DE69026756T2

DE69026756T2 - Methode und Anordnung zur Ablagerung einer Siliciumdioxydschicht

Info

Publication number: DE69026756T2
Application number: DE69026756T
Authority: DE
Inventors: Imad Mahawili
Original assignee: Watkins Johnson Co
Current assignee: Silicon Valley Group Thermal Systems LLC
Priority date: 1989-06-22
Filing date: 1990-06-20
Publication date: 1996-11-07
Anticipated expiration: 2010-06-21
Also published as: KR0162652B1; KR910001888A; EP0404101B1; EP0404101A1; JP2918300B2; JPH0336269A; DE69026756D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein chemisches Gasphasenabscheidungssverfahren oder ein CVD-Verfahren zum Abscheiden eines harten Schutzfilms aus Siliciumdioxid und ein durch das Verfahren hergestellte Produkt. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren und ein Produkt, bei denen das Siliciumdioxid auf einem ausgewählten Trägersubstrat, wie z.B. einem Siliciumwafer, als Film abgeschieden wird.

Hintergrund der Erfindung

Chemische Gasphasenabscheidungsverfahren (CVD-Verfahren) werden im Stand der Technik schon seit einiger Zeit verwendet, um auf ausgewählten Trägersubstraten Filme eines bestimmten Materials, wie z.B. Siliciumdioxid, abzuscheiden. Eines der häufigsten Anwendungsgebiete für eine solche Abscheidung besteht in der Bildung von Siliciumdioxidfilmen als dielektrische Schicht, wie sie bei der Herstellung von verschiedenen Festkörperbauelementen benötigt werden.
Typischerweise läßt man den Siliciumdioxidfilm durch direkte Oberflächenoxidation des Siliciums bei höheren Temperaturen auf einem Trägersubstrat, wie z.B. einem Siliciumwafer aufwachsen. Die vorliegende Erfindung betrifft jedoch eher Verfahren, bei denen das Siliciumdioxid mittels eines CVD- Verfahrens auf einem Trägersubstrat oder einer Siliciumoberfläche abgeschieden wird. Hierbei wird eine Verbindung oder Mischung, die Silicium enthält, in einem CVD-Reaktor in der Gasphase oxidiert.
Reaktoren dieser Art und die damit zusammenhängenden allgemeinen Prozesse werden in einer ganzen Reihe von Veröffentlichungen offenbart. Anstatt repräsentative Literaturzitate zu zitieren, werden im folgenden sowohl für CVD-Reaktoren als auch für Abscheidungsverfahren allgemeine Betrachtungen oder Parameter kurz diskutiert.
CVD-Abscheidungsverfahren können in einer Reihe von Reaktoren durchgeführt werden, die üblicherweise dadurch gekennzeichnet sind, daß sie eine geschlossene Kammer umfassen, in der der Wafer oder das Trägersubstrat angeordnet und in Kontakt mit einer Gasphase gebracht wird, die für das Abscheidungsverfahren verwendet wird. Die Reaktoren sind typischerweise mit einer Einrichtung zur Steuerung der Temperatur und des Druckes in der Kammer ausgerüstet. Die Reaktoren können zusätzlich hierzu wahlweise noch zusätzliche Bauteile, wie z.B. eine elektrische Entladungseinrichtung zum Spalten der Reaktanten in der Gasphase, umfassen, wenn eine plasmagestützte chemische Gasphasenabscheidung durchgeführt werden soll.
Bei diesen Verfahren wird im allgemeinen ein Reaktant oder ein Abscheidungsbestandteil zusammen mit einem Oxidationsmittel oder einem oxidierenden Gas in einen Reaktor eingeleitet, wobei der Reaktant als Siliciumquelle dient und durch das oxidierende Gas Sauerstoff zur Bildung des Siliciumdioxidfilms zugeführt wird.
Bei dem möglicherweise am meisten verwendeten Oxidationsoder Abscheidungsverfahren dieser Art werden Silangas als Reaktant oder als Siliciumguelle und Sauerstoffgas als Oxidationsmittel verwendet. Dieses Verfahren wird im allgemeinen in einem Temperaturbereich von etwa 300 bis 500ºC durchgeführt, wobei der Druck typischerweise relativ niedrig ist, und beispielsweise weniger als 5 Torr oder 6,66 x 10² Pa beträgt.
Obgleich es sich als möglich erwiesen hat, durch die Oxidation von Silangas Siliciumdioxidfilme mit einer relativ hohen Dichte und Ätzbeständigkeit zu erzeugen, hat es sich herausgestellt, daß dieses Verfahren selbst bei durchschnittlich gestalteten Bauteilstufen strengen Beschränkungen im Hinblick auf die Konformität der abgeschiedenen Filme unterworfen ist. In dieser Hinsicht ist es normalerweise wünschenswert, wenn erfindungsgemäße Bauteile Trägersubstratstrukturen im Mikrometerbereich umfassen. Es hat sich jedenfalls gezeigt, daß die Oxidation von Silan bei solch durchschnittlich gestalteten Stufen zu einer Konformität der Bauteilstufen aus abgeschiedenen Siliciumdioxidfilmen von etwa 70% führt.
Bei jüngeren Entwicklungen wurde zur Lösung dieses Problem vorgeschlagen, komplexere Silicium enthaltende Verbindungen zu spalten und zu oxidieren. Bei diesen Verfahren werden insbesondere die Mono-, Di-, Tri- und Tetraformen von Silikaten gespalten und oxidiert. Ein Beispiel für solch eine Verbindung bildet Tetraethylorthosilikat (TEOS), das auch für eine breitere Klasse von Materialien repräsentativ ist, die als Tetrealkoxyorthosilikate bezeichnet werden.
Sowohl bei den Silicium enthaltenden Gase, wie z.B. die Silane (SinH2n+2), als auch bei den Silikatverbindungen, wie z.B. TEOS, sind zahlreiche Variationen möglich oder es können äquivalente Stoffe verwendet werden. Die Silicium enthaltenden Verbindungen, wie z.B. die Silangase, sind im allgemeinen dadurch gekennzeichnet, daß keine unmittelbare Bindung von Sauerstoff an das Silicium in der Verbindung besteht. Verbindungen, die zusätzliches Silicium enthalten umfassen zusätzlich zu den oben bereits erwähnten anderen Silangasen Siliciumtetrachlorid und siliciumorganische Verbindungen. Die siliciumorganischen Verbindungen können Alkylgruppen, zyklische Gruppen oder andere organische Bestandteile in Mono-, Di-, Tri- und Tetraformen umfassen.
Es haben sich gleichzeitig auch andere Silikate als nützlich erwiesen, die siliciumorganische zyklische Verbindungen, wie z.B. Tetraethylzyklotetrasiloxan (das üblicherweise als "TOMCATS" bezeichnet wird), umfassen.
Diese Silikatverbindungen sind bei normalen Bedingungen typischerweise flüssig und werden in dem CVD-Reaktor verdampft. Spaltungsreaktionen für solche Verbindungen werden, wie oben bereits erwähnt wurde, üblicherweise bei niedrigen Drücken und bei relativ hohen Temperaturen durchgeführt, die typischerweise im Bereich zwischen 650 und 750ºC liegen.
Wie oben bereits erwähnt wurde, hat es sich gezeigt, daß sich die Konformität der auf Bauteilstufen abgeschiedenen Filme durch die Abscheidung von Siliziumdioxidfilmen aus Silikatverbindungen bis zu einem Wert von 92% verbessern läßt, wobei die Werte typischerweise bereits zwischen 82 und 92% liegen.
Zur Verringerung der Abscheidungstemperatur werden auch andere Verfahren eingesetzt, bei denen Silicium sowohl aus Siliciumverbindungen, wie z.B. Silan, als auch aus Silikatverbindung der oben angegebenen Art abgeschieden wird. Eine erhöhte Reaktivität in der Gasphase läßt sich üblicherweise beispielsweise dadurch erreichen, daß dem Oxidationsmittel oder dem oxidierenden Gas Ozon zusammen mit Sauerstoff zugesetzt wird. Ähnliche Resultate ergeben sich auch bei Verwendung einer plasmagestützten chemischen Gasphasenabscheidung. obgleich sich mit diesen Silikatverbindungen wie oben bereits erwähnt wurde, eine verbesserte Konformität erreichen läßt, führt sie üblicherweise zu einer Verschlechterung von anderen Filmeigenschaften, zu denen insbesondere die Filmdichte und die Härte gehören, wie sich durch Standardmessungen von Ätzgeschwindigkeiten belegen läßt.
Die vorstehenden Diskussionen zeigen auf jeden Fall die Kompromisse, die üblicherweise mit Verfahren nach dem Stand der Technik verbunden sind, und insbesondere bei einer Reihe von Filmeigenschaften des abgeschiedenen Siliciumdioxids eingegangen werden müssen.

