DE3609681A1 - Vorrichtung und verfahren zur duennfilmerzeugung - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur duennfilmerzeugung

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Description

TlEDTKE - BüHLING - KlNNE - GrUPE; -:vjSbfeSim epa If*
P /■> O " .Dipi..-irtg'..H:Tiedtke f
Pellmann - (jirams - Ötruif - Diph-chem. α Böwing
" 8 " 3609681 DipL-lng. R Kinne
Dipl.-Ing. R Grupe
Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing. K Grams
Dipl.-Chem. Dr. B. Struif
Bavariaring 4, Postfach 20 2403 8000 München 2
Tel.:089-539653 Telex: 5-24 845 tipat Telecopier: 0 89-537377 cable: Germaniapatent München 21. März 19 86
DE 5704/case PF62029
Nippon Telegraph and Telephone Corporation Tokio, Japan Vorrichtung und Verfahren zur Dünnfilmerzeugung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen eines dünnen Films wie eines Isolierfilms für das Ebnen der Oberfläche einer Halbleitervorrichtung mit erhabenen und vertieften Bereichen.
Zum Erhalten einer hochintegrierten Schaltung mit einer hohen Packungsdichte und einer hohen Betriebszuverlässigkeit ist das Verfahren für das Einebnen von Elementen und Zwischenverbindungen wesentlich. Es wurden verschiedenerlei Einebnungsverfahren vorgeschlagen und vorgeführt, wie ein Abhebeverfahren, ein Nachätzverfahren, ein Schleuderauftragsverfahren, ein Vorspannungs-Zerstäubungsverfahren und dergleichen. Bei dem Abhebeverfahren entstehen die Probleme, daß der Prozeß hierfür kompliziert ist und das bei diesem Prozeß verwendete Abdeckmittel nicht vollständig entfernt wird. Bei dem Nachätzverfahren entstehen Probleme insofern, als es schwierig
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Λ / 2 r;
-9- DE 5704
ist, ein Harz gleichmäßig aufzutragen und die Dicke eines zu ätzenden Halbleiterplättchens gleichförmig zu steuern. Bei dem Schleuderauftragverfahren muß die Dicke eines g Films ausreichend gesteigert werden, um Nadellöcher zu verhindern, so daß ein Problem insofern entsteht, als es schwierig ist, außerordentlich kleine Durchgangsöffnungen zu bilden, da das Flächenverhältnis bzw. der Formfaktor der Durchgangsöffnung höher wird. Ferner entstehen Problerne durch eine hohe Dielektrizitätkonstante und durch Verschmutzung.
Das Vorspannungs-Zerstäubungsverfahren wie beispielsweise das von C. Y. Ting in "Study of planarized sputterdeposited SiO2", J. Vc. Sic. Technol., 15(3), Mai/Juni 1978, Seiten 1105-1112 beschriebene hat in der letzten Zeit beträchtliche Aufmerksamkeit gefunden, da für das Ebnen einer Oberfläche mit konvexen bzw. erhabenen und konkaven bzw. vertieften Bereichen mittels eines Dünnfilms nur eine einzige Vorrichtung erforderlich ist.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel für den Aufbau zur Ausführung dieses Vorspannungs-Zerstäubungsverfahrens. Die Fig. 1 zeigt eine Substratelektrode 1, eine Target- bzw. Prallelektrode 2, elektrische Spannungsquellen 3A und 3B für Hochfrequenzvorspannungen, eine Objektkammer 4, ein Gaseinleitsystem 5 und ein Objekt-Substrat 6. Bei diesem Aufbau wird die Prallelektrode 2 derart zerstäubt, daß die Teilchen des zerstäubten Materials auf der Oberfläche
des Substrats 6 abgelagert werden und einen Isolierfilm 30
bilden. In diesem Fall wird auch über die Substratelektrode 1 an das Substrat 6 eine Hochfrequenz spannung aus der Spannungsquelle 3B derart angelegt, daß Ar-Ionen auf das Substrat 6 auftreffen. Das Ebnen des Isolierfilms
kann unter Nutzung des Umstands herbeigeführt werden, daß 35
die Ätzgeschwindigkeit bei dem Ätzen des Isolierfilms
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durch die Ar-Ionen an einem geneigten Oberflächenteil des Substrats höher ist als an einer zu dem Substrat 6 parallelen ebenen Fläche des Substrats 6.
Mit dem Vorspannungs-Zerstäubungsverfahren kann ein dünner Film geebnet werden, jedoch bestehen folgende Mangel:
(1) Da die den Film bildenden Teilchen auf der Oberfläche einer Probe unter schrägem Einfallwinkel ankommen, ist es
-0 nicht möglich, einen ebenen Isolierfilm über einem vertieften Bereich einer Submikro-Anschlußstelle abzulagern, deren Formfaktor "Höhe/Zwischenabstand" im wesentlichen gleich oder größer als 1,0 ist.
(2) Da das Substrat 6 in einem Bereich angeordnet ist, in dem Plasma erzeugt wird, steigt die Temperatur des Substrats so hoch an, daß über einer Abdeckmittelschicht auf dem Substrat kein dünner Film abgelagert werden kann.
(3) Zum Steigern der Filmablagerungsgeschwindigkeit und der Ätzgeschwindigkeit müssen die Hochfrequenzleistungen der Spannungsquellen 3A und 3B gesteigert werden. In diesem Fall besteht jedoch die Möglichkeit, daß das Substrat 6 beschädigt wird. Infolgedessen ist eine Steigerung der Hochfrequenz leistung begrenzt.
(4) Da die Hochfrequenzleistung nicht gesteigert werden kann und infolge des durch das Anlegen einer Vorspannung an das Substrat verursachten Ätzens die Ablagerungsgeschwindigkeit relativ verringert wird, ist der Durchsatz gering.
(5) Falls die Reinheit der verwendeten Prallelektrode
gering ist, tritt es häufig auf, daß Verunreinigungen in 30
den abgelagerten Film eingemengt werden.
η In Anbetracht dessen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Films auf der Oberfläche einer Halbleitervorrichtung zu schaffen, die Vorsprünge und Vertiefungen in
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Submikron-Größenordnung mit einem Formfaktor nahe 1,0 oder größer als 1,0 hat.
Dabei soll mit der Erfindung ein Einebnungsverfahren geschaffen werden, welches auf einfache Weise ausführbar ist, wenig Beschädigungen eines Substrats gewährleistet und einen hohen Durchsatz sicherstellt.
,Q Weiterhin soll mit der Erfindung eine Vorrichtung geschaffen werden, die zum Einebnen einer Submikron-Verbindungsfläche einer hoch integrierten Schaltung dient und bei der die Einebnungsbedingungen auf einfache Weise festgelegt werden können.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß dann, wenn ein Elektronenzyklotronresonanz- bzw. ECR-Filmablagerungsverfahren (gemäß US-PS 4 401 054), das ein Filmerzeugungsverfahren ist, bei dem keinerlei Einebnen einer _ Verbindungs- bzw. Anschlußfläche vorgesehen ist, auf geeignete Weise mit einem Zerstäubungsverfahren kombiniert wird, eine rauhe Oberfläche mit Vorsprüngen und Vertiefungen mit einem hohen Formfaktor in einer hochintegrierten Schaltung vollkommen geebnet werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit der Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 bzw. den Verfahren gemäß den Patentansprüchen 7, 8, 9 und 12 gelöst.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist im Patentanspruch 2 aufgeführt.
