PROCESS FOR MAKING CONTACT HOLES IN INSULATING LAYERS APPLIED TO SEMICONDUCTOR MATERIAL

Abstract: 1. Method of manufacturing contact window openings in insulating layers consisting of silicon dioxide and/or silicon nitride and disposed on a semiconducting material, by employing reactive-ion etching using a gas mixture of a halogenized hydrocarbon and oxygen, characterized in that by using another gas mixture of sulphurhexafluoride and a noble gas at a mixture of sulphurhexafluoride to noble gas of at least 1 : 10, the exposed surface of the semiconducting material is etched only slightly or superficially.

Description: Verfahren zum Herstellen von Kontaktöffnungen in auf Halbleitermaterial angeordneten Isolierschichten Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es in der US-PS 3 795 557 beschrieben ist. Mit zunehmender Integrationsdichte integrierter Schaltungen und dem damit verbundenen Übergang zu immer feineren Strukturen treten Probleme hinsichtlich der Herstellung von Öffnungen durch Ätzen auf. So kommt es z.B. beim Nassätzen von der Kontaktierung dienenden Öffnungen in Isolierschichten aus Siliciumdioxid zum Unterätzen der Ätzmasken. Das Problem konnte durch den Übergang zu geeigneten Trockenätzverfahren, und zwar insbesondere durch die Anwendung des reaktiven Ionenätzens(RIE), überwunden werden. Mit reaktiven Ionenätzverfahren (RIE-Verfahren) erhält man ein anisotropes Ätzverhalten, das bedeutet vertikale Ätzwände ohne Unterätzen der Maske. (siehe "J.Vac.Sci.Techn." Sept./Oct. 1980, Seiten 1177 bis 1183, insbesondere Seite 1179). Bei gebräuchlichen RIE-Verfahren zum Ätzen von Kontaktlöchern in Isolierschichten aus Siliciumdioxid oder Si liciumnitrid finden halogenierte Kohlenwasserstoffe Verwendung. Solche Prozesse bewirken jedoch eine Veränderung der zu kontaktierenden Halbleiteroberflächen, d.h. der Oberfläche von mono- oder polykristallinem Silicium, (siehe hierzu EP-A1 0 036 144). Bei der Herstellung von metallischen Zuleitungen, z.B. elektrischen Zwischenverbindungen aus Aluminium, ergibt sich dadurch ein stark erhöhter Kontaktwiderstand, der zum Ausfall der integrierten Schaltungen führt. Die vorliegende Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, ein RIE-Verfahren anzugeben, mit dem Kontaktöffnungen hergestellt werden können, die nach der Metallisierung im Vergleich zum Nassätzen keinen erhöhten Kontaktwiderstand haben. Die Vorteile der Erfindung liegen in der Lösung der Aufgabe selbst sowie in der damit verbundenen Verbesserung der Ausbeute an integrierten Schaltungen. In der EP-A1 0 015 403 ist zwar beschrieben, das reaktive Ionenätzen von Silicium in Öffnungen einer Isolierschicht aus Siliciumdioxid und/oder Silicumnitrid mit einer schwefelhexafluoridhaltigen Gasmischung, nämlich Schwefelhexafluorid + Chlor + Inertgas, durchzuführen.In der bereits erwähnten EP-A1 0 036 144 ist jedoch auch angegeben, dass sich dabei eine Oberflächenverunreinigung des Siliciums durch Schwefel ergibt. Wie die Erfinder erkannt haben, lässt sich jedoch mit dem angegebenen Verfahren die während des Ätzens der Isolierschichten mit halogenierten Kohlenwasserstoffen entstehende, unter anderem mit Kohlenstoff verunreinigte Oberflächenschicht des Siliciums beseitigen, ohne dass die Siliciumoberfläche durch Schwefel wieder verunreinigt wird. Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In und an einer Halbleiter scheibe werden nach einem herkömmlichen Verfahren integrierte Schaltungen hergestellt. Nach Aufbringen einer Isolierschicht aus Siliciumdioxid oder Siliciumnitrid und einer Photomaske wird nach deren Strukturierung der Ätzprozess zur Herstellung von Kontaktöffnungen in einer herkömmlichen RIE-Anlage (13,6 MHz)durchgeführt. Dabei wird zunächst mit einem Gasgemisch aus halogeniertem Kohlenwasserstoff, vorzugsweise Trifluormethan, und Sauerstoff im Verhältnis 3:1 die Isolierschicht aus vorzugsweise Siliciumdioxid und/oder Siliciumnitrid anisotrop bis zur Oberfläche des zu kontaktierenden Halbleitermaterials durchgeätzt. Anschliessend wird in derselben Ätzanlage in einem weiteren Ätzprozess mit einem Gasgemisch aus Schwefelhexafluorid und einem Edelgas, vorzugsweise Argon, die Oberfläche des freigelegten Halbleitermaterials geätzt, wobei das Mengenverhältnis von Schwefelhexafluorid zu Edelgas vorzugsweise 1:12,5 beträgt. Bei einem Gasdurchfluss von 54 ml/min, einem Druck von 67 Pa und einer Hochfrequenzleistung von 500 W ergibt sich für monokristallines Silicium eine Ätzrate von angenähert 10 nm/min. Zur Erzielung eines ausreichend niedrigen Kontaktwiderstandes erwies sich eine Ätzzeit von 1,5 min als ausreichend.

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zum Herstellen von Kontaktöffnungen in aus Siliciumdioxid und/oder Siliciumnitrid bestehenden und auf einem Halbleitermaterial angeordneten Isolierschichten durch reaktives Ionenätzen mittels eines Gasgemisches aus einem halogenierten Kohlenwasserstoff und Sauerstoff, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem anderen Gasgemisch aus Schwefelhexafluorid und einem Edelgas im Mischungsverhältnis Schwefelhexafluorid zu Edelgas von mindestens 1:10 die freigelegte Oberfläche des Halbleitermaterials angeätzt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Edelgas Argon verwendet wird. 3.Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass bei einer Hochfrequenzleistung von 500 W, einer Gasdurchflussmenge von ca. 50ml/min und einem Gesamtgasdruck von ca. 70 Pa gearbeitet wird. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ätzschritte in derselben Ätzanlage durchgeführt werden.

Inventors: LACHER, MANFRED, PRUFER, GERD, DR., Prüfer, Gerd, Dr.
Applicants: DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GMBH
Application year: 1985
Main classification: H01L21
IPC codes: H01L21