit- Leitungen 11 mit einer ersten Aluminium-Verbindungsschicht, die über Kontakte 7 mit den aktiven Gebieten 14 elektrisch verbun den ist, Zellplatten 12, wobei jede von ihnen als Elektrode einer Speicherzellenkapazität, in der Informationseinheiten ge speichert sind, dient, und Wortleitungen 13 zum Steuern der Schreib-/Leseoperation der in den Speicherzellen gespeicher ten Informationseinheiten auf. Ein Feldoxidfilm ist zwischen benachbarten aktiven Gebieten gebildet, so daß die benachbarten aktiven Gebiete elektrisch voneinander isoliert sind. Im beson deren sind die Feldoxidfilme um die aktiven Gebiete 14 herum gebildet. Die Zellplatten 12 sind außerhalb der mit strichpunk tierten Linien umschlossenen Gebiete gebildet, d.h., über den Feldoxidfilmen. MOS-Transistoren, die jeweils eine Wortleitung 13, die als Gate-Elektrode dient, aufweisen, sind jeweils in Bereichen gebildet, in denen die Zellplatten 12 nicht gebildet sind, so daß die Bereiche beim Lesen/Schreiben der Signalladun gen als Übertragungsgates dienen. In der gefalteten Bit-Lei tungsstruktur, wie in Fig. 1 gezeigt, sind die Speicherzellen mit einer einzelnen Wortleitung 13 mit jeweils abwechselnder Bitleitung 11 verbunden. Im besonderen ergeben zwei Bit- Leitungen ein Bit-Leitungspaar.

Im folgenden wird durch ein Beispiel das Einlesen einer Infor mation beschrieben.

Wenn eine einzelne Wortleitung ausgewählt ist, wird die Infor mation, die in einer mit der Wortleitung 13 verbundenen Spei cherzelle gespeichert ist, durch eine Bit-Leitung 11 ausgelesen. In der gefalteten Bit-Leitungsstruktur wird die Potentialdiffe renz zwischen einer Bit-Leitung, die mit der ausgewählten Spei cherzelle verbunden ist, und einer Bit-Leitung (im weiteren als komplementäre Bit-Leitung bezeichnet), die mit einer nicht-aus gewählten Speicherzelle verbunden ist, eines Bit-Leitungspaares detektiert, so daß Information ausgelesen wird. Im besonderen erscheint ein Referenzpotential auf der komplementären Bit-Lei tung und ein entsprechend der in der Speicherzelle geladenen Information ein Potential auf der ausgewählten Bit-Leitung. Der Unterschied zwischen dem Potential auf der Bit-Leitung und dem Referenzpotential auf der komplementären Bit-Leitung wird er höht, so daß Information ausgelesen wird.

Im allgemeinen wird beim Auslesen von Information an einer be stimmten Wortleitung 13 wie oben beschrieben ein Eingangssignal angelegt, so daß ein Transistor betrieben wird, und die in einer Speicherzelle gespeicherten Ladungen werden über einen Kontakt 7 zu einer Bit-Leitung 11 ausgelesen und als Potential änderung detektiert, d.h., als Ausgangssignal in einem Lese verstärker (nicht gezeigt), der mit der Bit-Leitung 11 verbunden ist. Der Einfluß des Eingangssignales (erzeugt durch den Tran sistor) auf das Ausgangssignal, der von der Verbindungslänge der Bit-Leitung 11 vom Kontakt 7 zu dem Leseverstärker abhängt, kann in einem Element, bei dem Hochgeschwindigkeitsabläufe ver langt werden, nicht vernachlässigt werden.

Fig. 2 zeigt in einem Diagramm die Beziehung bezüglich der Ver zögerung zwischen dem Eingangssignal und dem Ausgangssignal.