Zusammenfassung der Erfindung

Es besteht daher nach wie vor ein Bedarf an einem verbesserten Verfahren, mit dem sich bei den mittels eines CVD-Verfahrens abgeschiedenen Siliciumdioxidfilmen verbesserte Kombinationen von Filmeigenschaften erreichen lassen, und an den mittels eines solchen Verfahren hergestellten Produkten. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Schafffung eines solchen verbesserten Verfahrens und in der Schaffung solcher Produkte.
Die Erfindung ist in den Ansprüchen 1 und 11 definiert. Die Erfindung ermöglicht die Herstellung von Siliciumdioxidfilmen mit verbesserten Filmeigenschaften. Dies wird durch Einleiten eines Gemischs aus zwei unterschiedlichen Spaltungs- oder Reaktionsverbindungen erreicht, die mit dem Oxidationsmittel oder dem oxidierenden Gas in der Gasphase des CVD-Reaktors zusammenwirken. Die Erfindung schlägt insbesondere die Verwendung einer ersten Abscheidungsverbindung oder eines Reaktanten vor, der als Quellenverbindung für Silicium bezeichnet wird und dadurch gekennzeichnet ist, daß das in ihm enthaltene Silicium keine direkte Bindung zu Sauerstoff aufweist. Die andere Abscheidungs- oder Reaktionsverbindung wird als Quellenverbindung für Silikat bezeichnet und ist dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Sauerstoffatom eine direkte Bindung zu seinem Siliciumzentralatom aufweist.
Bei der bei der Diskussion des Standes der Technik bereits erwähnten Quellenverbindung für Silicium handelt es sich typischerweise um ein Silangas, wie z.B. Monosilan oder Siliciumwasserstoff, das in einer allgemeineren Schreibweise die folgende Strukturformel besitzt:
wobei X&sub1;-X&sub4; benachbart zu dem Siliciumzentralatom keinen Sauerstoff enthalten.
Die Quellenverbindung für Silikat entspricht der oben bereits diskutierten Silikatverbindung nach dem Stand der Technik. Sie besitzt im allgemeinen die folgende Strukturformel:
wobei zumindest einer der Substituenten Y&sub1;-Y&sub4; benachbart zu dem Silicium ein Sauerstoffatom enthält. Bei den X- und Y- Substituenten der obengenannten Verbindungen kann es sich ansonsten um Wasserstoff oder um komplexere Radikale handeln.
Die Abscheidungsverbindung enthält vorzugsweise zwischen etwa 5 und 95 Gew.-% und insbesondere zwischen etwa 10 und 90 Gew.-% der obengenannten Quellenverbindung für Silicium und der obengenannten Quellenverbindung für Silikat.
Innerhalb des genannten Bereichs wird das Verhältnis der Quellenverbindung für Silicium zu der Quellenverbindung für Silikat zudem so ausgewählt, daß man beispielsweise eine gewünschte Kombination von Filmeigenschaft, wie z.B. der Härte, der Dichte und der Konformität des Siliciumdioxidfilms, erhält.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens und eines durch das Verfahren hergestellten Produktes, wobei das Abscheidungsverbindungsgemisch sowohl eine Quellenverbindung für Silicium als auch eine Quellenverbindung für Silikat enthält und in einer CVD-Reaktion in einem weiten Bereich von Reaktionsbedingungen, wie z.B. in einem weiten Temperatur- und Druckbereich, eingesetzt wird. Die erfindungsgemäße CVD-Reaktion kann beispielsweise bei einem niedrigen Druck, der typischerweise geringer ist als 6,66 x 10² Pa (5 Torr) und bei einem höheren Druck im Bereich von 1,0135 x 10&sup5; Pa (1 atm) oder bei insbesondere 0,9299 Pa (0,9 atm) eingesetzt werden. Eine typische erfindungsgemäße Hochdruckreaktion kann bei etwa 1,01325 x 10&sup5; Pa (1 atm) durchgeführt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch in einem weiten Temperaturbereich durchgeführt werden. Die erfindungsgemäße CVD-Reaktion wird im allgemeinen bei einer Temperatur von zumindest 300ºC durchgeführt. Die erfindungsgemäße Reaktion kann in einem Temperaturbereich zwischen etwa 300 und 500ºC durchgeführt werden, so wie dies weiter oben in Verbindung mit der Verwendung ion Silan als einziger Reaktant bereits dargestellt wurde. Die erfindungsgemäße CVD-Reaktion kann auch bei höheren Temperaturen durchgeführt werden, die, wie oben bereits erwähnt wurde, bei Verwendung von Silikaten im Bereich zwischen 650 und 750ºC liegen und sogar Werte von 1000ºC und mehr erreichen können.
Die erfindungsgemäße CVD-Reaktion kann zudem auch so durchgeführt werden, daß die Filmabscheidung mittels einer oder mehrerer Verfahrensvarianten verbessert wird. So kann beispielsweise Ozon zusammen mit Sauerstoff als Oxidationsmittel oder als Oxidans verwendet werden. Bei bestimmten Anwendungsgebieten der Erfindung kann in dem Reaktor je nach Wunsch auch eine plasmagestützte chemische Gasphasenabscheidung durchgeführt werden.
Die oben erwähnte, aus zwei Bestandteilen bestehende Abscheidungsverbindung, läßt sich gemäß den folgenden Ausführungen näher spezifizieren. Die Quellenverbindung für Silicium wird vorzugsweise aus der aus Silanen, aus siliciumorganischen Verbindungen oder aus Halogenverbindungen, wie z.B. aus Siliciumtetrachlorid usw., bestehenden Gruppe ausgewählt. Die Quellenverbindung für Silikat wird gleichzeitig vorzugsweise aus einer Gruppe ausgewählt, die die Mono-, Di-, Tri- und Tetraformen von Alkoxysilikaten und zyklischen Alkoxysilikaten der oben genannten Art und andere Verbindungen umfaßt, die weiter unten ausführlicher beschreiben werden. Eine andere Aufgabe der vorliegenden Verbindung besteht in der Schaffung eines geometrisch gestalteten Siliciumbauelementes als Produkt einer CVD-Reaktion der oben beschriebenen Art, wobei auf dem Trägersubstrat des Bauelementes eine Siliciumdioxidfilm gebildet wird, und wobei die Reaktanten sowohl eine Quellenverbindung für Silicium als auch eine Quellenverbindung für Silikat umfassen, die mit einem Oxidationsmittel in der Dampfphase so zusammenwirken, daß auf dem Trägersubstrat eine Abscheidung erfolgt. Das Bauelement umfaßt eln Siliciumsubstrat und einen Siliciumdioxidfilm mit bestimmten Filmeigenschaften, wobei die Zugfestigkeit zwischen etwa 0,05 und 3 x 10&sup8; Pa beträgt und vorzugsweise im Bereich zwischen 0,05 und 0,5 x 10&sup8; Pa liegt; wobei die Ätzgeschwindigkeit (mit einem Standardoxidationsmittel: 10 %-ige Fluorwasserstoffsäure oder Flußsäure in Wasser) zwischen 1000 und 2000 Å/min und vorzugsweise zwischen etwa 1000 und 1500 Å/min beträgt; wobei eine Stufenabdeckung von etwa 80 bis 95% und vorzugsweise zwischen 82 bis 92% erreicht wird; und wobei Verunreinigungs- oder Dotierungssubstanzen aufgenommen werden können. In Abhängigkeit von bestimmten Anwendungsgebieten des Bauelementes lassen sich erfindungsgemäß auch andere Filmeigenschaften in unterschiedlichen Bereichen einstellen. Zudem lassen sich auch erfindungsgemäß die Filmeigenschaften des Siliciumdioxidfilmes auf dem Bauelement variieren, indem insbesondere das Verhältnis aus der Quellensubstanz für Silicium und der Quellensubstanz für Silikat variiert wird, so wie dies oben erwähnt wurde.
Zusätzliche Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt teilweise in Form einer schematischen Darstellung und teilweise in Form einer Prinzipskizze einen nukleophilen Zersetzungsmechanismus, wie er bei alleiniger Verwendung einer Quellenverbindung für Silikat, bei der es sich, wie oben bereits erwähnt wurde, typischerweise um TEOS handelt, vorgeschlagen wird.
Fig. 2 zeigt eine entsprechende Darstellung, der eine konforme Stufenabdeckung zu entnehmen ist, wie sie sich bei alleiniger Verwendung von TEOS auf einem Bauelement mit geometrisch ausgebildeten Stufen erreichen läßt, wobei gleichzeitig verschiedene Nachteile des Systems dargestellt sind. Die Fig. 1 und 2 betreffen demgemäß den Stand der Technik.
Fig. 3 zeigt eine entsprechende Darstellung eines erfindungsgemäßen kinetischen dielektrischen Hybridabscheidungsverfahrens, in der die konforme Stufenabdeckung zu erkennen ist, die sich erfindungsgemäß auf einem Bauelement mit einer geometrischen Stufenform erreichen läßt, wobei die Vorteile angegeben sind, die sich durch die kombinierte Verwendung einer Quellenverbindung für Silicium und einer Quellenverbindung für Silikat bei dem Abscheidungsverfahren erreichen lassen.

