DE69836406T2

DE69836406T2 - Verbesserte Lückenfüllung von Halbleiterstrukturen unter Verwendung von dotiertem Silkatglas

Info

Publication number: DE69836406T2
Application number: DE69836406T
Authority: DE
Inventors: Markus Kirchhoff; Matthias Richmond Ilg
Original assignee: Qimonda AG
Current assignee: Qimonda AG
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1998-09-25
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2018-09-26
Also published as: CN1221211A; DE69836406D1; KR100516037B1; CN1143368C; US6096654A; EP0908946A3; EP0908946B1; TW400536B; KR19990030191A; EP0908946A2; US6048475A; JPH11176826A

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die Erfindung betrifft die Bauelementherstellung. Bei der Bauelementherstellung werden auf einem Substrat isolierende, halbleitende und leitende Schichten ausgebildet. Die Schichten werden strukturiert, um Strukturmerkmale und Zwischenräume zu erzeugen, wodurch Bauelemente wie etwa Transistoren, Kondensatoren und Widerstände ausgebildet werden. Diese Bauelemente werden dann miteinander verbunden, um eine gewünschte elektrische Funktion zu erzielen, wodurch eine integrierte Schaltung (IC) entsteht.
Dotiertes Silikatglas wird beispielsweise als isolierende Schicht zwischen leitenden oder halbleitenden Schichten bei der Herstellung von ICs verwendet. Insbesondere ist der Einsatz von dotiertem Silikatglas wie etwa Bor-Phosphorsilikatglas (BPSG) wegen seiner Fähigkeit zum Aufschmelzen attraktiv, wenn es bei ausreichend hoher Temperatur geglüht wird. Dotiertes Silikatglas kann als solches verwendet werden, um relativ kleine Lücken ohne Hohlräume zu füllen. Der Ausdruck „Lücke", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf jedes generische nichtplanare Strukturmerkmal auf einer gegebenen Oberfläche und kann solche Strukturmerkmale wie etwa Gräben oder Zwischenräume zwischen Gateelektroden von Transistoren beinhalten.
Dotiertes Silikatglas wie etwa BPSG wird herkömmlicherweise durch verschiedene chemische Dampfabscheidungstechniken (CVD) ausgebildet. Das BPSG wird bei einer relativ niedrigen Temperatur von etwa 400°C abgeschieden. Nach der Abscheidung wird das Substrat auf eine Temperatur erhitzt, die hoch genug ist, um ein Erweichen des Glases zu bewirken. Beispielsweise kann das Glühen von BPSG mit B- und P-Konzentrationen von jeweils etwa 4 Gew.-% bei einer Temperatur von 800°C für etwa 30 min. Strukturen, die nur 0,25 μm breit sind, mit Aspektverhältnissen von bis zu 3:1 ohne Hohlräume füllen.
Die Dotierstoffkonzentration des B in dem BPSG beeinflußt seine Aufschmelz- oder Schmelztemperatur. Je höher die B-Konzentration, um so niedriger die Aufschmelztemperatur und umgekehrt. Somit verbessert sich durch Erhöhen der B-Konzentration die Fähigkeit des Glases, Lücken bei einer gegebenen Temperatur zu füllen. Allgemein ist es wünschenswert, eine möglichst hohe B-Konzentration zu haben, um das Füllen von kleinen Lücken mit einem niedrigeren thermischen Budget zu ermöglichen. Wenn jedoch die Gesamtdotierstoffkonzentration des BPSG oder dotierten Silikatglases eine Obergrenze übersteigt, fallen die Dotierstoffe im allgemeinen aus und bilden Säurekristalle auf der Oberfläche. Solche Oberflächenkristalle beeinträchtigen die Zuverlässigkeit und Charakteristiken von später ausgebildeten Schichten. In der Regel beträgt die Obergrenze der Dotierstoffkonzentration etwa 11 Gew.-% (alle Prozentsätze sind Gewichtsprozent). Diese Grenze kann natürlich je nach der Art dotierten Silikatglases und Abscheidungsbedingungen variieren.