Wenn das Eingangssignal nach Fig. 2 von einem unteren Pegel V _L zu einem oberen Pegel V _H umgewandelt wird, wird das entspre chende Ausgangssignal von dem unteren Pegel V _L zu dem oberen Pegel V _H umgewandelt. Wie in Fig. 2 gezeigt, wird das Ausgangs signal nicht gleichzeitig vom unteren Pegel V _L zum oberen Pegel V _H umgewandelt, sondern wird allmählich vom unteren Pegel V _L zum oberen Pegel V _H nach einer bestimmten Zeitspanne "t" umge wandelt. Im genaueren erscheint das Eingangssignal als durch die Zeitperiode "t" verzögertes Ausgangssignal. Da die Zeitver zögerung "t" proportional zu einer Zeitkonstanten (R×C = Widerstand × Kapazität) der Bit-Leitung 11 ist, muß zum Erhöhen der Geschwindigkeit eines Elementes die Zeitkonstante erniedrigt werden. Da jedoch mit einem Kleinerwerden des Elementes die Ver bindung dünner gemacht wird oder noch näher zusammengezogen wird, führt dies zu einem Anstieg der Verbindungslängen. Dadurch wird der Widerstand R größer.

Auf der anderen Seite wird das Vorhandensein oder Nicht-Vorhan densein eines Ausgangssignals wie oben beschrieben als Potentialänderung im Leseverstärker nachgewiesen. Mit der Annahme, daß die Kapazität einer Bit-Leitung durch C _B und die Kapazität einer Speicherzelle durch C _S bezeichnet wird, beträgt die Größe der Potentialänderung, die auf der Bit-Leitung 9 er scheint, einen sehr kleinen Wert, der durch C _S/C _B erhalten wird. Die Kapazität C _B einer Bit-Leitung enthält die Eigenkapazität einer Verbindung der Bit-Leitung und die Streukapazität, die parasitär mit den Verbindungskapazitäten entsteht. Wenn die Streukapazität erhöht wird, d.h., die Kapazität C _B einer Bit-Leitung wird erhöht, wird die Größe der Potentialänderung, die auf der Bit-Leitung 11 erscheint, weitgehend verringert so daß es schwierig wird in korrekter Weise Information aus zulesen.

Wie im vorhergehenden beschrieben, ist das Verringern der Streukapazität der Verbindungsstruktur im Hinblick der Opera tionseigenschaften und zum Zweck des korrekten Auslesens von Information in einem Schreib-/Lesespeicher oder ähnlichem im allgemeinen sehr wichtig.

Fig. 3 zeigt in einerschematischen Schnittansicht eine Verbin dungsstruktur zum Erläutern der Streukapazität einer Verbin dung.

In Fig. 3 wird ein Feldoxidfilm 15 mit einer Dicke "d" auf einem Siliziumsubstrat 1 gebildet, und darauf ist eine Verbindung 5 mit einer Breite "W" gebildet.

Unter der Annahme, daß eine Dielektrizitätskonstante des Oxid films 15 durch ε bezeichnet ist und die Kontaktfläche der Ver bindung 5 mit dem Oxidfilm 15 mit S bezeichnet ist, ist die durch die Verbindung 5 und das Siliziumsubstrat 1 verursachte Kapazität C wie folgt:

C = ε×S/d.

Da die Dielektrizitätskonstante e ein durch den Oxidfilm 15 be stimmter, konstanter Wert ist, muß zum Erniedrigen der Kapazi tät C die Fläche S erniedrigt oder die Dicke d erhöht werden. Unter der Annahme, daß die Verbindungslänge durch L bezeichnet wird, wird die Beziehung durch folgende Gleichung repräsentiert:

C = L×W

wobei L von der Anordnung der Elemente abhängt. Um die Fläche S zu verringern, ist es notwendig, die Breite W der Verbindung 5 so zu verringern, daß die Verbindung 5 eine rechteckige Form im Schnitt nach Fig. 3 aufweist. Wenn jedoch die Breite W der Verbindung 5 bei Konstanthalten der Flächeverringert wird, wird die Dicke der behandelten Verbindungsschicht beim Strukturieren der Verbindung 5 größer, so daß die Verarbeitungs möglichkeiten verschlechtert werden. Zusätzlich wird, auch wenn die Verbindung 5 in longitudinaler Richtung so verlängert wird, daß die Kapazität zwischen der Verbindung 5 und dem Silizium substrat verringert werden kann, eine weitere Streukapazität einer Verbindung zwischen benachbarten Verbindungen erzeugt, so daß es nicht ratsam ist, eine Verbindung 5 mit der oben er wähnten rechteckigen Form zu bilden.

