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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum reversiblen Oxidationsschutz
von Mikro-Bauelementen, insbesondere von Halbleiter-Bauelementen.
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Die
US 2003/0040189 A1 beschreibt
ein Aufbringen einer CVD Linerschicht aus Siliziumnitrid auf ein
Substrat. Die freiliegende CVD Linerschicht wird in einem Dampfverfahren
(in situ-steam growth, ISSG) Sauerstoffradikalen ausgesetzt, um
eine oxidierte Linerschicht auszubilden.
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Die
US 2003/0181049 A1 beschreibt
ein Verfahren, in dem auf einer Padoxidschicht eine Siliziumnitridschicht
und eine dielektrische Antireflexionsschicht aus Siliziumoxidnitrid
aufgebracht wird. In einem Oxidationsverfahren wird die Oberfläche der
Nitridschicht durch Sauerstoffradikale umgewandelt.
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Die
US 6,503,815 B1 beschreibt
die Bildung einer Siliziumdioxidschicht auf einer Siliziumnitridschicht
durch ein Dampfverfahren mit Sauerstoff.
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Die
US 2004/0198019 A1 beschreibt
das Aufbringen einer Siliziumnitridschicht auf die Oberflächen eines
Grabens. Nachfolgend wird auf die Oberflächen des Grabens eine isolierende
Schicht
17 aufgebracht. Bereiche der Siliziumnitridschicht,
die nicht durch die Isolationsschicht bedeckt sind, werden durch
ein Oxidationsverfahren oder ein Dampfverfahren (ISSG) in Siliziumoxid
umgewandelt.
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Die
US 6,313,007 B1 beschreibt
ein Verfahren, in dem Siliziumdioxid auf Seitenwänden eines Grabens aufgebracht
wird und nachfolgend bei einem Druck von mehreren Atmosphären und
Temperaturen unterhalb von 1100 Grad Celsius verdichtet wird.
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Die
US 6,566,210 B2 und
die
US 2004/0067612
A1 beschreiben eine Plasmaoxidation und ein Dampfverfahren,
jeweils zum Herstellen von dünnen
Siliziumoxidschichten.
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Obwohl
prinzipiell auf beliebige Bauelemente anwendbar, werden die vorliegende
Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik nachfolgend
in Bezug auf integrierte Schaltungen und insbesondere von in so
genannter STI-Technologie (STI = Shallow Trench Isolation) hergestellten
Speicherschaltungen in Silizium-Technologie erläutert.
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Bei
modernen Speicherbausteinen werden eine Vielzahl von Gräben in ein
Halbleitersubstrat eingebracht. Diese Gräben dienen einerseits der Isolation
benachbarter Speicherzellen, wozu ein STI-Prozess (STI = Shallow
Trench Isolation) eingesetzt wird. Zum Anderen werden die Gräben einzelne Grabenkondensatoren
als Bestandteil einer Speicherzelle eingebettet, wozu eine so genannte
Deep Trench (DT) Technologie verwendet wird. Im Falle des STI-Prozesses
werden die Gräben
mit einem dielektrischen Material, beispielsweise Siliziumdioxid, aufgefüllt. Für das Auffüllen der
Gräben
werden beispielsweise bekannte Füllverfahren,
wie das HDP-Verfahren (HDP = High Density Plasma) oder das SOD-Verfahren
(SOD = Spin-on-Dielectric),
welches eine Weiterentwicklung des allgemein bekannten Spin-on-Glass-Verfahrens
(SOG) ist, verwendet. Im Falle von aufgeschleuderten Isolationsschichten, wie
das genannte SOG oder SOD, verfließen diese Isolationsschichten
und füllen
damit den Graben aus.
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Mit
der zunehmenden Integration moderner Speicherbausteine und der damit
einhergehenden Verringerung der Strukturbreiten weisen die Gräben einen
immer höheres
Aspektverhältnis
auf, mit der Folge, dass die Fülleigenschaften
und damit die Qua lität
des in den Graben eingebrachten Isolationsmaterials ohne weitere
Maßnahmen
den Ansprüchen
für moderne
Speicherbausteine nicht mehr genügt.
