DE3537047A1 - Schnabelreduzierendes planox-verfahren fuer die herstellung integrierter elektronischer komponenten - Google Patents

Schnabelreduzierendes planox-verfahren fuer die herstellung integrierter elektronischer komponenten

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Description

Die Erfindung betrifft ein schnabelreduzierendes Planoxverfahren gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die Planox-Technologie, bei der Oxid in ausgewählten Zonen einer ebenen Siliciumoberfläche aufwachsen gelassen wird, wird gewöhnlich für die Feldisolation in MOS- und CMOS-Verfahren verwendet, da sie eine Selbstausrichtung der Isolierungsimplantation schafft und steile Stufen am Rand verhindert.
Diese Technologie macht die folgende Folge von Herstellungsschritten erforderlich:
a. Das Aufwachsenlassen dünnen Oxids (30 bis 90 nm) auf einem Siliciumsubstrat;
b. das Aufbringen einer dünnen Schicht aus Siliciumnitrid (90 bis 300 nm);
c. das Aufbringen von Fotolack und eine Maskierung;
d. ein Ätzen des Siliciumnitrids, typischerweise in einem Plasma, das selektiv gegenüber dem darunterliegenden Oxid ist, mit einer Entfernung des Nitrids von der Zone, wo das Feldoxid wachsen soll;
e. das Entfernen des Fotolacks;
f. bei Bedarf das Entfernen des anfänglichen Oxids von der Zone, die nicht länger mit Nitrid bedeckt ist, und das Wachsenlassen des Feldoxids;
g. das Entfernen des restlichen Nitrids und des darunterliegenden anfänglichen Oxids und Festlegen der aktiven Zonen, die nicht mit Feldoxid versehen sind.
Der Hauptnachteil der derzeitigen Planox-Technologie liegt in dem sog. "Vogelschnabel", d.h., das Wachsen von Oxidkeilen unter dem Nitrid an den Rändern der damit bedeckten Zone. Dieses Phänomen bringt einen Verlust von 0,5 bis 1 μπι der Nennabmessungen der aktiven Zone mit sich und begrenzt somit die Schaltungsdichte.
Es ist aus der Literatur bekannt, daß die Länge des Planox-Schnabels direkt proportional zur Dünne des Nitrids und zur Dicke des darunterliegenden Oxids ist.
Gleichzeitig sind derzeitige Verfahren zum Ätzen von Nitrid in Plasma oder in RIE (reaktives Ionenätzen) etwas selektiv gegenüber dem Oxid, Ätzen jedoch Silicium viel schneller als sie Nitrid ätzen.
Das Verhältnis der Oxiddicke zur Nitriddicke kann daher nicht besonders stark reduziert werden, um nicht zu riskieren, daß während des Nitridätzens auch das gesamte Oxid weggeätzt wird, mit dem darauf folgenden Ätzen und ernsthaften Beschädigungen des darunterliegenden Siliciums.
Das chemische Ätzen des Nitrids schafft eine größere Selektivität, ist jedoch derzeit nicht in Gebrauch wegen der hohen Konzentration von Defekten und einer schlechten Abmessungssteuerung.
Derzeit richten sich die Anstrengungen auf diesem Gebiet hauptsächlich auf das Auffinden von Plasma- oder RIE-Nitridätzverfahren, die selektiver hinsichtlich des Oxids sind. Zufriedenstellende Lösungen des Problems sind jedoch nicht verfügbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Planox-
Verfahren für integrierte elektronische Komponenten verfügbar zu machen, das die Ausmaße des Vogelschnabels und folglich die damit verbundenen Abmessungsverluste begrenzt, während eine gute Ausbeute und Steuerung der Abmessungen aufrecht erhalten wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Planox-Verfahren gelöst, bei dem dünnes Oxid auf einem Siliciumsubstrat wachsen gelassen wird, eine Nitridschicht aufgebracht wird, eine Fotolackschicht aufgebracht und maskiert wird, das Nitrid an den Seiten der Zonen geätzt wird, die dazu bestimmt sind, aktive Zonen der Komponente zu werden, der Fotolack entfernt wird, das Feldoxid rund um die genannten Zonen wachsen gelassen wird und das restliche Nitrid und das darunterliegende anfängliche Oxid von diesen Zonen entfernt wird, wobei dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß das Nitridätzen mit einer RIE-Ätztechnologie durchgeführt wird, die wenig selektiv gegenüber dem Oxid aber sehr selektiv gegenüber Silicium ist.
Dies gibt die Möglichkeit des Nitridätzen und bei Bedarf des Ätzens des darunterliegenden Oxids ohne die Gefahr einer Beschädigung des Siliciums. Die Oxidschicht kann daher dünner sein (weniger als 10 nm) und verursacht folglich einen sehr kleinen Vogelschnabel. Abmessungsverluste werden daher vernachlässigbar und es gibt keine unerwünschten Verluste an Ausbeute und Abmessungskontrolle.
Eine geeignete RIE-Ätzmethode mit hoher Selektivität gegenüber Silicium wird kommerziell zum Ätzen von Kontakten verwendet. Es hat sich gezeigt, daß diese Technologie eine Nitridätzung verfügbar macht, die nur wenig langsamer als die Oxidätzung ist, während das Ätzen
spontan auf dem Silicium aufhört.
Insbesondere kann ein Gerät für die RIE-Ätzung verwendet werden, das unter dem Namen A.M.E. 8111 bekannt ist und ein CHF3 + CO2-Plasma mit 75 cm3/min CHF3 und 6 cm3/min CO7 verwendet. Die verwendete Leistung beträgt 1300 W bei 13,5 MHz und der Druck beträgt 60 mTorr. Die Oxidätzgeschwindigkeit ist 450 A/min und die Siliciumätzgeschwindigkeit beträgt 15 A/min. Die Oxid/Silicium-Selektivität ist daher 30:1.
Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden nun anhand einer Ausführungsform näher erläutert.
Die Fig. 1 bis 7 zeigen verschiedene Herstellungsschritte der Reihe nach.
Fig. 1 zeigt ein Siliciumsubstrat 1, auf dem als erstes ein dünnes Oxid 2 gewachsen ist, das vorzugsweise eine Dicke von weniger als 10 nm aufweist.
Auf dem Oxid 2 wird dann eine Schicht aus Siliciumnitrid 3 (Fig. 2) niedergeschlagen, die vorzugsweise dicker als 200 nm ist.
Nach dem Aufbringen eines Fotolacks 4 (Fig. 3) auf derjenigen Zone, die dazu bestimmt ist, eine aktive Fläche der Komponente zu werden, und nach einem geeigneten Maskieren wird eine Ätzung des Nitrids 3 und des Oxids 2 mit einer RIE-Technologie (reaktives Ionenätzen) durchgeführt, das hochgradig selektiv gegenüber Silicium ist. Insbesondere kann das zuvor genannte Gerät A.M.E. 8111 mit CHF3 + CO~-Plasma verwendet werden.
Dies ergibt die in Fig. 4 gezeigte Struktur, die bei Bedarf einer Ionenimplantation unterzogen werden kann, um die Dotierstoffkonzentration auf der Oberfläche der ungeschützten Zonen zu korrigieren.
Nach dem Entfernen des Fotolacks 4 nimmt die Struktur das in Fig. 5 gezeigte Aussehen an, d.h., das Siliciumsubstrat ist mit einer dünnen Oxidschicht 2 und einer Nitridschicht 3 lediglich in derjenigen Zone, die dazu bestimmt ist, der aktive Bereich zu werden, bedeckt.
Nach einer bei Bedarf durchzuführenden Reinigung der Siliciumoberflache wird Feldoxid 5 an den Seiten der zuvor genannten Zone wachsen gelassen und dringt teilweise in das Siliciumsubstrat ein. Dies gibt der Komponente die in Fig. 6 gezeigte Konfiguration, bei der praktisch kein Oxid unter das Nitrid 3 gewachsen ist. Diese letztere Eigenschaft ist klar das Ergebnis des dünneren Oxids 2.
Restliches Nitrid 3 und das darunterliegende anfängliche Oxid 2 werden dann entfernt, um eine entgültige Komponente wie die in Fig. 7 gezeigte zu schaffen, die einen wohldefinierten aktiven Bereich 6 mit minimalem Abmessungsverlust aufgrund der Bildung eines Vogelschnabels 7 aufweist.
- Leerseite -

