DE3634140A1 - Verfahren zur selektiven bildung einer abgeschiedenen schicht - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selektiven Bildung einer abgeschiedenen Schicht bzw. Dünnschicht bzw. eines abgeschiedenen Films (nachstehend als "abgeschiedene Schicht" bezeichnet), insbesondere ein Verfahren zur selektiven, selbstregulierenden Bildung einer abgeschiedenen Schicht mit einem gewünschten Muster.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur selektiven Bildung einer abgeschiedenen Schicht kann beispielsweise auf die Herstellung von Dünnfilmen anwendbar sein, die für integrierte Halbleiter-Schaltungsvorrichtungen, integrierte optische Schaltungsvorrichtungen, magnetische Schaltungsvorrichtungen usw. einzusetzen sind.

Als Verfahren zur erwünschten Bildung einer gewünschten abgeschiedenen Schicht auf einem erwünschten Bereich eines gewünschten Substrats ist bisher ein Verfahren zur Bildung einer abgeschiedenen Schicht unter Anwendung des photolithographischen Verfahrens bekannt gewesen.

Fig. 1 erläutert die Schritte von einem der Beispiele des Verfahrens zur Bildung einer abgeschiedenen Schicht des Dünnfilmtyps gemäß der bekannten Photolithographie.

Zunächst wird ein Substrat 101 aus einer Substanzart mit einer gleichmäßigen Zusammensetzung, wie es in Fig. .1A gezeigt ist, gewaschen, und dann wird auf der gesamten Oberfäche des Substrats 101 durch verschiedene Dünnfilm-Abscheidungsverfahren (Vakuumaufdampfungsverfahren, Zerstäubungsverfahren, Plasmaentladungsverfahren, MBE-Verfahren = Molekülstrahl- Epitaxieverfahren, CVD-Verfahren = chemisches Aufdampfungsverfahren usw.) ein Dünnfilm 102 abgeschieden, wie es in Fig. 1B gezeigt ist.

Dann wird auf den Dünnfilm 102 ein Photoresist 103 aufgebracht (Fig. 1C); der Photoresist 103 wird unter Anwendung einer Photomaske mit einem gewünschten Muster belichtet, und der Photoresist 103 wird durch Entwicklung teilweise entfernt (Fig. 1D).

Der Dünnfilm 102 wird unter Anwendung des zurückgebliebenen Photoresists 103 als Maske geätzt, um einen Dünnfilm 102 mit einem gewünschten Muster zu bilden (Fig. 1E).

Durch Wiederholung solcher photolithographischer Schritte werden Dünnfilme mit gewünschten Mustern geschichtet bzw. laminiert, um eine integrierte Schaltung zu bilden. In diesem Fall ist die Ausrichtung der Dünnfilme der einzelnen Schichten zueinander ein sehr wichtiger Faktor für die Kenndaten eines Bauelements. Besonders im Fall eines sehr hohen Integrationsgrades (VLSI), bei dem Submikronpräzision verlangt wird, ist zusammen mit der Ausrichtung auch die Präzision der Gestalt des Dünnfilms jeder Schicht außerordentlich wichtig.

Bei dem bekannten Dünnfilm-Bildungsverfahren, das vorstehend beschrieben wurde, ist es jedoch schwierig, die erforderliche Ausrichtung der Photomaske mit guter Präzision durchzuführen, und auch die Präzision der Gestalt ist unzureichend, weil die Dünnfilme mit gewünschten Mustern durch Ätzen gebildet werden.

Fig. 2 erläutert die Schritte eines anderen Beispiels eines Verfahrens zur Bildung eines Dünnfilms, bei dem das bekannte Abheben angewandt wird.

Zunächst wird ein Substrat 201 mit einem Photoresist 204 beschichtet (Fig. 2A), und ein Bereich des Photoresists 204 mit einem gewünschten Muster wird durch Photolithographie entfernt (Fig. 2B).

Dann wird durch ein Dünnfilm-Abscheidungsverfahren ein Dünnfilm 205 abgeschieden (Fig. 2C), und der zurückgebliebene Photoresist 204 wird durch Auflösen entfernt. Der auf dem zurückgebliebenen Photoresist 204 befindliche Dünnfilm wird dadurch gleichzeitig entfernt, wodurch ein Dünnfilm 205 mit einem gewünschten Muster gebildet wird (Fig. 2D). Die vorstehenden Schritte werden wiederholt, um eine integrierte Schaltung zu bilden.