Mit ständig abnehmenden Abmessungen bei fortgeschrittenen IC-Designs ist das dotierte Silikatglas erforderlich, um schmalere Strukturen mit höheren Aspektverhältnissen zu füllen. Aufgrund der inhärenten Obergrenze bei der Dotierstoffkonzentration des dotierten Silikatglases ist ein Glühen bei höherer Temperatur und mit längerer Dauer erforderlich, um den Anforderungen fortgeschrittener IC-Designs zu genügen. Ein solches Glühen übersteigt jedoch normalerweise das zulässige thermische Budget, was zu einem nichtexistierenden Herstellbarkeitsprozeßfenster führt.
Wie in der obigen Erörterung gezeigt, ist es wünschenswert, das Füllen von engen Strukturen mit großen Aspektverhältnissen mit einem Herstellbarkeitsprozeßfenster bereitzustellen.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft das verbesserte Lückenfüllen von engen Zwischenräumen bei der Herstellung integrierter Schaltungen. Das verbesserte Lückenfüllen wird erreicht durch Bereitstellen eines dotierten Silikatglases mit einem Dotierstoffkonzentrationsgradienten, der im Boden höher ist als an der Oberseite. Dadurch kann das dotierte Silikatglas am Boden, wo die Lückenfüllung wichtig ist, eine sehr hohe Dotierstoffkonzentration und an der Oberseite, wo die Lückenfüllung kein Problem ist, eine geringere Konzentration aufweisen. Die Gesamtkonzentration des dotierten Silikatglases ist als solche niedriger als die, die ein Aufwachsen von Oberflächenkristallen verursacht, und sie erzielt dabei ein besseres Lückenfüllen als herkömmliche Schichten aus dotiertem Silikatglas.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt einen Querschnitt durch eine integrierte Schaltung mit durch enge Zwischenräume getrennten Bauelementstrukturmerkmalen;
2 zeigt eine Bauelementschicht gemäß einer Ausführungsform, die ein verbessertes Lückenfüllen der engen Zwischenräume bereitstellt;
3 zeigt die Bauelementschicht mit einem verbesserten Lückenfüllen in größerem Detail und
4a–b zeigen einen CVD-Reaktor zum Ausbilden der Bauelementschicht mit verbesserten Lückenfüllcharakteristiken.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft dotiertes Silikatglas, wie es beispielsweise in einer isolierenden Schicht bei der IC-Herstellung verwendet wird. Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Querschnitt durch einen Abschnitt einer auf einem Substrat 101 ausgebildeten IC-Struktur gezeigt. Die IC-Struktur, die nicht ausführlich gezeigt ist, ist beispielsweise ein Abschnitt eines Speicher-ICs einschließlich eines Direktzugriffsspeichers (RAM), eines dynamischen RAM (DRAM), eines synchronen DRAM (SDRAM), eines statischen RAM (SRAM) oder ei nes Festwertspeichers (ROMs). Alternativ kann es sich bei der IC-Struktur um einen Logik-IC, ein programmierbares Logikarray (PLA), einen applikationsspezifischen IC (ASIC), einen vereinten DRAM-Logik-IC (eingebetteten DRAM) oder eine beliebige andere Logikschaltung handeln.
In der Regel werden zahlreiche ICs auf einem Halbleitersubstrat wie etwa einem Siliziumwafer parallel hergestellt. Nach der Bearbeitung wird der Wafer zersägt, um die ICs in mehrere individuelle Chips zu trennen. Die Chips werden dann zu Endprodukten zur Verwendung beispielsweise in Verbraucherprodukten wie etwa Computersystemen, Mobiltelefonen, PDAs (personal digital assistants) und anderen Elektronikprodukten gekapselt.