Beschreibung bevorzuater Ausführungsbeispiele

Es wurde darauf verzichtet, in den Zeichnungen ein Abscheidungsverfahren nach dem Stand der Technik darzustellen, bei dem lediglich eine Quellenverbindung für Silicium, wie z.B. Silan, verwendet wird. Es wird davon ausgegangen, daß die Verwendung von Silan zur Abscheidung von Siliciumdioxidfilmen mit ausgezeichneten Eigenschaften, wie z.B. die Filmdichte und die Härte, wohlbekannt ist. Es hat sich jedoch gezeigt, daß Silan selbst nicht dazu geeignet ist, ein hohes Ausmaß an Konformität zu erzielen.
Aus diesen Gründen wurden andere Verfahren nach dem Stand der Technik entwickelt, bei denen Quellenverbindungen für Silikat, wie z.B. TEOS und äquivalente Materialien der oben beschriebenen Art, verwendet werden, mit denen sich ein im großen und ganzen ausgezeichnetes Ausmaß an Konformität erreichen läßt, die im Bereich zwischen etwa 82 und 92% liegt. Wie oben bereits erwähnt wurde, werden bei diesen Verfahren jedoch die anderen Filmeigenschaften, wie z.B. die Filmdichte und die Härte, in Mitleidenschaft gezogen, und zwar insbesondere dann, wenn die Abscheidung bei 300 bis 500 ºC stattfindet.
Mit der zunehmenden Entwicklung in der Halbleitertechnologie, die bei den Leitungen der Bauelemente zu einer Reduzierung der Abmessungen bis zu 1 µm oder sogar noch weniger geführt hat, wurde das Bedürfnis an einer Verwendung von Quellenverbindungen für Silikat zunehmend größer.
Aus diesem Grund wurden Abscheidungsverfahren entwickelt, bei denen Quellenverbindungen für Silikat verwendet werden, bei denen Verfahrensvarianten, wie z.B. eine plasmagestützte Gasphasenabscheidung, eingesetzt werden, und bei denen Ozon als Oxidierungsmittel eingesetzt wird, um die Abscheidung des Siliciumdioxidfilms aus der Quellenverbindung für Silikat, wie z.B. TEOS, positiv zu beeinflussen. Die Reaktionen mit Plasmaunterstützung und Ozon finden bei relativ niedrigen Temperaturen statt, die typischerweise etwa 400 ºC betragen.
Die Fig. 1 und 2 veranschaulichen eine große Bandbreite von Verfahren nach dem Stand der Technik, bei denen lediglich aus einer Quellenverbindung für Silikat abgeschieden wird. Fig. 1 zeigt ein Silikatsubstrat 10, das in einer Form dargestellt ist, wie sie durch die Hydratation durch Wasser in der umgebenden Atmosphäre typisch ist. Fig. 1 veranschaulicht eine Quellenverbindung für Silikat nach dem Stand der Technik, die sich im wesentlichen benachbart zu dem Substrat 10 in einer Gasphase 12 befindet. Es sei selbstverständlich bemerkt, daß sich das Substrat 10 und die Gasphase 12 in einem geeigneten CVD-Reaktor der oben beschriebenen Art befinden, damit eine geregelte Atmosphäre beibehalten wird.
Eine sich tatsächlich ergebende Abscheidung aus einer alleine verwendeten Quellenverbindung für Silikat ist zudem in Fig. 2 dargestellt, wobei sich eine Stufenabdeckung mit einer im großen und ganzen guten Konformität ergibt, die mit dem Bezugszeichen 14 versehen ist. Fig. 2 veranschaulicht zudem auch die relativen Nachteile der Verfahren nach dem Stand der Technik, bei denen lediglich eine einzige Quellenverbindung für Silikat, wie z.B. TEOS, verwendet wird. Diese Nachteile sind in Fig. 2 graphisch aufgelistet. Sie umfassen beispielsweise die Zuverlässigkeit des Films oder insbesondere die Unzuverlässigkeit, die beispielsweise auf den Einbau von unerwünschten Radikalen, wie z.B. -CH, - SiOH, -ROH usw., zurückzuführen ist. Wie oben bereits erwähnt wurde, führen diese Verfahren nach dem Stand der Technik auch zu unerwünschten Ergebnissen bei der Filmdichte, d.h. beispielsweise zu einem unerwünschten Schrumpfen, das eine ordnungsgemäße elektrische Funktionsweise des Bauelementes verhindert.
Andere Filmeigenschaften, die bei den Abscheidungsverfahren nach dem Stand der Technik in Mitleidenschaft gezogen werden, sind die elektrischen Eigenschaften, wie z.B. die Durchschlagsspannung und die dielektrische Konstante, und insbesondere die Filmspannung und die Ätzgeschwindigkeit, die weiter unten anhand der vorliegenden Erfindung ausführlicher diskutiert werden.
Bei dieser Hintergrunddiskussion des Standes der Technik sei erwähnt, daß die vorliegende Erfindung ein Abscheidungsoder CVD-Verfahren und ein durch dieses Verfahren hergestelltes Produkt schafft, wobei sich durch Kombination einer Quellenverbindung für Silicium und einer Quellenverbindung für Silikat in der Gasphase des Verfahrens ein Siliciumdioxidfilm mit stark verbesserten Eigenschaften erzeugen läßt. Vor einer ausführlicheren Beschreibung sei zusammenfassend erwähnt, daß mit der vorliegenden Erfindung die Schaffung eines neuen chemischen Verfahrens gelungen ist, bei dem eine Quellenverbindung für Silikat, wie z.B. TEOS, zusammen mit einer Quellenverbindung für Silicium, wie z.B. Silan oder insbesondere Siliciumwasserstoff oder Monosilan, bei einer relativ geringen Temperatur, wie beispielsweise 400ºC, oxidiert wird. Im Rahmen dieser zusammenfassenden Darstellung werden TEOS und Silan als repräsentativ für eine große Bandbreite von Quellenverbindungen tür Silikat bzw. Quellenverbindungen für Silicium angesehen, die oben in größerer Ausführlichkeit dargestellt wurden.