Bei einem solchen Verfahren zur Bildung einer abgeschiedenen Schicht wird jedoch die Bildung der abgeschiedenen Schicht auf einem Photoresist durchgeführt, und es ist infolgedessen erforderlich, die Bildung der abgeschiedenen Schicht bei einer Temperatur durchzuführen, die nicht höher ist als die Temperatur, bis zu der der Photoresist temperaturbeständig ist, wodurch das Abscheidungsverfahren in hohem Maße eingeschränkt wird. Ferner wird bei der Entfernung des Photoresists die Gestalt der zurückbleibenden abgeschiedenen Schicht beeinflußt bzw. beeinträchtigt, was dazu führt, daß eine unzureichende Präzision der Gestalt erhalten wird. Des weiteren tritt auch das Problem auf, daß die Wahrscheinlichkeit bzw. Möglichkeit einer Verunreinigung mit Kohlenstoff usw., der ein Bestandteil des Photoresists ist, im Seitenwandbereich oder im inneren Bereich der abgeschiedenen Schicht hoch ist.

Andererseits ist als selektives Abscheidungsverfahren ein Verfahren bekannt, bei dem ein Einkristallsubstrat teilweise mit einem amorphen Dünnfilm bedeckt wird und nur auf dem ungeschützten Bereich des Einkristallsubstrats ein selektives epitaktisches Wachstum einer Substanz, die dieselbe Substanz wie die Substratsubstanz ist, bewirkt wird. Beispiele dafür sind das selektive epitaktische Wachstumsverfahren (SEG-Verfahren), bei dem Silicium selektiv wachsen gelassen bzw. gezüchtet wird, wobei ein Einkristall-Siliciumsubstrat teilweise mit Siliciumoxid bedeckt ist (B. D. Joyce u. J. A. Baldrey, Nature, Bd. 195, 485, 1962), das Verfahren, bei dem selektiv ein epitaktisches Wachstum von GaAs bewirkt wird, wobei ein GaAs-Substrat mit einem amorphen Dünnfilm aus z. B. SiO₂, Si₃N₄ usw. bedeckt ist (P. Rai-Choudhury u. D. K. Schroder, J. Electrochem. Soc., 118, 107, 1971) usw.

Da jedoch gemäß diesen selektiven Abscheidungsverfahren auf der ungeschützten bzw. freiliegenden Oberfläche des Einkristallsubstrats dieselbe Art eines Einkristall-Halbleiters selektiv wachsen gelassen bzw. gezüchtet wird, ist die Abscheidungsoberfläche für das Wachstum auf den Einkristall- Halbleiter eingeschränkt, und diese Verfahren sind nicht auf isolierende Substrate anwendbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur selektiven Bildung einer abgeschiedenen Schicht bereitzustellen, das alle Probleme des bekannten Verfahrens, die vorstehend beschrieben wurden, löst.

Ferner soll durch die Erfindung ein Verfahren zur selektiven Bildung einer abgeschiedenen Schicht bereitgestellt werden, das vereinfachte Schritte hat und durch das auf einem erwünschten Bereich eines gewünschten Substrats selektiv und mit guter Präzision eine abgeschiedene Schicht gebildet werden kann.

Des weiteren soll durch die Erfindung ein Verfahren zur selektiven Bildung einer abgeschiedenen Schicht bereitgestellt werden, durch das auf einem isolierenden Substrat selektiv eine abgeschiedene Schicht mit einem gewünschten Muster gebildet werden kann.

Durch die Erfindung soll auch ein Verfahren zur selektiven Bildung einer abgeschiedenen Schicht bereitgestellt werden, durch das ein Bauelement-Trennungsbereich leicht gebildet werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren zur selektiven Bildung einer abgeschiedenen Schicht gelöst, bei dem eine abgeschiedene Schicht mit einem gewünschten Muster selektiv auf einer Abscheidungsoberfläche gebildet wird, die aus mehr als einer verschiedenen Art von Substanzen besteht, die entsprechend dem erwähnten Muster gestaltet sind und der Substanz für die Bildung der abgeschiedenen Schicht unterschiedliche Dichten der gebildeten Kristallkeime verleihen.

Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1A bis 1E erläutern die Schritte des Verfahrens zur Bildung eines Dünnfilms gemäß der bekannten Photolithographie.

Fig. 2A bis 2D erläutern die Schritte des Verfahrens zur Bildung eines Dünnfilms unter Anwendung des bekannten Abhebens.

Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Änderung Δ G der freien Energie und dem Krümmungsradius eines Kristallkeims zeigt.

Fig. 4A bis 4D erläutern schematisch das erfindungsgemäße Verfahren zur selektiven Bildung einer abgeschiedenen Schicht.

Fig. 5A bis 5D erläutern die Schritte einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur selektiven Bildung einer abgeschiedenen Schicht.

Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, die die Änderungen der Dichte der gebildeten Kristallkeime auf einer Abscheidungsoberfläche aus SiO₂ und einer Abscheidungsoberfläche aus Si₃N₄ im Verlauf der Zeit zeigt.

Fig. 7 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Zusammensetzungsverhältnis von Si _x N_1-x und der Dichte der darauf gebildeten Kristallkeime zeigt.

Fig. 8A bis 8E erläutern die Schritte für die Bildung eines Bauelement-Trennungsbereichs bei einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bildung eines Bauelement- Trennungsbereichs.

Fig. 9A bis 9E erläutern die Schritte für die Bildung eines Bauelement-Trennungsbereichs bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 10A bis 10C erläutern die Schritte für die Bildung eines Bauelement-Trennungsbereichs bei einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

Das Verfahren zur Bildung einer abgeschiedenen Schicht wird in folgendem zunächst allgemein betrachtet.

Wenn das Substrat, das die Abscheidungsoberfläche bildet, aus einer Substanz, die sich in ihrer Art von den fliegenden Atomen unterscheidet, insbesondere aus einer amorphen Substanz, hergestellt ist, werden die fliegenden Atome, die das Substrat erreichen, auf der Substratoberfläche frei diffundieren gelassen oder rückverdampft. Als Ergebnis der gegenseitigen Zusammenstöße zwischen den Atomen werden Kristallkeime gebildet, und wenn ein Kristallkeim eine Größe r _c erreicht oder noch größer wird (stabiler Kristallkeim), so daß die Änderung Δ G seiner freien Energie G den maximalen Wert erreicht, nimmt Δ G ab, und die Kristallkeime wachsen beständig dreidimensional weiter und werden in Form von Inseln gebildet.

Die durch die Bildung eines Kristallkeims hervorgerufene Änderung Δ G der freien Energie G kann folgendermaßen wiedergegeben werden:

Δ G = 4π f(R) (σ ₀ r ² + 1/3 · g _V- · r ³)
f(R) = 1/4 (2-3 · cos R + cos² R)

worin r: Krümmungsradius des Kristallkeims;
R: Kontakt- bzw. Randwinkel des Kristallkeims;
g _V : freie Energie je Volumeneinheit, und
σ ₀: Grenzflächenenergie der Grenzfläche zwischen Kristallkeim und Vakuum.

Die Art der Änderung von Δ G ist in Fig. 3 gezeigt. In derselben Figur bedeutet r _c den Krümmungsradius des stabilen Kristallkeims für den Fall, daß Δ G den maximalen Wert hat.

Kristallkeime wachsen infolgedessen, werden in Form von Inseln gebildet und setzen ihr Wachstum fort, was dazu führt, daß Inseln miteinander in Berührung kommen und die Substratoberfläche in einer netzartigen Gestalt bedecken, bis daraus schließlich eine zusammenhängende Schicht wird, die die Substratoberfläche vollständig bedeckt. Durch ein solches Verfahren wird auf dem Substrat eine abgeschiedene Schicht gebildet.

Bei dem vorstehend beschriebenen Abscheidungsverfahren hängt die Dichte der je Flächeneinheit auf der Substratoberfläche gebildeten Kristallkeime in hohem Maße von der wechselseitigen Reaktion zwischen den fliegenden Atomen und dem Substrat ab und wird auch in hohem Maße durch die Abscheidungsbedingungen, typischerweise die Temperatur, beeinflußt.

