Способ сглаживания рельефа диэлектрической изоляции интегральных схем с многоуровневой разводкой Советский патент 1993 года по МПК H01L21/82 

ри реактивном ионно-плазменном травлеии слоя нелегированного поликремния во ремя формирования пристеночных сглаенных областей. В результате поверхость первого уровня разводки ОП-структуры имеет локальные области с пониженной толщиной проводящего материала, формируемый в этих областях слой золирующего материала имеет дефекты, и наёжность межслойной изоляции МОП- труктуры резко снижается. Если она превышает 0,07 мкм и составляет, например, 0,8-0,10 мкм, при травлении окисного лоя после реактивного ионно-плазменного травления нелегированного поликремния резко ускоряется травление окисла в области между легированным 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 нелегиро- ванногр 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-полупроводниковая подложка после нанесения слоя нелегированного поликремния; н а фиг.4 - полупроводниковая подложка после анизотропного реактивного ионно-плазменного травления слоя нелегированного поликремния, имеющая сглаженные пристеночные области дополнительной боковой изоляции элементов первого уровня разводки; на фиг.5 - полупроводниковая подложка прсле 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 рисун0 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

5 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). Осажда0 ют слой 6 нелегированного поликремния (фиг.З), Проводят анизотропное реактивное ионно-плазменное травление данного слоя до полного удаления с планарных участков структуры нелегированного поликремния, в

5 результате чего образуются сглаженные пристеночные области SlOa 7 элементов первого уровня разводки (фиг.4). Далее стравливают окисел с поверхности подложки и с поверхности элементов первого уров0 ня разводки. При этом между легированным поликремнием и нелегированным поликремнием пристеночных областей остается окисел 8 (фиг.5). Формируют на поверхности подложки и поликремниевых элементов

5 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

0 областях, не защищенных маской (фиг.7). Примеры реализации способа. Пример 1.На кремниевой монокристаллической подложке 1 марки КДБ-7,5 методом локального окисления формируют

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

0 кремний на установке Изотрон, проводят термообработку в атмосфере РОС1з при и стравливают ФСС, образовавшиеся на его поверхности. Используя стандартный процесс фотолитографии формируют на по5 верхности подложки маску 4 из фоторезиста ФП-051Т и проводят реактивное ионно- плазменное травление слоя легированного поликремния в разряде смеси 5Рб+ С2РзСз (20-90%) на установке 08ПХ0100Т-005. Удаляют органическую маску в смеси Каро

(H2S04 + Н202). 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 SICU + С2РзС1з (10-40%) на установке 08ПХ0100Т-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 SI02 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 фоторезиста ФП-051МК с рисунком второго уровня разводки МОП- структуры и проводят реактивное ионно- плазменное травление алюминия в разряде SiCU + С2РзС1з (25-30%) на установке 08ПХ0100Т-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 на слой поликремния слой 51зМ4 толщиной 0,1 мкм, на котором формируют маску из фоторезиста, далее Si3N4 травят в плазме CF, в результате чего формируется двухслойная маска - фоторезист S13N4. Затем через зту маску травят легированный поликристаллический кремний в разряде чистого CF2CI2. Маску удаляют сначала обработкой в кислородной плазме, затем в плазме СР4. Осаждают пи- ролитическим способом слой окисла толщиной 0,07 мкм, слой нелегированного поликремния толщиной 0,4 мкм. Проводят анизотропное реактивное ионно-плазменное травление этого слоя в плазме CFzCla. Стравливают с поверхности монокристаллического кремния слой окисла, формируют слой изолирующего диэлектрика, состоящий из 0,02 мкм термического SI02 и 0,05 мкм Si3N4. Наносят на поверхность структуры слой дисилицида титана толщиной 0,2 мкм, формируют маску из фоторезиста ФП- 051Т и травят дисилицид титана и нитрид кремния в плазме С2РзС1 + 02 (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 SFe + CF2CI2 (20-60%). Травят под- затворный 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 ни поверхность структуры слой легированного фосфором поли1Гремния толщиной 0,5 мкм. Формируют маску с рисунком второго уровня разводки. Травят поликристаллический кремний в разряде SF6 + C2F3CI3 (20-90%).

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

25

Формула изобретения

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,

формировавшие маски с рисунком втооого уровня разводки,травление слоя проводящего материала в областях, не защищенных маской, отличающийся 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 равление этого слоя до полного удаления поликремния с планерных участков структуры, слой окисла удаляют с поверхности зле- ментов первого уровня разводки одновременно с травлением окисла на кремниевой подложке,

2,Способ по п. 1,отличающийся ем, что слой окисла на поверхности легированного поликремния формируют толщиной3. Способ по п. 1.отличающийся

0,01-0.07 мкм.тем, что слой нелегированного поликремния

осаждают толщиной 0,15-0,40 мкм.

N NX Д..

чМ

Фин

Фиг.

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 планар- ных 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 ионно- плазменное 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.ф- лы. 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.

Фиг. 5

Фиг. 6

фиг. 7