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Dokumentenidentifikation DE68906034T2 21.10.1993
EP-Veröffentlichungsnummer 0326217
Titel Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung.
Anmelder N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven, NL
Erfinder Schmitz, Johannes Elisabeth Josef, NL-5656 AA Eindhoven, NL;
van Dijk, Antonius Johannes Maria, NL-5656 AA Eindhoven, NL;
Ellwanger, Russell Craig, NL-5656 AA Eindhoven, NL
Vertreter Peters, C., Dipl.-Ing., Pat.-Ass., 2000 Hamburg
DE-Aktenzeichen 68906034
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT, NL
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 24.01.1989
EP-Aktenzeichen 892001330
EP-Offenlegungsdatum 02.08.1989
EP date of grant 21.04.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.10.1993
IPC-Hauptklasse H01L 21/90
IPC-Nebenklasse H01L 21/31   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, wobei eine Wolframschicht auf einer Oberfläche eines Substrats durch Reduktion von Wolframhexafluorid mittels Wasserstoff aufgebracht wird.

Ein Verfahren der eingangs erwähnten Art ist beispielsweise aus US-PS 4.612.257 bekannt.

Eine mit diesem Verfahren aufgebrachte Wolframschicht ergibt eine gute Kantenbedeckung der Oberfläche des Substrats, aber geht häufig mit einem Angreifen dieser Oberfläche einher, was zu einem hohen Kontaktwiderstand führt, während die Abscheiderate für eine so aufgebrachte Wolframschicht nicht sehr hoch ist, beispielsweise 300 Å/min.

Aufgabe der Erfindung ist es unter anderem, das Angreifen der Substratoberfläche zu reduzieren und die Abscheiderate mindestens auf ein befriedigendes Maß zu bringen.

Die Erfindung beruht unter anderem auf der Erkenntnis, daß diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß während eines Teils der Wolframabscheidung ein anderes Reduktionsmittel für das Wolframhexafluorid verwendet wird.

Das eingangs erwähnte Verfahren wird daher erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß, bevor die Wolframschicht durch Reduktion von Wolframhexafluorid mittels Wasserstoff aufgebracht wird, eine Wolframschicht durch Reduktion von Wolframhexafluorid mittels Silan aus der Gasphase aufgebracht wird, wobei in der Zufuhr zur Gasphase der Molanteil von Silan kleiner ist als der von Wolframhexafluorid und Wasserstoff nicht vorhanden ist.

Es hat sich gezeigt, daß mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wegen der Abwesenheit von Wasserstoff und der Beschränkung der Silankonzentration ein Angreifen der Substratoberfläche weitgehend vermieden und ein niedriger Kontaktwiderstand erhalten wird. Möglicherweise beruht dies auf der Tatsache, daß das Substrat in geringerem Maße durch Fluor oder Fluorverbindungen angegriffen wird.

Vorzugsweise wird die Wolframschicht auf Silicium, Aluminium oder Titanwolfram aufgebracht.

Die Abscheiderate für die Wolframschicht ist bei der Reduktion mittels Silan auch viel größer als bei der Reduktion mittels Wasserstoff und beträgt beispielsweise 1500 Å/min.

Im allgemeinen weisen Wolframschichten, die allein durch Reduktion von Wolframhexafluorid mittels Silan entstanden sind, keine gute Kantenbedeckung auf. Dies ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem Silan als Reduktionsmittel für Wolframhexafluorid durch Wasserstoff ersetzt wird, jedoch nicht der Fall.

Der Zeitpunkt, zu dem beim Aufbringen der Wolframschicht das Reduktionsmittel Silan durch Wasserstoff ersetzt wird, hängt beispielsweise von den Abmessungen einer zu bedeckenden Stufe oder Öffnung ab. Jemand, der fachkundig ist, kann einen solchen Zeitpunkt leicht bestimmen.

