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    • 专利摘要:
    Beidem Verfahren zum Entfernen einer Schicht (3) auf einem Grabenboden(11) eines in einem Substrat (2) ausgebildeten Grabens (1) wirdin einer Trockenätzkammerin einem ersten Prozessschritt eine lockere Schutzschicht (4) aufeiner vor einem Ätzangriffzu schützendenOberflächenschicht(32), die auf einer Substratoberfläche (21) außerhalb des Grabens (1) vorgesehen ist,inkonform abgeschieden. Nach dem Abscheiden der Schutzschicht (4)erfolgt in derselben Trockenätzanlageein anisotroper Ätzprozess,mit dem die Schicht (3) am Grabenboden (11) entfernt wird. Durcheine Entkopplung der beiden Schritte Abscheiden und Ätzen lässt sichdas Prozessfenster erweitern. Die lockere Schutzschicht (4) wird vordem Füllendes Grabens (1) bei einem Reinigungsschritt vollständig mitentfernt. Danach lassen sich hohlraumfreie Füllungen (5) herstellen.
    公开号:DE102004007186A1
    申请号:DE200410007186
    申请日:2004-02-13
    公开日:2005-09-08
    发明作者:Konstantin Riemer
    申请人:Infineon Technologies AG；
    IPC主号:H01L21-311
    专利说明:
    [0001] DieErfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entfernen eines freiliegendenAbschnittes einer Schicht auf einem Grabenboden eines in einem Substratausgebildeten und mit der Schicht ausgekleideten Grabens. Fernerbezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Füllen einesin einem Substrat ausgebildeten Grabens.
    [0002] DerBedarf an mikroelektronischen Bausteinen, wie zum Beispiel DRAM(Dynamic Random Access Memory) – Speicherzellen,die auf einer immer kleiner werdenden Fläche auf einem Halbleiterwafer ausgebildetwerden, fördertdie Entwicklung von Verfahren und Materialien, die eine zunehmendeIntegration von Strukturen ermöglichenund eine Funktionstüchtigkeitder geschrumpften mikroelektronischen Bausteine gewährleisten.
    [0003] Zuden sich ständigverkleinernden Strukturen gehörenGräben,die in ein Halbleitersubstrat oder in ein isolierendes Substrateingebracht werden und in denen mikroelektronische Bauelemente,wie beispielsweise Kondensatoren, ausgebildet werden. Als Lochgräben ausgebildeteGräben,die mit einem leitenden Material gefüllt werden, können zurKontaktierung von Bauelementen oder vom Substrat oder zur elektrischleitenden Verbindung zwischen zwei Leiterbahnebenen eingesetzt werden.Es ist eine in der Planartechnologie häufig vorkommende Problemstellung,einen in einem Substrat eingebrachten Graben, der mit einer isolierendenSchicht ausgekleidet ist, am Grabenboden von der isolierenden Schichtwieder zu befreien, beispielsweise um einen elektrischen Kontaktzum unter der Schicht liegenden Substrat herzustellen. Anschließend kannin dem Graben eine elektrisch leitende Füllung vorgesehen werden, mitder der Kontakt zum Substrat hergestellt wird. Die Entfernung derSchicht am Grabenboden sollte dabei so vorgenommen werden, dassdie Schicht an den Seitenwändendes Grabens und Schichten auf einer Substratoberfläche außerhalb desGrabens oder die Substratoberflächeselbst, nicht angegriffen werden.
    [0004] Inder 1 ist die beschriebene Problemstellungnoch einmal veranschaulicht. Die 1a zeigtein in einem Substrat 2 ausgebildeten Graben 1,der mit einer Schicht 3 ausgekleidet ist. Auf einer Substratoberfläche 21,außerhalbdes Grabens 1, ist eine Oberflächenschicht 32 undauf der Oberflächenschicht 32 dieSchicht 3, die ebenfalls eine Oberflächenschicht 32 ausbildet,vorgesehen. Um einen freiliegenden Abschnitt 31 der Schicht 3 amGrabenboden 11 zu entfernen, wird ein anisotropes Ätzverfahreneingesetzt. Da ein Ätzangriffan der Substratoberfläche 21 proZeiteinheit einen größeren Ätzabtrag alsam Grabenboden 11, aufgrund des Aspektverhältnisses,das Verhältnisvon Tiefe zum Durchmesser des Grabens 1, aufweist, wirddie Schicht 3 an der Substratoberfläche 21 schneller entferntals am Grabenboden 11.
