HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines
Halbleiterbauteils.
Beschreibung des Stands der Technik
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Es ist übliche Vorgehensweise, die Bauelemente von Halbleiterbauteilen, wie
ICs, LSIs und VLSIs, durch einen selektiv oxidierten Film (LOCOS) zu
isolieren, der durch selektives Oxidieren der Oberfläche eines
Halbleitersubstrats hergestellt wurde. Jedoch hat die Verwendung eines selektiv
oxidierten Films zum Isolieren von Elementen voneinander die Erzeugung von
Sogenannten Vogelsohnabelkanten zur Folge, was den kritischen Abmessungsverlust
erhöht, was die Herstellung winziger Elemente erschwert. Daher ist ein
Grabenisolierverfahren, bei dem keine Vogelschnabelkanten erzeugt werden
und das einen sehr kleinen kritischen Abmessungsverlust verursacht,
attraktiv.
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Bei einem Grabenisolierverfahren wie es in den japanischen
Patentoffenlegungen (Kokai) Nr. 57-176742 und 60-53045 offenbart ist, werden Gräben an
der Oberfläche eines Halbleitersubstrats hergestellt, und die Gräben werden
mit SiO&sub2; aufgefüllt, das durch Vorspannungs-ECRCVD abgeschieden wurde.
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Die Fig. 6A bis 6E sind Schnittansichten, die Schritte bei einem anderen
Grabenisolierverfahren beispielhaft veranschaulichen, das Vorspannungs-
ECRCVD verwendet. An der Oberfläche eines Halbleitersubstrats ausgebildete
Gräben werden durch die folgenden Schritte eines Grabenisolierverfahrens
mit einem Isolierfilm aufgefüllt.
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(A) Wie es in Fig. 6A dargestellt ist, werden Gräben 2 an der Oberfläche
eines Halbleitersubstrats 1 hergestellt, und dann wird ein Isolierfilm 3,
d.h. ein SiO&sub2;-Film, durch Vorspannungs-ECRCVD an der ganzen Oberfläche des
Halbleitersubstrats 1 so hergestellt, dass die Gräben 2 mit dem Isolierfilm
3 aufgefüllt werden. Die Dicke des Isolierfilms 3 entspricht im
Wesentlichen der Tiefe der Gräben 2. Mit 3a sind Abschnitte des Isolierfilms 3
gekennzeichnet, die in den aktiven Bereichen an der Oberfläche des
Halbleitersubstrats 1 ausgebildet sind.
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(B) Wie es in Fig. 6B dargestellt ist, werden die durch Vorspannungs-ECRCVD
hergestellten Abschnitte 3a des Isolierfilms in Querrichtung durch
Quernivellierätzen so geätzt, wie es durch Pfeile gekennzeichnet ist, wobei
flache Abschnitte nicht geätzt werden. Die Weite der in Grabenbereichen
ausgebildeten Gräben, wie den Gräben 2 in den Abschnitten 3a des Isolierfilms 3
entsprechend, wird durch Quernivellierätzen vergrößert, was das Maskieren
der Gräben 2 mit einem Resistfilm erleichtert.
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(c) Wie es in Fig. 6C dargestellt ist, werden die Abschnitte des in den
Gräben 2 ausgebildeten Isolierfilms 3 mit einem Resistfilm 4 dadurch
maskiert, dass ein Film aus einem auf den Isolierfilm 3 aufgetragenen
Resistmaterial durch einen Photolithographieprozess bearbeitet wird.
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(D) Wie es in Fig. 6D dargestellt ist, werden die in den aktiven Bereichen
ausgebildeten Abschnitte 3a des Isolierfilms 3 durch anisotropes Ätzen
unter Verwendung der Masken aus dem Resistfilm 4 entfernt.
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(E) Wie es in Fig. 6E dargestellt ist, wird der Resistfilm 4 entfernt.
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Das Grabenisolierverfahren verwendet auf wirkungsvolle Weise die speziellen
Eigenschaften von ECRCVD, das die Ätzrate kleiner als die Abscheidungsrate
ist und die Ätzrate bei schrägen Flächen, die zur flachen Oberfläche des
Halbleitersubstrats schräg verlaufen größer als die Abscheidungsrate ist,
wobei dies in gewissem Umfang dahingehend hervorragend ist, dass das
Grabenisolierverfahren dazu in der Lage ist, vergleichsweise schmale Gräben
und vergleichsweise breite Gräben mit Isolierfilmen im Wesentlichen
derselben Dicke aufzufüllen.