Vorzugsweise werden die Wolframschichten bei einer unterhalb von 450 ºC liegenden Temperatur aufgebracht. Dies ist für die Kantenbedeckung bei der Reduktion von Wolframhexafluorid mittels Wasserstoff günstig.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 bis 3 schematisch und als Schnittansicht einen Teil einer Halbleiteranordnung in aufeinanderfolgenden Schritten der Herstellung mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beispielsweise wird bei einem Schritt der Herstellung einer Halbleiteranordnung eine Struktur erhalten, wie sie in Figur 1 gezeigt wird. In dieser Figur werden ein Siliciumhalbleiterkörper 1 mit Source- und Draingebieten 2 und 3, einer Gate-Elektrode 4 aus Polysilicium, Gate-Isolation 5, Siliciumoxidgebieten 6 und 7 und in dem Halbleiterkörper versunkenen Siliciumoxidgebieten 8 und 9 gezeigt. Als Beispiel soll das Draingebiet 3 mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Anschluß versehen werden. In üblicher Weise wird 200 Å dickes Titan über der gesamten Oberfläche 10 der Halbleiteranordnung aufgebracht. Während einer Wärmebehandlung in einer Stickstoffatmosphäre reagiert das Titan dort, wo es sich auf dem Silicium befindet, d.h. den Source- und Draingebieten 2 und 3 und der Gate-Elektrode 4, mit Silicium zu Titandisilicid 11, während es dort, wo es sich auf dem Oxid befindet, zu Titannitrid 12 reagieren wird. Anschließend wird das Titannitrid 12 bezüglich des Titandisilicids 11 selektiv geätzt.

Source- und Draingebiete 2 und 3 werden jetzt in üblicher Weise mit 0,1 um dicken Titanwolframschichten 21 und 22 versehen (Wolfram mit ungefähr 15% Titan) (siehe Figur 2) und mit einer ungefähr 0,8 um dicken Siliciumoxidschicht 23 bedeckt. Die Titanwolframschicht 21 wird beispielsweise anderswo durchverbunden, während eine Öffnung 24 mit einem Durchmesser von ungefahr 1 um über der Titanwolframschicht 22 in der Schicht 23 aufgebracht wird (Figur 3). Eine Wolframschicht 32 wird über der Schicht 31 aufgebracht. Hierzu wird die Halbleiteranordnung auf einen Monelhalter in einem Reaktor gesetzt (nicht abgebildet). Dieser Monelhalter wird manuell gereinigt und in dem Reaktor mit einer 0,6 um dicken Wolframsilicidschicht versehen.

Die Wolframschicht 32 wird aufgebracht, indem zunächst in dem Reaktor eine Reduktion von Wolframhexafluorid mittels Silan aus der Gasphase bei 430 ºC ausgeführt wird, wobei dafür gesorgt wird, daß in der Zufuhr zur Gasphase der Molanteil von Silan kleiner ist als der von Wolframhexafluorid und daß Wasserstoff nicht vorhanden ist. In diesem Fall wird eine Schicht von 0,3 um in etwa 2 min abgeschieden. Anschließend wird das Silan bei ebenfalls 430 ºC durch Wasserstoff ersetzt und in etwa 20 min wird eine Schicht von 0,3 um abgeschieden. Die beiden letztgenannten Schichten bilden zusammen die Wolframschicht 32. Im Vergleich zu bekannten Verfahren des Aufbringens einer Wolframsehicht verläuft das erfindungsgemäße Verfahren viel schneller, während die Kantenbedeckung gut ist und auch der Kontaktwiderstand mit der Schicht, auf der Abscheidung stattfindet, niedrig ist. Die Halbleiteranordnung kann in üblicher Weise weiter zu Ende bearbeitet werden.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die beschriebene Ausführungsform. Die Wolframschicht kann beispielsweise unmittelbar auf Silicium aufgebracht werden.

Im allgemeinen ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeignet, um Wolframschichten in Öffnungen mit einem Durchmesser kleiner als 1,2um und einer Tiefe größer als 0,3um aufzubringen.


Anspruch[de]

1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, wobei eine Wolframschicht auf einer Oberfläche eines Substrats durch Reduktion von Wolframhexafluorid mittels Wasserstoff aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß, bevor die Wolframschicht durch Reduktion von Wolframhexafluorid mittels Wasserstoff aufgebracht wird, eine Wolframschicht durch Reduktion von Wolframhexafluorid mittels Silan aus der Gasphase aufgebracht wird, wobei in der Zufuhr zur Gasphase der Molanteil von Silan kleiner ist als der von Wolframhexafluorid und Wasserstoff nicht vorhanden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wolframschicht auf Silicium, Aluminium oder Titanwolfram aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wolframschicht in einer Siliciumoxidschicht in Öffnungen mit einem Durchmesser kleiner als 1,2um und einer Tiefe größer als 0,3um aufgebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Öffnungen ungefähr 1 um und die Tiefe ungefähr 0,8 um ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicken der nacheinander durch Reduktion von Wolframhexafluorid mittels Silan und mittels Wasserstoff abgeschiedenen Wolframschichten 0,3 um bzw.0,6 um sind.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wolframschichten bei einer unterhalb von 450 ºC liegenden Temperatur aufgebracht werden.







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