    [0005] DieserSachverhalt ist in der 1b dargestellt.Währenddie Schicht 3 an der Substratoberfläche 21 bereits abgetragenwurde, ist der Abschnitt 31 der Schicht 3 am Grabenboden 11 nochnicht vollständigentfernt. Die dicken und die dünnenPfeile in der 1b deutendie Geschwindigkeit des Ätzabtragesan. Die Schicht 3 an der Substratoberfläche 21 ist bereitsentfernt, währendam Grabenboden 11 noch ein Rest der Schicht 3 vorhandenist. Würde mansolange weiterätzen,bis die Schicht 3 am Grabenboden 11 abgetragenist, so würdeman gleichzeitig die Oberflächenschicht 32 angreifen,was unerwünschtist.
    [0006] EinIdeales Ätzergebnisist in der 1c dargestellt.Die 1c unterscheidetsich von der 1b darin,dass der Abschnitt 31 der Schicht 3 am Grabenboden 11 entferntwurde, währenddie Schicht 3 auf der Oberflächenschicht 32 nochvollständigerhalten geblieben ist.
    [0007] Umdas in der 1c dargestellteideale Ätzergebniszu erreichen, wird herkömmlicherweiseauf die Oberflächenschichteine Schutzschicht, ein sogenannter Liner aufgebracht. Der Linerkann beispielsweise durch eine Gasphasenabscheidung (CVD – ChemicalVapour Deposition-Verfahren) aufgebracht werden.
    [0008] Inder 2a ist der in der 1a gezeigte Graben 1 mitder Schutzschicht 4 dargestellt. Wie es der Figur zu entnehmenist, wächstdie Schutzschicht 4 noch in den Graben 1 hinein,wodurch eine Verengung der Grabenöffnung verursacht wird.
    [0009] Die 2b zeigt den Graben nacherfolgtem anisotropen Ätzschritt.Wie man sieht, ist der Abschnitt 31 der Schicht 3 amGrabenboden 11 vollständigentfernt, währenddie Schutzschicht 4 auf der Oberflächenschicht 32 inihrer Dicke so vorgesehen wurde, dass sie bei dem Ätzschrittnicht vollständig mitentfernt wird, so dass ein wirkungsvoller Schutz von unter der Schutzschicht 4 angeordnetenOberflächenschichten 32 erreichtwird.
    [0010] DerNachteil dieser Vorgehensweise ist in der 2c dargestellt. Da die Schutzschicht 4 prozessbedingtvor einem Temperaturschritt aufgebracht wird und üblicherweiseaus einem Siliziumoxid besteht, wird sie durch das Erhitzen beimTemperaturschritt verdichtet und verfestigt, so dass sie bei einem Reinigungsschritt,der vor einem Auffüllendes Grabens 1 erfolgt, nicht mit entfernt wird. Die Schutzschicht 4 bleibtalso stehen und verengt die Grabenöffnung. Wird der Graben 1 nun mit einemleitenden Material, das beispielsweise mit einem CVD-Verfahren abgeschiedenwird, gefüllt,um eine Kontaktstruktur herzustellen, können sich in der Füllung 5,aufgrund der verengten Grabenöffnung,Hohlräume ausbilden.Diese beeinträchtigeneinen Kontaktwiderstand und sind unerwünscht.
    [0011] Die 2c unterscheidet sich vonder 2b durch eine dieFüllung 5 ausbildende,abgeschiedene Metallschicht 51. Wie man sieht, ist durch dieverengte Grabenöffnungin der Füllung 5 eingroßerHohlraum (void) entstanden.