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Da sich der übliche CVD-Prozess durch gute Stufenüberdeckung auszeichnet,
besteht beim gewöhnlichen CVD-Prozess die Tendenz, dass in schmalen Gräben
dicke Isolierfilme und in breiten Gräben dünne Isolierfilme ausgebildet
werden, wohingegen beim Vorspannungs-ECRCVD-Prozess geringe Tendenz
besteht, die Isolierfilme auf diese Weise auszubilden.
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Übrigens zeigen die Fig. 6A bis 6E eine Idealkonfiguration für den
Isolierfilm bei den aufeinanderfolgenden Schritten des
Vorspannungs-ECRCVD-Prozesses. Jedoch sind bei einem tatsächlichen Vorspannungs-ECRCVD-Prozess die
Seitenflächen der in den aktiven Bereichen ausgebildeten Abschnitte 3a des
Isolierfilms in einem Stadium nach dem Quernivellier-Ätzschritt (Fig. 6B)
schrägen schrägen 5, wie in Fig. 7 dargestellt, da die Neigung der Schrägen
5 zur Oberfläche des Substrats 1 nahezu null ist, und demgemäß werden diese
Schrägen 5 durch das Quernivellierätzen kaum geätzt. Demgemäß verbleiben,
wenn die in den aktiven Bereichen ausgebildeten Abschnitte 3a des
Isolierfilms 3, die diese Schrägen 5a an ihren Seitenflächen aufweisen, unter
Verwendung der Masken des Resistfilms 4 geätzt werden, Bruchteile der
Abschnitte 3a des Isolierfilms 3 unter den Masken des Resistfilms 4, wie in
Fig. 8A dargestellt, wenn ein anisotroper Ätzprozess verwendet wird oder
Abschnitte des in den Gräben 2 ausgebildeten Isolierfilms 3 geätzt werden,
um Vertiefungen 5b, wie in Fig. 8B dargestellt, auszubilden, wenn ein
isotroper Ätzprozess verwendet wird. Derartige Abschnitte des Isolierfilms
verringern die Durchschlagsfestigkeit des Isolierfilms.
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Wenn die Abschnitte 3a des Isolierfilms 3 durch anisotropes Ätzen geätzt
werden, um für Zwischenräume zum Herstellen der Masken des Resistfilms 4 zu
sorgen, werden Abschnitte des in den Gräben 2 ausgebildeten Isolierfilms
entfernt, wie in Fig. 9 dargestellt, und demgemäß werden die Gräben 2 in
unzufriedenstellender Weise mit dem Isolierfilm aufgefüllt, was die
Durchschlagsfestigkeit des Isolierfilms verringert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen
eines Halbleiterbauteils zum vollkommenen Entfernen von Abschnitten eines
in aktiven Bereichen ausgebildeten Isolierfilms zu schaffen, so dass Gräben
in zufriedenstellender Weise selbst dann mit dem Isolierfilm aufgefüllt
werden, wenn die Seitenflächen der in den aktiven Bereichen ausgebildeten
Abschnitte des Isolierfilms schräge Flächen sind.
