JPH11186242A - 集積回路の形成方法 - Google Patents

集積回路の形成方法

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JPH11186242A
JPH11186242A JP10278465A JP27846598A JPH11186242A JP H11186242 A JPH11186242 A JP H11186242A JP 10278465 A JP10278465 A JP 10278465A JP 27846598 A JP27846598 A JP 27846598A JP H11186242 A JPH11186242 A JP H11186242A
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JP
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pad
nitride layer
layer
pad nitride
etching
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JP10278465A
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Martin Schrems
シュレームス マーティン
Joerg Wohlfahrt
ヴォールファート イェルク
Joachim Nuetzel
ニューツェル ヨアヒム
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66083Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by variation of the electric current supplied or the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. two-terminal devices
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 改善されたエッチングストッパを提供する。 【解決手段】 NH又はN環境におけるアニール
は、エッチング及び研磨速度に対するパッド層の抗性を
改善する。その結果、集積回路のプロセスの間の過剰浸
食が減少し、それにより収量を改善する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的にデバイス
及びデバイスの製造に関し、かつさらに特定すれば、デ
バイス製造における窒化物エッチングストッパの利用に
関する。
【0002】
【従来の技術】デバイス製造において、絶縁、半導体及
び導体の層は、基板又はウエハ上に形成される。層は、
形状及びスペースを構成するためにパターニングされ、
トランジスタ、コンデンサ及び抵抗のようなデバイスを
形成する。それからこれらのデバイスは、所望の電気的
な機能を達成するために相互接続され、その結果、集積
回路(IC)又はチップを生じる。
【0003】1つ又は複数の層のパターニングを容易に
するために、エッチング又は研磨の停止層として、典型
的に窒化物層が利用される。このような窒化物層は、パ
ッド窒化物層と称する。従来のパッド窒化物層は、低圧
化学蒸着(LPCVD)によって形成される。
【0004】しかしながら従来のパッド窒化物層は、エ
ッチング又は研磨プロセスの間に過剰の浸食を受ける。
例えばパッド窒化物層の厚さは、化学機械研磨(CM
P)及びそれよりわずかな程度に反応性イオンエッチン
グ(RIE)及び化学的ドライエッチング(CDE)に
よるデバイスプロセスの後に、ウエハ中心においてほぼ
30%まで、かつウエハエッジの近くにおいて40%以
上減少することがある。過剰の浸食は、減少した収量に
通じる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記の議論から明らか
なように、改善されたエッチングストッパを提供するこ
とが望まれる。
【0006】
【課題を解決するための手段】トレンチを形成した後
に、図3に示すようなトレンチコンデンサDRAMセル
260を形成するために、従来のプロセスが利用され
る。このようなDRAMセルは、例えばネスビット他、
A0.6μm 256Mb Trench DRAM
Cell With Self−Aligned B
uried Strap(BEST)、IEDM 93
−627に記載されており、これは、あらゆる目的のた
めに引用によってここに組込まれる。これは、埋め込ま
れたプレート265、ノード誘電体268、カラー26
4、蓄積ノード270、埋め込まれたストラップ26
3、STI273、活性のかつ通過するワードライン2
75及び280をなすゲート導体、レベル間誘電体層2
82、接点開口280及びビットライン285を形成す
ることを含んでいる。典型的にこのようなセルのアレイ
は、DRAMチップを形成するためにワードライン及び
ビットラインによって相互接続される。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明は、改善されたパッド窒化
物層に関する。図解のために本発明は、例えばトレンチ
コンデンサDRAMセルの製造において利用されるパッ
ドスタックに関連して説明する。しかしながら本発明
は、これより著しく広く、かつ一般の集積回路(IC)
の製造において利用されるパッド窒化物層にまで広がっ
ている。このようなICは、例えばランダムアクセスメ
モリ(RAM)、ダイナミックRAM(DRAM)、同
期DRAM(SDRAM)、スタティックRAM(SR