Das Substrat 201 ist beispielsweise ein Siliziumwafer. Es eignen sich auch andere Substrate wie etwa Silizium-auf-Isolator (SOI), Silizium-auf-Saphier (SOS), Germanium, Galliumarsenid und Verbindungen der Gruppe III–V. Die Hauptoberfläche des Substrats ist unkritisch, und jede geeignete Orientierung wie etwa (100), (110) oder (111) ist nützlich. Das Substrat enthält beispielsweise mehrere Bauelemente wie etwa darin ausgebildete nicht gezeigte Grabenkondensatoren. Solche Grabenkondensatoren dienen als Speicherkondensatoren für DRAM-Zellen. Die Ausbildung der Grabenkondensatoren wird unter Verwendung herkömmlicher Techniken erreicht.
Bauelementstrukturmerkmale 120 werden wie gezeigt auf der Oberfläche des Substrats bereitgestellt. Die Bauelementstrukturen beispielsweise sind in Gateelektroden von Transistoren. Bei einer Ausführungsform stellen die Transistoren Wortleitungen dar, die mehrere Speicherzellen in einem Speicherarray verbinden.
Die Gateelektroden enthalten in der Regel eine Gateoxidschicht, eine dotierte Polysiliziumschicht und eine Kappennitridschicht. Bei einigen Ausführungsformen kann die Polysi liziumschicht eine Polycid-Schicht umfassen, die eine Schicht aus Silizid über einer Schicht aus dotiertem Polysilizium enthält. Ein Nitridliner ist über den Bauelementstrukturen vorgesehen und dient als Ätzstop für die randlose Kontaktausbildung.
Die Bauelementstrukturen sind durch Lücken 125 getrennt, wodurch eine ungleichmäßige Oberflächentopologie auf der Substratoberfläche erzeugt wird. Das Aspektverhältnis der Lücken wird durch die Höhe H der Bauelementstrukturen geteilt durch die Breite W des sie trennenden Zwischenraums definiert.
Gemäß der Erfindung wird eine Technik zum Ausbilden einer Schicht aus dotiertem Silikatglas über einer ungleichmäßigen Oberflächentopographie bereitgestellt. Die Erfindung ermöglicht die Ausbildung von dotiertem Silikatglas, das kleine Lücken mit relativ hohen Aspektverhältnissen ohne Hohlräume sowie die Ausbildung von Oberflächenkristallen mit einem reduzierten thermischen Budget gestattet, was zu einem größeren Herstellbarkeitsprozeßfenster führt.
Das dotierte Silikatglas weist eine vorbestimmte Dicke auf. Die vorbestimmte Dicke hängt natürlich von der spezifischen Anwendung ab. Beispielsweise bei Verwendung als dielektrische Schicht zwischen den Ebenen reicht die Dicke des dotierten Silikatglases aus, um für eine Isolierung zwischen den Bauelementstrukturen und der darüberliegenden leitenden Schicht zu sorgen. Die abgeschiedene Dicke sollte auch die Planarisierung und etwaige andere Prozesse berücksichtigen, die die Dicke der Schicht erodieren. In der Regel beträgt bei einem 256-Megabit-DRAM mit einer Grundregel (GR) von 0,25 μm die Dicke des dotierten Silikatglases etwa 0,75 bis 1,2 μm. Die tatsächliche Dicke kann natürlich für unterschiedliche GRs und Anwendungen optimiert werden.
Unter Bezugnahme auf 2 wird gemäß der Erfindung eine Schicht 230 aus dotiertem Silikatglas ausgebildet. Das do tierte Silikatglas umfaßt bei einer Ausführungsform B. B-Dotierstoffe sind wünschenswert, da sie den Schmelzpunkt des Silikatglases herabsetzen. Andere Dotierstoffe wie etwa Germanium (Ge), die die Schmelztemperatur des dotierten Silikatglases herabsetzen, sind ebenfalls geeignet. Außerdem kann das dotierte Silikatglas andere Dotierstoffe enthalten. Um das Gettern zu verbessern, kann beispielsweise P zugesetzt werden. Gemäß der Erfindung umfaßt das dotierte Silikatglas einen Dotierstoffkonzentrationsgradienten, wobei die Dotierstoffkonzentration am Boden am größten ist und in Richtung der Oberseite der Schicht abnimmt.
