DE4034868C2 - Verfahren zur selektiven Metallabscheidung bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die selektive Abscheidung von Metallen zur Erzeugung von Kontakten bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen.

Im Verlauf der Ausbildung von Halbleiterbauelementen ist es erforderlich, die unter Isolierschichten liegenden aktiven Zonen im eigentlichen Halbleiterkörper mit den auf Isolierschichten liegenden Leitbahnen zu verbinden. Dies geschieht über Kontaktlöcher, die mit einem leitenden Metall gefüllt sind. Hierzu wird häufig das Metall zunächst flächendeckend aufgebracht und dann in einem nachfolgenden Strukturierungsschritt, z. B. durch einen Photoätzprozeß, bis auf die gewünschten Verbindungsstellen die Leitbahnen und metallgefüllten Kontaktlöcher entfernt.

Eine alternative Möglichkeit besteht in der selektiven Bedeckung, wobei allerdings auch in den Bereichen, an denen keine Abscheidung des Metalls stattfinden sollte, es durch bestimmte Oberflächenstrukturen, wie Verwerfungen in dem Kristallgitter, zu punktuellen Ausbildungen von Metallausscheidungen kommen kann, die dann die Ursache von elektrischen Kurzschlüssen in der entsprechenden Verdrahtungsebene sind.

Aus J. Electrochem. Soc. 1988, Vol. 135, Heft 4, Seiten 980 bis 984 ist ein Verfahren bekannt, nach dem Wolfram in einem selektiven Prozeß auf einer PSG-Maske abgeschieden werden kann. Bei diesem Verfahren wird auf der Waferoberfläche zunächst eine thermische Oxidschicht erzeugt, darauf eine PSG-Schicht abgeschieden und danach im LPCVD-Verfahren aus WF₆ und H₂ Wolfram auf der PSG-Schicht abgelagert.

Aus der Patentschrift JP 62-217614(A) ist ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements bekannt, bei dem eine Doppelschicht aus zwei Dielektrika (PSG und SiO₂) mit zwischengelagerter Polysiliciumschicht verwendet wird. Nach Abscheidung eines Wolframfilmes wird außerhalb des Kontaktloches die obere Dielektrikumschicht (SiO₂) mit der darauf liegenden Wolframschicht abgelöst, so daß dort dann der Polysiliciumfilm freiliegt, während im Kontaktloch der Wolframfilm erhalten bleibt.

Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst deshalb die Aufgabe, ein vereinfachtes Verfahren zur störungsfreien selektiven Bedeckung von Halbleiteroberflächen mit Metall anzugeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren der Zeichnung, die im Schnittbild einzelne Verfahrensschritte einer Ausführungsform derselben darstellen, näher erläutert.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß beim CVD-Prozeß das abzuscheidende Metall sich nur auf bestimmten Materialien fest niederschlägt, während die Haftung auf andere Unterlagen weniger ausgeprägt ist. Wie bereits erwähnt, läßt sich eine Ablagerung jedoch nicht gänzlich verhindern.

Grundgedanke der Erfindung ist, eine spezielle intermediäre Schicht einzufü­ gen, die dann wieder entfernt wird und mit ihr die an der Oberfläche vereinzelt auftretenden Kristallkeime. Da die spezielle intermediäre Schicht für Metalle eine geringere Haftfähigkeit aufweist als die darunterliegende dielektrische Schicht, können die Kontaktlöcher besonders sauber aufgefüllt werden, ohne daß nach dem Ablösen der intermediären Schicht am oberen Rand nennens­ werte Kanten verbleiben.

Damit ergibt sich der Vorteil, daß selbst eine erhebliche Verringerung der Selektivität in Kauf genommen werden kann, weil sich die Kristallisations­ punkte ohne Schwierigkeiten beseitigen lassen.

Die Erfindung wird nun anhand der Fig. 1 bis 3 der Zeichnung, die im Schnittbild einzelne Verfahrensschritte eines Ausführungsbeispieles darstellen, näher erläutert:

Fig. 1 zeigt den Halbleitergrundkörper 1, der nach herkömmlichen Verfahren erzeugte, im Schnittbild nicht gezeigte aktive Zonen enthält, die mit entspre­ chenden Kontakten zu versehen bzw. zu verbinden sind. Der Halbleiterkörper 1 ist mit einer ersten dielektrischen Schicht 2 aus vorzugsweise Siliziumdioxid in einer Stärke von z. B. unter 1 µm bedeckt, auf der wiederum eine wesentlich dünnere zweite dielektrische Schicht 3 abgeschieden ist, die aus einem anderen Material als die erste dielektrische Schicht besteht und sich damit hinsichtlich ihrer Eigenschaften von dieser unterscheidet. Insbesondere weist die zweite dielektrische Schicht 3 für Metalle eine geringere Haftfähigkeit auf als die erste dielektrische Schicht 2.

Ein bevorzugtes Material für die zweite Schicht 3 ist Siliziumnitrid.

Anschließend werden in einen herkömmlichen Photolithographieprozeß in einem Schritt anisotrop Kontaktlöcher 4 durch die beiden dielektrischen Schichten 2, 3 zum Halbleiterkörper 1 hinunter an den Stellen erzeugt, an denen die zu kontaktierenden Zonen liegen.

In einem CVD-Prozeß wird nunmehr selektiv in den Kontaktlöchern 4 Metall 5a, vorzugsweise Aluminium, Wolfram oder Molybdän abgeschieden, welches sich gleichzeitig an bestimmten Bereichen der zweiten dielektrischen Schicht 3 abscheidet, nämlich dort, wo z. B. durch Verwerfungen im Kristallgitter Ansätze zur Kristallbildung gegeben sind. Es resultiert der in Fig. 2 gezeigte Schnitt.

Nun wird je nach der Art der zweiten dielektrischen Schicht 3 diese mit Hilfe eines selektiven Ätzmittels abgelöst, welches die Schicht 3 wesentlich stärker angreift als die Schicht 2 und die Schicht 5 , so daß die Schicht 3 gleichsam abgehoben wird. Im Falle von Siliziumnitrid ist heiße Phosphorsäure das Mittel der Wahl. Die auf der Schicht 3 abgeschiedenen Kristallkörper werden dabei mit entfernt. Man erhält die in Fig. 3 gezeigte Struktur.

Claims (4)

1. Verfahren zur selektiven Metallabscheidung bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen, enthaltend die aufeinander folgenden Schritte:

• a) Aufbringen einer ersten dielektrischen Schicht (2) auf dem die aktiven Zonen enthaltenden Halbleiterkörper (1),
• b) Abscheiden einer sich hinsichtlich ihrer Eigenschaften von der ersten unterscheidenden zweiten dielektrischen Schicht (3) mit einer im Vergleich zur ersten dielektrischen Schicht (2) geringeren Haftfähigkeit gegenüber Metallen,
• c) Erzeugen der Kontaktlöcher (4) in den erforderlichen Bereichen über die zu kontaktierende Zone im Halbleiterkörper (1),
• d) CVD-Abscheiden von Metall (5a, b) unter Ausfüllung der Kontaktlöcher (4), und
• e) Ablösen der zweiten dielektrischen Schicht (3) mit den darauf haftenden Metallablagerungen (5b).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Aluminium, Wolfram oder Molybdän ist.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste dielektrische Schicht (2) aus SiO₂ und die zweite dielektrische Schicht (3) aus Si₃N₄ gebildet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablösen der zweiten dielektrischen Schicht (3) mit heißer Phosphorsäure erfolgt.