Diese Reaktion veranschaulicht Fig. 3, die eine graphische Darstellung eines kinetischen Hybridschemas enthält, dessen Teuschritte allgemein mit 1, 2, 3, 4 und 5 bezeichnet sind. Dieses kinetische Schema ist in Fig. 3 auch in Tabellenform aufgelistet, um die sich durch die kombinierte Abscheidung aus einer Quellenverbindung für Silicium und einer Quellenverbindung für Silikat ergebenden Vorteile der vorliegenden Erfindung zu erläutern. Die vorliegende Erfindung ist nicht durch die spezielle Theorie oder durch die in Zusammenhang mit Fig. 3 angegebene Diskussion beschränkt. Die theoretische Diskussion ist hier lediglich in Form einer Hypothese dargestellt und dient lediglich dem Zweck, ein vollständigeres Verständnis der Erfindung zu ermöglichen.
Die Theorie geht auf jeden Fall davon aus, daß durch die in Fig. 3 dargestellte Anwesenheit des relativ stark reaktiven Silans während des erfindungsgemäßen kinetischen Verfahrens Anlagerungsstellen geschaffen werden, die eine Reaktion des TEOS ermöglichen.
Durch solch eine kombinierte Anwendung läßt sich das Verhältnis von Silan zu TEOS in der Gasphase so variieren, daß die Filmqualität und die Stufenabdeckung des Films auf dem Halbleiterbauelement oder dem Halbleitersubstrat 10' weiter verbessert wird. Durch Einstellung des Verhältnisses von Silan zu TEOS und des Verhältnisses des Oxidationsmittels zu der Abscheidungskombination der Silicium/Silikatquellenverbindungen läßt sich eine optimale Filmgualität zusammen mit geringen Ätzgeschwindigkeiten, einer hohen Dichte und einer passend eingestellten Spannung mit einer optimal übereinstimmenden Stufenabdeckung erreichen.
Die oben bereits anhand einer kurzen Zusammenfassung dargestellte vorliegende Erfindung wird im folgenden ausführlicher beschrieben, wonach eine Diskussion von Tabelle A folgt. Tabelle A ermöglicht einen weiteren Vergleich der vorliegenden Erfindung mit Verfahren nach dem Stand der Technik, wobei gleichzeitig eine Reihe von Ausführungsbeispielen angegeben werden, die in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen.
Die vorliegende Erfindung schlägt zunächst die Verwendung eines Gemischs von Abscheidungs- oder Reaktionsbestandteils vor, das sowohl eine Quellenverbindung für Silicium als auch eine Quellenverbindung für Silikat der erfindungsgemäß angegebenen Art umfaßt. Als Quellenverbindung für Silicium werden im allgemeinen vorzugsweise Silane verwendet, die durch die Formal SinH2m+2 gekennzeichnet sind. Insbesondere wird hierbei Monosilan oder Siliciumwasserstoff verwendet.
Monosilan oder Siliciumwasserstoff erweist sich hierbei als ausgezeichnete Quellenverbindung für die Bildung eines dielektrischen Films oder eines Siliciumdioxidfilms, zumindest wenn man die oben bereits diskutierten ausgewählten Filmeigenschaften zugrundelegt. Andere erfindungsgemäße Quellenverbindungen für Silicium sind siliciumorganische Verbindung, wobei es sich um die Mono-, Di-, Tri- oder Tetraformen von Siliciumverbindungen handeln kann, mit verschiedenen organischen Substituenten als Radikalen. Die siliciumorganischen Verbindungen, die die erfindungsgemäßen Quellenverbindungen für Silicium bilden, ähneln im großen und ganzen den TEOS- und TOMCATS- Verbindungen und den diesen entsprechenden allgemeinen Verbindungen mit Ausnahme der Tatsache, daß keine Sauerstoffatome mit dem Siliciumzentralatom verbunden sind. Anders ausgedrückt, ist es wichtig, darauf hinzuweisen, daß die die erfindungsgemäßen Quellenverbindungen für Silicium bildenden siliciumorganischen Verbindungen zumindest keinen Sauerstoff enthalten, der eine direkte Bindung mit dem Siliciumzentralatom aufweist.
Wie oben bereits erwähnt wurde, läßt sich die Quellenverbindung für Silicium somit durch die folgende Strukturformel charakterisieren:
wobei X&sub1;-X&sub4; frei sind von Sauerstoff, der direkt mit dem Siliciumzentralatom verbunden ist. Es kann sich bei ihnen ansonsten um eine Kombination von -H, -Cl und/oder Alkylen, zyklischen Verbindungen und anderen organischen Formen handeln. Erfindungsgemäß bevorzugt werden jedoch siliciumorganische Verbindungen und insbesondere Silane, wobei vorzugsweise Monosilan oder Siliciumwasserstoff verwendet wird.
Wie oben bereits erwähnt wurde, weist die Quellenverbindung für Silikat, für die TEOS und TOMCATS repräsentative Vertreter sind, vorzugsweise die folgende Strukturformel auf:
wobei zumindest einer der Substituenten Y&sub1;-Y&sub4; ein mit dem Siliciumzentralatom verbundenes Sauerstoffatom und organische Verbindungen umfaßt, wobei es sich bei diesen um lineare, verzweigte oder zyklische Verbindungen handeln kann. Erfindungsgemäß bevorzugt werden die oben bereits erwähnten TEOS- und TOMCATS-Verbindungen und ihre unmittelbaren Äquivalente.
Bei den Silanen handelt es sich um Gase, während die Quellenverbindungen für Silikat vorzugsweise flüssig sind und demgemäß vor dem Einleiten in die Gasphase 12 verdampft werden. Die TEOS-Verbindung und äquivalente Verbindungen werden beispielsweise in dem amerikanischen Patent 4,282,268von Priestley et al. offenbart, das am 4. August 1981 ausgegeben wurde. Die TOMCATS-Verbindungen und ihre Äquivalente wurden zwar erst kürzlich entwickelt, sie sind jedoch nichtsdestotrotz Fachleuten bekannt. Die oben bereits erwähnte spezielle TOMCATS-Verbindung besitzt die chemische Formel C&sub4;H&sub1;&sub6;Si&sub4;O&sub4;.
Die erfindungsgemäß durchgeführten Reaktionen, die oben bereits anhand von Fig. 3 diskutiert wurden, sind sehr komplex. Es sei daher darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung keine beschränkende Beschreibung dieser Reaktionen geben möchte, sondern lediglich eine Hypothese enthält über das erfindungsgemäß ermöglichte kinetische Hybridabscheidungsverfahren. Allgemein läßt sich sagen, daß die Quellenverbindung für Silicium (Silan oder äquivalente Verbindungen) und die Quellenverbindung für Silikat (TEOS oder äquivalente Verbindungen) zusammen mit einem Oxidationsmittel, wie z.B. Sauerstoff, der mit oder ohne Ozon verwendet wird, bei Erhitzung in der Dampfphase zur Abscheidung eines Siliciumdioxidfilms zusammen mit Radikalen führt, die -ROH, -SiOH und andere Produkte umfassen.