Gemäß Patentanspruch 3 besteht eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung darin,
daß die Leistung einer elektrischen Vorspannungsquelle 35
zur Erfüllung folgende Bedingung festgelegt wird: Lei-
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stung/Substratelektrodenfläche ^ 0,88 (W/cm2).
Gemäß Patentanspruch 4 ist es ferner vorteilhaft, wenn g bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Durchflußmengen von aus einem ersten und einem zweiten Gaseinleitsystem eingeleiteten Gasen veränderbar sind und die von der Vorspannungsquelle abgegebene Vorspannung veränderbar ist.
Bei einer weiteren Ausgestaltung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine um das Fenster herum angeordnete Prallelektrode aus einem zu zerstäubenden Material, die sich zu der Objektkammer hin erstreckt und an die eine Gleichspannung oder Hochfrequenz spannung angelegt wird, sowie eine Spannungsquelle für das Zerstäuben der Prallelektrode durch das in der Plasmaerzeugungskammer erzeugte Plasma aus dem inerten Gas vorgesehen.
Weiterhin kann die Vorrichtung für das Einführen von 20
Plasma aus der Plasmaerzeugungskammer in die Objektkammer eine Vorrichtung zum Errichten eines elektrischen Feldes an dem Plasma aufweisen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Plasmaerzeugungskammer Mikrowellenenergie in der Weise zugeführt werden, daß unter Elektronenzyklotronresonanz Plasma aus dem ersten gasförmigen Material erzeugt wird, und an der Plasmaerzeugungskammer ein Magnetfeld in der Weise errichtet werden, daß unter der Wirkung des Magnetfelds das 30
erzeugte Plasma in die Objektkammer eingeführt wird,
wodurch das Plasma mit dem zweiten gasförmigen Material reagiert und die sich ergebenden Teilchen derart geführt werden, daß sie im wesentlichen vertikal auf das Objekt-Substrat auftreffen.
35
20
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Ferner können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Mikrowellenleistung, die Vorspannung, die Durchflußmenge des ersten und zweiten gasförmigen Materials sowie gegebenenfalls die Durchflußmenge des inerten Gases so verändert werden, daß das Verhältnis zwischen der Filmablagerungsgeschwindigkeit und der Ätzgeschwindigkeit auf ein gewünschtes Verhältnis gesteuert wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für einen Vorspannungs-Z
Stand der Technik zeigt.
für einen Vorspannungs-Zerstäubungsaufbau nach dem
Fig. 2 ist eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Filmerzeugungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Filmerzeugungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
25
Fig. 4A - 4C sind Schnittansichten für die Erläuterung eines Ausführungsbeispiels von aufeinanderfolgenden Schritten für das erfindungsgemäße Einebnen einer Anschlußfläche einer hochintegrierten
Schaltung.
30
Fig. 5 veranschaulicht die Abhängigkeit der Ablagerungsgeschwindigkeit von der Hochfrequenzleistung.
Fig. 6 veranschaulicht die Abhängigkeit der Ablagerungs-35
geschwindigkeit von der Gasdurchflußmenge.
l409681
-14- DE 571
Fig. 7A - 7C veranschaulichen den Zusammenhang
zwischen der Hochfrequenzleistungsdichte und
einem Einebnungsfaktor.
Fig. 8 veranschaulicht die Abhängigkeit eines Füllüngs-
verhältnisses von einem Formfaktor.
Fig. 9A - 9E sind Schnittansichten zur Erläuterung eines J^q weiteren Ausführungsbeispiels von aufeinanderfolgenden Schritten für das erfindungsgemäße Einebnen einer Anschlußfläche einer hochintegrierten Schaltung.
Fig. JOA und 10B sind Schnittansichten zur Erläuterung
einer Abwandlung der in den Fig. 9A - 9E gezeigten aufeinanderfolgenden Schritte.
Die Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Vorspannungs-Elektronenzyklotronenresonanz-Plasmaablagerung. Die Fig. 2 zeigt eine Hochfrequenz-Vorspannungsquelle für das Zuführen von Hochfrequenz-Vorspannungsleistung mit beispielsweise 13,56 MHz, eine Substratelektrode 12, eine Plasmaerzeuo_ gungskammer 13, eine Objektkammer 14, ein erstes Gaseinleitsystem 15 mit einem Steuerventil 15A, ein Objekt-Substrat 16, ein zweites Gaseinleitsystem 17 mit einem Steuerventil 17A, eine Magnetwicklung 18, eine Fensterblende 19 mit einem Fenster 19A, ein Wellenleiterrohr für das Einleiten von Mikrowellen mit einer Frequenz von beispielsweise 2,54 GHz in die Plasmaerzeugungskammer 13, ein Mikrowelleneinlaßfenster 21, ein Kühlsystem 22 für das Zuführen von Kühlwasser zu der Substratelektrode 12, ein Anpassungsglied
24 für das Zuführen von Hochfrequenzleistung zu der Sub-35
stratelektrode 12 und ein Vakuumsystem 25 für das Auf-
-15- DE 5704
rechterhalten eines erwünschten Vakuums bzw. Unterdrucks in den beiden Kammern 13 und 14.
Die an die Hochfrequenz-Vorspannungsquelle 11 angeschlossene Substratelektrode 12 ist im mittleren unteren Teil der Objektkammer 14 angeordnet; auf die Substratelektrode 12 wird das Substrat 16 aufgelegt, auf dem ein dünner Film erzeugt werden soll. Das Gaseinleitsystem 17 ist an die Seitenwand der Objektkammer 14 angeschlossen und zum Einleiten von Silangas (SiH.) ausgebildet, welches das Material für den auf dem Substrat 16 abzulagernden Dünnfilm ist. Die Plasmaerzeugungskammer 13 ist oberhalb der Objektkammer 14 angeordnet, wobei zwischen der Plasmaerzeugungskammer 13 und der Objektkammer 14 das Fenster 19A gegenüber dem Substrat 16 eingesetzt ist. Das Gaseinleitsystem 15 ist an den oberen Teil der Plasmaerzeugungskammer 13 angeschlossen und für das Einleiten von Ar-Gas und oder dergleichen ausgebildet.
Die Magnetwicklung 18 ist derart um die Plasmaerzeugungskammer 13 gelegt, daß die in dieser erzeugten Ionen durch das von der Magnetwicklung 18 erzeugte Magnetfeld wirkungsvoll in die Objektkammer 14 eingegeben werden können. Von den verschiedenartigen Verfahren zum Erzeugen von Ionen in der Plasmaerzeugungskammer 13 wie einem solchen mit parallelen ebenen Platten, einem Verfahren mit einem Zylinder, einem Ionenstrahl-Verfahren u. dergl. wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Mikrowel-
len-Elektronenzyklotronresonanz-Verfahren angewandt. Es 30
ist anzumerken, daß zum Einführen der in der Plasmaerzeugungskammer 13 erzeugten Ionen in die Objektkammer 14 ein elektrisches Feld benutzt werden kann.
