DE10345402B4 - Method for processing a semiconductor structure with a recess - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zur Bearbeitung einer Halbleiterstruktur (1, 2a, 2b, 3, 4; 1, GS1,
GS2, 7, 8) mit einer Vertiefung (2; 20) mit den Schritten:
(a)
Vorsehen einer durchgehenden Abdeckschicht (5; 50) auf dem Bodenbereich
(5a; 50a), auf dem Wandbereich (5b; 50b) und dem Peripheriebereich
(5c; 50c) der Vertiefung (2; 20);
(b) Bearbeiten der Abdeckschicht
(5; 50) in einem Plasmaprozess, bei welchem gleichzeitig ein Ätzen der
Vertiefung (2; 20) und ein Abscheiden einer Seitenwandpassivierung in
der Vertiefung (2; 20) erzielt werden, und welcher eine tiefenabhängige Ätzrate und
eine tiefenabhängige
Abscheidungsrate aufweist, die derart eingestellt sind, dass der
Bodenbereich (5a; 50a) der Abdeckschicht (5; 50) schneller geätzt wird
als der Wandbereich (5b; 50b) und der Peripheriebereich (5c; 50c),
wobei
die tiefenabhängige Ätzrate und
die tiefenabhängige Abscheidungsrate
derart eingestellt sind, dass beim Bearbeiten eine Abscheidung einer
Plasmaschicht (10) im oberen Teil des Wandbereichs (5b) und im Peripheriebereich (5c)
erfolgt und ein...Method for processing a semiconductor structure (1, 2a, 2b, 3, 4; 1, GS1, GS2, 7, 8) having a depression (2; 20) with the steps:
(a) providing a continuous cover layer (5; 50) on the bottom portion (5a; 50a), on the wall portion (5b; 50b) and the peripheral portion (5c; 50c) of the recess (2; 20);
(b) processing the capping layer (5; 50) in a plasma process in which at the same time etching of the depression (2; 20) and deposition of sidewall passivation in the depression (2; 20) are achieved, and which has a depth-dependent etching rate and a depth-dependent deposition rate set such that the bottom region (5a; 50a) of the cap layer (5; 50) is etched faster than the wall region (5b; 50b) and the peripheral region (5c; 50c),
wherein the depth-dependent etching rate and the depth-dependent deposition rate are set such that a deposition of a plasma layer (10) occurs in the upper part of the wall region (5b) and in the peripheral region (5c) during processing, and
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung einer Halbleiterstruktur mit einer Vertiefung.The The present invention relates to a method for processing a Semiconductor structure with a recess.
Aus
der US Patentschrift
In
Auf
der umliegenden Oberfläche
des Substrats
Der
oberhalb der Polysiliziumfüllung
Über der
resultierenden Struktur mit der Vertiefung
In
einem darauffolgenden Prozessschritt findet dann eine anisotrope
Plasmaätzung
statt, um letztlich den Bodenbereich zu entfernen und die darunterliegende
Polysiliziumfüllung
Dabei
wird gemäß
Bei
Fortführung
der Ätzung
nach Abtragen der Oberseite der Abdeckschicht, um den gedünnten Bodenbereich
Der
Abtrag bzw. die Verrundung der Hartmaske
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Bearbeitung einer Halbleiterstruktur mit einer Vertiefung zu schaffen, bei dem die unerwünschte Verrundung vermeidbar ist.It Object of the present invention, an improved method for processing a semiconductor structure with a depression create where the unwanted Rounding is avoidable.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 und 6 angegebenen Verfahren zur Bearbeitung einer Halbleiterstruktur mit einer Vertiefung gelöst.According to the invention this Object by the method specified in claim 1 and 6 for processing a semiconductor structure solved with a depression.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, dass in einem kombinierten vorzugsweise anisotropen Plasmaprozess, welcher eine tiefenabhängige Ätzrate und eine tiefenabhängige Abscheidungsrate aufweist, eine derartige Einstellung vorgenommen werden kann, dass der Bodenbereich der Abdeckschicht schneller geätzt wird als der Wandbereich und der Peripheriebereich. Bei bestimmten Plasmaprozessparametern zeigt sich eine gewisse Korrelation zwischen tiefenabhängiger Ätzrate und tiefenabhängiger Abscheidungsrate, und bei anderen lassen sich diese beiden Größen vollkommen unabhängig voneinander einstellen. Letztere Prozessparametereinstellungen haben den besonderen Vorteil, das der neutrale Punkt, an dem Abscheidungsrate und Ätzrate gleich sind, in eine praktisch beliebige Tiefe der Vertiefung gelegt werden kann.The idea underlying the present invention is that in a combined, preferably anisotropic plasma process, which has a depth-dependent etch rate and a depth-dependent deposition rate, such an adjustment can be made that the bottom area of the cover layer is etched faster than the wall area and the periphery area. For certain plasma process parameters, there is some correlation between depth-dependent etch rate and depth-dependent deposition rate, and for others, these two variables can be set completely independently of each other. The latter process parameter settings have the particular advantage that the neutral point at which deposition rate and etch rate are equal can be placed in virtually any depth of well.