Bei der Durchführung der Abscheidungsreaktion ist es erforderlich, daß auf der Substratoberfläche oder benachbart zu dieser Oberfläche elementares Silicium (4-wertiges Silicium) und Sauerstoff oder Ozon als Oxidationsmittel vorhanden sind, um die Bildung des gewünschten SiO&sub2;-Films zu ermöglichen. Bei der Bildung des Films ist es besonders wichtig, daß alle Radikalsubstituenten von dem Siliciumzentralatom entfernt werden, um zu verhindem, daß sie in den Film eindringen und die Reaktion des Siliciums mit dem Sauerstoff stören, durch die der SiO&sub2;-Film gebildet wird.
Die Bildung des SiO&sub2; muß zwangsläufig an der Substratoberfläche stattfinden und nicht in der Dampfphase (was als unerwünschte Reaktion in einem "überladenen Reaktor" vorkommen kann). Durch die Bildung von Siliciumdioxidpartikeln in der Gasphase und die Abscheidung dieser Partikel auf dem Substrat wird das Bauelement elektrisch "gekillt" oder zerstört.
Beim Erhitzen des Silans (oder einer anderen Quellenverbindung für Silicium) in der Nähe eines Wafers dissozueren diese Verbindungen sehr schnell, so daß das für die Bildung des Films erforderliche elementare Silicium entsteht. Global gesehen, dissoziiert das Silan zunächst rasch zu SiH&sub2;. Dieses Silanradikal weist eine noch größere Affinität zu Sauerstoff auf als Silan und oxidiert sehr rasch, so daß auf der Substratoberfläche Siliciumdioxid gebildet wird.
Bei den Quellenverbindungen für Silikat, wie z.B. TEOS oder TOMCATS, erfolgt die Dissoziation ihrer Radikalgruppen, durch die für die Oxidation zu Siliciumdioxid geeignetes elementares Silicium gebildet wird, nur sehr langsam. Diese Verbindungen führen von sich aus nur zu einer niedrigen Filmdichte und zu anderen schlechten Filmeigenschaften der oben angegebenen Art solange die Temperatur nicht höher als 600 bis 700ºC.
Die erfindungsgemäße Bildung von Siliciumdioxid durch Silan oder durch eine Quellenverbindung für Silicium dient erstens zur verbesserten Abscheidung von Siliciumdioxid aus der Quellenverbindung für Silikat, wobei das abgeschiedene Siliziumdioxid verbesserte Filmeigenschaften aufweist und bewirkt zweitens von sich aus eine Verdichtung des Films, zudem entstehen andere wünschenswerte Filmeigenschaften.
Es wird zudem angenommen, daß die bei der alleinigen Verwendung von Silikatquellenverbindungen, wie z.B. TEOS, auftretenden Probleme dadurch entstehen, daß auf der Substratoberfläche keine ausreichende Menge an guten Abscheidungsstellen vorhanden ist, um die SiO&sub2;-Abscheidung zu begünstigen. Es ist davon auszugehen, daß die Quellenverbindung für Silicium, wie z.B. Silane und äquivalente Verbindungen, dieses Problem dadurch lösen, daß überall in dem wachsenden Film die erforderlichen Abscheidungsstellen geschaffen werden, die die Abscheidung von SiO&sub2; aus TEOS und den anderen Quellenverbindungen für Silikat verbessern. Durch das erfindungsgemäße Hybridverfahren wird somit die Reaktion der Quellenverbindung für Silikat mit dem Oxidationsmittel beschleunigt, wodurch sich die Filmdichte erhöht und gleichzeitig die Kinetik des Prozesses auf gewünschte Art und Weise verändert wird.
Es sei noch einmal darauf hingewiesen, sich durch die Verwendung von Quellenverbindungen für Silikat, wie z.B. TEOS oder aquivalente Verbindungen, die gewünschte Stufenabdeckung oder Konformität erreichen läßt, während durch die erfindungsgemäße Kombination einer Quellenverbindung für Silikat mit einer Quellenverbindung für Silicium sich nicht nur die gewünschte Stufenabdeckung oder Konformität erreichen läßt, sondern auch andere wünschenswerte Filmeigenschaften, wie z.B. die Filmspannung, die Filmdichte usw.
Es sei noch einmal darauf hingewiesen, daß die allgemeine Reaktionskinetik dieser Reaktionen selbst von Fachleuten nicht vollständig verstanden wird. Die Diskussion der erfindungsgemäßen Hybridkinetik basiert daher hauptsächlich auf Annahmen und dient nur einem besseren Verständnis der Erfindung und stellt keinerlei Beschränkung dieser Erfindung dar.
In Abhängigkeit von erforderlichen speziellen Filmeigenschaften kann auch der Oxidant oder das Oxidationsmittel variiert werden. Das Oxidationsmittel umfaßt im allgemeinen Sauerstoff, der entweder alleine oder zusammen mit Ozon eingesetzt wird. Sauerstoff erweist sich selbst bei geringen Temperaturen von etwa 400ºC als gutes Oxidationsmittel, wenn er zusammen mit einer Quellenverbindung für Silicium, wie z.B. Silan, eingesetzt wird. Sauerstoff reagiert jedoch bei 300 bis 400ºC nur sehr langsam mit Quellenverbindungen für Silikat, wie z.B. TEOS oder desgleichen. Die Reaktion läßt sich demgemäß beschleunigen, wenn der Sauerstoff mit etwa 4 bis 5% Ozon gemischt wird, da man sich dadurch die Vorteile der größeren Oxidationsstärke des Ozons zunutze machen kann.
Die Abscheidungsverbindungen, die sowohl die Quellenverbindungen für Silicium als auch die Quellenverbindungen für Silikat umfassen, können mit einem Trägergas kombiniert werden, wobei es sich vorzugsweise um ein inertes Gas, wie z.B. Stickstoff, Argon oder Hehum, handelt, um den Reaktanten zusammen mit dem Oxidationsmittel in die Gasphase einzuleiten. Die Abscheidungsverbindungen, die die Quellenverbindung für Silicium und die Quellenverbindung für Silikat umfassen, können zunächst miteinander vermischt und vor dem Einleiten in die Gasphase verdampft werden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß eine große Reihe von Verfahren möglich sind, um die unterschiedlichen Bestandteile in den CVD-Reaktor einzuleiten.