Folglich kann die Dichte der gebildeten Kristallkeime (oder die Bildungsgeschwindigkeit der Kristallkeime) durch geeignete Wahl der Art der Substanz der abzuscheidenden Schicht und der Art der Substratsubstanz und ferner durch zweckmäßige Einstellung der Abscheidungsbedingungen wie z. B. der Temperatur, des Druckes, der Gasarten usw. festgelegt werden. Infolgedessen wird die abgeschiedene Schicht in Abhängigkeit von der Dichte der gebildeten Kristallkeime selektiv gebildet, wenn eine Art einer abzuscheidenden Substanz verwendet und versucht wird, die abzuscheidende Substanz auf einer Abscheidungsoberfläche abzuscheiden, die aus vielen Arten von Substratsubstanzen besteht, die sich bezüglich der vorstehend erwähnten Dichte der gebildeten Kristallkeime in hohem Maße voneinander unterscheiden.

Die abgeschiedene Schicht wird beispielsweise in der nachstehend beschriebenen Weise selektiv gebildet.

Fig. 4A bis 4D erläutern schematisch das erfindungsgemäße Verfahren zur selektiven Bildung einer abgeschiedenen Schicht.

Zunächst werden die zwei Arten von Substanzen, die die Abscheidungsoberfläche bilden, als A und B definiert, während die abzuscheidende Substanz als C definiert wird. Unter bestimmten Abscheidungsbedingungen werden die vorstehenden Substanzen A, B und C so gewählt, daß sich die Dichte der gebildeten Kristallkeime der abzuscheidenden Substanz C auf den Substanzen A und B in hohem Maße unterscheidet. Hier sei angenommen, daß die Dichte der auf der Substanz A gebildeten Kristallkeime größer ist, während die Dichte der auf der Substanz B gebildeten Kristallkeime vernachlässigbar gering ist.

In Fig. 4A ist auf dem Substrat 401 durch ein Verfahren zur Bildung einer Dünnschicht eine Dünnschicht 406 aus der Substanz B gebildet worden, und Ionen der Substanz A werden durch Anwendung des Ionenstrahl-Injektionsverfahrens mit gebündeltem Ionenstrahl in einem gewünschten Muster in die Dünnschicht 406 injiziert.

Infolgedessen wird in der Dünnschicht 406 aus der Substanz B ein Bereich 407 aus der Substanz A in einem gewünschten Muster gebildet, wie es in Fig. 4B gezeigt ist.

Als Verfahren für die in dieser Weise erfolgende Bildung eines Bereichs aus der Substanz A mit einem gewünschten Muster auf der Abscheidungsoberfläche kann auf der Substanz B eine Maske 408 in einem gewünschten Muster gebildet werden, wie es in Fig. 4C gezeigt ist, und die Ionen der Substanz A können in die gesamte Oberfläche injiziert werden, um eine Abscheidungsoberfläche zu bilden, wie sie in Fig. 4B gezeigt ist. Alternativ kann auf der Substanz B eine Dünnschicht aus der Substanz A gebildet werden, und aus der Dünnschicht der Substanz A kann durch Photolithographie ein gewünschtes Muster gebildet werden.

Nachdem mit den Substanzen A und B die in Fig. 4B gezeigte Abscheidungsoberfläche mit einem gewünschten Muster gebildet worden ist, wird unter vorher festgelegten Abscheidungsbedingungen die Substanz C abgeschieden. Während dieses Vorgangs wird die Substanz C auf der Dünnschicht 406 aus der Substanz B nicht abgeschieden.

Man kann annehmen, daß dies darauf beruht, daß die fliegenden Atome der Substanz C rückverdampft werden können, bevor sie stabile Kristallkeime werden, oder daß Atome der Substanz C mit der Substanz B unter Bildung einer Substanz mit hohem Dampfdruck reagieren können, wodurch die Substanz B geätzt wird. Als besonderes Beispiel dafür ist berichtet worden, daß beim Versuch der Abscheidung von Silicium auf SiO₂ bei einer hohen Temperatur (≦λτ900°C) Silicium und SiO₂ miteinander unter Bildung einer Substanz mit hohem Dampfdruck, nämlich von SiO, reagieren, was dazu führt, daß SiO₂ geätzt wird und an SiO₂ überhaupt kein Silicium angelagert wird (T. Yonehara, S. Yoshioka und S. Miyazawa, J. Appl. Phys. 53 (10), 6839, 1982).