Unter der Annahme, daß die Verbindungslänge und die schnitt seitige Form der Verbindung 5 nicht geändert werden, muß daher die Dicke des Oxidfilms 15 erhöht werden, um die Kapazität C zu verringern. Bei Erhöhen der Dicke des Oxidfilms 15 treten jedoch die folgenden Probleme auf:

1. Zur Bildung eines dicken Oxidfilms auf der ganzen Hauptober fläche eines Halbleitersubstrates wird ein sehr langer Oxi dationszeitabschnitt benötigt.
2. Da das Verfahren zur Oxidation bei einer hohen Temperatur für lange Zeit fortgesetzt wird, ändern sich die Eigenschaf ten des Halbleitersubstrates.
3. Wenn in den nachfolgenden Prozessen durch Feinstruktur-Pro zeßschritte des dicken Oxidfilms Störstellen in das Halblei tersubstrat ionenimplantiert werden, muß eine Maske oder ähnliches auf beträchtlich abgesetzten Abschnitten struktu riert werden, da der Oxidfilm dick ist, so daß es schwierig ist, Strukturen mit hoher Genauigkeit zu bilden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Verbindungsstruktur auf einem Halbleitersubstrat und ein ver bessertes Verfahren zur Herstellung derselben vorzusehen.

Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine verbesserte Verbindungsstruktur mit herkömmlichen Querschnittsformen vorzusehen.

Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine verbesserte Verbindungsstruktur, bei der die Dicke eines Oxidfilms auf einem Halbleitersubstrat nicht erhöht wird, vorzusehen.

Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine verbesserte Verbindungsstruktur, bei der Streukapazitäten der Verbindung reduziert werden können, vorzusehen.

Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine verbesserte Verbindungsstruktur, bei der ein irreguläres und dickes Dielek trikum auf der Oberfläche des Halbleitersubstrates nicht benö tigt wird, vorzusehen.

Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstel lung einer verbesserten Verbindungsstruktur vorzusehen, bei der die für das Bilden eines eingegrabenen Oxidfilms auf einem Halb leitersubstrat benötigte Zeit reduziert wird.

Ferner ist es Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren zur Her stellung einer zuverlässigen und preisgünstigen Verbindungs struktur durch Reduzieren des Einflusses auf ein Halbleitersub strat zum Zeitpunkt der Oxidation vorzusehen.

Um die oben beschriebenen Aufgaben zu lösen, weist eine Ver bindungsschicht entsprechend dieser Erfindung zum Verbinden zu mindest einer Komponente oder eines Anschlusses und zumindest einer anderen Komponente oder eines anderen Anschlusses auf einem Halbleitersub strat einen Graben mit vorbestimmter Form der in der Hauptober fläche des Halbleitersubstrates gebildet ist ein Dielektrikum, das den Graben auffüllt und eine leitfähige Schicht, die auf dem Dielektrikum gebildet ist, auf.

Entsprechend eines anderen Ausführungsbeispieles dieser Erfin dung wird entsprechend dieser Erfindung eine Verbindungsschicht durch die Schritte des Bildens eines Grabens mit einer vorbe stimmten Form auf einer Hauptoberfläche auf dem Halbleitersub strat, thermisches Oxidieren des Halbleitersubstrates und Auf füllen des Grabens zum Bilden eines ersten Oxidfilmes, und Bil den einer elektrisch leitfähigen Schicht auf dem ersten Oxid film, gebildet.

Entsprechend eines weiteren Ausführungsbeispieles dieser Erfin dung wird eine Verbindungsschicht entsprechend dieser Erfindung durch die Schritte des Bildens von zumindest zwei Reihen von Gräben mit jeweils einer vorbestimmten Form auf einer Hauptober fläche eines Halbleitersubstrates, thermisches Oxidieren des Halbleitersubstrates zum Bilden eines ersten Oxidfilmes zum Auf füllen der Gräben und zum Bilden eines zweiten Oxidfilmes in einem Gebiet des Halbleitersubstrates, das zwischen den Gräben liegt, und Bilden einer elektrisch leitfähigen Schicht auf den ersten und zweiten Oxidfilmen, gebildet.