Insbesondere für
moderne Technologien im so genannten "deep sub-micron"-Bereich, also bei Strukturbreiten von
100 nm und weniger, besteht das Problem, dass die eben genannten
Verfahren (HDP, SOD) zum hohlraumfreien Auffüllen der Gräben einen nachfolgenden Temperaturprozess
erfordern. Mittels dieses Temperaturprozesses (Annealing) wird das
in die Gräben
eingebrachte Isolationsmaterial verdichtet und weist im Anschluss
daran die gewünschten
Eigenschaften auf. Dieser Temperaturprozess wird bei relativ hohen
Temperaturen im Bereich von etwa 950°C in oxidierender Atmosphäre durchgeführt. Aufgrund
der relativ hohen Temperaturen und der oxidierenden Atmosphäre besteht
allerdings das Problem, dass damit gleichzeitig das Siliziumsubstrat
oxidiert wird. Insbesondere bei solchen Halbleiter-Bauelementen,
die sehr geringe Strukturbreiten aufweisen, werden die ohnehin geringen
Strukturbreiten durch die unerwünschte
Oxidation der Grabenwände
während
des Temperaturschrittes unerwünschterweise weiter
verringert.
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Um
eine derartige unerwünschte
Oxidation des Siliziumsubstrats durch den Temperaturprozess zu verhindern,
wird auf das Siliziumsubstrat typischerweise eine Schutzschicht
aufgebracht, die als Diffusionsbarriere wirkt. Diese Schutzschicht
verhindert damit eine Diffusion von Sauerstoffmolekülen an die
Grenzfläche
des Siliziumsubstrats und schützt
so das Siliziumsubstrat vor der unerwünschten Oxidation. Vorzugsweise
wird als Schutzschicht eine dünne Siliziumnitridschicht,
die allgemein auch als Nitridliner oder als Nitridschicht bezeichnet
wird, verwendet.
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Die
Nitridschicht hat aber lediglich während des Herstellungsprozesses
Vorteile, sie weist allerdings an dem fertigen Halbleiterbauteil
elektrische Nachteile auf, die sich auf die elektrischen Eigenschaften
des Bauelementes nachteilig auswirken können. Als problematisch bei
der Verwendung einer dünnen
Nitridschicht im STI-Graben hat sich die Tatsache herausgestellt,
dass diese Nitridschicht zwar bei dem Temperaturprozess zur Verdichtung
des Isolationsmaterials das Siliziumsubstrat vor einer unerwünschten
Oxidation schützt.
Allerdings neigen Nitridschichten dazu, Ladungen im Halbleiter-Bauelement festzuhalten.
Dieser Effekt wird im Allgemeinen auch als "Charge Trapping" bezeichnet. Diese von der Nitridschicht
eingefangenen Ladungen bilden parasitäre Kapazitäten aus, die vor allem bei
zunehmend kleiner werdenden Strukturbreiten einen zunehmend negativen
Einfluss haben. Insbesondere können
aufgrund dieser Ladungen und der dadurch hervorgerufenen parasitären Kapazitäten schwer kontrollierbare
Beeinflussungen der elektrischen Parameter des Halbleiter-Bauelements resultieren.
