Способ сглаживания рельефа диэлектрической изоляции интегральных схем с многоуровневой разводкой

Способ сглаживания рельефа диэлектрической изоляции интегральных схем с многоуровневой разводкой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в произ водстве МОП БИС и СБИС. Цель изобретения - повышение надежности интегральных схем и повышение точности воспроизведения размеров их элементов. На кремниевой подложке локальным окислением формируют слой окиси кремния толщиИзобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в производстве МОП БИС и СБИС. Цель изобретения - повышение надежности интегральных схем и повышение точности воспроизведения-размеров их элементов. После удаления маски с рисунком первого уровня разводки на поверхности легированного поликремния элементов разводки формируют слой окисла, затем осаждают слой нелегированного поликремния , проводят анизотропное реактивное, ионно-плазменное травление этого слоя до полного удаления поликремния с планарных участков структуры, а слой окисла уданой 0.9 мкм и слой подзатворного окисла толщиной 0,04 мкм. Наносят слой поликремния 0.5 мкм и легируют его фосфором. Формируют маску из фоторезиста и проводят реактивное ионно-плазменное травление слоя легированного поликремния. Далее на поверхности легированного поликремния формируют слой окисла толщиной 0.01-0,07 мкм и на него наносят слой нелегированного поликремния толщиной 0,15-0.40 мкм. Проводят анизотропное реактивное ионноплазменное травление его. Удаляют окись кремния с поверхности элементов первого уровня разводки и с поверхности на кремниевой подложке.Термическим окислением формируют слой окиси кремния, толщина которого на поликремнии 0.22 мкм. а на поверхности подложки 0.1 мкм. Наносят слой алюминия толщиной 0.5 мкм и с помощью фотолитографии формируют второй уровень разводки МОП-структуры. 2 з.п.флы. 7 ил. ляют с поверхности элементов первого уровня разводки одновременно с травлением окисла на кремниевой подложке. На поверхности злементов из легированного поликремния формируют слой окисла толщиной 0,01-:0. 7 мкм. Нелегированный поликремний осаждают слоем толщиной 0.15-0,40 мкм. Минимальная толщина слоя окисла на поверхности легированного поликремния после удаления маски с рисунком первого уровня разводки ИС составляет 0.1 мкм. Если она ниже 0.01 мкм, слой, формируемый на поверхности легированного поликремния , имеет сквозные дефекты. Поэтому он не может защитить поверхность разводки Ь 43 4D О о li.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (м)5 Н 01 (21/82

ГОСУДАРСТВЕ1НОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4285701/25 (22) 16.07.87 (46) 07.03.93. Бюл. (Ф 9 (72) А.А.Кр син, И,Ю.Луцкий, И.О.Стасюк, M.Ì. È âàíêoâñêèé и И.М. Гаэиэов (56) Sarac Y. er al. Topography Modellny In Dry

Efching Procener, J, Electrochem. Soc„v.

131, hh 3, 1984, рр. 627 — 633.

Авторское свидетельство СССР

М 1088574, кл. Н 011 21/18, 1982, (54) СПОСОБ СГЛАЖИВАНИЯ РЕЛЬЕФА . ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИЗОЛЯЦИИ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ С МНОГОУРОВНЕВОЙ

РАЗВОДКОЙ (57) Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в производстве МОП БИС и СБИС. Цель изобретения — повышение надежности интегральных схем и повышение точности воспроизведения размеров их элементов. На кремниевой подложке локальным окислени, ем формируют слой окиси кремния толщиИзобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в производстве МОП БИС и.СБИС;

Цель изобретения — повышение надеж-ности интегральных схем и повышение точности воспроизведения-размеров их элементов.

После удаления маски с рисунком первого уровня разводки на поверхности легированного поликремния элементов разводки формируют слой окисла, затем осаждают слой нелегированного поликремния, проводят анизотропное реактивное. ионно-плазменное травление этого слоя до полного удаления поликремния с планарных участков структуры, а слой окисла уда,„Д2„„1499б04 А1 ной 0,9 мкм и слой подэатворного окисла толщиной 0,04 мкм. Наносят слой поликремния 0,5 мкм и легируют его фосфором. Формируют маску иэ фоторезиста и проводят реактивное ионно-плазменное травление слоя легированного поликремния. Далее на поверхности легированного поликремния формируют слой окисла толщиной 0,01 — 0,07 мкм и на него наносят слой нелегированного поликремния толщиной 0,15 — 0,40 мкм.

Проводят анизотропное реактивное ионноплазменное травление его. Удаляют окись кремния с поверхности элементов первого уровня разводки и с поверхности на кремниевой подложке, Термическим окислением формируют слой окиси кремния, толщина которого на поликремнии 0,22 мкм, а на поверхности подложки 0,1 мкм. Наносят слой алюминия толщиной 0,5 мкм и с помощью фотолитографии формируют второй уровень разводки МОП-структуры. 2 з.п.флы, 7 ил. ляют с поверхности элементов первого уровня разводки одновременно с травлением окисла на кремниевой подложке.