AM)及び読み出し専用メモリ(ROM)を含んでい
る。その他のICは、プログラミング可能な論理アレイ
(PLA)、アプリケーション固有のIC(ASI
C)、埋め込まれたDRAM又はその他の回路デバイス
のような論理デバイスを含む。典型的には複数のIC
が、シリコンウエハのような半導体基板上に並列に製造
される。プロセスの後に、ウエハは、ICを複数の個々
のチップに分離するために裁断される。チップは、それ
から例えばコンピュータシステム、セルラフォン、個人
用デジタルアシスタント(PDA)及びその他の製品の
ような消費者製品に利用するための最終製品になるよう
にパッケージングされる。
【0008】図1によれば、本発明の一実施態様による
パッドスタック105が示されている。パッドスタック
は、基板101上に形成される。パッドスタックは、パ
ッド酸化物110、パッド窒化物120及び深いトレン
チのハードエッチングマスク130を含んでいる。パッ
ドスタックは、深いトレンチDRAMセルの製造に利用
される。図示したように、パッド窒化物は、第1の窒化
物層121及び第2の窒化物層122を含んでいる。第
2の窒化物層は、第1の窒化物層122よりも密でかつ
硬い。一層密でかつ硬い第2の窒化物層を提供すること
により、パッド窒化物層の浸食は、プロセスの間に減少
する。
【0009】図2〜3は、本発明によるパッドスタック
の形成を含む深いトレンチDRAMセルの形成のプロセ
スを示している。図2によれば、基板201が設けられ
ており、この基板上にDRAMセルが製造される。基板
の主面は、臨界的ではなく、かつ(100)、(11
0)又は(111)のようなあらゆる適当な配向が有用
である。図解した実施態様において、基板は、第1の導
電性のドーパントにより軽くドーピングされている。一
実施態様において基板は、Bのようなp形のドーパント
(p)によって軽くドーピングされている。Bの濃度
は、ほぼ1〜2×1016cm−3である。
【0010】基板は、任意に第2の導電性のドーパント
を含む埋め込まれたウエル240を含んでいる。一実施
態様において埋め込まれたウエルは、As又はPドーパ
ントのようなn形のドーパントを含む。マスクは、例え
ば埋め込まれたウエルの領域を定義するようにパターニ
ングされる。Pドーパントは、それから基板の埋め込ま
れたウエル領域に注入される。注入は、十分なエネルギ
ーで行なわれ、かつ形成すべきカラーの下においてPド
ーパントのピーク濃度を堆積する。埋め込まれたウエル
は、基板からP−ウエルを絶縁するために使われ、かつ
コンデンサの埋め込まれたプレートの間に導体ブリッジ
も形成する。注入の濃度とエネルギーは、ほぼ1.5M
eVにおいてほぼ>1×1013原子/cmである。
あるいは埋め込まれたウエルは、基板表面上にエピ(e
pi)層を注入し、かつそれから成長させることによっ
て形成される。このような技術は、ブロナーへの米国特
許第5250829号明細書に記載されており、これ
は、あらゆる目的のために引用によりここに組込まれ
る。
【0011】パッド酸化物210は、基板の表面上に形
成される。パッド酸化物上にパッド窒化物がある。研磨
ストッパとして使われるパッド窒化物は、LPCVDに
よって堆積される。典型的には窒化物層211の厚さ
は、ほぼ220nmである。もちろん実際の厚さは、特
定の用途に依存する。
【0012】本発明によれば、パッド窒化物層は、窒化
物層222を製造するために、NH 又はNの環境に
おいてアニールされる。なるべくアニールは、窒素の豊
富な環境において行なわれる。一実施態様において迅速
熱アニール(RTA)が行なわれる。RTAの温度は、
NH又はNの環境においてほぼ0.01〜10分に
わたってほぼ900〜1200℃である。一実施態様に
おいてRTAは、ほぼ3分間にわたって1150℃で行
なわれる。窒化物層の炉アニールも有用である。炉アニ
ールは、NH又はNの環境において1〜600分に
わたってほぼ900〜1200℃の温度で行なわれる。
一実施態様において炉アニールは、ほぼ60分にわたっ
て1100℃で行なわれる。
【0013】パッド窒化物層に第1の層及び第2の硬化
した層を設けることによって、エッチング及び研磨速度
が低下される。その結果、後続のエッチング及び研磨ス
テップにおいて、パッド窒化物層の過剰の浸食が減少さ
れる。とくにウエハ中心に比較してウエハエッジにおけ
る過剰浸食が避けられる。したがってウエハに沿った電
圧シフト、及び収量の損失が減少される。
【0014】それからハードマスク層230が、窒化物
層222の上に形成される。ハードマスクは、例えばT
EOSからなる。BSGのようなその他の材料も、ハー
ドマスク層にとって有用である。追加的にリソグラフ分
解能を改善するために、反射防止コーティング(AR
C)を利用してもよい。
【0015】ハードマスク層は、トレンチを形成すべき
領域を定義するために、従来のリソグラフ技術を利用し
てパターニングされる。深いトレンチ領域を定義するこ
とは、レジストの層を堆積し、かつこれを所望のパター
ンによって選択的に露光することを含んでいる。それか
らレジストは現像され、かつ露光された又は露光されな
い部分のいずれかが、ポジ型又はネガ型のレジストいず
れが利用されたかに依存して、除去される。パッドスタ
ックの露出した部分は、それから基板の表面にまでエッ
チングされる。深いトレンチ213は、反応性イオンエ
ッチング(RIE)によって形成される。BSGが、ハ
ードマスクとして利用された場合、これは除去される。
このことは、BSG層がウエットエッチングによって酸
化物に対して選択的に除去できるためである。このよう
にしてトレンチ開口におけるパッド酸化物の浸食が回避
される。
【0016】トレンチが形成された後に、図3に示すよ
うに、トレンチコンデンサDRAMセル260を形成す