Die Dotierstoffkonzentration des dotierten Silikatglases kann vom Boden bis zur Oberseite über einen großen Bereich variiert werden. Bei einer Ausführungsform umfaßt die Dotierstoffkonzentration am Boden des dotierten Silikatglases eine Dotierstoffkonzentration, die größer ist als eine Menge, die ein Oberflächenkristallaufwachsen verursacht. In dem oberen Abschnitt ist die Dotierstoffkonzentration herabgesetzt, wodurch man eine Schicht mit einer Gesamtkonzentration unter einer Menge erhält, die ein Oberflächenkristallaufwachsen verursacht. Während wir uns zur Oberseite der Schicht bewegen, nimmt die Dotierstoffkonzentration ab.
Durch Abscheiden einer Schicht mit einem Konzentrationsgradienten, der in Richtung der Oberfläche abnimmt, kann der untere Abschnitt eine signifikant höhere Dotierstoffkonzentration umfassen, was das Füllen von viel kleineren Lücken mit hohen Aspektverhältnissen ermöglicht, während die Gesamtkonzentration des Glases unter der gehalten wird, die ein Oberflächenkristallaufwachsen verursacht. Infolgedessen wird eine zuverlässige Schicht aus dotiertem Silikatglas mit gegenüber herkömmlichem dotiertem Silikatglas viel höheren Lückenfüllcharakteristiken bereitgestellt.
Wie gezeigt ist eine obere Oberfläche 243 des dotierten Silikatglases nicht planar. Nach dem Beenden der Abscheidung wird das dotierte Silikatglas beispielsweise durch chemischmechanisches Polieren (CMP) planarisiert. Das CMP entfernt einen Teil der Schicht aus dotiertem Silikatglas, um eine durch die gepunktete Linie 245 dargestellte planare obere Oberfläche bereitzustellen. Infolgedessen wird ein dotiertes Silikatglas mit einer planaren oberen Oberfläche mit einer vorbestimmten Dicke T bereitgestellt. Wie erörtert wird die eigentliche Dicke T durch Designparameter wie etwa Funktionalität der Schicht als Isolator bestimmt. Das dotierte Silikatglas kann über verschiedene Abscheidungstechniken abgeschieden werden, von denen eine die chemische Dampfabscheidung (CVD) sein kann. Bei einer Ausführungsform wird das dotierte Silikatglas bei einer Temperatur abgeschieden, die ausreicht, um ein Aufschmelzen zu verursachen. Als solches kommt es während des Abscheidens zu einem in-situ-Aufschmelzen des dotierten Silikatglases. Durch in-situ-Aufschmelzen in Kombination mit der hohen Dotierstoffkonzentration in den unteren Abschnitten des dotierten Silikatglases erhält man ein ausgezeichnetes Lückenfüllverhalten bei einem niedrigeren thermischen Budget.
Unter Bezugnahme auf 3 wird ein dotiertes Silikatglas mit einer Gradientendotierstoffkonzentration gemäß der Erfindung gezeigt. Das dotierte Silikatglas wird über verschiedene CVD-Techniken abgeschieden. Bei einer Ausführungsform umfaßt das dotierte Silikatglas BPSG. Das dotierte Silikatglas wird über LPCVD (low pressure CVD) abgeschieden. Der Abscheidungstemperaturbereich liegt zwischen etwa 720 und 870°C, bevorzugt 750 bis 850°C. Ein solcher Temperaturbereich reicht aus, um während des Abscheidens ein in-situ-Aufschmelzen des dotierten Silikatglases zu verursachen.
