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TEOS/TEPO-Gemisch zur Herstellung phosphordotierter Siliziumoxidschichten mittels (Plasma-)CVD

IP.com Disclosure Number: IPCOM000012076D
Original Publication Date: 2003-May-25
Included in the Prior Art Database: 2003-May-25
Document File: 2 page(s) / 359K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Die chemische Gasphasenabscheidung ist eine Methode zur Herstellung von Materialien, bei der gasfoermige chemische Ausgangsverbindungen auf einer Oberflaeche zu einer duennen Feststoffschicht reagieren. Wesentliche Bedeutung bei der Schichterzeugung hat hierbei die Erscheinung einer chemischen Reaktion ebenso wie die Voraussetzung, dass die Reaktanden waehrend der Reaktion in der Gasphase vorliegen. Eine Moeglichkeit die Eigenschaften der erzeugten Schicht zu beeinflussen besteht darin, die Zusammensetzung der Komponenten in der Gasphase gezielt zu regulieren. Zur Erzeugung phosphordotierter Siliziumschichten wie beispielsweise Phosphorsilikatglas (PSG) und Borphosphorslikatglas (BPSG) mittels Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition (PECVD) werden u.a. die Verbindungen Tetraethylorthosilikat (TEOS) und Triethylphosphat (TEPO) als Ausgangsverbindungen verwendet. Diese Verbindungen sind unter Standardbedingungen Fluessigkeiten mit vergleichbarem Dampfdruck und vergleichbarer Dichte. Um die Fluessigkeiten in die Gasphase zu ueberfuehren, werden diese innerhalb eines Reaktionskammerzufuehrungssystems erwaermt und unter Druck in einen Heliumtraegerstrom injiziert. Verduennt innerhalb dieses Heliumgasstromes gelangen die beiden Reaktionskomponenten mit einer definierten Zusammensetzung in die Reaktionskammer, in der auf dem sich darin befindenden Substratwafer die chemische Reaktion auf der Waferoberflaeche stattfindet. Die sich bildende duenne Feststoffschicht besteht aus einem Silikatgrundgeruest, in welches Phosphoroxid eingebunden ist. Der Anteil an in diesem Silikat gebundenen Phosphor ist entscheidend fuer die Eigenschaften der duennen Feststoffschicht und kann ueber das Mengenverhaeltnis der Ausgangsverbindungen TEOS und TEPO geregelt werden. Der Phosphorgehalt beeinflusst die Verfliessbarkeit der Silikatschicht sowie die Faehigkeit, Natriumionen zu binden. Ein Verfliessen der PSG-Schicht ist notwendig, um eine moeglichst planare Oxidschicht zwischen den Metallisierungsebenen zu gewaehrleisten. Eine erhoehte Natriumionenkonzentration bzw. die Beweglichkeit der Natriumionen traegt zur Erhoehung der elektrischen Leitfaehigkeit bzw. zu einer Veraenderung der Kapazitaet der PSG-Schicht bei und muss daher unterdrueckt werden. Natriumionen werden an den Phosphoroxidstrukturen, die in das Siliziumoxidgitter eingebaut sind, irreversibel gebunden und tragen somit nicht zur Leitfaehigkeit bei. Der Phosphorgehalt in der hergestellten Schicht darf bestimmte Gehaltswerte nicht ueber- bzw. unterschreiten und wird mittels Roentgenfluorreszenzanalyse ermittelt.

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TEOS/TEPO-Gemisch zur Herstellung phosphordotierter Siliziumoxidschichten mittels (Plasma-)CVD

Idea: Dr. Kai-Alexander Schreiber, AT-Villach

Die chemische Gasphasenabscheidung ist eine Methode zur Herstellung von Materialien, bei der gasfoermige chemische Ausgangsverbindungen auf einer Oberflaeche zu einer duennen Feststoffschicht reagieren. Wesentliche Bedeutung bei der Schichterzeugung hat hierbei die Erscheinung einer chemischen Reaktion ebenso wie die Voraussetzung, dass die Reaktanden waehrend der Reaktion in der Gasphase vorliegen. Eine Moeglichkeit die Eigenschaften der erzeugten Schicht zu beeinflussen besteht darin, die Zusammensetzung der Komponenten in der Gasphase gezielt zu regulieren.

Zur Erzeugung phosphordotierter Siliziumschichten wie beispielsweise Phosphorsilikatglas (PSG) und Borphosphorslikatglas (BPSG) mittels Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition (PECVD) werden u.a. die Verbindungen Tetraethylorthosilikat (TEOS) und Triethylphosphat (TEPO) als Ausgangsverbindungen verwendet. Diese Verbindungen sind unter Standardbedingungen Fluessigkeiten mit vergleichbarem Dampfdruck und vergleichbarer Dichte. Um die Fluessigkeiten in die Gasphase zu ueberfuehren, werden diese innerhalb eines Reaktionskammerzufuehrungssystems erwaermt und unter Druck in einen Heliumtraegerstrom injiziert. Verduennt innerhalb dieses Heliumgasstromes gelangen die beiden Reaktionskomponenten mit einer definierten Zusammensetzung in die Reaktionskammer, in der auf dem sich darin befindenden Substratwafer die chemische Reaktion auf der Waferoberflaeche stattfindet. Die sich bildende duenne Feststoffschicht besteht aus einem Silikatgrundgeruest, in welches Phosphoroxid eingebunden ist. Der Anteil an in diesem Silikat gebundenen Phosphor ist entscheidend fuer die Eigenschaften der duennen Feststoffschicht und kann ueber das Mengenverhaeltnis der Ausgangsverbindungen TEOS und TEPO geregelt werden. Der Phosphorgehalt beeinflusst die Verfliessbarkeit der Silikatschicht sowie die Faehigkeit, Natriumionen zu binden. Ein Verfliessen der PSG-Schicht ist notwendig, um eine moeglichst planare Oxidschicht zwischen den Metallisierungsebenen zu gewaehrleisten. Eine erhoehte Natriumionenkonzentration bzw. die Beweglichkeit der Natriumionen traegt zur Erhoehung der elektrischen Leitfaehigkeit bzw. zu einer Veraenderung der Kapazitaet der PSG-Schicht bei und muss daher unterdrueckt werden. Natriumionen werden an den Phosphoroxidstrukturen, die in das Siliziumoxidgitter eingebaut sind, irreversibel gebunden und tragen somit nicht zur Leitfaehigkeit bei. Der Phosphorgehalt in der hergestellten Schicht darf bestimmte Gehaltswerte nicht ueber- bzw. unterschreiten und wird mittels Roentgenfluorreszenzanalyse ermittelt.

Das neue Verfahren ermoeglicht die Phosphordotierung innerhalb der erzeugten Silikatschicht reproduzierbar und auf einen definierten Gehaltswert dadurch einzustellen, dass die beiden in fluessiger Form vorliegenden Reaktanden TEOS und TEPO vorab i...