способ создания изоляции в производстве ис
Классы МПК: | H01L21/76 получение изоляционных областей между компонентами |
Автор(ы): | Лукасевич М.И., Шевченко А.П. |
Патентообладатель(и): | Акционерное общество открытого типа "Научно- исследовательский институт молекулярной электроники и завод "Микрон" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1995-06-29 публикация патента:
10.04.1998 |
Использование: технология ИС с высокой степенью интеграции, способы изоляции в производстве ИС. Сущность изобретения: способ создания изоляции ИС включает формирование первого слоя нитрида кремния на поверхности кремниевой подложки, осаждение окисла кремния, окисление открытых участков кремниевой подложки, создание U-образных канавок на участках прокисления, окружающих области элементов ИС, покрытие стенок канавок слоем окисла кремния, осаждение второго слоя нитрида кремния, заполнение канавок поликристаллическим кремнием, окисление поликристаллического кремния в канавках. Способ позволяет снизить уровень структурных дефектов в изолированных областях кремния и повысить процент выхода годных в производстве ИС. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
Способ создания изоляции в производстве ИС, включающий формирование первого слоя нитрида кремния на поверхности кремниевой подложки, вскрытие окон в первом слое нитрида кремния, окисление открытых участков кремниевой подложки, создание U-образных канавок на участках прокисления, окружающих области элементов ИС, покрытие стенок канавок слоем окисла кремния, заполнение канавок поликристаллическим кремнием, окисление поликристаллического кремния в канавках, отличающийся тем, что после осаждения на кремниевую подложку первого слоя нитрида кремния осаждают слой окисла кремния, вскрывают окна в слоях первого нитрида кремния и окисла кремния, а после покрытия стенок канавок слоем окисла кремния осаждают второй слой нитрида кремния.Описание изобретения к патенту
Изобретение применяется в микроэлектронике, а именно технологии изготовления ИС высокой степени интеграции с комбинированной диэлектрической изоляцией. Изобретение относится к технологии производства интегральных схем, а более конкретно к способу изготовления диэлектрической изоляции компонентов ИС. В технологии производства интегральных микросхем одной из важнейших операций является создание изоляции компонентов ИС. Качество изоляции оказывает большое влияние на электрофизические характеристики компонентов ИС, а следовательно, и на выход годных изделий. Кроме того, от размеров изолирующих областей зависит плотность интеграции ИС. Поэтому изготовление высокоэффективной и надежной изоляции компонентов ИС является актуальной и важной задачей разработчиков ИС. Известны многочисленные способы изоляции компонентов ИС, однако наиболее распространение получил способ так называемой боковой диэлектрической изоляции, при которой области формирования отдельных компонентов ИС отделяются друг от друга с боков слоем диэлектрика, в то время как изоляция данных участков областей формирования компонентов осуществляется с помощью p-n-перехода. Известен способ формирования изолирующих областей в полупроводниковых приборах, включающий формирование изолирующей канавки, нанесение изолирующей пленки на внутреннюю поверхность канавки, заполнение канавки поликристаллическим кремнием, стравливание осажденного материала с поверхности подложки с одновременным вытравливанием его в канавке на определенную глубину, окисление поликристаллического кремния в канавке [1]. Недостатком данного способа является возникновение больших внутренних механических напряжений в монокристаллическом кремнии в процессе окисления поликристаллического кремния, ограниченного слоем диэлектрика на боковых стенках канавок и монокристаллическим кремнием. Как известно, при окислении объем образующегося окисла кремния превышает объем окисляемого кремния (поликристаллического кремния) в 2,0-2,5 раза. Если окисление происходит в консервативной системе, создаваемой боковыми стенками канавки, покрытыми диэлектриком, то образующийся окисел кремния, оказывая давление во все стороны, выдавливается за счет текучести на поверхность. Величина возникающих механических напряжений зависит от температуры процесса окисления, определяющей скорость окисления и вязкость окисла кремния. В том случае, когда величина напряжений превышает величину критического напряжения образования дислокаций в кремнии, может произойти пластическая деформация и генерация дислокаций (Рейви К. Дефекты и примеси в полупроводниковом кремнии. М.: Мир, 1984). Максимальная концентрация дефектов локализована непосредственно вблизи боковых стенок канавок на поверхности кремния Y.Katsumata et al. Sud - 20 ps ECL Bipolar Technology wigh Breakdown Vjltage, ESSDERC 93 (Proceeding of the 23rd Evropean Solid State Device Research Conference), Grenoble-France 13-16 September 1993). Изготовление полупроводниковых приборов пристеночных по отношению к канавкам приводит к резкому снижению процесса выхода годных за счет ухудшения электрических параметров приборов. Известны технические решения, позволяющие частично уменьшить указанные недостатки способа формирования изолирующих областей в полупроводниковых приборах в результате сочетания двух методов изоляции - канавками, заполненными поликристаллическим кремнием и локальным толстым диэлектриком. Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ изготовления полупроводникового прибора, включающий формирование на открытых участках кремниевой подложки окисла кремния путем окисления через маску первого слоя нитрида кремния, осаждение второго слоя нитрида кремния и окисла кремния, создание отверстий на участках прокисления и в слоях второго нитрида кремния и окисла кремния, формирование через отверстии канавок в кремнии, создание слоя окисла кремния на стенках канавок, заполнение канавок поликристаллическим кремнием, удаление слоя окисла кремния с поверхности, с последующим прокислением поликристаллического кремния и удалением второго слоя нитрида кремния с поверхности [2]. На фиг. 1, а, б, в, г представлены основные этапы изготовления изоляции по способу в соответствии с прототипом [2]. На фиг. 1, а представлен разрез структуры после формирования на открытых участках кремниевой подложки 1 окисла кремния 2 окислением через маску первого слоя нитрида кремния, с последующим удалением маски, осаждения второго слоя нитрида кремния 3 и окисла кремния 4. На фиг. 1, б представлен разрез структуры после создания на участках прокисления 2 и в слоях нитрида и окисла кремния отверстий 5 и формирования через отверстия глубоких канавок в кремнии 6. На фиг. 1, в представлен разрез структуры после создания слоя окисла кремния на стенках канавок 7, заполнения канавок поликристаллическим кремнием 8 и удаления слоя окисла кремния с поверхности. На фиг. 1, г представлен разрез структуры после прокисления поликристаллического кремния 9 и удаления слоя нитрида кремния с поверхности. Однако указанный способ не полностью решает задачу снижения внутренних механических напряжений и создания бездефектных областей монокристаллического кремния для формирования полупроводниковых приборов. При прокислении (по прототипу) поликристаллического кремния в канавках происходит интенсивное окисление кремния и поликристаллического кремния вглубь подложки вдоль стенок канавок (эффект образования "птичьего клюва"), вызванный туннелированием окислителя, из-за высоких скоростей диффузии, через слой двуокиси кремния на стенках канавок. При этом глубина "птичьего ключа" определяется толщиной слоя окисла на стенках канавки и при толщине окисла в 3000![способ создания изоляции в производстве ис, патент № 2108638](/images/patents/363/2108638/2108638-2t.gif)
- осаждаемый второй слой нитрида кремния закрывает (экранирует) окисленные участки кремниевой подложки и их торцевые участки в местах формирования канавок, в результате чего при окислении поликристаллического кремния в канавках окислитель не приникает в слой окисла на стенках канавок, через который он мог бы диффундировать вглубь подложки, с образованием "распирающего" окисла кремния, вносящего дефекты;
- окисление поликристаллического кремния в U-образных канавках происходит только на поверхности, выше нижнего уровня окисления участков кремниевой подложки, что исключает формирование механических напряжений в монокристаллическом кремнии в области элементов ИС;
- в результате осаждения слоя нитрида кремния на стенках канавок вводится дополнительная компенсация механических напряжений в структуре канавки. Такая совокупность отличительных признаков позволяет устранить недостатки прототипа и обеспечить высокий процент выхода годных ИС. На фиг. 2, а, б, в, г представлены основные этапы изготовления изоляции по предлагаемому способу. На фиг. 2,а представлен разрез структуры после формирования первого слоя нитрида кремния 10 и окисла кремния 11 на поверхности кремниевой подложки 1, вскрытия окон в первом слое нитрида кремния и в окисле кремния, окисления открытых участков кремниевой подложки 2. На фиг. 2,б представлен разрез структуры после создания U-образных канавок 6 в кремниевой подложки на участках прокисления 5. На фиг. 2,в представлен разрез структуры после покрытия стенок канавок окислом кремния 7, осаждения второго слоя нитрида кремния 12 и заполнения канавок поликристаллическим кремнием 8. На фиг. 2,г представлен разрез структуры после прокисления поликристаллического кремния 9 и удаления слоя нитрида кремния и окисла кремния с поверхности. Пример. В монокристаллической подложке P-типа проводимости (
![способ создания изоляции в производстве ис, патент № 2108638](/images/patents/363/2108024/961.gif)
![способ создания изоляции в производстве ис, патент № 2108638](/images/patents/363/2108001/183.gif)
![способ создания изоляции в производстве ис, патент № 2108638](/images/patents/363/2108024/961.gif)
![способ создания изоляции в производстве ис, патент № 2108638](/images/patents/363/2108001/183.gif)
![способ создания изоляции в производстве ис, патент № 2108638](/images/patents/363/2108638/2108638-3t.gif)
![способ создания изоляции в производстве ис, патент № 2108638](/images/patents/363/2108638/2108638-4t.gif)
![способ создания изоляции в производстве ис, патент № 2108638](/images/patents/363/2108009/177.gif)
Класс H01L21/76 получение изоляционных областей между компонентами