Die in die Objektkammer 14 eingeleiteten Sauerstoffionen 35
wirken mit dem über das Gaseinleitsystem 15 eingeleiteten
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Silangas in der Weise zusammen, daß auf dem Substrat 16 ein Film gebildet wird.
Wenn währenddessen aus der Vorspannungsquelle 11 eine Hochfrequenzspannung an die Substratelektrode 12 angelegt wird, wird das Substrat 16 durch die Ionen in der Objektkammer 14 geätzt. Durch geeignete Steuerung der Mikrowellenleistung, der Hochfrequenzleistung und/oder der Zusam-
.η mensetzung der in die Objektkammer 14 eingeleiteten Gase kann das Ablagern und Ätzen gleichzeitig ausgeführt werden. Auf diese Weise können bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Ablagerungsteilchen aus der Ionenquelle und die auf das Substrat fallenden Ionen unabhängig voneinander gesteuert werden.
Hierbei hat die Hochfrequenz-Vorspannungsquelle 11 eine Leistungsfähigkeit für das Zuführen ausreichender Energie zu den Ionen in der Weise, daß durch die Ionen ein abgelagerter Film auf dem Substrat geätzt bzw. abgetragen
wird. Die geringste Leistungsdichte "Hochfrequenzleistung/Substratelektonenflache" beträgt vorzugsweise 0,88 oder mehr.
Erfindungsgemäß ist die Plasmaerzeugungskammer 13 genau oberhalb der Substratelektrode 12 angeordnet, wobei das Erzeugen eines Films bei einem Vakuum von 13,3 bis 1,33 mPa (10~ -10 Torr) vorgenommen wird. Daher treffen die Ablagerungsteilchen im wesentlichen senkrecht auf das
Substrat 16 auf. Infolgedessen ergeben sich mit der 30
Erfindung hervorragende Eigenschaften hinsichtlich des Füllens eines Zwischenraums in der Größenordnung von Submikron. Ferner treffen auch die Ionen im wesentlichen senkrecht auf das Substrat 16 auf.
Die Planierung bzw. Ebnung durch das im wesentlichen
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senkrechte Aufschießen der Ablagerungsteilchen und der Ätzionen auf das Substrat wird nachstehend anhand der Fig. 4A bis 4C erläutert.
Bei dieser Vorrichtung wird die Temperatur des Substrats bei hohem Unterdruck in der Größenordnung von 13,3 mPa bis 1,33 mPa (10-10 Torr) auf einer Temperatur unterhalb von 1000C gehalten, wobei auf dem Substrat 16 SiO2, SiN, polykristallines Silicium ο. dgl. abgelagert werden kann, das eine hohe Gleichförmigkeit eines abgelagerten Films und hohe Qualität ergibt. Ferner sind die Plasmaerzeugungskammer 13 und die Objektkammer 14 voneinander getrennt, so daß das an die Substratelektrode 12 p. angelegte elektrische Feld ausschließlich für die Festlegung der Energie der Ionen an dem Substrat 16 herangezogen wird. Infolgedessen ist abweichend von dem Vorspannungs-Zerstäubungsverfahren nach dem Stand der Technik die Frequenz nicht auf eine Frequenz eingeschränkt, bei der eine Plasmaentladung hervorgerufen wird.
Die Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Filmablagerungsvorrichtung, das im wesentlichen gleichartig zu dem anhand der Fig. 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel aufgebaut ist, mit der Ausnahme, daß um das zwischen der Plasmaerzeugungskammer 13 und der Objektkammer 14 gebildete Fenster 19A herum eine Prallelektrode (Target) 30 aus einem zu zerstäubenden Material angeordnet ist, die sich nach innen zu in die Objektkammer 14 erstreckt. Eine elektrische Spannungsquelle für das Zuführen elektrischer Energie zu der j Prallelektrode 30 ist nicht gezeigt. Aus der Spannungs- I quelle wird Gleichspannung oder Hochfrequenz-Spannung an j die Prallelektrode 30 in Abhängigkeit von dem Material j
derselben angelegt. j
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Mit dieser Vorrichtung wird mit den in der Plasmaerzeugungskammer 13 erzeugten Ar-Ionen die Prallelektrode 30 c zerstäubt, um damit auf dem Substrat 16 einen dünnen Film abzulagern, während zugleich durch das Anlegen einer Hochfrequenz-Vorspannung an die Substratelektrode 12 ein Ätzungsprozeß stattfindet. Die Vorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein Film aus Materialien gebildet wird, die nicht in gasförmigem Zustand zur Verfügung stehen.
Als nächstes wird ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bilden einer eingeebneten
,_ Anschlußfläche einer hochintegrierten Schaltung (LSI) 15
unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Vorrichtung anhand der Fig. 4A - 4C erläutert. Ein in Fig. 4A gezeigtes Substrat 16 wird durch das Ablagern eines Isolierfilms 42 auf einem Halbleitersubstrat 41 mit daran ausgebildeten aktiven Vorrichtungen, durch das Bilden eines Al-Films in 500 nm Dicke über dem Isolierfilm 42 nach dem Ze rs täubungs verfahren und durch darauf folgendes Formen des Al-Films zu einem Muster nach dem fotolithographischen Verfahren sowie Ätzen des Al-Films mit CCl. für das
Bilden von Al-Verbindungen bzw. Anschlußstellen 43 erhal-25
ten.
Das auf diese Weise vorbereitete Substrat 16 wird in der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung auf die Substratelektrode 12 aufgelegt, wonach aus dem Gaseinleitsystem 17 SiH.-Gas eingeleitet wird, während aus dem Gaseinleitsystem 15 O?- Gas eingeleitet wird, ohne daß aus diesem Ar-Gas eingeleitet wird. Danach wird ein Plasma in der Weise erzeugt, daß auf dem Substrat 16 ein SiO2-FiIm 44 in 500 nm Dicke abgelagert wird. Da zugleich an die Substratelektrode 12 eine Hochfrequenz-Vorspannung angelegt wird und auf das
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Substrat 16 Ionen im wesentlichen senkrecht auftreffen, erfolgt durch 0_-lonen ein Zerstäuben bzw. Abtragen des Substrats 16. Infolgedessen wird gemäß Fig. 4B die an den schrägen bzw. geneigten Oberflächen abgelagerte SiO--Menge infolge des Ätzens durch die O2-Ionen geringer als die an der horizontalen Fläche abgelagerte Menge.
Wenn das SiO_ auf die vorstehend beschriebene Weise abge-,Q lagert wird, ist der Umstand, daß durch das Anlegen einer Hochfrequenz-Vorspannung die Ätzung durch die 0_-lonen erreicht werden kann, beträchtlich verschieden von einem Vorspannungs-Zerstäubungsverfahren, bei dem ein Ätzen lediglich mit Ar-Ionen erfolgt. Das heißt, bei diesem Ausführungsbeispiel werden keine Ar-Ionen zugeführt, so daß infolgedessen Si und SiO- durch O^Ionen geätzt wird, aber ein Metall wie Al überhaupt nicht geätzt wird. Bei der Anfangsstufe der Ablagerung ist es nicht erforderlich, Ar-Gas einzuleiten, so daß es möglich ist, vom _n Beginn des Einebnungsprozesses an Hochfrequenz leistung zuzuführen. Dies hat zur Folge, daß die Zeit für das Einebnen verkürzt werden kann.