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Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 definierte Verfahren zum
Herstellen eines Halbleiterbauteils gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen
sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils
können die Oberflächen von Abschnitten eines gräbenauffüllenden
Isolierfilms
so entbearbeitet werden, dass sie mit der Oberfläche des Substrats
fluchten, und zwar durch Ätzen der die Gräben auffüllenden Abschnitte des
Isolierfilms mit einer Tiefe, die der Dicke der Ätzstoppschicht entspricht,
und zwar selbst dann, wenn die die Gräben auffüllenden Abschnitte des
Isolierfilms während des anisotropen Ätzens von in den aktiven Bereichen
ausgebildeten Abschnitten des Isolierfilms während des anisotropen Ätzens
teilweise entfernt werden, nachdem die Gräben und der Isolierfilm
hergestellt wurden. Demgemäß werden die Gräben korrekt mit dem Isolier film
aufgefüllt, die in den aktiven Bereichen ausgebildeten Abschnitte des
Isolierfilms können vollständig entfernt werden und die Oberflächen der Abschnitte
des die Gräben auffüllenden Isolierfilms werden so endbearbeitet, dass sie
mit der Oberfläche des Substrats fluchten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden
aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen deutlicher, in denen:
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Fig. 1A bis 1H Schnittansichten sind, die aufeinanderfolgende Schritte
eines Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterbauteils bei einem ersten
Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulichen;
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Fig. 2 eine schematische Schnittansicht einer
Vorspannungs-ECRCVD-Vorrichtung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist;
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Fig. 3A bis 3D Schnittansichten sind, die aufeinanderfolgende Schritte
eines Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterbauteils gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulichen;
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Fig. 4A bis 4D Schnittansichten sind, die aufeinanderfolgende Schritte
eines Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterbauteils gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulichen;
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Fig. 5 eine Schnittansicht ist, die beim Erläutern einer Modifizierung des
in den Fig. 4A bis 4D veranschaulichten Verfahrens zum Herstellen eines
Halbleiterbauteils zur Unterstützung dienen;
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Fig. 6A bis 6E Schnittansichten sind, die aufeinanderfolgende Schritte
eines herkömmlichen Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterbauteils
veranschaulichen; und
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Fig. 7, 8A, 8B und 9 Schnittansichten sind, die beim Erläutern von
Problemen, wie sie durch die Erfindung überwunden werden, von Unterstützung sind,
wobei Fig. 7 Schrägen zeigt, die Fig. 8A und 8B ein Stadium nach dem
Entfernen von in aktiven Bereichen ausgebildeten Abschnitten eines
Isolierfilms durch anisotropes Ätzen bzw. isotropes Ätzen zeigen, und Fig. 9 die
Ergebnisse anisotropen Ätzens zum Schaffen eines Raums, der mit einem
Resistfilm zu bedecken ist, zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1A bis 1H ein Verfahren zum
Herstellen eines Halbleiterbauteils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben.
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Schritt (A): Wie es in Fig. 1A dargestellt ist, wird eine Ätzstoppschicht 6
aus polykristallinem Silicium zum Anhalten der Ätzwirkung an einem
gräbenauffüllenden Isolierfilm an der Oberfläche eines Halbleitersubstrats 1
hergestellt. Die Dicke der Ätzstoppschicht 6 liegt z.B. im Bereich von
ungefähr 500 bis ungefähr 2.000 Å (10 Å = 1 nm).
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Schritt (B): Wie es in Fig. 1B dargestellt ist, werden durch anisotropes
Ätzen im Halbleitersubstrat 1 Gräben 2 hergestellt.
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Schritt (C): Wie es in Fig. 1C dargestellt ist, wird auf dem
Halbleitersubstrat 1 durch Vorspannungs-ECRCVD ein Isolierfilm 3 aus SiO&sub2; so
hergestellt, dass die Gräben 2 korrekt aufgefüllt werden. Die Bedingungen für
das Vorspannungs-ECRCVD-Verfahren sind z.B.: SiH&sub4;-Zuführrate: 17,5 SCCM,
N&sub2;O-Zuführrate: 35 SCCM, Leistung der Mikrowelle von 2,45 GHz: 1.000 W,
Leistung der HF-Vorspannung: 500 W, Magnetflussdichte: 875 Gauss (1 Gauss =
10&supmin;&sup4; T), und Druck: 7 x 10&supmin;&sup4; Torr (1 Torr = 133 Pa). Mit 3a sind in aktiven
Bereichen ausgebildete Abschnitte des Isolierfilms 3 gekennzeichnet, d.h.
andere Bereiche als die, die den Gräben 2 entsprechen.
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Schritt (D): Wie es in Fig. 1D dargestellt ist, werden die Abschnitte 3a
des Isolierfilms 3 einem Vorspannungs-ECRCVD-Verfahren zum
Quernivellierätzen unterworfen. Die Bedingungen für das Vorspannungs-ECRCVD-Verfahren sind
so bestimmt, dass flache Abschnitte nicht geätzt werden. Die Bedingungen
für das Vorspannungs-ECRCVD-Verfahren für Quernivellierätzen sind dieselben
wie für das Vorspannungs-ECRCVD-Verfahren zum Herstellen des Isolierfilms
3, mit der Ausnahme, dass die SiH4-Zuführrate 7 SCCM beträgt.