Die vorstehende Diskussion dient zur Veranschaulichung einer nahezu unendlich großen Anzahl von Beispielen, die sich mit den oben angeführten speziellen Verbindungen und mit anderen Verfahrensparametern verwirklichen lassen, zu denen die Temperatur, der Druck und insbesondere auch das Verhältnis der Quellenverbindung für Silicium zu der Quellenverbindung für Silikat und das Verhältnis dieser Verbindungen zu dem Oxidationsmittel zählen.
Diese Komponenten werden zusammen mit den Verfahrensparametern in Abhängigkeit von den gewünschten Filmeigenschaften des Siliciumdioxids gewählt. Bestimmte Filmeigenschaften von besonderem Interessen wurden bereits oben in Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 diskutiert. Der Ausdruck "Filmzuverlässigkeit" betrifft die elektrische Leistungsfähigkeit des Trägersubstrats oder des Bauelementes, wie z.B. die Durchschlagsspannung, die dielektrische Konstante usw. Die erwünschten Eigenschaften verschlechtern sich wenn in dem abgeschiedenen Film unerwünschte Verbindungen, wie z.B. -SiOH, -SiR, Kohlenstoff usw. vorhanden sind Um es grob zu vereinfachen, erhält man die gewünschten elektrischen Eigenschaften, wie z.B. die Durchschlagsspannung und die dielektrische Konstante, mit einem reinen Siliciumdioxidfilm, der auch über eine gewisse Zeit hinweg eine einwandfreie Stabilität besitzt.
Eine höhere Filmdichte und ein geringeres Schrumpfungsverhältnis des Films betreffen die wünschenswerte Eigenschaft einer maximalen Filmdichte, so wie dies oben bereits diskutiert wurde. Die oben bereits diskutierten Verunreinigungen bewirken eine unerwünschte Verringerung der Filmdichte.
Die Filmspannung und die Ätzgeschwindigkeit sind besonders effektive Maßzahlen für die Filmqualität. Diese Eigenschaften werden weiter unten in Verbindung mit Tabelle A näher definiert. Die Filmspannung wird im allgemeinen in Dyn/cm² = 10&supmin;¹ Pa angegeben und betrifft entweder eine Zugspannung und/oder eine Druckbelastung. Die Filmspannung wird vorzugsweise auf einen Wert von etwa 5 bis 7 x 10&sup8; bis etwa 1 x 10&sup9; verringert. Hohe Spannungswerte des Films führen üblicherweise zu einem Aufreißen oder Rissigwerden des Films und zu unerwünschten Diskontinuitäten. Dies kann man sich so vorstellen, daß der Film unter einer unerwünscht hohen Spannung steht, die zu einem Aufreißen oder Rissigwerden führt usw. Es ist selbstverständlich wünschenswert, den Siliciumdioxidfilm bis zu einer Dicke von 1, 2, 3 oder mehr Mikrometer abzuscheiden, ohne daß hierbei Risse entstehen.
Wie oben bereits erwähnt wurde, läßt sich durch die alleinige Verwendung von Silan die Filmspannung minimieren und eine unerwünschte Rissigkeit vermeiden. Es ist wohlbekannt, daß Quellenverbindungen für Silikat, wie z.B. TEOS und äquivalente Verbindungen, im Unterschied hierzu insbesondere bei Anwesenheit von Ozon zu Filmen führen, die mit Rissen versehen sind. Es hat sich somit gezeigt, daß sich durch die erfindungsgemäße vorteilhafte Kombination einer Quellenverbindung für Silicium und einer Quellenverbindung für Silikat die Spannung des Films steuern und eine Rißbildung vermeiden läßt, während sich gleichzeitig, wie oben bereits erwähnt wurde, eine stark verbesserte Stufenabdeckung ergibt.
Die Ausdrücke "Konformität" und "Stufenabdeckung" betreffen die Bildung von Filmen auf geometrisch unterschiedlich ausgebildeten Oberflächen der Substratstufen. Diese Eigenschaften sind Insbesondere dann von Bedeutung, wenn dünne Siliciumdioxidfilme mit etwa 1 µm Dicke gebildet werden.
Wie oben bereits erwähnt wurde, werden erfindungsgemäße eine ganze Reihe von Komponentenverhältnissen und Verfahrensparameter angegeben, mit denen sich eine ganze Reihe von Anwendungsmöglichkeiten für einen Endverbrauch abdecken lassen, wobei verschiedene Werte und insbesonder die Filmeigenschaften so maßgeschneidert werden, daß sie bestimmte Zwecke erfüllen. Bei einer Anwendungsmöglichkeit kann beispielsweise eine Ätzgeschwindigkeit von mehr als 1500 Å/min toleriert werden, so daß lediglich eine geringe Menge an Silan oder einer Quellenverbindung für Silicium zusammen mit einer großen Menge einer Quellenverbindung für Silikat benötigt wird, um beispielsweise eine größere Konformität zu erreichen, usw.
Eine andere Anwendungsmöglichkeit betrifft beispielsweise eine größere Trägersubstanz, bei der eine geringere Stufenabdeckung tolerierbar ist, so daß das Verhältnis der Quellenverbindung für Silizium zu der Quellenverbindung für Silikat groß sein sollte, um eine höhere Dichte, eine höhere Ätzgeschwindigkeit usw. zu erreichen.
In der folgenden Tabelle A sind verschiedene Verfahrensparameter und eine erfindungsgemäße Auswahl der einzelnen Komponenten angegeben. In der Tabelle wird zudem zwischen dem erfindungsgemäßen kinetischen Hybridabscheidungsverfahren und zwischen verschiedenen Verfahren nach dem Stand der Technik unterschieden. Tabelle A Stand der Technik gemäß erfindungs Verfahrensparameter Reaktanten Druck (niedrig oder hoch) Temperatur (ºC) Silan und niedrig Plasma Silan mit TEOS und einem Oxidationsmittel Filmeigenschaften Spannung (Pa) [Druckbelastung (c) und/oder Zugspannung (t)] Ätzgeschwindigkeit [(Å/min) mit 10%-iger Fluorwasserstoffsäure in Wasser] Stufenabdeckung [%] Dotierung [z.B. mit Bor oder Phosphor] Ja