るために、従来のプロセスが適用される。このようなD
RAMセルは、例えばネスビット他、A0.6μm
256Mb TrenchDRAM Cell Wit
h Self−Aligned Buried Str
ap(BEST)、IEDM 93−627に記載され
ており、これは、あらゆる目的のために引用によってこ
こに組込まれる。これは、埋め込まれたプレート26
5、ノード誘電体268、カラー264、蓄積ノード2
70、埋め込まれたストラップ263、STI273、
活性のかつ通過するワードライン275及び280をな
すゲート導体、レベル間誘電体層282、接点開口28
0及びビットライン285を形成することを含んでい
る。典型的にこのようなセルのアレイは、DRAMチッ
プを形成するためにワードライン及びビットラインによ
って相互接続される。
【0017】
【実施例】例 1 NHアニールにおいてパッド層をアニールした結果、
低下した化学機械研磨(CMP)速度を説明するため
に、実験を行なった。実験は、アニールなし、950
℃、1050℃及び1150℃によるパッド窒化物層の
CMP速度を測定した。実験の結果は、図4に示されて
いる。明らかなように、CMP速度は、アニールの結果
として低下した。CMP速度は、アニール温度及びアニ
ール時間の増加とともに低下する。ほぼ2分間にわたる
1150℃におけるアニールは、アニールを行なわない
パッド窒化物層と比較して、CMP速度におけるほぼ2
0%の低下を示す。したがって熱予算の増加は、エッチ
ング速度の低下の結果、パッド窒化物層の厚さ及び硬さ
を増加を可能にする。
【0018】例 2 図5は、NH又はN環境におけるアニールを行なっ
た(線410)及び行なわない(線420)パッド窒化
物層の浸食における相違を示している。浸食を、深いト
レンチコンデンサを形成するために利用される種々の研
磨ステップにおいて測定した。図示するように、CMP
によって引起こされた大量の浸食は、アニールされたパ
ッド窒化物層と比較した場合、アニールしないパッド窒
化物層に起こる。
【0019】本発明は、とくに種々の実施態様を引用し
て図示しかつ説明したが、本発明の権利範囲から外れる
ことなく、本発明に変更及び変形を行なうことができる
ことは、当該技術分野の専門家にとって明らかであろ
う。それ故に本発明は、前記の説明を参照してではな
く、均等物のその完全な範囲とともに、添付の特許請求
の範囲を参照して判定すべきものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施態様によるパッド窒化物層を示
す図である。
【図2】本発明の一実施態様によりトレンチコンデンサ
DRAMセルを形成するプロセスを示す図である。
【図3】本発明の一実施態様によりトレンチコンデンサ
DRAMセルを形成するプロセスを示す図である。
【図4】本発明の一実施態様により形成されたパッド窒
化物層の結果として低下したCMP速度の実験結果を示
す図である。
【図5】本発明の一実施態様により形成されたパッド窒
化物層の結果として低下したCMP速度の実験結果を示
す図である。
【符号の説明】
101 基板、 105 パッドスタック、 110
パッド酸化物、 120 パッド窒化物、 121 第
1の窒化物層、 122 第2の窒化物層、130 エ
ッチングマスク、 213 トレンチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イェルク ヴォールファート アメリカ合衆国 ニューヨーク ホープウ ェル ジャンクション チェルシー コウ ヴ 1602 (72)発明者 ヨアヒム ニューツェル アメリカ合衆国 ニューヨーク フィッシ ュキル ロンドン ドライヴ 24 アパー トメント 3ビー

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パッド層を有する基板を設け;かつ窒素
    を含む環境においてパッド層をアニールし、その際、ア
    ニールによって、エッチング及び研磨速度に対して改善
    された抗性を有する硬化したパッド層を製造するステッ
    プを含むことを特徴とする、集積回路の形成方法。
JP10278465A 1997-09-30 1998-09-30 集積回路の形成方法 Withdrawn JPH11186242A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US94089697A 1997-09-30 1997-09-30
US08/940896 1997-09-30

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JPH11186242A true JPH11186242A (ja) 1999-07-09

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ID=25475601

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JP (1) JPH11186242A (ja)
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TW (1) TW406341B (ja)

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CN1131560C (zh) 2003-12-17
EP0908942A3 (en) 2002-03-13
KR19990030192A (ko) 1999-04-26
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