Die Fig. 5 zeigt verschiedenerlei Ablagerungsgeschwindigkeiten (nm/min) dann, wenn in die Plasmaerzeugungskammer 13 kein Ar-Gas eingeleitet, bzw. dann, wenn Ar-Gas mit einer Geschwindigkeit bzw. Menge von 30 Norm-cm3/min (30 SCCM) eingeleitet wird, und zwar unter den Bedingungen, daß die Mikrowellenenergie auf 200 W gehalten wird und die Durchflußmengen an SiH- und O2 jeweils 20 No rmcm3/min (SCCM) betragen.
Nach Fig. 4B werden die Al-Anschlüße 43 nicht geätzt,
während der SiO2-FiIm 44 in dem Zwischenraum zwischen den
Anschlüßen 45 ohne Überhang abgelagert wird. Nach der 35
Ablagerung wird über das Gaseinleitsystem 15 zusätzlich
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zu dem O2-GaS Ar-Gas eingeleitet, während über das Gaseinleitsystem 17 weiterhin SiH.-Gas eingeleitet wird. Auf diese Weise wird zusätzlich zu dem SiH.-Gas und dem O7 auch, das Ar-Gas in die Plasmaerzeugungskammer 13 eingeleitet, so daß weiterhin SiO2 auf dem Film 44 abgelagert wird, während an die Substratelekrode 12 eine Hochfrequenz-Vorspannung angelegt wird. Durch das Einleiten des Ar-Gases wird die Ätzgeschwindigkeit erhöht und die FiIm-,Q ablagerungsgeschwindigkeit im wesentlichen gleich der Ätzgeschwindigkeit gemacht. Hierbei treffen sowohl die Ionen als auch die abzulagernden Teilchen im wesentlichen vertikal bzw. senkrecht auf das Substrat 16 auf.
j. Da die Ablagerungsteilchen im wesentlichen senkrecht auf das Substrat auftreffen, werden die Teilchen zum Bilden eines Films auf einer Oberfläche des Substrats abgelagert, die im wesentlichen zu der Hauptfläche des Substrats parallel ist. Unter diesen Bedingungen werden die Ablagerungsteilchen auch in Schlitze mit einem großen Formfaktor (Höhe/Breite) eingebracht, so daß durch die Teilchen die Schlitze aufgefüllt werden. Andererseits treffen gleichzeitig mit den Ablagerungsteilchen auch die Ätzionen im wesentlichen senkrecht auf das Substrat auf,
__ so daß ein Teil der Ablagerungsteilchen durch die Ätz-ο
ionen entfernt wird, obgleich die Ablagerungsteilchen zunächst einmal auf das Substrat gelangen. Falls daher die Ablagerungsgeschwindigkeit im wesentlichen gleich der Ätzgeschwindigkeit ist (wobei die Ablagerungsgeschwindig-
keit etwas geringer als die Ätzgeschwindigkeit gemacht 30
wird), werden die Teilchen allmählich zum Bilden eines Films auf einer Fläche des Substrats abgelagert, die im wesentlichen zur der Hauptfläche des Substrats parallel ist, selbst wenn die Fläche einen Bereich mit einem hohen
Formfaktor (Höhe/Breite) hat. In diesem Fall treffen 35
jedoch auf eine wie in dem Bereich 44A nach Fig. 4B zu
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dem Substrat hin geneigte Fläche die Ätzionen schräg auf, so daß die Ätzgeschwindigkeit in einem solchen geneigten Bereich höher als die Ablagerungsgeschwindigkeit wird. Infolgedessen wird der geneigte bzw. Schrägbereich 44A durch die Ätzionen abgetragen, während der Schlitzbereich mit dem hohen Formfaktor durch die Ablagerungsteilchen ausgefüllt wird.
1(-j Im Endergebnis wird der erhabene Bereich 44A des in Fig. 4B gezeigten SiO7-FiImS 44 abgeätzt bzw. abgetragen, so daß die Filmdicke auf dem ebenen Bereich gleichförmig wird. Auf diese Weise wird das Einebnen bzw. Glätten bewerkstelligt. Die Fig. 4C zeigt die Form des mit dem
nc vorstehend beschriebenen Prozeß erhaltenen Si0o-Films 44.
L
Ferner kann nach dem Erreichen der in Fig. 4C gezeigten Form das Einleiten von Ar und das Anlegen der Hochfrequenz-Vorspannung abgebrochen werden. Zu einer weiteren Erzeugung eines Dünnfilms in einer erwünschten Dicke können dann nur das SiH4-GaS und das O2-GaS eingeleitet werden.
Im Falle des Glättens bzw. Ebnens eines Si,N4-FiImS muß lediglich statt des O2~Gases N7-GaS eingeleitet werden. Es ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf das Einebnen eines Isolierfilms begrenzt ist und daß es gleichermaßen auch zum Einebnen bzw. Glätten einer Oberfläche mit erhabenen und vertieften Bereichen angewandt werden kann.
Die Fig. 6 zeigt die Ablagerungsgeschwindigkeit bei veränderten Durchflußmengen von SiH4 und O7. Die Gesamt-Durchflußmenge an SiH4 und O7 ist auf der Abszisse aufgetragen, während die Ablagerungsgeschwindigkeit auf der Ordinate aufgetragen ist. Die Durchflußmenge an SiH4 ist
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gleich derjenigen an O2, während die Hochfrequenzleistung und die Mikrowellenleistung auf 200 W gehalten wird.
g Wenn kein Ar-Gas eingeleitet wurde und der Substratelektrode 12 keine Hochfrequenzleistung zugeführt wurde, wurde eine mit X-Markierungen aufgetragene Kennlinie erreicht. Wenn Ar-Gas mit einer Geschwindigkeit bzw. einem Durchsatz von 30 Norm-cm3/min (SCCM) eingeleitet
,Q wurde, während der Substratelektrode 12 Hochfrequenzleistung zugeführt wurde, wurde eine mit Rechteck-Markierungen aufgetragene Kennlinie erreicht. Es ist anzunehmen, daß die Differenz zwischen den beiden Kennlinien bei der gleichen Durchflußrate die durch die Hochfrequenz-Vorspannung verursachte Ätzgeschwindigkeit mittels der Ar-Ionen ergibt.
Aus der Fig. 6 ist ersichtlich, daß die Geschwindigkeit der Ablagerung von SiO2 durch das Zuführen der Hochfre- - quenzleistung zu der Substratelektrode 12 und das Einleiten des Ar-Gases verringert wird. Eine Erklärung für die Verminderung ist, daß diese der durch das Ar-Ätzen abgetragenen Menge entspricht. Aus der mit den Rechteck-Zeichen aufgetragenen Kennlinie ist ferner ersichtlich, daß dann, wenn die zugeführte Hochfrequenzleistung auf einem konstanten Wert gehalten wird, das Verhältnis der Ätzgeschwindigkeit in bezug auf die Ablagerungsgeschwindigkeit umso höher ist, je geringer die Gesamtdurchflußmenge bzw. der Gesamtdurchsatz an SiH4 und O9 ist. Das heißt, durch das Steuern der Durchflußmengen von SiH,, O7 " &
und Ar in Verbindung mit einer Änderung der Hochfrequenzleistung kann das Verhältnis zwischen der Ablagerungsgeschwindigkeit und der Ätzgeschwindigkeit in breitem Ausmaß verändert werden.