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Der in Fig. 1D dargestellte Schritt (D) wird ausgeführt, um Räume zu
schaffen, wie sie dazu erforderlich sind, einen Resistfilm so herzustellen, dass
Abschnitte des Isolierfilms 3, der die Gräben 2 auffüllt, über den und um
die Gräben 2 herum sicher maskiert werden. Wie oben ausgeführt, kann beim
in Fig. 1D dargestellten Schritt (D) nicht für die Räume gesorgt werden,
die dazu erforderlich sind, einen zufriedenstellenden Resistfilm
herzustellen. In Fig. 1D sind mit abwechselnden langen und zwei kurzen Strichlinien
die Formen der Abschnitte 3a des Isolierfilms 3 vor dem anisotropen Ätzen
dargestellt.
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Schritt (E): Wie es in Fig. 1E dargestellt ist, werden die Abschnitte 3a
des Isolierfilms 3 einem RIE-Verfahren für anisotropes Ätzen unterworfen,
um die Abschnitte 3a mit einer Tiefe zu ätzen, die der Dicke der
Ätzstoppschicht 6 entspricht. Die Bedingungen für das anisotrope Ätzen sind z.B.
CHF&sub3;-Zuführrate: 75 SCCM, O&sub2;-Zuführrate: 8 SCCM, Leistung der
HF-Vorspannung: 1.350 W, Druck: 80 Millitorr, und Ätzmodus: paralleles Flachplatten-
RIE. Ausreichende Räume für zufriedenstellende Maskierung der Abschnitte
des die Gräben 2 auffüllenden Isolierfilms 3 können im in Fig. 1E
dargestellten Schritt (E) erzeugt werden.
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Schritt (F): Wie es in Fig. 1F dargestellt ist, werden Abschnitte des die
Gräben 2 auffüllenden Isolierfilms 3 durch Photolithographie mit einem
Resistfilm 4 maskiert.
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Schritt (G): Wie es in Fig. 1G dargestellt ist, werden in den aktiven
Bereichen ausgebildete Abschnitte 3a des Isolierfilms 3 entfernt.
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Schritt (H): Wie es in Fig. 1H dargestellt ist, wird der Resistfilm 4
entfernt und dann wird die Ätzstoppschicht 6, d.h. der polykristalline
Siliciumfilm, durch Ätzen unter Verwendung von KOH entfernt.
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So werden die Gräben 2 mit dem Isolierfilm 3 korrekt aufgefüllt und die in
den aktiven Bereichen ausgebildeten Abschnitte 3a des Isolierfilms 3 werden
vollständig entfernt.
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So umfasst das Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils der
aufeinanderfolgenden
Schritte des Herstellens der Ätzstoppschicht 6 an der
Oberfläche des Halbleitersubstrats 1, das Herstellen der Gräben 2, das
Herstellen des Isolierfilms 3, das Unterwerfen der in den aktiven Bereichen
ausgebildeten Abschnitte 3a des Isolierfilms 3 einem Quernivellierätzen,
und das fernere Unterwerfen der Abschnitte 3a einem anisotropen atzen.
Demgemäß können die Schrägen der in den aktiven Bereichen ausgebildeten
Abschnitten 3a des Isolierfilms 3 völlig entfernt werden, und demgemäß kann
für ausreichende Räume zum Maskieren der Abschnitte des die Gräben
auffüllenden Isolierfilms 3 mit Resistfilm 4 gesorgt werden, und die Abschnitte
3a des Isolierfilms 3 können vollständig entfernt werden.
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Obwohl das anisotrope Ätzen folgend auf das Quernivellierätzen die
Oberflächen der Abschnitte des die Gräben 2 auffüllenden Isolierfilms 3 in
gewissem Ausmaß ätzt, werden die Oberfläche der Abschnitte des die Gräben 2
auffüllenden Isolierfilms 3 mit der Oberfläche des Halbleitersubstrats 1
nivelliert, da die Dicke des Isolierfilms 3 um die Dicke der
Ätzstoppschicht 6 größer als die Tiefe der Gräben 2 ist.
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Da die aktiven Bereiche, d.h. andere Bereiche als die Grabenbereiche, des
Halbleitersubstrats während des anisotropen Ätzens mit der Ätzstoppschicht
6 bedeckt sind, ist es nicht möglich, dass die Oberfläche des
Halbleitersubstrats 1 durch das anisotrope Ätzen geätzt wird.