Zur Veranschaulichung enthält das dotierte Silikatglas mehrere Teilschichten. In der veranschaulichenden Ausführungsform ist das dotierte Silikatglas so gezeigt, daß es fünf Teilschichten 331–335 enthält. Die Grenzflächen zwischen benachbarten Teilschichten sind zu Veranschaulichungszwecken ge zeigt. Die eigentliche Schicht aus dotiertem Silikatglas weist möglicherweise keine derart definierten Grenzflächen auf.
Wie gezeigt wird eine erste Teilschicht 331 über der Oberfläche der IC-Struktur ausgebildet. Bei einer Ausführungsform ist die Gesamtdotierstoffkonzentration des Bodens der Schicht größer als eine Menge, die ein Oberflächenkristallaufwachsen verursacht. Mit jeder späteren Teilschicht nimmt die Gesamtdotierstoffkonzentration darin derart ab, daß die Gesamtdotierstoffkonzentration der Teilschichten unter einer Menge liegt, die ein Oberflächenkristallaufwachsen verursacht.
Bei einer Ausführungsform beträgt die Gesamtkonzentration der Dotierstoffe der ersten Teilschicht etwa 20 Gew.-%. Die P-Dotierstoffe in der BPSG-Schicht werden für das Gettern verwendet. In der Regel beträgt die Konzentration von P beispielsweise etwa 2–6 Gewichtsprozent. Die P-Konzentration kann natürlich je nach dem Designparameter variieren. Durch Erhöhen der Gesamtdotierstoffkonzentration der ersten BPSG-Teilschicht kann sie jedoch eine entsprechend größere Menge an B-Dotierstoffen enthalten, um ihren Schmelzpunkt abzusenken. Bei einer P-Konzentration von 2–6 Gew.-% beispielsweise kann die B-Konzentration der B-Schicht auf 14–19 Gew.-% erhöht werden. Die Dotierstoffkonzentration nimmt für spätere Teilschichten inkremental ab, wodurch vom Boden bis zur Oberseite ein abnehmender Gradient erzeugt wird. Bei einer Ausführungsform beträgt die Gesamtdotierstoffkonzentration der oberen Teilschicht 335 etwa 0 Gew.-%. Bevorzugt liegt der Gesamtdotierstoffkonzentrationsgradient der Schicht aus dotiertem Silikatglas zwischen etwa 15–0 Gew.-% vom Boden, wobei eine Gesamtdotierstoffkonzentration der Schicht geringer ist als die, die ein Oberflächenkristallaufwachsen verursacht.
Das Bereitstellen einer hohen Dotierstoffkonzentration in der Teilschicht 331 senkt die Aufschmelztemperatur. Infolgedessen produziert das Abscheiden der Teilschicht 331 bei dem Hoch temperaturbereich ein Material mit geringer Viskosität, das ausgezeichnete Lückenfüllcharakteristiken aufweist. Das in-situ-Aufschmelzen erleichtert das Fließen des dotierten Silikatglasmaterials zum Boden der ein hohes Aspektverhältnis aufweisenden Lücke 325. Folglich nahm das Aspektverhältnis der Lücke ab.
Eine zweite Teilschicht wird mit einer Dotierstoffkonzentration abgeschieden, die unter der ersten Teilschicht liegt. Erreicht wird dies in der Regel durch Absenken der Menge an Dotierstoffquellmaterial, das für die Abscheidung zur Verfügung steht. Aufgrund der Abnahme des Aspektverhältnisses der Lücke der ersten Teilschicht läßt sich die Lücke leichter füllen. Als solche reicht die niedrigere Dotierstoffkonzentration in der zweiten Teilschicht aus, um die Lücke 335 zu füllen. Wiederum erleichtert das in-situ-Aufschmelzen das Fließen des Materials zum Boden, wodurch das Aspektverhältnis der Lücke weiter reduziert wird.
Das Aspektverhältnis der Lücke wird mit der Abscheidung jeder späteren Teilschicht verringert, was das Füllen erleichtert. Das Abscheiden wird fortgesetzt, bis das dotierte Silikatglas eine gewünschte Dicke erreicht. Danach planarisiert ein CMP die Oberfläche, was zu einer planaren Schicht aus dotiertem Silikatglas mit einer vordefinierten Dicke führt.