    [0012] Umden Nachteil der schwer zu entfernenden, die Grabenöffnung verengenden,dichten, aus einer CVD-Abscheidung hervorgegangenen Schutzschichtzu vermeiden, wird in einem herkömmlichen anderenVerfahren zum Ätzender Schicht am Grabenboden, die Schutzschicht während des Ätzens der Schicht abgeschieden.In einer Trockenätzkammerwird der Prozess in der Art und Weise gesteuert, dass gleichzeitigsowohl ein Ätzenam Grabenboden und an der Substratoberfläche als auch ein Abscheidenan der Substratoberflächeaußerhalbdes Grabens stattfinden.
    [0013] Bestehtdie zu ätzendeSchicht beispielsweise aus Siliziumdioxid, so wird als ein Ätzgas üblicherweiseeine Kohlenstoffflourverbindung und ein inertes Gas z.B. Argon eingesetzt.Eine in der TrockätzkammerdurchzuführendeAbscheidung der Schutzschicht aus Siliziumoxid wird durch ein dem Ätzgas hinzuzufügendes SiF4-Gas und ein O2-Gaserreicht. Die einstellbaren Parameter der Trockenätzanlage, wieDruck, Leistung, Temperatur, Gasflüsse, werden so gewählt, dassdas Abscheiden der Schutzschicht an der Substratoberfläche unddas Ätzender Schutzschicht in einem vorgebenen Verhältnis zuein ander stattfinden,so dass die unter der Schutzschicht liegende Oberflächenschichtnicht angegriffen wird. Das Abscheiden ausschließlich an der Substratoberfläche istmöglichbei Gräbenmit einem genügend hohenAspektverhältnis,bei denen am Grabenboden aufgrund des Aspektverhältnisses keine Deposition desMaterials der Schutzschicht stattfindet, so dass der Abschnitt derSchicht am Grabenboden ausschließlich geätzt werden kann.
    [0014] DasProblem bei diesem Verfahren liegt darin, dass es nicht immer möglich ist,die Balance zwischen Abscheiden und Ätzen zu erhalten. Häufig kommtes vor, dass die Schicht am Grabenboden noch nicht ganz entferntist und an der Substratoberflächebereits die Oberflächenschichtmit angeätzt wird.
    [0015] EinProzessfenster bezüglichder einstellbaren Parameter der Trockenätzanlage wird durch das Aspektverhältnis unddurch das Verhältnisvon der Dicke der Schutzschicht zu der Dicke der Schicht am Grabenbodenbestimmt. Da Ätzenund Abscheiden an der Substratoberfläche gleichzeitig in einem vorgegebenenVerhältniszueinander stattfinden sollten, ist das Prozessfenster sehr engund damit die Fehlerrate sehr hoch. Dies führt zu einer hohen Ausschussrateund damit zu hohen Kosten bei der Produktion.
    [0016] Aufgabeder vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Entfernen einerSchicht an einem Grabenboden eines in einem Substrat ausgebildeten Grabenszur Verfügungzu stellen, das eine hohlraumfreie Füllung ermöglicht und bei dem im Vergleichzu herkömmlichenVerfahren ein Prozessfenster erweitert ist. Von der Aufgabe wirdferner ein Verfahren zum Füllendes Grabens umfasst.
    [0017] DieseAufgabe wird gelöstmit einem Verfahren gemäß Patentanspruch1 und mit einem Verfahren gemäß den imkennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 12 enthaltenen Merkmalen.Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
    [0018] Eswird ein Verfahren zum Entfernen eines freiliegenden Abschnitteseiner Schicht auf einem Grabenboden eines in einem Substrat ausgebildeten undmit der Schicht ausgekleideten Grabens zur Verfügung gestellt. Bei dem Verfahrenwird in einem ersten Prozessschritt außerhalb des Grabens, oberhalb einerSubstratoberflächeeine Schutzschicht aufgebracht. Die Schutzschicht hat die Aufgabe,einen Ätzangriffauf eine unter der Schutzschicht vorgesehene Oberflächenschicht,die außerhalbdes Grabens auf oder oberhalb der Substratoberfläche angeordnet ist, zu verhindernoder zu verzögern.Erfindungsgemäß hat dieSchutzschicht die Eigenschaft, dass sie selektiv zum Substrat, zurSchicht und zur Oberflächenschichtzu entfernen ist. Erfindungsgemäß wird ineinem zweiten Prozessschritt nach dem Aufbringen der Schutzschichtder Abschnitt mit einem anisotropen Ätzprozess zurückgeätzt.