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Beim Ätzen des Isolierfilms 3 durch anisotropes Ätzen beim in Fig. 1E
dargestellten Schritt (E) kann der Isolierfilm 3 mit einer Tiefe geätzt
werden, die geringfügig kleiner als die Dicke der Ätzstoppschicht 6 ist, so
dass die Abschnitte des in den Grabenbereichen ausgebildeten Isolierfilms 3
geringfügig über die Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 überstehen, wie
es durch abwechselnd lange und zwei kurze Strichlinien in Fig. 1H
dargestellt ist, um für ausreichende Durchschlagsfestigkeit an den Schultern der
Gräben 2 zu sorgen, da sich die Durchschlagsfestigkeit selbst dann nicht
verringert, wenn die Dicke des Isolierfilms 3 größer als die konzipierte
Dicke desselben ist, wohingegen sich die Durchschlagsfestigkeit verringert,
wenn die Oberflächen der Abschnitte des die Gräben 2 auffüllenden Isolier
films 3 unter die Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 vertieft sind,
selbst wenn dies nur mit einer geringen Tiefe der Fall ist. In Fig. 1H sind
mit 3b Abschnitte des Isolierfilms 3 gekennzeichnet, die über die
Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 überstehen.
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 eine
Vorspannungs-ECRCVD-Vorrichtung
zum Ausführen des unter Bezugnahme auf die Fig. 1A bis 1H
beschriebenen Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterbauteils beschrieben.
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Die Schritte (C) und (D) (Fig. 1C und 1D) des Verfahrens zum Herstellen
eines Halbleiterbauteils erfordern ein einfaches
Vorspannungs-ECRCVD-Verfahren, und demgemäß können die Schritte (C) und (D) durch eine gewöhnliche
Vorspannungs-ECRCVD-Vorrichtung ausgeführt werden. Jedoch kann der Schritt
(E) (Fig. 1E), da er anisotropes RIE erfordert, nicht mit einer üblichen
Vorspannungs-ECRCVD-Vorrichtung ausgeführt werden. Die Vorspannungs-ECRCVD-
Vorrichtung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann für einen
anisotropen RIE-Vorgang betrieben werden.
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In Fig. 2 sind folgende Teile dargestellt: eine Plasmaerzeugungskammer 11,
ein Kühlwassermantel 12, ein Mikrowellen-Transmissionsfenster 13, das aus
einer Quarzglasplatte hergestellt ist, die gasdicht an der oberen Wand der
Plasmaerzeugungskammer 11 angebracht ist, ein Wellenleiter 14, der an der
oberen Wand der Plasmaerzeugungskammer 11 angeordnet ist, eine
Plasmainjektionsöffnung 15, die in der Bodenwand der Plasmaerzeugungskammer 11
ausgebildet ist, Erregungsspulen 16, die die Plasmaerzeugungskammer 11 umgeben,
eine unter der Plasmaerzeugungskammer 11 angeordnete Reaktionskammer 17,
ein innerhalb der Reaktionskammer 17 unmittelbar unter der
Plasmainjektionsöffnung 15 angeordneter Substratträgertisch 18 zum Tragen eines
Halbleitersubstrats 19, eine Gaszuführleitung 20 zum Zuführen eines
Plasmaquellengases, (1) wie 0&sub2;, in die Plasmaerzeugungskammer 11, ein Plasmafluss 21,
ein Gaszuführring 22a zum Zuführen eines CVD-Quellengases (2), wie SiH&sub4;,
für einen CVD-Vorgang in die Reaktionskammer 17, ein Gaszuführring 22b zum
Zuführen eines Ätzgases, wie CHF&sub3; oder NF&sub3;, in die Reaktionskammer 17, und
eine HF-Vorspannungsquelle 23.