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Durch
eine Anpassung der Prozessparameter des Temperaturprozesses, beispielsweise
durch Verringerung der Temperatur, durch Verminderung des Partialdrucks
der oxidierenden Komponenten, durch eine Anwendung von Niederdruck-Annealing und
dergleichen, kann das genannte Problem zwar verringert, jedoch nicht
ganz eliminiert werden. Darüber
hinaus wird durch die eben genannte Anpassung der Parameter des
Temperaturprozesses zwar eine Verringerung der Oxidation des Siliziumsubstrats realisiert,
allerdings geht damit auch eine Verschlechterung der Eigenschaften
des Isolationsmaterials einher.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, bei Verwendung einer Nitridschicht
zum Schutz des Substrats vor Oxidation die mit dieser Nitridschicht
einhergehenden Nachteile zu neutralisieren.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
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Demgemäß ist ein
Verfahren zum reversiblen Oxidationsschutz von Mikro-Bauelementen,
insbesondere von Halbleiter-Bauelementen
vorgesehen, mit den Verfahrensschritten:
- (a)
Bereitstellen eines zu schützenden
Substrats, vorzugsweise eines Siliziumsubstrats;
- (b) Aufbringen einer Siliziumnitridschicht auf das Substrat
zum Schutz des Substrats vor Oxidation;
- (c) Aufbringen einer Isolationsschicht auf die Siliziumnitridschicht;
- (d) Durchführen
eines Reoxidationsprozesses, bei dem Sauerstoffradikale erzeugt
werden und bei dem die erzeugten Sauerstoffradikale durch die Isolationsschicht
hindurch an die Siliziumnitridschicht herangeführt werden, um dort das Siliziumnitrid
in Siliziumdioxid umzuwandeln.
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In
dem erfindungsgemäßen Verfahren
ist zur thermischen Behandlung der aufgebrachten Isolationsschicht
bzw. Füllschicht
eine chemische Modifikation vorgesehen. Dabei wird nach dem Verfahrensschritt
(c) und vor dem Verfahrensschritt (d) eine Verdichtung und eine
chemische Umwandlung der aufgebrachten Isolationsschicht in sauerstoffhaltiger
Atmosphäre
bei hoher Temperatur, typischerweise bei etwa 950°C, vorgenommen.
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Erfindungsgemäß ist als
Isolationsschicht Siliziumdioxid vorgesehen. Als Siliziumdioxid
kommt vor allem qualitativ sehr hochwertiges thermisches Siliziumdioxid
oder durch Abscheidung erzeugtes Siliziumdioxid in Frage. Die Isolationsschicht
wird zu deren Verdichtung sowie zur Beseitigung von Hohlräumen und
so genannten „Nahteffekten" nach dem Aufbringen
auf die Siliziumnitridschicht, beispielsweise in oxidierender Atmosphäre, ausgeheilt.
Dies ist insbesondere für
durch Aufschleudern oder durch Abscheiden erzeugte Isolationsschichten
wichtig, da diese im Vergleich zu aufgewachsenen Isolationsschichten,
wie beispielsweise thermisch erzeugtes Siliziumdioxid, eine geringere
Dichte und damit geringere Isolationseigenschaften aufweisen.
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Nach
dem Aufbringen einer Isolationsschicht auf die Siliziumnitridschicht
liegt diese Siliziumnitridschicht als vergrabene Siliziumnitridschicht
vor. Die Isolationsschicht bedeckt also diese Siliziumnitridschicht
vollständig.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin,
eine Nitridschicht, welche dem Schutz eines darunter liegenden Substrats
vor einer unerwünschten
Oxidation dient, im Anschluss an diesen, für die unerwünschte Oxidation kritischen Prozessschritt
wieder zu entfernen. Zu diesem Zwecke wird eine definierte Reoxidation
der Nitridschicht, die als vergrabene Nitridschicht ausgebildet
ist, durch eine diese Nitridschicht abdeckende Isolationsschicht
hindurch vorgenommen. Mittels der Reoxidation wird diese unerwünschte Nitridschicht
zumindest teilweise in eine für
das spätere
Bauelement unkritische Oxidschicht umgewandelt. Der besondere Vorteil
besteht hier darin, dass zunächst
einerseits eine Nitridschicht zum Schutz des unter der Nitridschicht
angeordneten Substrats bereitgestellt wird. Wird diese Nitridschicht
nicht mehr benötigt,
kann sie durch den Reoxidationsprozess auf einfache und damit elegante
Weise auch wieder entfernt werden, ohne dass dazu die auf dieser
Nitridschicht angeordnete Isolationsschicht entfernt werden müsste.