Die Substanz C wird infolgedessen nur auf dem Bereich 407 aus der Substanz A abgeschieden, und folglich wird selbstregulierend eine abgeschiedene Schicht 409 gebildet, die dasselbe Muster wie der Bereich 407 aus der Substanz A hat (Fig. 4D).

Die Beispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 5A bis 5D erläutern die Schritte eines ersten Beispiels des erfindungsgemäßen Verfahren zur selektiven Bildung einer abgeschiedenen Schicht.

Zunächst wurde ein Substrat 501 aus Einkristall-Silicium thermisch oxidiert, um auf der Oberfläche eine SiO₂- Schicht 510 mit einer Dicke von 0,1 µm zu bilden, wie es in Fig. 5A gezeigt ist.

Dann wurde durch das chemische Niederdruck-Aufdampfungsverfahren (LPCVD) eine Si₃N₄-Schicht 511 mit einer Dicke von 0,1 µm abgeschieden, wie es in Fig. 5B gezeigt ist.

Dann wurde durch Photolithographie nur die Si₃N₄-Schicht 511 in einem gewünschten Muster teilweise entfernt, wie es in Fig. 5C gezeigt ist.

Nachdem das Substrat gereinigt worden war, indem HCI-Gas über das Substrat mit einer hohen Temperatur strömen gelassen wurde, und dann unter Verwendung reaktiver Gase wie z. B. SiCl₄, SiH₂Cl₂ usw., die mit H₂ verdünnt waren, gereinigt worden war, wurde dann auf dem in Fig. 5C gezeigten Substrat unter vermindertem Druck (etwa 170 Torr = 22,7 kPa) 20 Minuten lang Silicium abgeschieden. Zu dieser Zeit betrug die Substrattemperatur 1000°C. Durch die Wahl solcher Substanzen und Abscheidungsbedingungen wurde nur auf der Si₃N₄- Schicht 511 eine Siliciumschicht 512 mit einer Dicke von 6 µm oder mehr gebildet, wie es in Fig. 5D gezeigt ist. Auf diese Weise konnte eine Siliciumschicht 512, die dieselbe Gestalt wie die Si₃N₄-Schicht 511 hatte, mit guter Präzision selbstregulierend gebildet werden, was für die Bildung einer integrierten Schaltung außerordentlich vorteilhaft ist.

Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, die die Änderungen der Dichte der gebildeten Kristallkeime auf einer Abscheidungsoberfläche aus SiO₂ und einer Abscheidungsoberfläche aus Si₃N₄ im Verlauf der Zeit zeigt.

Wie Fig. 6 zeigt, erreicht die Dichte der gebildeten Kristallkeime auf SiO₂ etwa 10 Sekunden nach dem Beginn der Abscheidung einen Sättigungswert von 10² cm^-2 oder weniger und ist 20 Minuten später im wesentlichen unverändert.

Im Gegensatz dazu erreicht die Dichte der gebildeten Kristallkeime auf Si₃N₄ etwa 10 Sekunden später einen Sättigungswert von etwa 4 · 10⁵ cm^-2 und ändert sich für etwa 10 Minuten danach nicht, steigt jedoch dann plötzlich an. Man kann annehmen, daß diese Erscheinung auftritt, weil sich auf Si₃N₄ Inseln vereinigen und die Abscheidungsoberfläche aus Si₃N₄ vollständig mit Silicium bedecken und darauf weiter Kristallkeime von Silicium gebildet werden.

Obwohl in diesem Fall die Bildung von Kristallkeimen auf SiO₂ kaum ein Problem hervorruft, kann die Bildung von Kristallkeimen auf SiO₂ durch Hineingeben von HCI-Gas in das Reaktionsgas weiter behindert werden. Ferner können die auf SiO₂ befindlichen Kristallkeime nach der Beendigung der Abscheidung dadurch entfernt werden, daß HCl mit einer hohen Temperatur strömen gelassen wird.