    [0019] DieSchutzschicht, die selektiv zum Substrat zur Schicht und zur Oberflächenschichtzu entfernen ist, lässtsich vor einem Füllendes Grabens beispielsweise bei einem Reinigungsschritt mit einem nasschemischenVerfahren wieder entfernen und kann dadurch zu keiner Störung mehrbeim Füllen desGrabens beitragen. Die Schutzschicht kann in einer Trockenätzanlage,bei im Vergleich zu einer CVD-Abscheidung geringen Temperaturen,als eine poröselockere Oxidschicht abgeschieden werden. Eine poröse lockereSchicht, die keinem Temperaturschritt ausgesetzt war, lässt sichim Gegensatz zu Oxidschichten, die erhitzt wurden, in einfacherWeise mit dem Reinigungsschritt entfernen.
    [0020] Erfindungsgemäß wird nachdem Aufbringen der Schutzschicht ein anisotroper Ätzprozessdurchgeführt.Durch die zeitliche Trennung und eine daraus resultierende Entkopplungder beiden Prozessschritte, Abscheiden der Schutzschicht und Ätzen, können diejeweiligen Prozessschritte unabhängig voneinanderoptimiert werden. Die Schutzschicht kann nun mit einer vorzugebendenDicke vorgesehen werden, so dass der Abschnitt bei dem Ätzprozessvollständigweggeätztwerden kann und Oberflächenschichtenaußerhalbdes Grabens erhalten bleiben. Die einzustellenden Parameter derTrockenätzanlage,wie Gasfluss, Druck, Leistung und Temperatur können für die jeweiligen Prozessschritte,Abscheiden und Ätzen,unabhängigvoneinander eingestellt und optimiert werden. Dadurch lässt sich einedeutliche Prozessfenstererweiterung bezüglich der Parameter gegenüber einemherkömmlichen Verfahrenerzielen. Mit einem erweiterten Prozessfenster wird weniger Ausschussproduziert, wodurch sich Produktionskosten senken lassen.
    [0021] Vorzugsweisewird die Schicht auch als Oberflächenschichtvorgesehen. Die Schicht, die den Graben auskleidet, kann auch aufder Substratoberflächeaußerhalbdes Grabens vorgesehen werden.
    [0022] DerGraben wird in vorteilhafter Weise mit einem Aspektverhältnis vorgesehen,bei dem kein Material der Schutzschicht am Grabenboden abgeschiedenwird. Das Aspektverhältnisbeschreibt ein Verhältnisaus Tiefe zu Breite des Grabens, bzw. bei einem Lochgraben das Verhältnis ausTiefe des Grabens zum Durchmesser des Grabens. Je höher das Aspektverhältnis desGrabens ist, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit für eine Abscheidungvon Material der Schutzschicht auf dem Grabenboden. Das erfindungsgemäße Verfahrenist besonders vorteilhaft anwendbar auf Gräben mit einem hohen Aspektverhält nis, daszwischen 4 bis 6 liegt. Anhand von Elektronenmikroskopaufnahmenkonnte nachgewiesen werden, dass bei den genannten Aspektverhältnissenkein Material der Schutzschicht am Grabenboden und an Seitenwänden desGrabens deponiert wurde. Anwendbar ist die Erfindung aber auch bei Gräben miteinem niedrigeren, oder mit einem höheren Aspektverhältnis.
    [0023] Vorzugsweisewird die Schicht aus Siliziumdioxid vorgesehen. In vorteilhafterWeise wird die Schutzschicht aus einem porösen Oxid vorgesehen. Das poröse Oxidhat die Eigenschaft weniger fest und darum leichter bei einem Reinigungsschrittablösbarzu sein.