Da ein Dielektrikum in einem Graben eingegraben ist und eine Verbindung darauf gebildet ist, wird entsprechend dieser Erfin dung ein dickes Dielektrikum auf einer Hauptoberfläche eines Halbleitersubstrates nicht benötigt, so daß die Streukapazität der Verbindung erniedrigt wird.

Da ein Halbleitersubstrat thermisch oxidiert ist und ein Graben, der auf einer Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates gebildet ist, mit einem Oxidfilm aufgefüllt ist, kann entsprechend eines anderen Ausführungsbeispieles dieser Erfindung ein eingegrabener Oxidfilm in einem vorbestimmten Bereich auf dem Halbleitersub strat leicht gebildet werden.

Da ein Halbleitersubstrat mit Gräben, die in zwei Reihen auf einer Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates gebildet sind, zur Bildung eines ersten Oxidfilms in der Innenseite der Gräben und eines zweiten Oxidfilms in einem Gebiet des Halbleitersub strates, das zwischen den Gräben liegt, thermisch oxidiert ist, kann entsprechend eines weiteren Ausführungsbeispieles dieser Erfindung ein eingegrabener Oxidfilm in einem weiten Bereich auf dem Halbleitersubstrat leicht in kurzer Zeit gebildet wer den.

Diese und weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen an hand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein Schaltungsdiagramm mit einem Speicherteil eines dynamischen Schreib-/Lesespeichers (RAM) mit typischer Verbindungsstruktur;

Fig. 2 ein Diagramm, das die Beziehung der Verzögerung zwischen einem Eingangssignal und einem Aus gangssignal bezüglich einer allgemeinen Verbin dung zeigt;

Fig. 3 eine Schnittansicht einer Verbindungsstruktur mit einer Verbindung, die auf einem Oxidfilm eines Substrates gebildet ist;

Fig. 4A bis 4E schematische Prozeßdiagramme mit einem Herstel lungsverfahren entsprechend eines Ausführungs beispieles dieser Erfindung, wobei in Schnitt ansichten eines Substrates die Hauptschritte des Herstellungsverfahrens erläutert werden;

Fig. 5A und 5B Diagramme entsprechend Fig. 4C zur Erläuterung der Bildung eines Oxidfilms in einem Silizium substrat durch thermische Oxidation;

Fig. 6 eine Draufsicht mit einem Beispiel, das auf eine konkrete Verbindungsstruktur dieser Erfindung angewandt ist, wobei die räumliche Beziehung zwischen einer Verbindung und einem eingegra benen Oxidfilm zweidimensional gezeigt wird;

Fig. 7 eine Schnittansicht entlang einer Linie IV-IV aus Fig. 6 der räumlichen Beziehung der Verbin dung und des eingegrabenen Oxidfilms; und

Fig. 8A und 8B Diagramme, die die Form eines Grabens zur Bil dung eines eingegrabenen Oxidfilms entsprechend dieser Erfindung zeigen, mit Beispielen eines kontinuierlichen Grabens und eines diskonti nuierlichen Grabens.

Die Fig. 4A bis 4E sind Schnittansichten von schematischen Prozessen, die ein Herstellungsverfahren entsprechend eines Aus führungsbeispieles dieser Erfindung zeigen, und die Fig. 5A und 5B sind Diagramme entsprechend der Fig. 4C, die zeigen, wie ein Oxidfilm in einem Siliziumsubstrat durch thermische Oxida tion gebildet ist.

Anhand der Zeichnungen folgt nun die Beschreibung des Herstel lungsverfahrens.

Ein Siliziumsubstrat 1 mit einer Hauptoberfläche wird, wie in Fig. 4A gezeigt, vorbereitet, und anschließend werden Gräben 2 in drei Reihen in einer vorbestimmten Position auf der Haupt oberfläche durch Ätzen, wie in Fig. 4B gezeigt, gebildet. Die Gräben 2 sind von gleicher Größe. Es wird angenommen, daß die Tiefe der Gräben 2 durch D ₁ dargestellt wird und die Breite von diesen durch W ₁ dargestellt wird, und die Breite zwischen den Gräben in dem Siliziumsubstrat 1 durch W ₂ dargestellt wird.

