DE3833931A1 - Verfahren zum herstellen einer dotierten isolierschicht - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen
einer dotierten Isolierschicht zum elektrischen Isolieren
von zwei übereinander angeordneten elektrisch leitenden
Schichten in einer integrierten Halbleiterschaltung.
Strukturen integrierter Halbleiterschaltungen enthalten be
kanntlich eine größere Anzahl von übereinander angeordneten
Schichten aus unterschiedlichen Materialien und mit unter
schiedlichen Dotierungen, die im Verlauf der Herstellung der
integrierten Schaltung auf einem Substrat aus Halbleiterma
terial gebildet werden. Die Schichten können aus dem Sub
stratmaterial, aus Oxiden und auch aus Metall oder Metall
legierungen bestehen. Zur Erzielung gewünschter Schaltungs
funktionen werden die aus Halbleitermaterial bestehenden
Schichten mit unterschiedlichen Stoffen dotiert, so daß dem
entsprechend auch unterschiedliche Leitungstypen entstehen.
Die Schichten sind grundsätzlich voneinander elektrisch iso
liert, und nur an ausgewählten Stellen werden jeweils zwi
schen ausgewählten Schichtbereichen elektrische Verbindungen
hergestellt, was letztendlich zur Bildung von Schaltungsele
menten wie Transistoren, Dioden, und dergleichen mit dem ge
wünschten Verhalten führt.
Zum elektrischen Isolieren übereinander angeordneter Schich
ten wird in großem Umfang eine mit Phosphor dotierte Oxid
schicht benutzt, die als dielektrische Isolierschicht zwi
schen den Schichten wirkt. Beispielsweise wird in integrier
ten Schaltungen aus Silizium sehr häufig eine solche Iso
lierschicht zwischen einer Schicht aus polykristallinem Si
lizium und einer darüber befindlichen Metallschicht ange
bracht, die eine selektive Verbindung zwischen den in mehre
ren Ebenen liegenden Schichten herstellt. Die Verbindung
entsteht dabei jeweils dadurch, daß in der Isolierschicht
Fenster gebildet werden, in denen die darunterliegende
Schicht aus polykristallinem Silizium freiliegt, und daß
dann über der Isolierschicht die Metallschicht erzeugt wird,
die auch mit der polykristallinen Siliziumschicht in Kontakt
kommt und somit die Stellen dieser Schicht miteinander ver
bindet, an denen sie durch die Fenster zugänglich ist.
Als Isolierschicht wird, wie oben erwähnt wurde, ein mit
Phosphor dotiertes Oxid verwendet, da diese Phosphordotie
rung zu einer Verbesserung der elektrischen Stabilität bei
trägt, indem eine Getterwirkung auf bewegliche Ionen ausge
übt wird. Außerdem hat sich gezeigt, daß bei Verwendung
eines solchen mit Phosphor dotierten Oxids als Isolier
schicht durch eine Wärmebehandlung im Schmelzpunktbereich
dieser Schicht die Konturen der Kontaktfenster geglättet
werden können, was zur Folge hat, daß die Bedeckung mit dem
nachträglich aufgebrachten Metall im Bereich der Kontaktfen
sterränder beträchtlich verbessert werden kann.
Das Aufbringen der mit Phosphor dotierten Oxidschicht er
folgt mittels eines chemischen Aufdampfprozesses. Für die
Durchführung eines solchen Aufdampfprozesses gibt es ver
schiedene Möglichkeiten:
- 1. das Aufdampfen des dotierten Oxids bei atmosphärischem Druck unter Verwendung von Silan (SiH4), Phosphorwasser stoff (PH3) und Sauerstoff;
- 2. chemisches Aufdampfen von dotiertem Oxid bei Unterdruck unter Verwendung von Silan oder Dichlorsilan (SiH2Cl2)′ Phosphorwasserstoff und Sauerstoff oder Stickstoffoxidul (N2O);
- 3. chemisches Aufdampfen von dotiertem Oxid unter Verwendung eines aktivierten Plasmas mit Silan, Phosphorwasserstoff und Stickstoffoxidul;
- 4. Aufdampfen mittels des TEOS-Prozesses unter Verwendung von Tetraethoxysilan (Si(OC2H5)4), Phosphorwasserstoff und wahlweise Sauerstoff.
Die bekannten Verfahren zum Aufbringen der dotierten Iso
lierschicht in Form eines dotierten Oxids erforderten die
Verwendung sehr giftiger Gase wie Phosphorwasserstoff (PH3)
und Diboran (B2H6). Aus Sicherheitsgründen mußte der Auf
dampfprozeß in gasdichten Räumen unter Beachtung spezieller
Sicherheitsauflagen durchgeführt werden. Die bei der Durch
führung des Prozesses verwendeten Geräte waren wegen der An
wendung der sehr giftigen Gase kompliziert und teuer. Die
gebildete Isolierschicht hatte bei dem Aufdampfverfahren
keine gute Gleichmäßigkeit, so daß zusätzliche Schritte zur
Erzielung einer ebeneren Oberfläche für die weitere Verar
beitung erforderlich waren. Insbesondere waren die erzielten
Schichtdicken ungleichmäßig, indem beispielsweise auf erhöh
ten Stellen der Halbleiterstruktur eine größere Dicke als in
vertieften Bereichen erhalten wurde.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der
eingangs angegebenen Art zu schaffen, das jedoch bei der
Durchführung wenig Aufwand erfordert und zusätzlich Isolier
schichten mit verbesserten Eigenschaften ergibt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf
der unteren der zwei zu isolierenden Schichten eine Schicht
aus undotiertem Oxid gebildet wird, daß auf der undotierten
Oxidschicht eine Schicht aus einem dotierten Oxid mittels
eines Aufschleudervorgangs gebildet wird und daß die beiden
Oxidschichten dann durch eine Hochtemperaturbehandlung ver
dichtet werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun nachfolgend
erläutert. Für die Beschreibung wird angenommen, daß die zu
erzeugende dotierte Isolierschicht auf einer Schicht aus po
lykristallinem Silizium gebildet werden soll.