    [0024] Vorzugsweisewird die Schutzschicht in einer Trockenätzanlage abgeschieden. DasAbscheiden der Schutzschicht in einer Trockenätzanlage hat den Vorteil, dassdie Schutzschicht aufgrund der Temperaturverteilung in der Trockenätzanlageinkonform, also ausschließlichauf der Oberflächenschicht,abgeschieden werden kann. Da die Temperaturen außerdem im Vergleich zu einemCVD-Verfahren in der Trockenätzanlagesehr viel niedriger sind, lässtsich in einer solchen Anlage bevorzugt ein die Schutzschicht ausbildendesSiliziumdioxid, das porösund leicht entfernbar ist, abscheiden. Prozessbedingt erfährt dasin der Trockenätzanlageabgeschiedene poröseSiliziumdioxid auch keinen es verdichtenden Temperaturschritt mehr.
    [0025] Vorzugsweisewird als Trockenätzanlage eineHDP (High Density Plasma) – Anlageangewendet. In einer HDP-Anlage lassen sich die für die Nutzungdieser Erfindung notwendigen Prozessbedingungen bevorzugt erzielen.
    [0026] Invorteilhafter Weise wird zur Abscheidung der Schutzschicht in derTrockenätzanlageals eine Gaskomposition Silizium tetraflourid, molekularer Sauerstoffund Argon vorgesehen. Einstellbare Parameter der Trockenätzanlage,wie Leistung, Druck, Temperatur und Gasfluss, werden so gewählt, dass ausschließlich eineinkonformes Abscheiden der Schutzschicht erfolgt. Bei einer ICP(InductivlyCoupled Plasma)-Anlage kann der Druck zwischen 1 bis 10 Millitorrgewähltwerden. Die eingekoppelte Leistung mit der das Plasma gezündet wird,sollte so hoch sein, dass das SiF4 gespaltenwird und sich ein Siliziumdioxid auf der Oberflächenschicht ablagern kann.Die Leistung kann beispielsweise Werte zwischen 1500–2000 Wattannehmen. Die Substratoberflächeist Teil eines Wafers, dessen Temperatur beispielsweise 20°C aufweisenkann. Der Wafer befindet sich bei der Prozessierung in der Trockenätzanlageauf einer Elektrode, an der ebenfalls eine Leistung von ungefähr 300 Watteingekoppelt wird. Durch die an der Elektrode eingekoppelte Leistungwerden Argonionen im Plasma zu der Waferoberfläche hin beschleunigt. Treffendie Argonionen mit hoher Geschwindigkeit auf die Substratoberfläche auf,so haben sie dabei noch eine Zerstäubungsfunktion (Sputterfunktion).Durch das Zerstäubenwerden nicht festgebundene Anteile der Schutzschicht entfernt und dieSchutzschicht verdichtet.
    [0027] Invorteilhafter Weise werden der erste und der zweite Prozessschrittin derselben Trockenätzanlageohne Vakuumunterbrechung durchgeführt. Da der Wafer nicht auseiner Kammer entfernt und in eine Andere wieder eingführt wird,lässt sichsowohl eine möglicheKontaminierung des zu prozessierenden Substrats, als auch ein Zeitverlustbei der Prozessierung vermeiden.
    [0028] Vorzugsweisewerden zur Durchführungdes zweiten Prozesschrittes zu der Gaskomposition in der Trockenätzanlageein CF4 Gas hinzugefügt und die einstellbaren Parameterder Trockenätzanlageso gewählt,dass ein anisotroper Ätzprozesserfolgt. Bei der ICP-Anlage könnenbeispielsweise folgende Parameter gewählt werden: Druck 6 bis 10Millitorr, eingekoppelte Leistung, um das Plasma zu zünden 1200bis 1400 Watt, Leistung an der Waferelektrode 200 bis 300 Watt.
    [0029] Vorzugsweisekönnender erste und der zweite Prozessschritt auch in getrennten Anlagenmit Vakuumunterbrechung durchgeführtwerden.