Obwohl die Teilschichten wie gezeigt eine relativ gleiche Dicke aufweisen, ist dies für die Erfindung unkritisch. Durch Bereitstellen eines dotierten Silikatglases mit einer Gradientendotierstoffkonzentration lassen sich ein hohes Aspektverhältnis aufweisende Strukturen mit geringerem thermischem Budget leicht füllen.
Alternativ umfaßt das dotierte Silikatglas BSG. Dotiertes Silikatglas, das Dotierstoffe wie etwa Ge oder andere Dotierstoffe umfaßt, die den Schmelzpunkt des Materials reduzieren, ist ebenfalls geeignet. Andere Dotierstoffe, die anderen Zwe cken dienen, wie etwa dem Gettern, können ebenfalls in das dotierte Silikatglas aufgenommen werden. Es ist wichtig, daß das dotierte Silikatglas eine Dotierstoffkonzentration umfaßt, die eine Konzentration übersteigt, die eine Ausbildung von Kristallen im unteren Abschnitt der Schicht verursacht. Zudem umfaßt das dotierte Silikatglas auch eine niedrigere Dotierstoffkonzentration in dem oberen Abschnitt, die eine Schicht mit einer Gesamtdotierstoffkonzentration erzeugt, die unter einer Konzentration liegt, die eine Oberflächenkristallausbildung verursacht. Dies ermöglicht eine höhere Dotierstoffkonzentration von Dotierstoffen, die den Schmelzpunkt des Materials herabsetzt, wo es benötigt wird, um enge Lücken zu füllen, während gleichzeitig die Gesamtkonzentration des dotierten Silikatglases auf der beibehalten wird, die eine Ausbildung von Oberflächenkristallen verursacht. Die höhere Dotierstoffkonzentration führt zu einem besseren Lückenfüllen.
Bei einer Ausführungsform werden die Schichten aus dotiertem Silikatglas unter Verwendung eines LPCVD-Prozesses (low pressure chemical vapor deposition) ausgebildet. Es eignen sich auch andere CVD-Prozesse. Unter Bezugnahme auf 4a wird eine vereinfachte Draufsicht auf einen CVD-Reaktor 310 gezeigt. Der Reaktor ist beispielsweise ein DSM^TM 9800, der von der Firma Lam Research Corporation in Fremont, Kalifornien, USA, hergestellt wird. Der Lam Integrity DSM 9800 wird im US-Patent 4,976,996 beschrieben. Es sei angemerkt, daß der gezeigte CVD-Reaktor lediglich veranschaulichend ist.
Wie gezeigt umfaßt der Reaktor 310 Waferkassettenlagerbuchten 330 und 335, Load-Lock-Einheiten 340 und 345, eine Transferkammer 350 und eine Reaktionskammer 360. Die Kassettenlagerungsbuchten speichern eine Kassette, wie etwa jene, die dazu verwendet werden, mehrere Wafer bei der herkömmlichen Bauelementherstellung zu halten und zu lagern. Die Wafer in den Kassetten werden durch Wafertransferarme zu den jeweiligen Load-Lock-Einheiten transferiert. Die Transferkammer 350 ent hält einen Waferbeladearm 351. Der Waferbeladearm entfernt einen Wafer entweder aus einem Load-Lock 340 oder einem Load-Lock 345 und plaziert ihn in einem Waferschlitz einer sich drehenden Platte in der Reaktionskammer. Veranschaulichend umfaßt die Platte mehrere Waferschlitze. Die Wafer werden in die anderen Schlitze geladen, indem die Platte in die entsprechende Position gedreht wird.