Ferner kann auch das Verhältnis zwischen der Ablage-
-23- DE 5704
rungsgeschvindigkeit und der Ätzgeschwindigkeit durch das Verändern der Mikrowellenenergie bzw. Mikrowellenleistung auf einen erwünschten Wert geändert werden.
Infolgedessen können die Bedingungen für das Erreichen
der Glättung bzw. Einebnung auf einfache Weise eingestellt werden und die Einebnung kann mit geringer Hochfrequenzleistung erreicht werden, so daß Beschädigungen jQ eines Substrats auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden können.
Das heißt, bei dem Vorspannungs-Zerstäubungsverfahren nach dem Stand der Technik werden die Ablagerungsge- ~ schwindigkeit und die Ätzgeschwindigkeit einander im wesentlichen gleich gemacht, während zum Erreichen einer höheren Ätzgeschwindigkeit die der Substratelektrode zugeführte Hochfrequenzleistung gesteigert werden muß, so daß an dem Substrat übermäßige Beschädigungen hervorgeruon fen werden können. Im Gegensatz dazu werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren diese Probleme im wesentlichen ausgeschaltet.
Hierzu wird anhand der Fig. 7A bis 7 C der Zusammenhang „,- zwischen einem Glättungs- bzw. Einebnungsfaktor und der Hochfrequenzleistungsdichte erläutert.
Gemäß Fig. 7A wird auf einem Substrat mit einem erhabenen Bereich 100, der eine Breite L hat, ein Film 101 abgelagert, während an das Substrat eine Vorspannung angelegt <3U
wird. Danach wird eine Gestaltung nach Fig. 7B dadurch erhalten, daß durch das Hinzufügen von Ar-Gas die Ätzgeschwindigkeit gesteigert wird. In diesem Fall entsteht auf dem Film 101 ein dem erhabenen Bereich 100 entspre-
__ chender Vorsprung 102. Hierbei sei angenommen, daß die 35
halbe Breite des Vorsprungs 102 gleich a ist und die
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Dicke des Films 101 gleich H ist. Ein Glättungs- bzw. Einebnungsfaktor wird folgendermaßen definiert:
(1 - £ ) χ 100
L/2
Die Fig. 7C zeigt den Zusammenhang zwischen den dermaßen definierten Einebnungsfaktor und der Leistungsdichte
,Q (Hochfrequenzleistung/Substratelektrodenflache). Hierbei gelten folgende Werte: L = 3,0μιη, H = Ι,Ομίη, Mikrowellenenergie = 200 W und Durchflußmenge von Ar = 30 NormcmVmin (30 SCCM). In der Fig. 7C sind bei den Kurven (a), (b) und (c) die jeweiligen Durchflußmengen an SiH./ O2 jeweils 20/20, 15/15 bzw. 10/10 Norm-cm3/min (SCCM).
Wenn die Leistungsdichte 0,88 (W/cm2) oder weniger beträgt, ist der zuerst an einer Seitenwand eines Stufenbereichs gebildete Film dünn, so daß er leicht abgeätzt bzw. abgetragen werden kann. Wenn daher durch den Zusatz von Ar o. dgl. die Ätzgeschwindigkeit erhöht wird, wird der dünne Bereich abgeätzt, so daß die Filmoberfläche vertieft wird. Infolgedessen entsteht keine ebene Fläche. Wenn die Leistungsdichte gleich 0,88 oder höher ist, wird bei gleichem SiH./CL-Durchflußmengenverhältnis der Einebnungsfaktor umso besser, je höher die Leistungsdichte ist. Andererseits wird bei gleicher Leistungsdichte auch bei gleichem SiH./O^-Durchflußmengenverhältnis der Einebnungsfaktor umso besser, je kleiner die Gesamtdurch-
flußmenge ist.
3 O
Die Zusammenhänge zwischen dem Formfaktor Höhe/Breite (H/S) und einem Füllungsverhältnis b/a sind in der Fig. 8 für die Elektronenzyklotronresonanz bzw. ECR-Plasmaab-
lagerung und die herkömmliche Zerstäubungsablagerung ohne 35
Hochfrequenzvorspannung dargestellt. Bei der ECR-Plasma-
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ablagerung wird für einen Formfaktor H/S von 1,0 da? Füllungsverhältnis b/a größer als 0,9 und darüber hinaus auch für einen Formfaktor von 2,0 sogar 0,8, da die κ Ablagerungsteilchen im wesentlichen vertikal bzw. senkrecht auf das Substrat auftreffen. Andererseits ist bei der herkömmlichen Zerstäubungsablagerung das Füllungsverhältnis gering, nämlich 0,6 bei dem Formfaktor 1,0.
,Q Infolgedessen können durch ECR-Plasmablagerung mit hohem Ausrichtungsvermögen Submikron-Zwischenräume mit einem hohen Formfaktor von über 1,0 eingeebnet werden. Daher ist für Submikron-Verbindungen bzw. Submikron-Zwischenräume die ECR-Plasmaablagerung der herkömmlichen Zerstäube bungsablagerung überlegen.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen werden O- und SiH- zuerst dazu verwendet, unter Anlegen einer vorbestimmten Vorspannung auf dem Substrat mit den Vorsprüngen und Vertiefungen einen Film einer erwünschten Dicke zu formen; danach wird unter weiterem Anlegen der Vorspannung zusätzlich das Ar-Gas zugeführt, um auf diese Weise zum Bilden eines Dünnfilms eine derartige Steuerung auszuführen, daß die Ablagerungsrate im wesentlichen gleich der Ätzrate wird. Zusätzlich zu einem derartigen Prozeß können noch als Abwandlungen des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels die folgenden beiden Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens angewandt werden.
Gemäß einem Verfahren wird unter Anlegen einer vorbestimmten Vorspannung vom Anfang bis zum Ende des Prozeßes 0-, Ar und SiH. eingeleitet, wobei während des Filmbildungsschritts die Durchflußmenge des Ar-Gases in der
Weise gesteigert wird, daß zum Bilden eines geebneten 35
dünnen Films die Ablagerungsgeschwindigkeit im wesentli-
-26- DE 5704
chen gleich der Ätzgeschwindigkeit wird.
Gemäß einem nächsten Verfahren wird kein Ar-Gas verwendet und nur O2 und SiH. eingeleitet. Während des Filmbildungsschritts wird die Vorspannung in der Weise gesteigert, daß zum Bilden eines eingeebneten dünnen Films die Ablagerungsgeschwindigkeit im wesentlichen gleich der Ätzgeschwindigkeit wird.