Anschließend wird die Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates 1 zusammen mit der Innenseite der Gräben 2 zur Bildung eines Oxidfilmes 3 thermisch oxidiert, wie es in Fig. 4C gezeigt ist. Anhand der Fig. 5A und 5B folgt nun die Beschreibung des Zu standes, bei dem der Oxidfilm gebildet wird.

Nachdem die Hauptoberfläche des Siliziumsubstrates 1 zur Bil dung eines Oxidfilmes 3 mit einer Dicke T auf dieser Hauptober fläche thermisch oxidiert ist, weist der Oxidfilm 3 einen Teil (mit einer Dicke "a"), der in das Siliziumsubstrat 1 eindringt, und einen Teil (mit einer Dicke "b"), der auf dem Siliziumsub strat 1 ausgedehnt ist, auf. Im besonderen reagiert Sauerstoff in einer Atmosphäre mit Silizium auf der Oberfläche des Halb leitersubstrats 1 zur Bildung von SiO₂, wobei die Dicke desselben T(=a+b) im gesamten wird. Im Ergebnis bedeutet das, daß ein Oxidfilm um "a" in das Substrat von der ursprünglichen Ober fläche des Substrates eindringt. Das Verhältnis der Dicke "a" zur Dicke "b" ist im allgemeinen 4 : 6. Die thermische Oxidation ist auf die gleiche Art und Weise wie in dem Halbleitersubstrat 1 innerhalb der Gräben 2 ausgeführt. Wenn man annimmt, daß das Verhältnis von W ₁ zu W ₂ zu 6 : 4 gesetzt ist, ist ein Oxidfilm innerhalb der Gräben 2 und der Bereiche zwischen den Gräben 2 gebildet. Entsprechend dieser Ausführung, bei der die Gräben 2 in drei Reihen gebildet sind, ist ein Oxidfilm 3 mit einer Dicke D ₃ auf dem Siliziumsubstrat 1 gebildet, und der Oxidfilm 3 ist in einem Graben mit einer Breite W _T und einer Tiefe D ₂ in dem Siliziumsubstrat 1 gebildet. Basierend auf der oben be schriebenen thermischen Oxidation sind die folgenden Beziehun gen zwischen den Größen vorhanden:

W _T = 3 × W₁ + 2 × W₂ + W₁ × 4/6
D₂ = D₁
D₃ = W₁/2 + W₁ × 2/6 = W₁ × 5/6.

In diesem Fall ist es wichtig daß die Zeit, die zum Oxidieren des Oxidfilms in dem Graben mit einer Breite W _T und einer Tiefe D ₂ benötigt wird, nicht von der Tiefe D ₂ (=D ₁) des Grabens ab hängt, sondern von der Dicke D ₃ des Oxidfilms 3 abhängt, d.h. die Breite W ₁ der Gräben 2 und die Breite W ₂ zwischen den Grä ben 2 (D ₃=(W ₁ + W ₂)/2). Falls es daher gewünscht ist, einen Oxidfilm in einem tieferen Graben zu bilden, ist es lediglich notwendig, die Gräben 2 tiefer zu bilden. Wenn die Gräben iden tische Breite W ₁ aufweisen, bleibt die Oxidationszeit unabhän gig von der Tiefe des Grabens gleich.

Falls es weiterhin gewünscht ist, einen Oxidfilm in einem brei teren Graben zu bilden, ist es lediglich notwendig, die Anzahl der Gräben 2 zu erhöhen. Wenn der Abstand zwischen den zusätz lichen Gräben identisch zu W ₂ ist, ist die Oxidationszeit die gleiche. Das bedeutet, daß, wenn es gewünscht ist, einen Oxid film in Gräben der gleichen Größe in einer kürzeren Zeit zu bil den, ist es notwendig, die Breite W ₁ der Gräben 2 zu erniedri gen und den Abstand W ₂ zwischen den Gräben 2 nach der Beziehung W ₂=W ₁×4/6 einzuhalten.