Folglich kann dadurch, daß als Substanz für die Abscheidungsoberfläche SiO₂ und Si₃N₄ gewählt werden und als abzuscheidende Substanz Silicium gewählt wird, ein ausreichend großer Unterschied in der Dichte der gebildeten Kristallkeime erzielt werden, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Wenn der Unterschied in der Dichte der gebildeten Kristallkeime, der in Form des Verhältnisses der Dichten der auf einer Substanz und einer anderen Substanz der vorstehend erwähnten Abscheidungsoberfläche gebildeten stabilen Kristallkeime ausgedrückt wird, 10³ oder mehr beträgt, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, kann eine ausreichend selektive Bildung einer abgeschiedenen Schicht durchgeführt werden.

Die Messung der Dichte der Kristallkeime wird durch Beobachtung mit einem optischen Mikroskop oder einem Elektronenmikroskop durchgeführt.

Ferner hängt die Dichte der auf Si₃N₄ gebildeten Kristallkeime von dem Zusammensetzungsverhältnis von Si und N ab, wie nachstehend gezeigt wird.

Fig. 7 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Zusammensetzungsverhältnis von Si _x N_1-x und der Dichte der darauf gebildeten Kristallkeime zeigt. Da die Dichte der gebildeten Kristallkeime folglich durch Veränderung des Zusammensetzungsverhältnisses gesteuert werden kann, ist es möglich, die Gestalt, die Schichtdicke usw. der abgeschiedenen Siliciumschicht in Abhängigkeit von der Gestalt der aus Si _x N_1-x bestehenden Abscheidungsoberfläche und dem Zusammensetzungsverhältnis von Si _x N_1-x festzulegen.

Fig. 8A bis 8E sind Schritte für die Herstellung eines Bauelement-Trennungsbereichs bei einer ersten Ausführungsform eines Verfahrens zur Bildung eines Bauelement-Trennungsbereichs, auf das die Erfindung angewandt wird.

Zunächst wird auf ein Substrat 801 aus Silicium ein Photoresist 802 aufgetragen, und der Photoresist, der dem Anteil des Bauelement-Trennungsbereichs entspricht, wird entfernt. Dann wird auf dem Substrat 801 unter Anwendung des zurückgebliebenen Photoresists 802 als Maske durch reaktive Ionenätzung (nachstehend als "RIE"bezeichnet) eine Rille 803 gebildet, wie es in Fig. 8A gezeigt ist.

Dann wird auf der Oberfläche des Substrats 801 und der Rille 803 durch thermische Oxidation eine SiO₂-Schicht 804 mit einer Dicke von 0,1 bis 0,5 µm gebildet, wie es in Fig. 8B gezeigt ist.

Dann wird unter Bildung eines Musters in den Anteilen bzw. Bereichen, die von der Rille 803 verschieden sind, ein Photoresist 805 gebildet, worauf auf dem Photoresist 805 und auf dem Bodenbereich der Rille 803 bei einer Temperatur, gegenüber der der Photoresist beständig ist, durch das Elektronen- Zyklotronresonanz-Verfahren (ECR-Verfahren) oder das Glimmentladungsverfahren (GD-Verfahren) usw. eine Si₃N₄- Schicht 806 (oder eine amorphe Siliciumschicht) abgeschieden wird. Durch die Anwendung des ECR-Verfahrens ist es möglich, eine Abscheidung mit richtungsabhängigem Verhalten durchzuführen, wodurch auf der Seitenoberfläche des Photoresists 805 und auf der Wandoberfläche der Rille 803 keine Abscheidung eintritt, wie es in Fig. 8C gezeigt ist.

Dann wird der Photoresist 805 abgeschält, und nur die Si₃N₄- Schicht 806 auf dem Bodenbereich der Rille 803 wird zurückbleiben gelassen, wie es in Fig. 8D gezeigt ist. Folglich wird die Oberfläche des Substrats 801 mit der SiO₂- Schicht 804 bedeckt, während der Bodenbereich der Rille 803 für den Bauelement-Trennungsbereich mit der Si₃N₄-Schicht 806 bedeckt wird.

Bei dieser vorstehend beschriebenen Struktur wird Silicium, wenn es unter bestimmten Abscheidungsbedingungen abgeschieden wird, nicht auf der SiO₂-Schicht 804 abgeschieden, sondern Silicium, das nicht amorph ist, wird selektiv auf der Si₃N₄- Schicht 806 abgeschieden. Infolgedessen wird Silicium 807, das nicht amorph ist, nur in der Rille 803 abgeschieden und füllt die Rille 803, wie es in Fig. 8E gezeigt ist.