Bermerkungen zu Tabelle A

Reaktanten

Spalte 1 betrifft die Verwendung von Silan und insbesondere von Monosilan oder Siliciumwasserstoff oder anderer Quellenverbindungen für Silicium der genannten Art.
Spalte 2 betrifft die Verwendung von TEOS oder TOMCATS oder anderer Quellenverbindungen für Silikat der genannten Art, die zusammen mit Sauerstoff als Oxidationsmittel eingesetzt werden.
Spalte 3 betrifft die Verwendung von TEOS oder TOMCATS oder anderer Quellenverbindungen für Silikat der genannten Art, die zusammen mit einer Mischung aus Sauerstoff und Ozon als Oxidationsmittel eingesetzt werden.
Spalte 4 betrifft die Verwendung von TEOS oder TOMCATS oder anderer Quellenverbindungen für Silikat der genannten Art, die zusammen mit einer Mischung aus Ozon und Sauerstoff als Oxidationsmittel in Plasmaform eingesetzt werden.
Spalte 5 betrifft die Verwendung einer Mischung aus Silan und TEOS/TOMCATS oder anderer Quellenverbindungen für Silicium und Quellenverbindungen für Silikat der genannten Art, die entweder mit Sauerstoff oder aber mit einer Mischung aus Sauerstoff und Ozon eingesetzt werden, wobei dieser Einsatz entweder in einer einfachen Gasphase, wie in den Spalten 1 bis 3, oder aber in Form eines Plasmas, wie in Spalte 4, erfolgt.

Druck

Niedrige Drücke liegen im allgemeinen unter etwa 666 Pa (5 Torr).
Höhe Drücke liegen vorzugsweise im Bereich von etwa 1,01325 x 10&sup5; Pa (1 atm).

Temperatur

In den Spalten 1, 3 und 4 beträgt die Temperatur typischerweise etwa 400ºC.
In Spalte 2 beträgt die Temperatur typischerweise etwa 700ºC.
In Spalte 5 beträgt die Temperatur typischerweise zwar ebenfalls 400ºC, sie kann jedoch auch bis zu 700 ºC oder sogar 1000ºC und mehr betragen.