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bearbeitung einer Halbleiterstruktur mit einer Vertiefung.In the dependent claims find advantageous developments and improvements of inventive method for processing a semiconductor structure with a recess.
Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung sind die tiefenabhängige Ätzrate und die tiefenabhängige Abscheidung
derart eingestellt, dass beim Bearbeiten eine Abscheidung einer
Plasmaschicht im oberen Teil des Wandbereichs (
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung werden nach dem Stoppen des Bearbeitens ein Entfernen der Plasmaschicht und ein anisotropes Plasmaätzen des Rests der Abdeckschicht bis zum Freilegen der Oberseite der Halbleiterstruktur durchgeführt.According to one Another preferred embodiment, after stopping the processing Removing the plasma layer and anisotropic plasma etching of the Remains of the cover layer to expose the top of the semiconductor structure carried out.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Oberseite der Halbleiterstruktur von einer Hartmaske gebildet und beim anisotropes Plasmaätzen des Rests der Abdeckschicht eine Endpunkterkennung durchgeführt wird, die das Erreichen einer obersten Schicht der Hartmaske anzeigt.According to one Another preferred development is the top of the semiconductor structure formed by a hard mask and the anisotropic plasma etching of Rest of the cover layer an end point detection is performed indicating the reaching of an uppermost layer of the hardmask.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Abdeckschicht eine Kragenisolationsschicht aus Siliziumoxid für einen in der Vertiefung vorgesehenen Grabenkondensator.According to one Another preferred embodiment, the cover layer is a collar insulation layer made of silicon oxide for a trench capacitor provided in the recess.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weitet sich die Vertiefung im Anschluss an den Peripheriebereich zu einer erweiterten Vertiefung in der Halbleiterstruktur auf. Die tiefenabhängige Ätzrate und die tiefenabhängige Abscheidungsrate sind derart eingestellt, dass beim Bearbeiten eine Abscheidung einer Plasmaschicht in der erweiterten Vertiefung und deren Oberseitenperipherie erfolgt, sich in einer vorbestimmten Tiefe der erweiterten Vertiefung eine verschwindende Differenz von Abscheidung und Ätzabtrag ergibt und ein Ätzabtrag im Peripheriebereich, im Wandbereich und im Bodenbereich erfolgt; und dass nach dem Stoppen des Bearbeitens der Wandbereich und der Peripheriebereich von einem Rest der Abdeckschicht bedeckt bleiben.According to one further preferred development, the deepening widens in Connection to the peripheral area to an extended recess in the semiconductor structure. The depth-dependent etch rate and the depth-dependent deposition rate are set so that when editing a deposition of a Plasma layer in the enlarged recess and its upper side periphery takes place at a predetermined depth of the enlarged recess a vanishing difference between deposition and etching removal results and a Ätzabtrag takes place in the peripheral area, in the wall area and in the floor area; and that after stopping the machining, the wall area and the Peripheral area remain covered by a residue of the cover layer.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Abdeckschicht eine Seitenwandspacerschicht aus Siliziumoxid an den Seiten von benachbarten Gatestapeln und auf der dazwischenliegenden Substratoberfläche einer Halbleiterspeichervorrichtung.According to one Another preferred development, the cover layer is a Seitenwandspacerschicht of silicon oxide on the sides of adjacent gate stacks and on the intermediate substrate surface of a semiconductor memory device.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung findet der Plasmaprozess in einem C-F-H- oder C-F-O Plasma statt, wobei die Plasmaschicht eine Polymerschicht ist.According to one Another preferred development is the plasma process in one C-F-H or C-F-O plasma, wherein the plasma layer is a polymer layer is.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung werden dem Plasma Edelgasionen beigefügt.According to one Another preferred development, the plasma noble gas ions attached.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung findet der Plasmaprozess in einem C4F6/Ar/O2-Plasma statt.According to a further preferred development, the plasma process takes place in a C 4 F 6 / Ar / O 2 plasma.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments The invention is illustrated in the drawings and in the following Description closer explained.