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Diese Vorspannungs-ECRCVD-Vorrichtung liefert das Plasmaquellengas (1) und
das CVD-Quellengas (2) in die Plasmaerzeugungskammer 11 bzw. die
Reaktionskammer 17, sie aktiviert die Erregungsspulen 16 zum Erzeugen eines
Magnetfelds, und sie sendet Mikrowellen in die Plasmaerzeugungskammer 11, um
durch lonisieren des Plasmaquellengases (1) ein Plasma herzustellen. Ionen
des in der Plasmaerzeugungskammer 11 erzeugten Plasmas werden durch das von
den Erregungsspulen 16 erzeugte divergente Magnetfeld auf das
Halbleitersubstrat 19 gelenkt, das auf den innerhalb der Reaktionskammer 17
angeordneten Substratträgertisch 18 gelegt ist. Dann wird die Oberfläche des
Halbleitersubstrats 19 geätzt oder an der Oberfläche des Halbleitersubstrats 19
wird ein Film durch die Dampfphasenreaktion des CVD-Quellengases (2)
hergestellt.
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Die HF-Vorspannungsquelle 23 legt eine Vorspannung an den
Substratträgertisch 18, um den CVD-Vorgang für den Isolierfilm zu steuern. Die
Strömungsrate des über den Gaslieferring 22a in die Reaktionskammer 12 geleiteten
CVD-Quellengases (2) wird geändert, um den Betriebsmodus von einem CVD-
Modus für einen Isolierfilm in einen Modus für Quernivellierätzen zu
ändem. Demgemäß können der Schritt (C) (Fig. 1C) für CVD des Isolierfilms 3
sowie der Schritt (D) (Fig. 1D) für das Quernivellierätzen
aufeinanderfolgend ausgeführt werden.
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Anschließend wird die Zufuhr des CVD-Quellengases (2) durch den
Gaszuführring 22a angehalten, und dann wird ein Ätzgas (3) zum Ätzen des
Isolierfilms, wie CHF&sub3; oder NF&sub3;, über den Gaszuführring 22b für anisotropes RIE
des Isolierfilms 3 einschließlich der in den aktiven Bereichen
ausgebildeten Abschnitte 3a (Fig. 1E) zugeführt.
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Die Vorspannungs-ECRCVD-Vorrichtung bei diesem Ausführungsbeispiel ist mit
den zwei Gaszuführringen 22a und 22b zum Liefern des CVD-Quellengases (2)
durch den Gaszuführring 22a und zum Zuführen des Ätzgases (3) durch den
Gaszuführring 22b versehen. Die Vorspannungs-ECRCVD-Vorrichtung kann mit
einem einzelnen Gaszuführring versehen sein, der mit einer externen
Auswähleinrichtung verbunden ist, die den Gaszuführring selektiv mit einer von
Gasquellen zum Liefern eines gewünschten Quellengases in die
Reaktionskammer 17 zu liefern.
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So sind verschiedene Modifizierungen der Vorspannungs-ECRCVD-Vorrichtung
zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich.
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 3A bis 3D ein Verfahren zum
Herstellen eines Halbleiterbauteils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben.
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Schritt (A): Wie es in Fig. 3A dargestellt ist, werden eine Kissenschicht 7
mit einer Dicke im Bereich von 50 bis 100 Å aus z.B. SiO&sub2; sowie eine
Ätzstoppschicht 6 aus polykristallinem Silicium in dieser Reihenfolge an der
Oberfläche eines Halbleitersubstrats 1 hergestellt. Die Ätzstoppschicht 6
kann mit einer Deckschicht 8 aus SiO&sub2; oder SiN bedeckt werden, wie es durch
eine Linie mit abwechselnd einem langen und zwei kurzen Strichen
dargestellt ist, um eine Oxidation der Ätzstoppschicht 6 im nächsten
Temperprozess
unter Verwendung eines Laserstrahls zu verhindern.