Filmeigenschaften

Die Filmspannung wird üblicherweise in Pa (Dyn/cm²) angegeben und betrifft die Druckbelastung und/oder die Zugspannung.
Die Ätzgeschwindigkeit wird üblicherweise in Angstrom pro Minute (Å/min) gemessen, wobei als Standardätzmittel 10%-ige Fluorwasserstoffsäure oder Flußsäure (HF) in Wasser verwendet wird.
Die Stufenabdeckung ist in Prozent angegeben und betrifft die Abdeckung unterschiedlich gestalteter geometrischer Oberflächen der obengenannten Art. Sie ist auch in Verbindung mit dem Ausdruck Konformität zu sehen.
Die Dotierung betrifft hauptsächlich die Fähigkeit des Films zur Aufnahme von Dotierungssubstanzen, wie z.B. Bor, Phosphor usw. Wie in Tabelle A zu erkennen ist, ermöglicht die vorliegende Erfindung im allgemeinen die Verwendung solcher Dotierungsubstanzen, so wie dies auch bei dem Verfahren nach dem Stand der Technik üblich ist.
Tabelle A zeigt somit in den Spalten 1 bis 4 für eine Reihe von Verfahren nach dem Stand der Technik eine Zusammenstellung der Verfahrensparameter und der Filmeigenschaften. Die Verfahrensparameter und die Filmeigenschaften des erfindungsgemäßen kinetischen Hybridabscheidungsverfahrens sind in Spalte 5 angegeben. Es sei noch einmal darauf hingewiesen, daß sich, wie oben bereits diskutiert wurde, durch Veränderung des Verhältnisses der Quellenverbindung für Silicium zu der Quellenverbindung für Silikat eine ganze Reihe von wünschenswerten Filmeigenschaften erreichen lassen.
Ein Vergleich der Daten in Spalte 5 mit den Daten für die Verfahren nach dem Stand der Technik in den Spalten 1 bis 4 zeigt jedenfalls eindeutig, daß sich durch das erfindungsgemäße kinetische Hybridabscheidungsverfahren zumindest die gleichen wünschenswerten Filmeigenschaften erreichen lassen, wie sie bei einer Abscheidung üblich sind, bei der lediglich Silan verwendet wird (siehe Spalte 1). Hierbei ergibt sich gleichzeitig eine verbesserte Konformität oder Stufenabdeckung, wie sie für die alleinige Verwendung einer Quellenverbindung für Silikat, wie z.B. TEOS, üblich ist.
Die in Taballe A angegebenen Filmeigenschaften lassen zudem auf die Eigenschaften eines durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Produktes schließen. Dieses Produkt besteht Vorzugsweise aus einer Trägersubstanz, wie z.B. einem Siliciumwafer, mit einem darauf ausgebildeten Siliciumdioxidfilm und weist die gleichen Eigenschaften auf, wie sie in Tabelle A angegeben sind.
Es wurde somit eine Beschreibung der verschiedenen Verfahrensparameter und der Reaktionskomponenten zur Durchführung des neuen kinetischen Hybridabscheidungsverfahrens angegeben, durch das sich ein Produkt mit einzigartigen Eigenschaften herstellen läßt. Für Fachleute auf diesem Gebiet ergeben sich zusätzlich zu den oben bereits angeführten speziellen Ausführungsformen zahlreiche Modifikationen und Veränderungen der Erfindung. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist demgemäß lediglich durch die zugehörigen Ansprüche festgelegt, die ein weiteres Ausführungsbeispiel bilden.

Claims

1. CVD-Verfahren zum Niederschlagen von Siliciumdioxid als ein harter Schutzfilm auf einem Substrat mit Stufen auf seiner Oberfläche, insbesondere für eine Festkörpervorrichtung, mit folgenden Schritten:

das Substrat wird in einer geschlossenen Kammer eines CVD-Reaktors angeordnet, wobei der Reaktor Einrichtungen zur Steuerung der Temperatur und des Druckes innerhalb der Kammer aufweist;

eine zusammengesetzte Niederschlagsverbindung und eine oxidierende Verbindung in Dampfphase werden in die Kammer benachbart dem Substrat eingeführt;

die zusammengesetzte Niederschlagsverbindung wird als eine Kombination einer ersten Niederschlagsverbindung und einer zweiten Niederschlagsverbindung ausgewählt, wobei die erste Niederschlagsverbindung eine Quellenverbindung für Silicium mit Silicium-Atomen darstellt, die frei von direkter Bindung zu Sauerstoff sind und welche Verbindung in der zusammengesetzten Verbindung mit ungefähr 5 - 95 Gewichtsteilen enthalten ist, und wobei die zweite Niederschlagsverbindung eine Quellenverbindung für Silicat darstellt, bei dem mindestens ein Sauerstoff-Atom direkt mi dem Silicium verbunden ist, und

die zusammengesetzte Niederschlagsverbindung und die oxidierende Verbindung in der Dampfphase werden benachbart dem Substrat bei einer Temperatur oberhalb von ungefähr 300ºC thermisch dissoziiert, um den Niederschlag und die Bildung des Siliciumdioxidfilms auf dem Substrat zu bewirken.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Quellenverbindung für Silicium mit Bezug auf die Quellenverbindung für Silicat in Abhängigkeit von der Stufengeometrie des Substrats gewählt wird, um einen Kompromiß zwischen erwünschter Härte oder Dichte und Anpassung oder Konformität zusammen mit der Ätzrate für den Siliciumdioxidfilm zu erzielen, wobei das Verhältnis klein ist, um vergrößerte Konformalität zu erzielen, und hoch, um erhöhte Dichte zu erzielen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der Kammer auf einem gesteuerten Pegel bis zu 1,01325 x 10&sup5; Pa (1 atm) aufrecht erhalten wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Niederdruckzustand von weniger als ungefähr 666 Pa (5 Torr) in der Kammer aufrecht erhalten wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliciumquelle die Struktur

aufweist, wobei X&sub1; - X&sub4; benachbart zu ihren Siliciumatomen frei von Sauerstoff sind und die Silicatquelle folgende Struktur aufweist

worin mindestens einer der Substituierenden Y&sub1; - Y&sub4; ein Sauerstoff-Atom benachbart dem Siliciumatom umfaßt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Quellenverbindung für Silicium aus der Klasse bestehend aus den Silanen, Organosilicium-Verbindungen, Siliciumhaliden und Mischungen dieser Bestandteile ausgewählt sind.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Silicatquelle von der Klasse bestehend aus Mono-, Di-, Tri- und Tetra-Formen der Alkoxisilicaten und der alkocyclischen Silicaten, den Halidderivaten hiervon sowie von Mischungen dieser Bestandteile ausgewählt ist.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Silicatquelle von der Klasse bestehend aus Mono-, Di-, Tri- und Tetra-Formen von Alkoxisilicaten und cyclischen Silicaten, den Halidderivaten hiervon sowie von Mischungen dieser Bestandteile ausgewählt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Quellverbindung für Silicium eine Silan darstellt und die Quellverbindung für Silicat Tetraalkyloxiorthosilicat oder Tetraalkoxicyclisches Silicat ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Quellverbindung für Silicium Siliciumtetrahydrid und die Quellverbindung für Silicat Tetraethoxiorthosilicat oder Tetraethylcyclooxyorthosilicat ist.

11. Siliciumvorrichtung, deren Oberfläche mit Stufen versehen ist, auf denen ein Siliciumdioxidfilm in einem CVD-Reaktor durch Anwendung der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 gebildet worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Siliciumdioxidfilm Schichteigenschaften von ungefähr 0,05 bis 3 x 10&sup8; Pa (0,05 bis 3 x 10&sup9; Dyne/cm²) mechanische Spannung, ungefähr 1000 bis 2000 Angström/Minute Ätzrate bei Ätzung mit standardisierter 10%iger Hydrofluorsäure in Wasser und ungefähr 80 bis 95 % Stufenabdeckung zeigt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung ungefähr 0,05 bis 0,5 x 10&sup8; Pa beträgt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzrate, wenn die Ätzung mit der standardisierten 10&sup0;%igen Hydrofluorsäure in Wasser erfolgt, ungefähr 1000 bis 1500 Angström/Minute beträgt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufenabdeckung ungefähr 82 bis 92 % beträgt.