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Durch
das erfindungsgemäße Verfahren
erhält
man somit die mit der Verwendung der Nitridschicht während des
Herstellungspro zesses einhergehenden Vorteile, also die Schutzfunktion,
sowie die sich im Anschluss an den Herstellungsprozess bei Nichtvorhandensein
der Nitridschicht ergebenden Vorteile, also die Vermeidung von sich
an einer Nitridschicht anlagernden unerwünschten Ladungen (Traps).
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens
ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung
unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
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In
einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung wird der Reoxidationsprozess
bei einer sehr niedrigen Prozesstemperatur vorgenommen. Als Prozesstemperaturen
kommen hier Temperaturen im Bereich von 700°C bis 850°C, vorzugsweise bei etwa 750°C, in Frage.
Selbstverständlich
wären auch
andere (höhere
oder niedrigere) Prozesstemperaturen denkbar, wenngleich diese nicht
so vorteilhaft sind. Bei Verwendung von derart geringen Prozesstemperaturen werden
die elektrischen und physikalischen Eigenschaften des bereits prozessierten
Bauelements nicht oder nur unwesentlich beeinträchtigt, wodurch sich dieser
Reoxidationsprozess sehr einfach in einen erprobten Prozessfluss
einbauen lässt.
Insbesondere werden die bereits erzeugten Strukturen des Bauelements
durch die relativ niedrigen Temperaturen nicht oder nur unwesentlich
verändert.
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In
einer typischen Ausgestaltung wird als Reoxidationsprozess ein so
genannter LPRO-Prozess (LPRO = Low Pressure Radical Oxidation) verwendet.
Denkbar wären
aber auch sämtliche
Reoxidationsprozesse, bei denen Sauerstoffradikale erzeugt werden,
welche an die in Siliziumdioxid umzuwandelnde Nitridschicht herangeführt werden.
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In
einer sehr vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird der Verfahrensschritt (d), also der Reoxidationsprozess, so
lange fortgeführt,
bis das gesamte Siliziumnitrid der Siliziumnitridschicht in Siliziumdioxid
umgewandelt worden ist. In diesem Falle wird das eingangs beschriebene
Problem des „Charge
Trappings", bei
dem sich am fertigen Bauelement also unerwünschterweise Ladungen im Bereich
der Siliziumnitridschicht anlagern, vollständig beseitigt.
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In
einer sehr vorteilhaften Weiterbildung werden die Prozessparameter
des Reoxidationsprozesses so gewählt,
dass die erzeugten Sauerstoffradikale vollständig durch die Isolationsschicht
hindurch diffundieren und bis an die Siliziumnitridschicht herangeführt werden,
dass mittels der Sauerstoffradikale die Siliziumnitridschicht vollständig in
Siliziumdioxid umgewandelt wird und dass das unter der Siliziumnitridschicht
liegende Substrat durch die Sauerstoffradikale nicht oder nur wenig
oxidiert wird. Als Prozessparameter kommen hier vorzugsweise der
(Partial-)Druck der oxidierenden Komponenten und/oder die Prozesstemperatur,
bei der die Sauerstoffradikale erzeugt werden, in Betracht.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden die Sauerstoffradikale mittels eines Plasmas bei niedrigem
Druck erzeugt. Zu der Erzeugung des Plasmas kann ein gängiger Plasmareaktor
verwendet werden.
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Vorzugsweise
wird für
die Erzeugung der Sauerstoffradikale mittels eines Plasmas ein Druck im
Bereich von 13,3 Pa (0,1 Torr) bis 133 kPa (1.000 Torr, vorzugsweise
ein Druck im Bereich von 133 Pa (1 Torr) bis 13,3 kPa (100 Torr),
verwendet.
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Vorzugsweise
wird für
das Ausheilen der Isolationsschicht eine Prozesstemperatur im Bereich von
800°C bis
1.050°C,
vorzugsweise im Bereich von etwa 850°C bis 900°C, verwendet. Denkbar wären selbstverständlich auch
andere höhere
oder niedrigere Temperaturen, wenngleich bei niedrigeren Temperaturen
der Effekt der Verdichtung geringer ist und bei höheren Temperaturen
diese gegebenenfalls das Bauelement und die darauf aufgebrachten
Strukturen negativ beeinflussen.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vor dem Verfahrensschritt
(b), also vor dem Aufbringen der Siliziumnitridschicht auf das Substrat,
eine dünne Siliziumdioxidschicht
zum Schutz des Substrats auf die Oberfläche des Substrats aufgebracht.