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Schritt (B): Wie es in Fig. 3B dargestellt ist, wird dafür gesorgt, dass
Körner aus polykristallinem Silicium, die die Ätzstoppschicht 6 bilden,
geeignet wachsen, und zwar durch Erwärmen nur der Ätzstoppschicht 6 durch
Tempern mit einem von einem Excimerlaser emittierten Laserstrahl, was zum
folgenden Zweck erfolgt. Wenn der Isolierfilm 3 mit den Abschnitten 3a
durch anisotropes Ätzen geätzt wird, wie in Fig. 1E dargestellt, verbleibt
eine kleine Menge an durch den Vorspannungs-ECRCVD-Prozess abgeschiedenem
SiO&sub2; zwischen den Körnern der Ätzstoppschicht 6, und das restliche SiO&sub2;
muss entfernt werden, oder es ist möglich, dass die Ätzstoppschicht 6 durch
Ätzen unter Verwendung von KOH nicht entfernt werden kann. Übrigens werden,
da eine durch CVD hergestellte Ätzstoppschicht 6 eine unregelmäßige
Oberfläche und Korngrenzen an der Oberfläche aufweist, die Abschnitte 3a des
Isolierfilms aus SiO&sub2; mit komplizierter Konfiguration entlang den
Korngrenzen und der Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche durch den Vorspannungs-
ECRCVD-Prozess hergestellt. Ein derartiger komplizierter Isolierfilm 3 kann
durch Ätzen unter Verwendung von Fluorwasserstoffsäure (HF) nicht einfach
innerhalb kurzer Zeit entfernt werden. Wenn der Ätzvorgang zum Entfernen
der Abschnitte 3a des Isolierfilms 3 für lange Zeit fortgesetzt wird, um
diesen komplizierten Aufbau zu entfernen, ist es möglich, dass die
Oberflächen der Abschnitte des in den Grabenbereichen ausgebildeten Isolierfilms
geätzt werden. Daher wird dafür gesorgt, dass die Körner der durch CVD
hergestellten Ätzstoppschicht 6 durch Tempern dieser Ätzstoppschicht 6 mit
einem Laserstrahl wachsen, um die unregelmäßige Oberfläche der
Ätzstoppschicht 6 zu glätten, damit Restteile des SiO&sub2;-Films, die an den
Korngrenzen verbleiben, leicht mit Fluorwasserstoffsäure entfernt werden können.
D.h., dass der Schritt (B), d.h. der Tempoprozess, den Vorspannungs-ECRCVD-
Prozess beim zweiten Ausführungsbeispiel von in den Fig. 1A bis 1H
veranschaulichten Vorspannungs-ECRCVD-Prozess unterscheidet.
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Schritt (C): Wie es in Fig. 3C dargestellt ist, werden durch anisotropes
Ätzen Gräben 2 an der Oberfläche des Halbleitersubstrats hergestellt.
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Schritt (D): Wie es in Fig. 3D dargestellt ist, werden SiO&sub2;-Filme, d.h.
Passivierungsfilme, durch thermische Oxidation auf den Seitenflächen und
der Bodenfläche der Gräben 2 ausgebildet.
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Nach dem in Fig. 3D dargestellten Schritt (D) werden der dritte Prozess
(Fig. 1C) und die folgenden Schritte des Vorspannungs-ECRCVD-Prozesses beim
ersten Ausführungsbeispiel zur Grabenisolierung ausgeführt.
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Da die Oberfläche der durch das Verfahren zum Herstellen eines
Halbleiterbauteils gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel hergestellten
Ätzstoppschicht nach der Verwendung desselben in glattem Zustand verblieben ist,
kann der SiO&sub2;-Film leicht entfernt werden, und demgemäß kann auch die
Ätzstoppschicht 6 leicht entfernt werden.
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 4A bis 4D ein Verfahren zum
Herstellen eines Halbleiterbauteils gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben.
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Schritt (A): Wie es in Fig. 4A dargestellt ist, werden eine Kissenschicht 7
und eine Ätzstoppschicht 6 aus polykristallinem Silicium in dieser
Reihenfolge an der Oberfläche eines Halbleitersubstrats 1 hergestellt.
Selbstverständlich kann die Ätzstoppschicht 6, ähnlich wie die beim zweiten
Ausführungsbeispiel hergestellte Ätzstoppschicht 6 mit einem Laserstrahl geätzt
werden. Im Halbleitersubstrat 1 werden Gräben 2 ausgebildet, und dann
werden die Gräben 2 durch Vorspannungs-ECRCVD mit einem Isolierfilm 3
aufgefüllt, wie es in Fig. 4A dargestellt ist.
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Schritt (B): Wie es in Fig. 4B dargestellt ist, wird der Isolierfilm 3,
einschließlich den in aktiven Bereichen ausgebildeten Abschnitten 3a, durch
anisotropes Ätzen mit einer Tiefe geätzt, die im Wesentlichen der Dicke der
Ätzstoppschicht 6 entspricht.
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Schritt (C): Wie es in Fig. 4C dargestellt ist, werden Abschnitte des in
den Gräben 2 ausgebildeten Isolierfilms 3 mit einem Resistfilm 4 maskiert.