4b zeigt die Reaktionskammer in größerem Detail. Wie gezeigt umfaßt die Reaktionskammer eine Platte. Die Platte dreht sich um eine Nabe 302 (die Drehrichtung der Platte 380 ist willkürlich). Veranschaulichend enthält die Platte mehrere Schlitze zum Plazieren eines Wafers darin. In der Regel sind die Schlitze so eingedrückt, daß die obere Oberfläche des Wafers bei Plazierung darin mit der Oberfläche der Platte im wesentlichen planar ist.
Mehrere Injektoren befinden sich am Umfang der Reaktionskammer. Mit den Injektoren verbundene Zufuhrleitungen 370 liefern Materialien von einer Zufuhrquelle für die Reaktion. Die Anzahl der Zufuhrleitungen hängt von der Anzahl verschiedener Arten von Materialien ab, die zum Ausbilden der Schicht verwendet werden. Die Materialien werden gemischt und dann durch die Injektoren in den Reaktionsbereich der Kammer eingeleitet.
Ein Auslaßport 385 leitet überschüssige Materialien und Nebenprodukte der Reaktion aus der Reaktionskammer heraus. Der Auslaßport wird beispielsweise durch einen inneren Durchgang durch die Nabe 302 gebildet, um Gase aus der Reaktionskammer abzulassen. Als solche verläuft die Richtung des Flusses der Chemie von den Injektoren in Richtung der Mitte. Alternativ eignet sich auch das Umkehren der Richtung des Chemieflusses. Das Umkehren des Flusses erreicht man durch Anordnen der Injektoren in der Mitte der Kammer und der Auslaßöffnungen am Umfang der Kammer.
Der Reaktor ist im wesentlichen isothermisch. Bei einer Ausführungsform sind (zur leichteren Darstellung nicht gezeigte) Heizgeräte, die resistiv sein können, strategisch über die Reaktorkammer angeordnet, um einen etwaigen Hitzeverlust zu kompensieren. Auf diese Weise kann während des Abscheidungsprozesses eine konstante Temperatur aufrechterhalten werden. Beispielsweise kann ein inneres Heizgerät in der Nähe des Auslaßports vorliegen, um den Hitzeverlust dort hindurch zu kompensieren. Ein äußeres Heizgerät um die Reaktorkammer herum kompensiert den Hitzeverlust in die Außenwelt. Bevorzugt ist auch ein resistives mittleres Heizgerät vorgesehen, das Hitze in die ganze Kammer abstrahlt, um während der Abscheidung eine geeignete Wafertemperatur aufrechtzuerhalten.
Unter Bezugnahme auf 4c ist eine veranschaulichende Reaktionskammer mit 12 Injektoren vorgesehen (durch Pfeile dargestellt). Es eignet sich auch das Ausstatten der Reaktionskammer mit einer kleineren oder einer größeren Anzahl von Injektoren. Die Injektoren sind an der Peripherie der Reaktionskammer gleichmäßig beabstandet. Jeder Injektor definiert somit einen 30°-Injektionsbereich in der Reaktorkammer, wie durch die gepunkteten Linien dargestellt. Mit anderen Worten injiziert jeder Injektor in einen anderen Sektor des Reaktors. Ein derartiges Injektionsverfahren wird als ein segmentiertes Zufuhrsystem bezeichnet.
Bei Betrieb werden Quellmaterialien für das Silikatglas, die in der Regel in gasförmiger Form vorliegen, über die Injektoren in die Reaktionskammer injiziert. Das Quellmaterial fließt von den Injektoren in Richtung auf die Mitte der Reaktionskammer. Gleichzeitig wird die die Wafer tragende Platte gedreht wodurch sich die Wafer durch die injizierten Quellmaterialien bewegen. Während die Quellmaterialien die Waferoberflächen kontaktieren, reagieren sie chemisch und scheiden darauf dotiertes Silikatglas ab. Überschüssige Quellmaterialien und ihre Nebenprodukte werden durch einen Auslaßport ausgetragen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden Quellmaterialien, die BPSG bilden, in die Reaktorkammer injiziert. Bei einer Ausführungsform werden zwei Quellmaterialien oder Chemien injiziert, um BPSG auszubilden. Die erste Chemie umfaßt beispielsweise TEB/TEOS/O₂/N₂. Das TEOS (Tetraethoxysilan) ist die Quelle für Silizium, TEB (Triethylborat) stellt die Quelle von Bor-(B)-Dotierstoffatomen bereit und O₂ und N₂ sind Trägergase. Das zweite Quellmaterial umfaßt eine Phosphin-Chemie wie etwa PH₃/O₂/N₂. PH₃ (Phosphin) liefert die Quelle für Phosphor-(P)-Dotierstoffatome, und O₂ und N₂ sind Oxidations- und Trägergase. Es sind auch andere Chemien geeignet, die beim Ausbilden von BPSG verwendet werden.