Selbstverständlich können auch bei diesen beiden Verfahren die Mikrowellenenergie, die Vorspannung und die Durchflußmengen des ersten und des zweiten Rohmaterials bzw. Ausgangsmaterials in der Weise verändert werden, daß _ ein erwünschtes Verhältnis zwischen der Filmablagerungsgeschwindigkeit und der Ätzgeschwindigkeit eingestellt wird.
Als nächstes wird anhand der Figuren 9A bis 9E ein Verfahren zum Bilden einer eingeebneten Oberfläche beschrieben, bei dem in den Zwischenraum zwischen Anschlüßenein Isolierfilm in der Weise eingefüllt wird, daß die oberen Flächen der Anschlüße freiliegen und mit der Oberfläche des Isolierfilms auf der gleichen Ebene liegen.
Die Fig. 9A zeigt eine Gestaltung, die dadurch erzielt wird, daß ein Al-Metallfilm 52 als erstes Material in einer Dicke von 500nm auf einem Substrat 51 mit darauf ausgebildeten aktiven Vorrichtungen nach einem herkömmlichen Ablagerungsverfahren wie dem Zerstäubungsverfahren abgelagert wird, ein Abdeckmittelfilm in einer Dicke von 1,5 μτη aufgebracht wird und nach einem herkömmlichen Lithographieverfahren ein Abdeckmittelmuster 53 auf dem Al-Film 52 geformt wird.
Die Fig. 9B zeigt die Struktur, die dann erreicht wird,
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wenn der Al-Film 52 durch eine Trockenätzung mit dem Abdeckmittelmuster 53 als Maske in einer Parallelplatten-Trockenätzvorrichtung unter Verwendung von CCl4 zu einem c Muster so geformt wird, daß Anschlüße bzw. Verbindungen 54 in einem erwünschten Muster erhalten werden.
Das auf diese Weise vorbereitete Substrat wird auf die Substratelektrode 12 der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung aufgelegt und es wird aus dem Gaseinleitsystem 15 O2-GaS in die Plasmaerzeugungskammer 13 eingeleitet, während aus dem Gaseinleitsystem 17 in die Objektkammer 14 SiH.-Gas eingeleitet wird; dadurch wird das Plasma in der Weise erzeugt, daß gemäß Fig. 9C auf dem Substrat ein außerordentlich dünner SiO2-FiIm 56 in 100 nm Dicke abgelagert wird. Bei diesem Schritt wird keine Hochfrequenzvorspannung an die Substratelektrode 12 angelegt, so daß kein Ätzen bzw. Abtragen auftritt. Die Fig. 9C zeigt die Struktur nach diesem Schritt.
Danach wird aus dem Gaseinleitsystem 15 in die Plasmaerzeugungskammer 13 nicht nur das 02~Gas, sondern auch das Ar-Gäs eingeleitet, während aus dem Gaseinleitsystem 17 in die Objektkammer 14 das SiH4-GaS eingeleitet wird und
_p. an die Substratelektrode 12 die Hochfrequenzvorspannung angelegt wird; dadurch wird SiO2 in der Form eines SiO2-Films 55 abgelagert, während zugleich dieser Film geätzt bzw. abgetragen wird. Auf diese Weise wird gemäß Fig. 9D der SiO2-FiIm 55 im wesentlichen auf der gleichen Ebene wie die Verbindungen 54 gebildet. In diesem Fall wird das Abdeckmittelmuster 53 freigelegt, während dessen Seitenflächen geringfügig ausgeätzt werden. Über dem Abdeckmittelmuster 53 wird gleichfalls ein SiO2-FiIm 55A abgelagert.
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Bei diesem Schritt wird selbst bei dem Anlegen der Hochfrequenzvorspannung an die Substratelektrode 12 in der Atmosphäre SiO. und O2 das Abdeckmittelmuster 53 nicht
K von dem O9-Plasma angegriffen, da zuvor auf dem Abdeckte L
mittelmuster 53 der außerordentlich dünne SiO2-FiIm 56 abgelagert wurde.
Nachdem die Struktur gemäß 9D erreicht worden ist, wird _ das Einleiten von Ar aus dem Gaseinleitsystem 15 und von SiH. aus dem Gaseinleitsystem 17 abgebrochen, wonach durch das 02~Plasma das Abdeckmittelmuster 53 und der Isolierfilm 55 so abgetragen werden, daß die in Fig. 9E gezeigte erwünschte Struktur erreicht wird.
Darüberhinaus kann gemäß Fig. 10A bei dem Schritt zum Erhalten der in Fig. 9C gezeigten Struktur über dem dünnen SiO7-FiIm 56 weiter SiO2 abgelagert werden, um einen verhältnismäßig dicken SiO2-FiIm 57 zu bilden.
Danach wird gemäß Fig. 1OB der SiO9-FiIm 57 mit Ar-Ionen ZO ^
so abgetragen, daß das Abdeckmittelmuster 53 freigelegt wird. In diesem Fall werden die Seitenflächen des Abdeckmitte lmusters 53 geringfügig ausgeätzt, während auf dem Abdeckmittelmuster 53 gleichfalls ein SiO2-FiIm 57A abge-
j_ lagert wird. Nachdem das Abdeckmittelmuster 53 freigelegt 25
worden ist, wird durch das 02-Plasma nicht nur das Abdeckmittelmuster 55, sondern auch der SiO2-FiIm 57A entfernt, wodurch die in Fig. 9E gezeigte Struktur erhalten wird.
Wenn die erfindungsgemäße Filmerzeugungsvorrichtung gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen zur Glättung bzw. Einebnung unter Verwendung von Fotolack bzw. Abdeckmittel benutzt wird, kann in der gleichen
Vakuumkammer eine Folge von Schritten von dem Ablagern 35
eines Isolierfilms bis zu dem Abtragen ausgeführt werden,
so daß die Erfindung im Vergleich zu dem herkömmlichen Abtrageverfahren einen hohen Durchsatz ergibt. Darüberhinaus wird das Abdeckmittel durch das Ätzen mittels der c Ar-Ionen freigelegt, wodurch sich der Vorteil ergibt, daß das erfindungsgemäße Einebnungsverfahren nicht von der Morphologie eines Abdeckmittelmusters abhängig ist.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Plasmaerzeugungskammer und die Objektkammer voneinander getrennt und es wird an die Substratelektrode eine Spannung wie eine Hochfrequenzspannung in der Weise angelegt, daß die Ionen gesteuert werden und Ablagerungsteilchen auf dem auf die Substrat- -P- elektrode aufgelegten Objekt abgelagert werden, um einen geebneten dünnen Film zu bilden. Somit können die Wirkungen, Merkmale und Vorteile bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren folgendermaßen zusammengefaßt werden:
(i) Die Ablagerungsteilchen treffen stark ausgerichtet ZO
vertikal auf das Objekt bzw. Substrat auf, so daß Submikron-Zwischenräume mit einem Formfaktor eingeebnet werden können, der im wesentlichen gleich oder größer als 1,0 ist.
(ii) Außer der Hochfrequenzleistung können die Durchflußmengen bzw. Durchsätze der gasförmigen Materialien und des Ar-Gases in der Weise gesteuert werden, daß das Verhältnis zwischen der Ablagerungsgeschwindigkeit und der Ätzgeschwindigkeit in einem weiten Bereich verändert wird. Infolgedessen können die Bedingungen für das Einebnen bzw. Glätten auf einfache Weise eingestellt werden. Ferner kann das Einebnen mit einer verhältnismäßig geringen Hochfrequenz leistung erreicht werden, so daß Beschädigungen auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden können.