    [0030] Eswird ein Verfahren zum Fülleneines in einem Substrat ausgebildeten Grabens zur Verfügung gestellt,bei dem der Graben am Grabenboden und an Seitenwänden mit einer Schicht ausgekleidet wird.Die Schicht wird am Grabenboden abschnittsweise entfernt und derGraben mit einer Füllungaus einem leitfähigenMaterial gefüllt.Erfindungsgemäß wird dieSchicht am Grabenboden gemäß dem Verfahrennach einem der Ansprüche1 bis 11 unter Ausbildung der Schutzschicht entfernt und danachwird die Schutzschicht bei einem Reinigungsschritt mit einem nasschemischenVerfahren entfernt.
    [0031] Durchdas erfindungsgemäße Entfernender Schicht am Grabenboden unter Ausbildung der Schutzschicht, diebei einem nasschemischen Reinigungsschritt, der vor dem Füllen desGrabens stattfindet, restlos entfernt wird, lassen sich Füllungen ohnefür einenKontaktwiderstand nachteilige Hohlräume herstellen. Durch das erfindungsgemäße Verfahrenwird die Fehler- undAusschussrate bei diesem Prozessschritt deutlich verringert undes lassen sich in kostengünstigerWeise verbesserte Füllungen herstellen.
    [0032] Nachfolgendwird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
    [0033] 1a,b schematische Querschnitte durch einen Graben in zwei Prozessierungsstadiengemäß einembekannten Prozess zum Entfernen der Schicht am Grabenboden,
    [0034] 1c schematischerQuerschnitt durch einen Graben nach einer idealen Entfernung der Schichtam Grabenboden,
    [0035] 2ab schematische Querschnitte durch einenGraben in zwei Prozessierungsstadien gemäß einem herkömmlichenProzess zur Entfernung der Schicht am Grabenboden,
    [0036] 2c schematischerQuerschnitt durch den Graben nach einem Füllen gemäß herkömmlicher Art,
    [0037] 3a bisd schematische Querschnitte durch Gräben in unterschiedlichen Stadiender Prozessierung zum Entfernen der Schicht am Grabenboden und zumFüllender Gräbennach einem Ausführungsbeispieldes erfindungsgemäßen Verfahrens.
    [0038] Die 1 bis 2 wurdenbereits in der Beschreibungseinleitung näher erläutert.
    [0039] Ineinem Substrat 2 ist ein mit einer Schicht 3 ausgekleideterGraben 1 ausgebildet. Die Schicht 3 befindet sichsowohl an Seitenwändendes Grabens 1, als auch an einem Grabenboden 11 undist an einer Substratoberfläche 21 alsOberflächenschicht 32 angeordnet.Um beispielsweise am Grabenboden 11 einen Kontakt zum unterder Schicht 3 liegenden Substrat 2 herzustellen,wird die Schicht 3, die aus einem isolierenden Material,wie beispielsweise Siliziumdioxid bestehen kann, abschnittsweiseentfernt. Um den Abschnitt 31 der Schicht 3 amGrabenboden 11 zu entfernen, jedoch die Oberflächenschicht 32 außerhalbdes Grabens und die Schicht 3 an den Seitenwän den desGrabens 1 nicht anzugreifen, wird in einer Trockenätzanlagein einem ersten Prozessschritt eine Schutzschicht 4, dieaus einem porösen Siliziumdioxidbesteht, abgeschieden.
    [0040] Dieeinstellbaren Parameter der Trockenätzanlage, wie Druck, Leistung,Temperatur, Gasfluss, werden füreine Abscheidung so gewählt,dass ausschließlicheine inkonforme Abscheidung eines porösen Siliziumdioxides erfolgt.Als eine Gaskomposition in der Trockenätzanlage wird Siliziumtetraflourid, molekularerSauerstoff und Argon vorgesehen. Die Dicke der Schutzschicht 4 wirddem Aspektverhältnis desGrabens und der Dicke der Schicht 3 auf dem Grabenboden 11 angepasst.Dies ist in einfacher Weise möglich,da in einem ersten Prozessschritt ausschließlich die Abscheidung der Schutzschicht 4 inder Trockenätzanlageerfolgt. Da die Temperaturen in der Trockenätzanlage im Vergleich zu beispielsweiseeiner CVD-Anlage gering gehalten werden können, und die Schutzschicht 4 imweiteren Verlauf der Prozessierung auch keinem Temperaturschritt mehrausgesetzt ist, ist die Schutzschicht 4 porös und wenigfest an die darunterliegende Oberflächenschicht 32 gebunden.Die Schutzschicht 4 wird dadurch auch nur ausserhalb desGrabens 1 abgeschieden.