На поверхности элементов из легированного поликремния формируют слой окисла толщиной 0,01 —,О, 7 мкм, Нелегированный поликремний осаждают слоем толщиной 0,15-0,40 мкм.

Минимальная толщина слоя окисла на поверхности легированного поликремния после удаления маски с рисунком первого уровня разводки ИС составляет 0,1 мкм. Если она ниже 0,01 мкм, слой, формируемый на поверхности легированного поликремния, имеет сквозные дефекты. Поэтому он не может защитить поверхность разводки

1499604 при реактивном ионна-плазменном травлении слоя нелегированного поликремния во время формирования пристеночных сглаженных областей. В результате поверхность первого уровня разводки

МОП-структуры имеет локальные области с пониженной толщиной проводящего материала, формируемый в этих областях слой, изолирующего материала имеет дефекты, и надежность межслойной изоляции МОПструктуры резко снижается. Если она превышает 0,07 мкм и составляет, например, 0,8 — 0,10 мкм, при травлении окисного слоя после реактивного ионно-.плазменного травления нелегированного поликремния резко ускоряется травление окисла в области междулегированным и нелегированным поликремнием. Это происходит вследствие интенсификации доступа травителя в щель между указанными областями поликремния. В результате повышается глубина щели и затрудняется удаление из остатков травителя. Последнее резко повышает дефектность межслойного диэлектрика в данной области при формировании изолирующего слоя на поликремнии первого уровня разводки и снижает надежность межслойной изоляции МОП-структур.

Минимальная толщина слоя нелегированного поликремния, используемого для формирования сглаженных пристеночных областей 0,15 мм. Если толщина этого слоя ниже 0,15 мкм, надежность изоляции элементов разводки МОП-структур находится на уровне, достигаемом в известных способах, Максимальная толщина слоя нелегированного поликремния, осаждаемого после окисления поверхности элементов из легированного поликремния, не должна превышать 0,4 мкм. В противном случае точность воспроизведения размеров элементов первого уровня разводки МОП-структур по все поверхности хуже чем 0,1 мкм, На фиг.1 представлена окисленная кремниевая подложка со слоем легированного поликремния после травления этого слоя по рисунку первого уровня разводки; на фиг.2 — то же полупроводниковая подложка после формирования слоя окисла на поверхности легированного поликремния элементов первого уровня разводки; на фиг.З вЂ” полупроводниковая подложка после нанесения слоя нелегированного поликремния; на фиг.4 — полупроводниковая подложка после аниэотропного реактивного ионно-плазменного травления слоя нелегированного поликремния, имеющая сглаженные пристеночные области дополнительной боковой изоляции элементов первого уровня разводки; на фиг.5 — полупроводниковая подложка после травления окисла на поверхности подложки и элементов первого уровня разводки; на фиг.6 — полупроводниковая подложка после формирования изолирующего слоя на поверхности подложки и элементов разводки; на фиг.7 полупроводниковая подложка после травления слоя проводящего материала по рисун10 ку второго уровня разводки.

На поверхности кремниевой подложки

1 формируют слой 2 окисла, затем слой 3 легированного поликремния, маску 4 с рисунком первого уровня разводки, проводят

15 травление слоя легированного поликремния в областях, не защищенных маской (фиг,1), Удаляют с поверхности подложки маску 4, формуют, слой 5 окисла на поверхности элементов разводки (фиг,2). Осаждают слой 6 нелегированного поликремния (фиг.3). Проводят анизотропное реактивное ионно-плазменное травление данного слоя до полного удаления с планарных участков .структуры нелегированного поликремния, в результате чего образуются сглаженные пристеночные области SION 7 элементов первого уровня разводки (фиг,4). Далее стравливают окисел с поверхности подложки и с поверхности элементов первого уров30 ня разводки. При этом между легированным поликремнием и нелегированным поликремнием пристеночных областей остается окисел 8 (фиг.5). Формируют на поверхности подложки и поликремниевых элементов

35 первого уровня разводки изолирующий слой 9 (фиг.6). Наносят на поверхность подложки слои 10 проводящего материала, затем маску 11 с рисунком второго уровня разводки, травят проводящий материал в

40 областях, не защищенных маской (фиг.7).

Примеры реализации способа.

Пример 1. На кремниевой монокристаллической подложке 1 марки КДБ7,5 методом локального окисления формируют

45 слой двуокиси кремния толщиной 0,9 мкм и слой 2 подзатворного SI0z толщиной 0,04 мкм. Затем формируют слой 3 легированного поликремния толщиной 0,5 мкм, для чего вначале осаждают поликристаллический

50 кремний на установке "Изотрон", проводят термообработку в атмосфере РОС!з при

800 С и стравливают ФСС, образовавшиеся на его поверхности. Используя стандартный процесс фотолитографии формируют на по55 верхности подложки маску 4 из фоторезиста

ФП-051Т и проводят реактивное ионноплазменное травление слоя легированного поликремния в разряде смеси SI=o+ СгРзС з (20-90%) на установке 08ПХ0100Т-005. Удаляют органическую маску в смеси Каро