(iii) Bei der Ablagerung von SiO7 kann die Zerstäubungs- £
wirkung durch 0^- Ionen durch das Anlegen einer Hochfre-
quenzvo rspannung erreicht \verden, was einen.-., beträchtlichen Unterschied gegenüber dem Vorspannungs-Zerstäubungsverfahren darstellt, bei dem das Ätzen bzw. Abtragen lediglich mit Ar-Ionen herbeigeführt wird. Während Si und SiO_ durch 02~lonen geätzt werden, werden Metalle wie Al nicht geätzt. Infolgedessen muß in der Anfangsstufe der Ablagerung kein Ar eingeleitet werden, so daß die Hochfrequenzleistung in der Anfangsstufe des Einebnungsverfahrens zugeführt werden kann und die Einebnungszeit verkürzt werden kann.
(iv) Weiterhin können eine Ionenquelle und die auf ein Substrat treffenden Ionen unabhängig voneinander gesteuert werden, so daß sowohl die Ablagerungsgesctnvindig-
keit als auch die Ätzgeschwindigkeit frei gewählt werden 15
können.
Eine Vorrichtung zum Erzeugen eines dünnen Films für das Einebnen der Oberfläche einer Halbleitervorrichtung mit
erhabenen und vertieften Bereichen weist eine Plasmaer-20
zeugungskammer, in die Ar-Gas und O~-Gas eingeleitet wird, um ein Plasma zu erzeugen, eine Objektkammer,, in der eine Substratelektrode zum Auflegen eines Objekt-Substrats angebracht ist und die in Teilverbindung mit der Plasmaerzeugungskammer steht, wobei in die Objektkammer SiH.-4
Gas als Filmmaterial eingeleitet wird, und eine Vorspannungsquelle zum Anlegen einer Vorspannung an die Substrätelektrode in der Weise auf, daß auf die Elektrode im wesentlichen senkrecht Ionen mit einer Energie auftreffen, die für eine Ionenätzung ausreichend ist. Zuerst wird auf dem Substrat unter Verwendung von 0_ und SiH4 ein SiO_-Film abgelagert. Bei einem nächsten Schritt wird in der Plasmaerzeugungskammer ein Ar- und O--Plasma erzeugt, während an die Substratelektrode eine Vorspannung
angelegt wird. Infolgedessen tritt gleichzeitig das AbIa-35
gern und Ätzen auf, wodurch die Oberfläche der Halblei-
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tervorrichtung mit den erhabenen und vertieften Bereichen durch einen SiO_-Film eingeebnet wird. Submikron-Zwischenräume können unter einfachem Einstellen der Glättungsbedingungen mit geringer Hochfrequenzleistung eingeebnet werden. Die Zeit für das Einebenen kann verkürzt werden.
-U-
- Leerseite -

Claims (14)

  1. Patentansprüche
    f i
    1/ Vorrichtung zum Erzeugen eines Dünnfilms für das Ebnen der Oberfläche einer Halbleitervorrichtung, die erhabene und vertiefte Bereiche hat, mit einer Plasmaerzeugungskammer, in die Gas zum Erzeugen von Plasma eingeleitet wird, einer Objektkammer, die eine Substratelektrode, welche in der Objektkammer angeordnet ist und auf die ein Objekt-Substrat aufgelegt wird, und ein oberhalb der Substratelektrode angeordnetes Fenster hat, einem ersten Gaseinleitsystem zum selektiven Einleiten eines » ersten gasförmigen Materials für den auf dem Substrat abzulagernden Dünnfilm und eines inerten Gases in die Plasmaerzeugungskammer, einem zweiten Gaseinleitsystem zum Einleiten eines zweiten gasförmigen Materials für den auf dem Substrat abzulagernden Dünnfilm in die Objektkammer und einer Plasmaeinführvorrichtung für das Einführen des Plasmas aus der Plasmaerzeugungskammer durch das Fenster in die Objektkammer und für das im wesentlichen vertikale Beaufschlagen des Substrats mit dem eingeführ-, ten Plasma, gekennzeichnet durch eine elektrische Vorspannungsquelle (11) für das Anlegen einer Hochfrequenz-Vorspannung an die Substratelektrode (12) in der Weise, daß die im wesentlichen vertikal auf das Substrat (16)
    B.ir.K im-
    -2- DE 5704
    auftreffenden Ionen des inerten Gases ausreichende Energie für das Ätzen des auf dem Substrat abgelagerten Films haben.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Plasmaerzeugungskammer (13) ein Einlaßfenster (21) für das Einlaßen von Mikrowellen und eine Mikrowelleneinleitvorrichtung (20) mit einem Magnetkreis (18)
    ,Q aufweist, die derart um die Plasmaerzeugungskammer herum angeordnet ist, daß in dieser eine für das Herbeiführen von Elektronenzyklotronresonanz erforderliche Magnetflußdichte hervorgerufen wird und daß ein divergierendes Magnetfeld gebildet wird, in dem die Magnetflußdichte von dem Fenster (19A) weg zu dem Substrat (16) hin abnimmt .
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung der elektrischen Vorspannungs-
    * o quelle (1 1 ) zur Erfüllung folgender Bedingung festgelegt 20
    wird: Leistung/Fläche der Substratelektrode (12)1 0,88 (W/cm2).
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmengen der mit dem ersten und,- dem zweiten Gaseinleitsystem (15, 17) eingeleiteten Gase veränderbar sind und daß die von der elektrischen Vorspannungsquelle (11) abgegebene Vorspannung veränderbar ist.
    30
  5. 5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1
    bis 4, gekennzeichnet durch eine um das Fenster (19A) herum angeordnete Prallelektrode aus einem zu zerstäubendem Material, die sich zu der Objektkammer (14) hin
    erstreckt und an der eine Gleichspannung oder Hochfre-35
    quenzspannung anliegt, und eine Spannungsquelle für das
    -3- DE 5704
    Zerstäuben der Prallelektrode durch das in der Plasmaerzeugungskammer (13) erzeugte Plasma des inerten Gases.
    κ
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmaeinführvorrichtung (18) für das Einführen des Plasmas aus der Plasmaerzeugungskammer (13) in die Objektkammer (14) eine Vorrichtung zum Anlegen eines elektrischen Felds an das Plasma aufweist.