Nachdem der Oxidfilm gebildet ist, wird die Schicht auf dieser Oberfläche um die Dicke D ₃ weggeätzt, so daß das Silizium substrat 1 offenliegt. Wie in Fig. 4D gezeigt, ist der einge grabene Oxidfilm 4 mit einer Breite W _T und einer Tiefe D ₂ in dem Siliziumsubstrat 1 gebildet. Da die Tiefe D ₂ des eingegra benen Oxidfilms 4 gleich D ₁ der Gräben 2 ist, kann die Tiefe durch Bilden der Gräben 2, von denen jeder eine gewünschte Tiefe aufweist, leicht angepaßt werden.

Schließlich wird ein Film, der als Verbindungsschicht, wie z.B. Aluminium, dient, auf der ganzen Hauptoberfläche des Silizium substrats 1 einschließlich dem eingegrabenen Oxidfilm 4 ge bildet und anschließend durch fotolithografische Verfahren oder ähnliches strukturiert, so daß eine Verbindung 5 auf dem einge grabenen Oxidfilm 4 wie in Fig. 4E gezeigt gebildet ist.

Obwohl die Gräben 2, wie in dem obigen Ausführungsbeispiel be schrieben, in drei Reihen gebildet sind, sollten im allgemeinen die Gräben 2 der Breite der Verbindung 5 entsprechen. Zum Bei spiel könnten die Gräben in einer einzigen Reihe oder einer Mehrzahl von Reihen (andere als drei Reihen) gebildet sein, wobei auch in diesem Fall diese Erfindung angewendet werden kann. Im allgemeinen ist es erwünscht, daß man Gräben in unge fähr fünf Reihen auf einer Verbindung in ungefähr 10 µm Breite erhält. Falls ferner eine sehr feine Prozessierung der Gräben durchgeführt werden kann, ist dies vorteilhafter, da, je größer die Zahl der Reihen in Bezug auf eine vorbestimmte Breite ist, desto kürzer ist die Zeit, die zur Bildung eines Oxidfilms be nötigt wird.

Obwohl in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die jewei ligen Gräben die gleiche Form aufweisen, müssen die Gräben nicht notwendigerweise die gleiche Form aufweisen, wobei auch in die sem Fall die vorliegende Erfindung angewendet werden kann. Im besonderen können Kombinationen von Gräben mit verschiedenen Tiefen und Kombinationen von Gräben mit verschiedenen Querschnitts formen verwendet werden, wobei auch in diesem Fall diese Erfin dung ebenso angewendet werden kann.

Zusätzlich kann, obwohl in dem oben beschriebenen Ausführungs beispiel ein Verbindungsmaterial Aluminium aufweist, ein hoch temperaturstabiles Metall, wie z.B. Polysilizium, eingesetzt werden, wobei auch in diesem Fall der gleiche Effekt erzielt werden kann.

Zusätzlich kann, obwohl in dem oben beschriebenen Ausführungs beispiel die Oberfläche des Oxidfilms 3 so geätzt ist, daß das Siliziumsubstrat 1 offenliegt, die Oberfläche ohne Ätzen ver wendet werden, oder es kann lediglich ein Teil der Oberfläche zum Einebnen der oberen Oberfläche davon weggeätzt werden, so daß das Siliziumsubstrat 1 nicht offenliegt, wobei dies von der Art der Elemente abhängt.

Fig. 6 zeigt in einer Draufsicht ein Beispiel, das auf eine konkrete Verbindungsstruktur entsprechend dieser Erfindung ange wendet ist, und Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht, genommen ent lang einer Linie IV-IV aus Fig. 6.

Es folgt nun die Beschreibung der Struktur bezüglich der Fig. 6 und 7.

Eine Verbindung 5 ist auf der Hauptoberfläche eines Siliziumsub strats 1 gebildet. Die Verbindung 5 weist ein Ende, das mit einer Polysiliziumelektrode 8 verbunden ist, die mit einem in ternen Schaltkreis über einen Kontakt 7 verbunden ist, und weist ein anderes Ende, das mit einem Kontaktierungsanschluß 6 ver bunden ist, auf, so daß die Verbindung 5 mit dem Äußeren ver bunden ist. Da die Streukapazität der Verbindung 5 aus der Kapa zität einschließlich der Kapazität des Kontaktierungsanschlusses 6 besteht, ist ein eingegrabener Oxidfilm 4 entsprechend dieser Erfindung in dem Siliziumsubstrat 1 in dem Bereich unter der Verbindung 5 und des Kontaktierungsanschlusses 6 gebildet, so daß die Streukapazität erniedrigt ist. Zusätzlich ist die Ober fläche der Verbindung 5 und ein Teil des Kontaktierungsanschlus ses 6 mit einem Schutzfilm 9, wie z.B. einem Nitridfilm, be deckt, so daß die Elemente geschützt sind.