1499604

20

35

50

55 (H?SO4+ H20zI. Далее на поверхности легированного поликремния формируют слой 5 окисла толщиной 0,01 мкм окислением в атмосфере сухого кислорода при 860 С. Наносят слой 6 нелегированного поликремния толщиной 0,15 мкм и проводят его анизотропное реактивное ионно-плазменное травление в разряде SICI4+ СгЕзС1з(10-40 ) ) на установке 08ПХО100Т-005, что приводит к образованию структуры со сглаженным профилем. С поверхности монокристаллического кремния в областях, не покрытых поликремниевой разводкой, удаляют двуокись кремния. Одновременно с поверхности разводки стравливается окисел. С помощью термического окисления формируют слой изолирующего SI0z 7., толщина которого на поликремнии 0,220 мкм, а на поверхности подложки 0,1 мкм. Далее наносят слой алюминия толщиной 0,5 мкм, формируют маску из фотореэиста ФП-051МК с рисунком второго уровня разводки МОПструктуры и проводят реактивное ионноплазменное травление алюминия в разряде

SiCI4 + CgFgCIg (25-30 ) на установке

08ПХО100Т-005.

Пример 2, Операции совпадают с операциями примера 1 до операции формирования маски с рисунком первого уровня разводки, Ее изготавливают следующим образом. Ее изготавливают следующим образом. Наносят нв слой поликремния слой

3!эйли толщиной 0,1 мкм, на котором формируют маску из фоторезиста, далее Я!эйли травят в плазме CF4, в результате чего формируется двухслойная маска — фоторезист 3!зМ4. Затем через зту маску травят легированный поликристаллический кремний в разряде чистого СРгС!г. Маску удаляют сначала обработкой в кислородной плазме, затем в плазме СЕ4. Осаждают пиролитическим способом слой окисла толщиной 0,07 мкм, слой нелегированного поликремния толщиной 0.4 мкм. Проводят анизотропное реактивное ионно-плазменное травление этого слоя в плазме CFzClz.

Стравливают с поверхности монокристал. лического кремния слой окисла, формируют слой изолирующего диэлектрика, состоящий из 0,02 мкм термического SION и 0,05 мкм $!зй4. Наносят на поверхность структуры слой дисилицида титана толщиной 0,2 мкм, формируют маску из фотореэиста ФП051Т и травят дисилицид титана и нитрид кремния в плазме СгЕзС! + О (15-30 ).

Пример 3. Операции совпадают с операциями примера 1 до операции формирования на поверхности легированного поликремния слоя окисла. Этот слой получают также окислением с тем отличием, что его толщина 0,02 — 0,04 мкм. Далее осаждают слой нелегированного поликремния толщиной 0,3 мкм и проводят его анизотропное реактивное ионно-плазменное травление в разряде ЯЕв+ CFzClz (20-60 ). Травят подэатворный диэлектрик в областях, не защищенных поликремниевой разводкой, Путем окисления ее поверхности формируют изоляционный слой, причем слой окисла на поликремнии формируют толщиной 0,085 мкм, а на монокристаллической кремниевой подложке 0,035 мкм. Наносят на поверхность структуры слой легированного фосфором полиКремния толщиной 0,5 мкм, Формируют маску с рисунком второго уровня разводки. Травят поликристаллический кремний в разряде SFe+ CaFaCb (20-90 ).

Использование способа позволяет повысить пробивное напряжение изоляции между элементами разводки при точности воспроизведения элементов первого уровня разводки 0,1 мкм.

Ф о р мул а изобретен и я

1. Способ сглаживания рельефа диэлектрической изоляции интегральных схем с многоуровневой разводкой, включающий окисление кремниевой подложки, формирование слоя легированного поликремния, формирование маски с рисунком первого уровня разводки, травление слоя легированного поликремния в областях, незащищенных маской, удаление маски, травление окисного слоя на поверхности подложки, формирование изолирующего слоя на поликремнии и поверхности подложки, нанесение слоя проводящего материала, формирование маски с рисунком втооого уровня разводки, травление слоя проводящего материала в ооластях, не защищенных маской, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности интегральных схем и повышения точности воспроизведения размеров их элементов, после удаления маски с рисунком первого уровня разводки на поверхности легированного поликремния элементов разводки формируют слой окисла, затем осаждают слой нелегированного поликремния, проводят анизотропное реактивное ионно-плазменное травление этого слоя до полного удаления поликремния с планарных участков структуры, слой окисла удаляют с поверхности элементов первого уровня разводки одновременно с травлением окисла на кремниевой подложке, 2, Способпо п.1,отл ичающи йся тем, что слой окисла на поверхности легиро1499604

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю.шийся тем, что слой нелегированного поликремния осаждают толщиной 0.15-0,40 мкм. ванного поликремния формируют толщиной

0,01-0,07 мкм.

Х

2. У

1 Qgg. 7

Составитель В.Устинов

Техред М.Моргентал Корректор Н.Милюкова

Редактор Т.Федотов

Заказ 1956 Тираж Подписное

ЙНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101