Fig. 9A bis 9E sind Schritte für die Bildung eines Bauelement- Trennungsbereichs bei einer zweiten Ausführungsform der Bildung eines Bauelement-Trennungsbereichs, auf die das erfindungsgemäße Verfahren angewandt wird.

Nach der Bildung einer Rille 903 auf einem Substrat 901 durch RIE, wie es in Fig. 9A gezeigt ist, wird durch thermische Oxidation eine SiO₂-Schicht 904 gebildet, und ferner wird darauf durch das chemische Niederdruck-Aufdampfungsverfahren (LPCVD-Verfahren) eine Si₃N₄-Schicht 908 (oder eine Schicht aus polykristallinem Silicium) mit einer Dicke von 0,1 bis 0,2 µm gebildet, wie es in Fig. 9B gezeigt ist.

Die Rille 903 wird dann mit einem Photoresist 909 gefüllt, wie es in Fig. 9C gezeigt ist, und die auf der Oberfläche befindliche Si₃N₄-Schicht 908 wird unter Anwendung des Photoresists 909 als Maske geätzt, worauf der Photoresist 909 entfernt wird. Auf diese Weise wird ermöglicht, daß die Si₃N₄-Schicht 908 auf der Innenwand der Rille 903 zurückbleibt, wie es in Fig. 9D gezeigt ist. Dann wird, ähnlich wie es bei der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform beschrieben wurde, Silicium 907, das nicht amorph ist, selektiv in der Rille 903 abgeschieden, wie es in Fig. 9E gezeigt ist. Im Fall der Verwendung einer Schicht 908 aus polykristallinem Silicium anstelle der Si₃N₄-Schicht 908 kann ebenfalls Silicium 907, das nicht amorph ist, selektiv abgeschieden werden.

Bei der in Fig. 9B gezeigten Struktur kann durch RIE unter Verwendung von (CF₄ + N₂ + O₂) die andere Si₃N₄-Schicht 908 entfernt werden, wobei nur die auf der Seitenwand der Rille 903 befindliche Si₃N₄-Schicht 908 zurückbleiben gelassen wird, um Silicium 907, das nicht amorph ist, abzuscheiden. Dieses Verfahren vereinfacht die Schritte weiter, weil die Schritte für die Bildung und Entfernung des Photoresists 909 nicht erforderlich sind.

Fig. 10A bis 10C sind Schritte für die Bildung eines Bauelement- Tennungsbereichs bei einer dritten Ausführungsform der Bildung eines Bauelement-Trennungsbereichs, auf die das erfindungsgemäße Verfahren angewandt wird.

Zunächst wird ein Substrat 1001, auf dem eine Rille 1003 gebildet ist, einer thermischen Oxidation unterzogen, um eine SiO₂-Schicht 1004 zu bilden, wie es in Fig. 10A gezeigt ist.

Dann wird auf dem Substrat mit Ausnahme des Bereichs der Rille 1003 ein Photoresist 1010 gebildet, und unter Anwendung des Photoresists 1010 als Maske werden Silicium- oder Stickstoffionen injiziert. Durch diesen Vorgang wird die auf dem Bodenbereich der Rille 1003 befindliche SiO₂-Schicht 1004 eine modifizierte SiO₂-Schicht 1011, die überschüssiges Silicium oder überschüssigen Stickstoff enthält, wie in Fig. 10B gezeigt ist.

Dann wird der Photoresist 1010 entfernt, so daß die SiO₂ Schicht 1004 auf der Substratoberfläche freigelegt wird und zusammen mit der auf dem Bodenbereich der Rille 1003 befindlichen modifizierten SiO₂-Schicht 1011 als Abscheidungsoberfläche dient. Wenn in derselben Weise wie bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform Silicium abgeschieden wird, wird Silicium 1007, das nicht amorph ist, selektiv nur auf der modifizierten SiO₂Schicht 1011, die überschüssiges Silicium oder überschüssigen Stickstoff enthält, abgeschieden und füllt die Rille 1003, wie es in Fig. 10C gezeigt ist.