    [0041] Inder 3a sind zwei Gräben 1 in einem Substrat 2,die mit einer Schicht 3 sowohl an Seitenwänden alsauch am Grabenboden 11 ausgekleidet sind, dargestellt.Die Schicht 3 bildet an der Substratoberfläche 21 dieOberflächenschicht 32 aus.Die Schutzschicht 4, die ausschließlich auf der Oberflächenschicht 32 abgeschiedenworden ist und der zu entfernende Abschnitt 31 sind inder Figur dargestellt.
    [0042] Nachdemdie Schutzschicht 4 aufgebracht wurde, werden die Parameterder Trockenätzanlage sogewählt,dass ein anisotroper Ätzprozessstattfindet. Die fürdie Abscheidung vorgesehene Gaskomposition in der Ätzanlagewird fürden Ätzprozess durchein CF4-Gas erweitert. Durch den anisotropen Ätzangriffwird der Abschnitt 31 am Grabenboden zurückgebildet.Gleichzeitig erfolgt ein Abtrag der Schutzschicht 4. DieDicke der Schutzschicht 4 wird so bemessen, dass sie durchden Ätzangriffzwar zurückgebildet,jedoch nicht vollständigabgetragen wird, so dass die darunter liegende Oberflächenschicht 32 geschützt bleibt.
    [0043] Inder 3b sind die Gräben 1 nachdem Ätzschrittdargestellt. Die 3b unterscheidet sich von der 3a darin,dass am Grabenboden 11 der Abschnitt 31 zurückgebildetist und die Schutzschicht 4 an Dicke verloren hat.
    [0044] Bevorder Graben 1 beispielsweise mit einem leitenden Materialgefülltwerden kann, wird das die Gräbenenthaltende Substrat 2 einem nasschemischen Reinigungsschrittunterzogen. Bei diesem Reinigungsschritt wird die Schutzschicht,die aus einem lockeren Siliziumdioxid besteht, mit entfernt.
    [0045] Inder 3c sind die Gräben 1 nachdem Reinigungsschritt dargestellt. Die 3c unterscheidetsich von der 3b durch das nicht Vorhandenseinder Schutzschicht 4. Wie man sieht, weisen die Gräben 1 nachdem Reinigungsschritt ein ideales Ätzergebnis, wie es in der 1c dargestelltwurde, auf. Die Oberflächenschicht 32 istunversehrt, währendder Abschnitt 31 am Grabenboden 11 vollständig entferntwurde.
    [0046] Nachdem Reinigungsschritt erfolgt das Abscheiden einer Metallschichtbeispielsweise in einer CVD-Kammer. Die Metallschicht 51 bildeteine Füllung 5 aus,mit der der Graben 1 gefüllt wird. Da von der Schutzschicht 4 nachdem Reinigungsschritt keine Reste mehr zurückbleiben, kann sich ein ideales Abscheideergebnismit einer hohlraumfreien Füllung 5 ausbilden.
    [0047] Inder 3d sind die Gräben 1,die Schicht 3 und die Oberflächenschicht 32, diesich auf der Substratoberfläche 21 befindet,dargestellt. Ebenfalls dargestellt ist die Metallschicht 51,die eine Füllung 5 ausbildet.Wie man sieht, ist die Füllunghohlraumfrei, so dass ein geringer Kontaktwiderstand der Füllung 5 gewährleistetwerden kann.