Diesem Verfahrensschritt liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei
dem direkten Aufbringen von Siliziumnitrid auf das Substrat, beispielsweise
auf das bloße
Siliziumsubstrat, typischerweise Verspannungen an der Grenzfläche zwischen
Siliziumnitrid und dem Siliziumsubstrat entstehen. Mittels eines
dünnen
Siliziumdioxids zwischen dem Substrat und dem Siliziumnitrid können diese
Verspannungen vermindert werden. Darüber hinaus kann es insbesondere
beim Ätzen des
Substrats, wie es bei der Herstellung von Gräben im Substrat der Fall ist,
zu einer ätzbedingten
Schädigung
der Substratoberfläche
kommen. Indem nun das dünne
Siliziumdioxid auf die Substratoberfläche aufgebracht wird, wird
eine definierte Grenzfläche zum
Siliziumsubstrat geschaffen, wodurch vorteilhafterweise die durch
das Ätzen
erzeugten Schäden gleichzeitig
beseitigt werden.
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In
einer typischen Ausgestaltung beträgt die Schichtdicke der Siliziumnitridschicht
zwischen 0,1 nm bis 10 nm, vorzugsweise etwa 1–2 nm. Denkbar wären allerdings
auch andere, größere oder
kleinere Schichtdicken.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird nach dem Verfahrensschritt (a) zumindest ein Graben in das
Substrat eingebracht. Ferner wird zumindest im Bereich des Grabens
eine Siliziumnitridschicht auf die Grabenwände bzw. auf die auf den Grabenwänden aufgebrachte
dünne Siliziumdioxidschicht
aufgebracht. Vorzugsweise wird dieses Verfahren im Rahmen eines
Shallow Trench Prozesses oder alternativ eines Deep Trench Prozesses,
die typischerweise zur Herstellung von Speicherbauelementen eingesetzt
verwendet werden, eingesetzt.
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Es
versteht sich von selbst, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren
darüber
hinaus auch eine Vielzahl von Gräben
prozessierbar sind.
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In
einer typischen Ausgestaltung der Erfindung wird im Verfahrensschritt
(a) ein strukturiertes Siliziumsubstrat bereit gestellt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnung
angegebenen Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
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Es
zeigen dabei:
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1 schematische Querschnittsdarstellungen
(a)–(d)
zur Darstellung des allgemeinen erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bereitstellung
eines reversiblen Oxidationsschutzes für ein Bauelement;
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2 anhand schematischer Querschnittsdarstellungen
(a)–(f)
ein nicht unter den Anspruch 1 fallendes Verfahren, bei dem die
Siliziumnitridschicht nicht vollständig vergraben ist.
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In
den Figuren der Zeichnung sind – sofern nichts
anderes angegeben ist – gleiche
Elemente und Merkmale mit den selben Bezugszeichen versehen worden.
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1 zeigt schematische Querschnittsdarstellungen
zur Darstellung des allgemeinen erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei entsprechen
die nachfolgenden Aufzählungszeichen
den entsprechenden Teilfiguren (a)–(d) der 1:
- (a) Ein Substrat 1 mit einer Oberfläche 2 wird
bereitgestellt. Das Substrat 1 kann ein Silizium enthaltendes
Halbleitersubstrat, beispielsweise ein kristallines Silizium, sein
oder auch ein beliebig anderes Substrat für ein mikromechanisches Bauelement.
- (b) Auf die Oberfläche 2 des
Substrats 1 wird eine dünne
Siliziumnitridschicht 3 aufgebracht.