Als erster Schritt wird auf der Siliziumschicht mittels
eines chemischen Aufdampfprozesses eine erste Schicht aus
Siliziumdioxid erzeugt. Das Aufbringen aus der Dampfphase
erfolgt dabei bei niedrigem Druck unter Verwendung von Silan
oder Dichlorsilan und Sauerstoff. Diese erste undotierte
Oxidschicht wird mit einer Dicke von 600 nm gebildet.
Anschließend wird auf dieser undotierten Oxidschicht eine
mit Phosphor dotierte Oxidschicht unter Anwendung eines Auf
schleudervorgangs erzeugt. Bei diesem Vorgang wird das die
Schicht bildende Material in flüssiger Form auf die zuvor
gebildete undotierte Oxidschicht gegossen. Das die undotier
te Oxidschicht und die darunter befindliche Schicht aus poly
kristallinem Silizium tragende Substrat wird dabei mit einer
relativ hohen Drehzahl gedreht, so daß die die Schicht bil
dende Flüssigkeit von der Mitte aus durch die wirkende Zen
trifugalkraft nach außen zum Rand des Substrats geschleudert
wird. Dadurch entsteht eine relativ dünne Schicht mit gleich
mäßiger Dicke. Die sich ergebende Dicke beträgt beispiels
weise 150 nm.
Zur Bildung der dotierten Oxidschicht wird eine Flüssigkeit
verwendet, die unter der Handelsbezeichnung "ACCUGLASS P-5"
von der Firma Allied Chemicals, USA, hergestellt und ver
trieben wird.
Im Anschluß an das Aufschleudern der dotierten Oxidschicht
werden die erzeugten Schichten für eine Dauer von etwa
30 Minuten einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von
etwa 900°C unterzogen. Diese Wärmebehandlung führt zu einer
Verdichtung der erzeugten Oxide, also zu einer stärkeren
Vernetzung der Oxidmaterialien.
Die Oberfläche der gebildeten dotierten Oxidschicht erweist
sich wegen des Aufschleudervorgangs als relativ eben, so daß
die anschließend durchzuführenden weiteren Verarbeitungs
schritte, zu denen auch photolithographische Schritte gehö
ren, mit besseren Ergebnissen durchgeführt werden können.
Da bei dem beschriebenen Verfahren das Aufbringen der phos
phorhaltigen Schicht aus der flüssigen Phase heraus erfolgt,
entstehen keine stark giftigen Dämpfe, so daß das Verfahren
nicht in gasdichten Räumen durchgeführt werden muß.
Es sei bemerkt, daß das Verfahren nicht auf die Verwendung
einer mit Phosphor dotierten Oxidschicht beschränkt ist;
auch Bor kann als Dotierungsstoff angewendet werden.
Claims (5)
1. Verfahren zum Herstellen einer dotierten Isolierschicht
zum elektrischen Isolieren von zwei übereinander angeordne
ten elektrisch leitenden Schichten in einer integrierten
Halbleiterschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß auf der un
teren der zwei zu isolierenden Schichten eine Schicht aus
undotiertem Oxid gebildet wird, daß auf der undotierten
Oxidschicht eine Schicht aus einem dotierten Oxid mittels
eines Aufschleudervorgangs gebildet wird und daß die beiden
Oxidschichten dann durch eine Hochtemperaturbehandlung ver
dichtet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die undotierte Oxidschicht durch einen chemischen Aufdampf
prozeß oder einen thermischen Abscheidungsprozeß gebildet
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Hochtemperaturbehandlung bei 900°C für eine
Dauer von 30 Minuten durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß als Dotierungsstoff in dem dotier
ten Oxid Phosphor verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Schichtdicke der
dotierten Oxidschicht der Aufschleudervorgang und die Hoch
temperaturbehandlung mehrmals hintereinander durchgeführt
werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3833931A DE3833931A1 (de) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | Verfahren zum herstellen einer dotierten isolierschicht |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3833931A DE3833931A1 (de) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | Verfahren zum herstellen einer dotierten isolierschicht |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3833931A1 true DE3833931A1 (de) | 1990-04-12 |
Family
ID=6364463
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3833931A Ceased DE3833931A1 (de) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | Verfahren zum herstellen einer dotierten isolierschicht |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3833931A1 (de) |
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1988
- 1988-10-05 DE DE3833931A patent/DE3833931A1/de not_active Ceased
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