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Schritt (D): Wie es in Fig. 4D dargestellt ist, werden die in den aktiven
Bereichen ausgebildeten Abschnitte 3a des Isolierfilms durch Ätzen unter
Verwendung der Masken des Resistfilms 4 entfernt.
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Anschließend wird der Resistfilm 4 entfernt, die Ätzstoppschicht 6 wird
durch Ätzen unter Verwendung von KOH entfernt und die Kissenschicht 7 wird
unter Verwendung von Fluorwasserstoffsäure entfernt.
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Beim dritten Ausführungsbeispiel folgt dem Schritt des Vorspannungs-ECRCVD
zum Herstellen des Isolierfilms 3 der Schritt (B) für anisotropes Ätzen,
und der Schritt des Quernivellierätzens durch Vorspannungs-ECRCVD ist
weggelassen.
So werden Räume, wie sie zum Herstellen der Masken des
Resistfilms 4 zum Ätzen zum Entfernen der in den aktiven Bereichen ausgebildeten
Abschnitte 3a des Isolierfilms erforderlich sind, nur durch den Schritt (B)
zum anisotropen Ätzen hergestellt. Selbstverständlich können die
Herstellung der Abschnitte 3a des Isolierfilms 3 durch Vorspannungs-ECRCVD sowie
das anisotrope Ätzen im Schritt (B) aufeinanderfolgend mit der in Fig. 2
dargestellten Vorspannungs-ECRCVD-Vorrichtung ausgeführt werden.
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Fig. 5 zeigt eine Modifizierung des Verfahrens zum Herstellen eines
Halbleiterbauteils gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, wie es unter
Bezugnahme auf die Fig. 4A bis 4D beschrieben wurde. In einem Schritt dieser
Modifizierung, der dem Schritt (B) des Verfahrens zum Herstellen eines
Halbleiterbauteils gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel entspricht, wird
der Isolierfilm 3 mit den Abschnitten 3a durch anisotropes Ätzen mit einer
Tiefe geätzt, die geringfügig kleiner als die Dicke der Atzstoppschicht 6
ist, damit das Niveau der Oberfläche des Isolierfilms 3 höher als die
Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 liegt, wie in Fig. 5 durch eine Linie mit
abwechselnd einem langen und zwei kurzen Strichen dargestellt, um eine
Abnahme der Durchschlagsfestigkeit einer Isolierfilmschicht zu verhindern,
wie sie im folgenden Prozess in Abschnitten hergestellt wird, die den
Schultern der Gräben 2 entsprechen, und zwar durch Auffüllen der Gräben 2
auf sichere Weise mit dem Isolierfilm 3.
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Wie es aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, wird gemäß der
Erfindung eine Ätzstoppschicht, die gegen Ätzwirkungen zum Ätzen eines
Isolierfilms resistent ist, an der Oberfläche eines Substrats hergestellt,
bevor Gräben im Substrat hergestellt werden, und auf dem Substrat wird ein
Isolierfilm so hergestellt, dass er die Gräben auffüllt, in aktiven
Bereichen ausgebildete Abschnitte des Isolierfilms werden durch Ätzen entfernt,
wobei Abschnitte des die Gräben auffüllenden Isolierfilms maskiert sind,
und dann wird die Ätzstoppschicht entfernt.
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Demgemäß werden nur kleine Teile der Abschnitte des die Gräben auffüllenden
Isolierfilms, wie sie über die Oberfläche des Substrats überstehen,
entfemt, wenn der Isolierfilm durch anisotropes Ätzen mit einer Tiefe geätzt
wird, die der Dicke der Ätzstoppschicht entspricht, und demgemäß werden die
Oberflächen der Abschnitte des die Gräben auffüllenden Isolierfilms so
endbearbeitet, dass sie mit der Oberfläche des Substrats fluchten.
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Ferner macht ein Tempern der aus polykristallinem Silicium bestehenden
Ätzstoppschicht, damit die Körner dieser Ätzstoppschicht wachsen, die
Oberfläche der Ätzstoppschicht glatt, so dass der auf der Ätzstoppschicht
hergestellte Isolierfilm vollständig entfernt werden kann, wodurch die
Ätzstoppschicht leicht entfernt werden kann.