Die beiden Chemien werden beispielsweise über abwechselnde Injektoren in der Reaktionskammer strömen gelassen. Die Ausbildung der BPSG-Schicht wird unter Verwendung herkömmlicher Prozeßbedingungen erzielt, wie etwa jenen, die in Tedder et al., Appl. Phys. Lett. 62, S. 699 (1993) beschrieben werden.
Bei einer Ausführungsform variiert die Dotierstoffkonzentration über die Abscheidung der BPSG-Schicht. Die Konzentration der Dotierstoffe im Boden ist größer als eine Menge, die ein Oberflächenkristallaufwachsen verursacht. Die Konzentration beträgt beispielsweise etwa 20 Gew.-%. Bevorzugt beträgt die Konzentration an Dotierstoffen am Boden etwa 15 Gew.-%. P-Dotierstoffe werden zu Getterzwecken bereitgestellt. In der Regel beträgt die P-Konzentration etwa 2–6 Gew.-%. Als solches beträgt die Konzentration an B, das den Schmelzpunkt des BPSG herabsetzt, etwa 14–18 Gew.-%. Natürlich hängt die tatsächliche Konzentration von der Designanforderung ab. Da die Konzentration des Dotierstoffs, der den Schmelzpunkt des BPSG herabsetzt, relativ hoch ist, wird das Aufschmelzen verstärkt. Dadurch kann der untere Abschnitt des BPSG kleinere Lücken mit einem höheren Aspektverhältnis als beispielsweise 4:1 füllen.
Die Konzentration an Dotierstoffen in dem oberen Abschnitt der Schicht ist kleiner als in dem unteren Abschnitt, damit man eine BPSG-Schicht mit einer Gesamtdotierstoffkonzentration unter der erhält, die das Oberflächenkristallaufwachsen verursacht. Beispielsweise kann die Schicht einen Dotierstoffkonzentrationsgradienten umfassen, der etwa 20 Gew.-% beträgt, bevorzugt 15 Gew.-%, und in Richtung der Oberseite abnimmt, damit man eine Schicht mit einer Gesamtdotierstoffkonzentration erhält, die kleiner ist als die, die ein Oberflächenkristallaufwachsen verursacht. Bei einer Ausführungsform beträgt die Konzentration am oberen Abschnitt etwa 0 Gew.-%.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung, umfassend: Bereitstellen eines Substrats mit ein hohes Aspektverhältnis aufweisenden Hauelementstrukturmerkmalen, die durch enge Zwischenräume getrennt sind; Ausbilden einer Schicht aus dotiertem Silikatglas über der Substratoberfläche, wobei der untere Abschnitt des dotierten Silikatglases eine Dotierstoffkonzentration umfaßt, die größer ist als eine Menge, die ein Oberflächenkristallaufwachsen verursacht, um den Schmelzpunkt des Glases herabzusetzen, um für ein Lückenfüllen der engen Zwischenräume zu sorgen, und wobei ein oberer Abschnitt des dotierten Silikatglases eine Dotierstoffkonzentration unter der in dem unteren Abschnitt umfaßt, um die Schicht aus dotiertem Silikatglas mit einer Dotierstoffkonzentration zu erhalten, die unter der liegt, die ein Oberflächenkristallaufwachsen verursacht.