Es illustrieren:It illustrate:
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Bestandteile.In the same reference numerals designate the same or functionally identical Ingredients.
Bei
diesem kombinierten anisotropen Plasmaprozess in einem C4F6/Ar/O2-Plasma
kann eine unabhängige
Einstellung von tiefen abhängiger Ätzrate ER
und tiefenabhängiger
Abscheidungsrate DR über
die Prozessparameter Druck, Gaszusammensetzung, Strömungsrate
und Leistung vorgenommen werden, so dass der Bodenbereich
Wie
in
Weiter
mit Bezug auf
Anschließend wird
ein herkömmlicher,
anisotroper Plasmaätzprozess
(ohne Netto-Abscheidung) auf die resultierende Halbleiterstruktur
angewandt, um die Oberseite der Halbleiterstruktur von der Abdeckschicht
Der
abschließende
Prozesszustand ist in
Bei
dem zweiten Beispiel gemäß
Auf
der einander zugewandten Seite ist eine Spacerschicht
Auf
die in
Dies
hat, wie in
Alle in den obigen Beispielen genannten Materialien sind rein beispielhaft gewählt und können bei entsprechender Modifikation der Plasma-Verfahren beliebig gewählt werden. Wichtig ist lediglich, dass das kombinierte Plasma-Verfahren einstellbare Abscheidungs- und Ätzraten aufweist, wobei die Abscheidungsrate mit zunehmender Tiefe schneller abnimmt als die Ätzrate.All materials mentioned in the above examples are chosen purely by way of example and can be chosen as desired with appropriate modification of the plasma method. Importantly, the combined plasma process has adjustable deposition and etch rates, with the deposition rate decreasing with increasing depth takes as the etch rate.
- 11
- HalbleitersubstratSemiconductor substrate
- 2a2a
- Kondensator-DielektrikumCapacitor dielectric
- 2b2 B
- Polysilizium-FüllungPolysilicon filling
- 33
- Pad-OxidschichtPad oxide layer
- 44
- Pad-NitridschichtPad nitride layer
- 55
- Abdeckschichtcovering
- 5a, 5a'5a, 5a '
- Bodenbereichfloor area
- 5b, 5b', 5b''5b 5b ', 5b' '
- Wandbereichwall area
- 5c, 5c'5c 5c '
- PeripheriebereichO area
- DRDR
- Abscheidungsratedeposition rate
- ERHE
- Ätzrateetching rate
- NRNO
- Nettoratenet rate
- dd
- Tiefedepth
- GS1, GS2GS1, GS2
- Gatestapelgate stack
- 1a1a
- leitender Bereichsenior Area
- 1b1b
- SchutzkappenbereichCap area
- 5050
- Spacerschichtspacer
- 50a50a
- Bodenbereichfloor area
- 50b, 50b'50b, 50b '
- Wandbereichwall area
- 50c, 50c'50c, 50c '
- PeripheriebereichO area
- 77
- Oxidschichtoxide
- 88th
- Nitrid-LinerNitride liner
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- Polymerschichtpolymer layer
- xx
- Neutraler PunktPlain Point
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