    1 Graben 11 Grabenboden 2 Substrat 21 Substratoberfläche 3 Schicht 31 Abschnitt 32 Oberflächenschicht 4 Schutzschicht 5 Füllung 51 Metallschicht
    权利要求:
    Claims (12)
    [1] Verfahren zum Entfernen eines freiliegenden Abschnittes(31) einer Schicht (3) auf einem Grabenboden (11)eines in einem Substrat (2) ausgebildeten und mit der Schicht(3) ausgekleideten Grabens (1), bei dem: – In einemersten Prozessschritt außerhalbdes Grabens (1) oberhalb einer Substratoberfläche (21)eine Schutzschicht (4) zur Verhinderung oder Verzögerung eines Ätzangriffesauf eine Oberflächenschicht (32),die außerhalbdes Grabens (1) auf oder oberhalb der Substratoberfläche (21)angeordnet ist, aufgebracht wird, wobei die Schutzschicht selektivzum Substrat, zur Schicht (3) und zur Oberflächenschicht (32)zu entfernen ist und – ineinem zweiten Prozessschritt nach dem Aufbringen der Schutzschicht(4) mit einem anisotropen Ätzprozess der Abschnitt (31)zurückgeätzt wird.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Schicht (3) auch als Oberflächenschicht (32) vorgesehenwird.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass der Graben (1) mit einem Aspektverhältnis vorgesehenwird bei dem kein Material der Schutzschicht (4) am Grabenboden(11) abgeschieden wird.
    [4] Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass die Schicht (3) aus Siliziumdioxid vorgesehen wird.
    [5] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,dass die Schutzschicht (4) aus porösem Oxid vorgesehen wird.
    [6] Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,dass das poröseOxid in einer Trockenätzanlageabgeschieden wird.
    [7] Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,dass als Trockenätzanlageeine HDP-Anlage angewendet wird.
    [8] Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,dass zur Abscheidung des porösenOxids in der Trockenätzanlage – als eineGaskomposition Siliziumtetraflourid, molekularer Sauerstoff undArgon vorgesehen und – einstellbareParameter der Trockenätzanlageso gewähltwerden, dass ausschließlicheine inkonforme Oxidabscheidung erfolgt.
    [9] Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet,dass der erste und der zweite Prozessschritt in derselben Trockenätzanlage ohneVakuumunterbrechung durchgeführtwerden.
    [10] Verfahren nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet,dass zur Durchführungdes zweiten Prozesschrittes – zu der Gaskomposition inder Trockenätzanlageein CF4 Gas hinzugefügtund – dieeinstellbaren Parameter der Trockenätzanlage so gewählt werden,dass ein anisotroper Ätzprozess erfolgt.
    [11] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, – der ersteund der zweite Prozessschritt in getrennten Anlagen mit Vakuumunterbrechungdurchgeführt wird.
    [12] Verfahren zum Fülleneines in einem Substrat (2) ausgebildeten Grabens, beidem – derGraben (1) am Grabenboden (11) und Seitenwänden miteiner Schicht (3) ausgekleidet wird, – die Schicht(3) am Grabenboden (11) abschnittsweise entferntwird, – derGraben (1) mit einer Füllung(5) aus einem leitfähigenMaterial gefülltwird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (3)am Grabenboden (11) gemäß dem Verfahrennach einem der Ansprüche1 bis 11 unter Ausbildung der Schutzschicht (4) entferntwird und – dieSchutzschicht (4) bei einem Reinigungsschritt mit einemnasschemischen Verfahren entfernt wird.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004007186B4|2008-10-30|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-09-08| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-11-08| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE |
    2009-04-30| 8364| No opposition during term of opposition|
    2009-12-17| 8339| Ceased/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410007186|DE102004007186B4|2004-02-13|2004-02-13|Verfahren zum Entfernen einer Schicht auf einem Grabenboden eines in einem Substrat ausgebildeten Grabens|DE200410007186| DE102004007186B4|2004-02-13|2004-02-13|Verfahren zum Entfernen einer Schicht auf einem Grabenboden eines in einem Substrat ausgebildeten Grabens|
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