- (c) Auf eine Oberfläche 4 der
Siliziumnitridschicht 3 wird eine weitere Schicht 5,
nämlich
eine Isolationsschicht, aufgebracht. Die Schicht 5 weist
Siliziumdioxid auf. Die Schichten 3, 5 können durch Aufdampfen,
Aufschleudern, durch thermisches Aufwachsen oder auf beliebig andere
Weise auf die jeweiligen Oberflächen 2, 4 aufgebracht
werden.
- (d) Eine Einrichtung 6 zur Erzeugung von Sauerstoffradikalen 7 wird
bereitgestellt. Als Einrichtung 6 kann beispielsweise ein
Plasmareaktor vorgesehen sein. Der Plasmareaktor 6 erzeugt
Sauerstoffradikale 7. Die Sauerstoffradi kale 7 werden durch
Diffusion durch die Schicht 5 hindurch an die Siliziumnitridschicht 3 herangeführt. In
der Siliziumnitridschicht 3 bzw. an deren Grenzfläche 3 zur
Schicht 5 reagieren die Sauerstoffradikale 7 mit
den Siliziumatomen in der Siliziumnitridschicht 3 in der
Weise, dass daraus Siliziumoxid 9 entsteht. Der aus dieser
Reaktion frei werdende Stickstoff entweicht aus der gesamten Anordnung 8 oder
verbleibt in der Anordnung 8. Werden ausreichend viele
Sauerstoffradikale 7 an die Siliziumnitridschicht 3 herangeführt, dann
wird die Siliziumnitridschicht 3 vollständig in eine Siliziumdioxidschicht 9 umgewandelt.
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2 zeigt anhand schematischer Querschnittsdarstellungen
ein Verfahren, das nicht von dem Anspruch 1 umfasst ist. Dabei entsprechen
die nachfolgenden Aufzählungszeichen
(a)–(f)
den entsprechenden Teilfiguren der 2:
- (a) Ein Halbleitersubstrat 10, beispielsweise
aus kristallinem Silizium, wird bereitgestellt. Auf eine Oberfläche 11 des
Siliziumsubstrats 10 wird eine Maske 12 zur Grabenätzung aufgebracht.
Im vorliegenden Ausführungsbei spiel
sei angenommen, dass die Maske 12 als Hartmaske ausgebildet
ist und beispielsweise Kohlenstoff oder Siliziumnitrid enthält.
- (b) Unter Verwendung der Maske 12 wird ein Graben 13 in
die Oberfläche 11 des
Siliziumsubstrats 10 geätzt.
Zum Ätzen
des Grabens 13 kann je nach der gewünschten Anforderung ein Trockenätzprozess
oder auch ein nasschemischer Ätzprozess
verwendet werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel dient der Graben 13 zur
Isolation von benachbarten Speicherzellen und wird mittels STI-Technologie
hergestellt.
- (c) Durch das Ätzen
des Grabens 13 werden die Grabenwände 14 und der Grabenboden 15 mehr oder
weniger stark geschädigt.
Daher wird auf die Grabenwände 14 und
den Grabenboden 15 ein dünnes Siliziumoxid 16,
beispielsweise durch thermische Oxidation, erzeugt.
- (d) Anschließend
wird durch Abscheidung eine dünne
Siliziumnitridschicht 17 auf die Halbleiteranordnung 18,
bestehend aus Siliziumsubstrat 10, Graben 13 und
Maske 12, aufgebracht. Die dünne Siliziumnitridschicht 17 bedeckt
somit im Bereich der Grabenwände 14 und
des Grabenbodens 15 die darauf aufgebrachte dünne Siliziumdioxidschicht 16 und
im Bereich der Oberfläche 11 die darauf
angeordnete Maske 12.