Im Rahmen der Erfindung werden die Substanzen der Abscheidungsoberfläche und die abzuscheidenden Substanzen, die vorstehend erläutert wurden, durch die vorstehenden Ausführungsformen nicht eingeschränkt, sondern es können auch Metallfilme selektiv gebildet werden. Es ist beispielsweise bekannt, daß Wolfram nur auf einer Abscheidungsoberfläche aus Si abgeschieden wird, wenn versucht wird, einen Wolfram-Dünnfilm durch das chemische Aufdampfungsverfahren (CVD-Verfahren) auf einer Abscheidungsoberfläche aus Si und einer Abscheidungsoberfläche aus SiO₂ zu bilden.

Wie es vorstehend im einzelnen beschrieben wurde, kann durch das erfindungsgemäße Verfahren zur selektiven Bildung einer abgeschiedenen Schicht eine abgeschiedene Schicht mit einem gewünschten Muster selbstregulierend gebildet werden, indem der von der Art der Substanz der Abscheidungsoberfläche abhängende Unterschied in der Dichte der gebildeten Kristallkeime der abzuscheidenden Substanz ausgenutzt wird, und infolgedessen kann eine abgeschiedene Schicht mit einem gewünschten Muster mit hoher Präzision gebildet werden, was insbesondere für die Bildung einer integrierten Schaltung mit hohem Integrationsgrad außerordentlich vorteilhaft ist.

Ferner ist es nicht erforderlich, daß die Substanz der Abscheidungsoberfläche nur auf Einkristalle eingeschränkt wird, und durch die Wahl der abzuscheidenden Substanz und der Substanzen der Abscheidungsoberfläche, die hinsichtlich der Dichte der gebildeten Kristallkeime, die sie bewirken, einen Unterschied zeigen, kann eine abgeschiedene Schicht aus einem Halbleiter, einem Metall usw. selbst auf einer amorphen, isolierenden Substanz oder auf einem Metall selektiv mit hoher Präzision gebildet werden.

Außerdem ist im Fall der Anwendung auf die Bildung eines Bauelement-Trennungsbereichs kein Ebnen durch Ätzung erforderlich, weil die Halbleitersubstanz selbstregulierend in die Rille für die Trennung von Bauelementen eingebettet wird, und ein sehr kleiner Bauelement-Trennungsbereich kann leicht gebildet werden, um eine Verbessung der Bauelement-Kenndaten zu erzielen.

Claims (6)

1. Verfahren zur selektiven Bildung einer abgeschiedenen Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß eine abgeschiedene Schicht mit einem gewünschten Muster selektiv auf einer Abscheidungsoberfläche gebildet wird, die aus mehr als einer verschiedenen Art von Substanzen besteht, die entsprechend dem erwähnten Muster gestaltet sind und der Substanz für die Bildung der abgeschiedenen Schicht unterschiedliche Dichten der gebildeten Kristallkeime verleihen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorstehend erwähnte Unterschied in der Dichte der gebildeten Kristallkeime, der in Form des Verhältnisses der Dichten der auf einer Substanz und einer anderen Substanz der vorstehend erwähnten Abscheidungsoberfläche gebildeten stabilen Kristallkeime ausgedrückt wird, 10³ oder mehr beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der mehr als einen verschiedenen Art von Substanzen SiO₂ und eine andere Si₃N₄ ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der mehr als einen verschiedenen Art von Substanzen SiO₂ und eine andere Siliciumoxid ist, das im Vergleich zu SiO₂ überschüssiges Silicium enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der mehr als einen verschiedenen Art von Substanzen SiO₂ und eine andere SiO₂ ist, das überschüssigen Stickstoff enthält.

6. Verfahren zur selektiven Bildung einer abgeschiedenen Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens auf dem Bodenbereich einer Rille für die Trennung von Bauelementen, die auf einem Halbleitersubstrat gebildet ist, eine Substanz bereitgestellt wird, die eine höhere Dichte der gebildeten Kristallkeime verleiht als die Substanz, die den Oberflächenbereich der Peripherie der Öffnung der Rille bildet, wodurch die Substanz für die Bildung der abgeschiedenen Schicht selektiv in der Rille für die Trennung von Bauelementen abgeschieden wird und die Rille füllt.