Claims (2)

NKER scHMiTT-MLsoN ιhiksch * Patentanwälte \ SGS MICROELETTRONICA S.p.A. Priorität: 23. Oktober 1984,Italien, Nr. 23283 A/84 K 30 138 SM6 Schnabelreduzierendes Planox-Verfahren für die Herstellung integrierter elektronischer Komponenten Patentansprüche
1. Schnabelreduzierendes Planox-Verfahren für die Herstellung integrierter elektronischer Komponenten, mit den Schritten des Aufwachsenlassens dünnen Oxids auf einem Siliciumsubstrat, Aufbringens einer Nitridschicht, Aufbringens von Fotolack, Maskierens, Nitrid-Ätzens an den Seiten derjenigen Zonen, welche aktive Zonen der Komponente werden sollen, Aufwachsenlassens von Feldoxid rund um diese Zonen und Entfernens des restlichen Nitrids und des darunterliegenden anfänglichen Oxids von den genannten Zonen,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Nitridätzen mit einer RIE-Ätzmethode (reaktives Ionenätzen) mit hoher Selektivität gegenüber Silicium durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ätzmethode CHF, + CO2 enthaltendes Plasma in einer Zusammensetzung und unter Betriebsbedingungen für ein schnelles Ätzen von Nitrid und Oxid und ein langsames Ätzen von Silicium verwendet wird.
DE3537047A 1984-10-23 1985-10-17 Verfahren zur lokalen Oxidation von Silizium Expired - Fee Related DE3537047C2 (de)

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