- (e) Anschließend
werden die Gräben 13 mit
einem Füllmaterial,
beispielsweise mit Siliziumdioxid, aufgefüllt. Vorzugsweise wird dabei
das SOD-Verfahren verwendet, bei dem flüssiges siliziumdioxidhaltiges
oder in SiO2 überführbares Material auf die Halbleiteranordnung 18 aufgeschleudert
wird. Anschließend
wird dieses so aufgebrachte, noch flüssige Material 19 bei
einer geeigneten Temperatur, beispielsweise bei etwa 950°C, und bei
einer geeigneten Atmosphäre
ausgeheizt. Dadurch wird das auf geschleuderte (siliziumdioxidhaltige)
Material 19 einerseits in Siliziumoxid überführt und verdichtet und andererseits in
eine feste Phase überführt. Überschüssiges Siliziumdioxid 19,
welches im Bereich der Oberfläche 11 vorhanden
ist und welches aus den Gräben 13 herausragt,
wird unter Verwendung bekannter Verfahren abgelöst, um dadurch eine möglichst
planare, also ebene Oberfläche
zu erhalten. Hierzu kann beispielsweise das bekante CMP-Verfahren (CMP =
Chemical Mechanical Polisher) eingesetzt werden.
- (f) Anschließend
werden mittels einer als Plasmareaktor ausgebildeten Einrichtung 6 Sauerstoffradikale 7 erzeugt
und der Halbleiteranordnung 18 zugeführt. Diese Sauerstoffradikale 7 dringen durch
das Siliziumdioxidmaterial der Füllschicht 19 hindurch
und gelangen anschließend
an die dünne
Siliziumnitridschicht 17. Dort wandeln die Sauerstoffradikale 7 die
Siliziumnitridschicht 17 erfindungsgemäß in Siliziumdioxid 9 um.
Das Erzeugen von Sauerstoffradikalen 7 und der eben genannte
Prozess wird so lange durchgeführt,
bis das Siliziumnitrid der Siliziumnitridschicht 17 vollständig in
Siliziumdioxid 9 umgewandelt wurde. Dies kann durch geeignete
Wahl der Prozessparameter des Plasmareaktors 6 und dabei
insbesondere durch eine geeignete Wahl der Temperatur und des Drucks
im Plasmareaktor 6 geeignet eingestellt werden.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung vorstehend gemäß 1 anhand
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art
und Weise modifizierbar.
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Wesentlich
bei der Erfindung ist die Umwandlung von Siliziumnitrid in Siliziumdioxid
unter Verwendung von Sauerstoffradikalen, wobei die Siliziumnitridschicht
als vergrabene Schicht ausgebildet ist. Die Ausgestaltung des unter
der Siliziumnitridschicht liegenden Substrats kann dabei beliebig
sein, wenngleich die Verwendung eines Halbleitersubstrats unter
der Siliziumnitridschicht eine besonders vorteilhafte und typische
Anwendung darstellt.
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So
sei die Erfindung auch nicht auf den Einsatz in so genannter STI-Technologie
oder Deep Trench Technologie hergestellter Speicherbauelemente und
Halbleiterbausteine beschränkt,
sondern lässt
sich bei beliebigen Produkten, die auch nicht notwendigerweise Halbleiter
basiert vorliegen müssen,
geeignet einsetzen. Denkbar wären
hier insbesondere auch Bauelemente für die Mikromechanik.
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- 1
- Substrat
- 2
- Oberfläche des
Substrats
- 3
- Siliziumnitridschicht
- 4
- Oberfläche der
Siliziumnitridschicht
- 5
- Schicht,
Isolationsschicht
- 6
- Einrichtung
zur Erzeugung von Sauerstoffradikalen, Plasmareaktor
- 7
- Sauerstoffradikale
- 8
- (Halbleiter-)Anordnung
- 9
- (aus
Siliziumnitrid umgewandeltes) Siliziumdioxid, Siliziumdioxidschicht
- 10
- (Halbleiter-)Substrat
- 11
- Oberfläche des
Substrats
- 12
- Maske
- 13
- Graben
- 14
- Grabenwand
- 15
- Grabenboden
- 16
- Siliziumdioxidschicht
(auf Grabenwand und Grabenboden)
- 17
- Siliziumnitridschicht
- 18
- (Halbleiter-)Anordnung
- 19
- Isolationsschicht,
Füllschicht