Die Fig. 8A und 8B zeigen in Draufsichten ein Beispiel einer Form eines Grabens, der in einem Halbleitersubstrat zur Bildung eines eingegrabenen Oxidfilms entsprechend dieser Erfindung ge bildet ist.

In Fig. 8A sind langgezogene Gräben 2 in dem in Fig. 4B gezeig ten Prozeß kontinuierlich in drei Reihen in einem Gebiet 10 ge bildet, in dem ein eingegrabener Oxidfilm unterhalb eines Be reiches, bei dem die Verbindung 5 in den nachfolgenden Prozessen vorgesehen ist, gebildet ist.

In Fig. 8B sind die langgezogenen Gräben 2 nicht kontinuierlich in drei Reihen gebildet, sondern diskontinuierlich, und zwar in dem gleichen Gebiet 10, bei dem ein Oxidfilm gebildet ist, wie in Fig. 8A. In diesem Fall, wenn der Abstand W ₃ zwischen den Gräben in der Richtung, in der die Verbindung 5 vorgesehen ist, der gleiche wie W ₂ wie in Fig. 4B gezeigt beträgt, ist ein eingegrabener Oxidfilm durch thermische Oxidation kontinuier lich in dem Gebiet 10, in dem ein eingegrabener Oxidfilm wie in Fig. 8A gebildet ist, gebildet. In diesem Fall, in dem die end gültige Form des eingegrabenen Oxidfilms die gleiche wie die in Fig. 8A gezeigte ist, aber die Form des Grabens vor der Oxida tion unterschiedlich zu der in Fig. 8A gezeigten ist und nicht kontinuierlich ist, ist ein Halbleitersubstrat weniger betroffen. was im Hinblick auf die Festigkeit des Substrates vorteilhafter ist.

Da eine Verbindung auf einem Graben, in dem ein Dielektrikum eingegraben ist, gebildet ist, wird eine Verbindungsstruktur erhalten, bei der ein irreguläres und dickes Dielektrikum auf einer Hauptoberfläche eines Halb leitersubstrats nicht benötigt wird, so daß die Streukapazität der Verbindung verringert werden kann.

Da der in der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates gebildete Graben, wie oben beschrieben, thermisch oxidiert ist wird ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsschicht erhalten, das fähig ist, einen eingegrabenen Oxidfilm in einer vorbestimm ten Position in einer kurzen Zeit leicht zu bilden.

Da die zumindest in zwei Reihen auf der Hauptoberflä che des Halbleitersubstrats gebildeten Gräben, wie oben be schrieben, thermisch oxidiert sind, wird ein Verfahren zur Her stellung einer Verbindungsschicht erhalten, das fähig ist, einen eingegrabenen Oxidfilm über einen weiten Bereich in einer kurzen Zeit leicht zu bilden.

Claims

1. Verbindungsschicht zum Verbinden von zumindest einer Komponente oder einem Anschluß und zumindest einer anderen Komponente oder einem anderen Anschluß auf einem Halbleiter substrat, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsschicht einen Graben (2) mit einer vorbestimmten Form in einer Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates (1), ein Dielektrikum (4), das den Graben auffüllt, und eine auf das Dielektrikum gebildete leitfähige Schicht (5) aufweist.

2. Verbindungsschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum (4) bis zum Niveau der Hauptoberfläche aufgefüllt ist und die leitfähige Schicht (5) auf dem Niveau der Hauptoberfläche des Substrates (1) gebildet ist.

3. Verbindungsschicht nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum (4) nur bis zum Niveau der Hauptoberfläche des Substrates (1) aufgefüllt ist.

4. Verbindungsschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitersubstrat (1) ein Siliziumsubstrat aufweist.

5. Verbindungsschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum (4) einen Oxidfilm aufweist.

6. Verbindungsschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht (5) Aluminium aufweist.

7. Verbindungsschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht (5) ein hochtemperaturstabiles Metall aufweist.

8. Verbindungsschicht nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das hochtemperaturstabile Metall Polysilizium aufweist.

9. Verbindungsschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht (5) einen Kontaktierungsanschluß (6) aufweist.

10. Verbindungsschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Graben (2) eine rechteckig geschnittene Form aufweist.

11. Verfahren zur Bildung einer Verbindungsschicht zum Verbinden zumindest einer Komponente oder einem Anschluß und zumindest einer anderen Komponente oder einem anderen Anschluß auf einem Halbleitersubstrat, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Bilden eines Grabens (2) mit einer vorbestimmten Form auf einer Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates (1), thermisches Oxidieren des Halbleitersubstrates (1) und Auffüllen des Grabens (2) zur Bildung eines ersten Oxidfilms (4), und
Bilden einer elektrisch leitfähigen Schicht (5) auf dem ersten Oxidfilm (4).

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Bilden des ersten Oxidfilms (4) einen Schritt zum Bilden eines zweiten Oxidfilms (3) auf der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates (1) mit Ausnahme des Grabens (2) aufweist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen weiteren Schritt zum Einebnen der oberen Oberflächen des ersten und zweiten Oxidfilms (3, 4).

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Einebnen einen Schritt zum Wegätzen der oberen Oberflächen des ersten und zweiten Oxidfilms bis zu einer vorbestimmten Dicke aufweist, so daß das mit dem zweiten Oxidfilm bedeckte Halbleitersubstrat offenliegt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Graben (2) durch Ätzen gebildet ist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige Schicht (5) einen Kontaktierungsanschluß (6) aufweist.

17. Verfahren zur Bildung einer Verbindungsschicht zum Verbinden zumindest einer Komponente oder eines Anschlusses und zumindest einer anderen Komponente oder eines anderen An schlusses auf einem Halbleitersubstrat, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Bilden von zumindest zwei Reihen von Gräben (2) mit jeweils einer vorbestimmten Form auf der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates (1),
thermisches Oxidieren des Halbleitersubstrates zum Bilden eines ersten Oxidfilms (4) zum Auffüllen der Gräben und zum Bilden eines zweiten Oxidfilms (4) in einem Gebiet des Halbleitersubstrates zwischen den Gräben (2), und Bilden einer elektrisch leitfähigen Schicht (5) auf dem ersten und zweiten Oxidfilm (4).

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Bilden des ersten und zweiten Oxidfilms den Schritt zum Bilden eines dritten Oxidfilms auf der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates mit Ausnahme der Gräben und des Gebietes des Halbleitersubstrates zwischen den Gräben aufweist.

19. Verfahren nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch einen weiteren Schritt zum Einebnen der oberen Oberflächen des ersten, zweiten und dritten Oxidfilms (3).

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Einebnen einen Schritt zum Wegätzen der oberen Oberflächen des ersten, zweiten und dritten Oxidfilms (3) bis zu einer vorbestimmten Dicke aufweist, so daß das mit dem dritten Oxidfilm bedeckte Halbleitersubstrat (1) offenliegt.

21. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Gräben (2) einen ersten Graben und einen zweiten Graben aufweisen, in denen die ersten Weiten der ersten und zweiten Gräben gleich sind.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Weite und eine zweite Weite des Gebietes des Halbleitersubstrates zwischen dem ersten Graben und dem zweiten Graben ein konstantes Verhältnis aufweisen, wobei das konstante Verhältnis auf dem Verhältnis der Dicke eines Teiles, bei dem sich ein Oxidfilm über das Halbleitersubstrat erstreckt, zur Dicke eines Teiles, bei dem der Oxidfilm in das Halbleitersubstrat durch thermische Oxidation eindringt, basiert.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das konstante Verhältnis der ersten Weite zur zweiten Weite 6 : 4 beträgt.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Gräben (2) durch Ätzen gebildet werden.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige Schicht (5) einen Kontaktierungsanschluß (6) aufweist.

26. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das konstante Verhältnis der ersten Weite zur zweiten Weite im wesentlichen 6 : 4 beträgt.