  7. 7. Verfahren zum Erzeugen eines Dünnfilms für das Ebnen
    der Oberfläche einer Halbleitervorrichtung mit erhabenen und vertieften Bereichen mittels der Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei zum Erzeugen des Dünnfilms auf dem Substrat das Substrat auf die Substratelektrode aufgelegt wird, die Plasmaerzeugungskammer und die Objektkammer in einem Vakuumzustand gehalten werden und aus dem ersten und zweiten Gaseinleitsystem das erste bzw. zweite gasförmige Material in ι
    die Plasmaerzeugungskammer bzw. die Objektkammer geleitet 20
    werden, dadurch gekennzeichnet, daß die von der elektrischen Vorspannungsquelle abgegebene Vorspannung an die Substratelektrode angelegt wird, daß auf dem Substrat ein
    Dünnfilm aus Teilchen abgelagert wird, die sich aus der
    Reaktion zwischen dem ersten und dem zweiten gasförmigen 2b
    Material ergeben, und daß unter Anlegen der Vorspannung an die Substratelektrode aus dem ersten Gaseinleitsystem das inerte Gas in die Plasmaerzeugungskammer eingeleitet wird, so daß die Ionen des inerten Gases im wesentlichen vertikal auf das Substrat auftreffen, wobei die Filmablagerungsgeschwindigkeit im wesentlichen gleich der Ätzgeschwindigkeit gemacht wird, wodurch aus den Rohmaterialien auf dem Substrat ein dünner Film mit ebener Oberfläche gebildet wird.
  8. 8. Verfahren zum Erzeugen eines ebenen Films zum Ebnen
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    einer Oberfläche einer Halbleitervorrichtung mit erhabenen und vertieften Bereichen mittels der Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei c als Objekt-Substrat ein Objekt mit einem erhabenen Muster an seiner Oberfläche und einem auf dem erhabenen Muster gebildeten Abdeckmittelmuster auf die Substratelektrode aufgelegt wird, die Plasmaerzeugungskammer und die Objektkammer in einem Vakuumzustand gehalten werden und aus
    ,Q dem ersten und dem zweiten Gaseinleitsystem das erste bzw. das zweite gasförmige Material in die Plasmaerzeugungskammer bzw. die Objektkammer geleitet werden, um auf dem Objekt-Substrat einen Dünnfilm zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Substrat ohne Anlegen einer
    T p. Vorspannung aus der elektrischen Vorspannungsquelle an die Substratelektrode ein Dünnfilm aus Teilchen abgelagert wird, die sich aus der Reaktion zwischen dem ersten und dem zweiten gasförmigen Material ergeben, daß dann aus dem ersten Gaseinleitsystem das inerte Gas in die Plasmaerzeugungskammer geleitet wird, während die Vorspannung an die Substratelektrode angelegt wird, daß gleichzeitig das Ablagern der Teilchen auf dem Substrat und das Ätzen des abgelagerten Films derart herbeigeführt wird, daß die Vertiefungen zwischen dem erhabenen Muster
    „_ mit dem abgelagerten Film aus den Teilchen bis zu einer 25
    Tiefe gefüllt werden, die im wesentlichen gleich der Dicke des erhabenen Musters ist, und daß nur das erste gasförmige Material aus dem ersten Gaseinleitsystem in die Plasmaerzeugungskammer geleitet wird, während das Einleiten des zweiten gasförmigen Materials aus dem zweiten Gaseinleitsystem in die Objektkammer unterbrochen wird, wodurch das Abdeckmittelmuster entfernt wird, so daß das erhabene Muster im wesentlichen in einer Ebene mit dem abgelagerten Film aus den Teilchen liegt.
  9. 9. Verfahren zum Erzeugen eines Dünnfilms für das Ebnen
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    der Oberfläche einer Halbleitervorrichtung mit erhabenen und vertieften Bereichen mittels der Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei zum κ Erzeugen eines dünnen Films auf dem Substrat das Substrat auf die Substratelektrode aufgelegt wird, die Plasmaerzeugungskammer und die Objektkammer in einem Vakuumzustand gehalten werden und aus dem ersten Gaseinleitsystem das erste gasförmige Material und das inerte Gas sowie
    ,Q aus dem zweiten Gaseinleitsystem das zweite gasförmige Material in die Plasmaerzeugungskammer bzw. die Objektkammer eingeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die von der elektrischen Vorspannungsquelle abgegebene Vorspannung an die Substratelektrode angelegt wird, daß auf dem Substrat ein dünner Film aus Teilchen abgelagert wird, die sich aus der Reaktion zwischen dem ersten und dem zweiten gasförmigen Material ergeben, und daß unter Anlegen der Vorspannung an die Substratelektrode die Menge des aus dem ersten Gaseinleitsystem in die Plasmaerzeugungskammer eingeleiteten inerten Gases gesteigert wird, so daß die Ionen des inerten Gases im wesentlichen vertikal auf das Substrat auftreffen, wobei die Filmablagerungsgeschwindigkeit im wesentlichen gleich der Ätzgeschwindigkeit gemacht wird, wodurch aus den Rohmateria-
    o_ lien auf dem Substrat ein dünner Film mit einer ebenen Oberfläche gebildet wird.
  10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Plasmaerzeugungskammer Mikrowellenenergie zugeführt wird und an der Plasmaerzeugungskammer ein Magnetfeld errichtet wird, um unter Elektronenzyklotronresonanz ein Plasma aus dem ersten gasförmigen Material zu erzeugen und unter Zusammenwirkung mit dem Magnetfeld das erzeugte Plasma derart in die Objektkammer
    zu leiten, daß das Plasma mit dem zweiten gasförmigen 35
    Material reagiert und die Teilchen so geführt werden, daß
    -6- DE 5704
    sie im wesentlichen vertikal auf das Substrat auftreffen.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, c daß die Mikrowellenenergie, die Vorspannung, die Durchflußmengen des ersten und des zweiten gasförmigen Materials und die Durchflußmenge des inerten Gases derart verändert werden, daß das relative Verhältnis zwischen der Filmablagerungsgeschwindigkeit und Ätzgeschwindigkeit
    ,Q auf ein gewünschtes Verhältnis gesteuert wird.
  12. 12. Verfahren zum Erzeugen eines Dünnfilms für das Ebnen der Oberfläche einer Halbleitervorrichtung mit erhabenen und vertieften Bereichen mittels der Vorrichtung gemäß
    . - einem vorangehenden Anspüche 1 bis 6, wobei zum Erzeugen des Dünnfilms auf dem Substrat das Substrat auf die Substratelektrode aufgelegt wird, die Plasmaerzeugungskammer und die Objektkammer in einem Vakuumzustand gehalten werden und aus dem ersten und dem zweiten Gaseinleit-
    o_ system das erste bzw. das zweite gasförmige Material in die Plasmaerzeugungskammer bzw. in die Objektkammer eingeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die von der elektrischen Vorspannungsquelle abgegebene Vorspannung an die Substratelektrode angelegt wird, daß auf dem Substrat
    __ ein dünner Film aus Teilchen abgelagert wird, die sich 25
    aus der Reaktion zwischen dem ersten und dem zweiten gasförmigen Material ergeben, und daß unter Anlegen der Vorspannung an die Substratelektrode die Vorspannung erhöht wird, um die Filmablagerungsgeschwindigkeit im wesentlichen gleich der Ätzgeschwindigkeit zu machen,
    wodurch mit den Rohmaterialien auf dem Substrat ein dünner Film mit ebener Oberfläche gebildet wird.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Plasmaerzeugungskammer Mikrowellenenergie zuge-35
    führt wird und an der Plasmaerzeugungskammer ein Magnet-
    -7- DE S7Ö4
    feld errichtet wird, um unter Elektronenzyklotronresonanz ein Plasma aus dem ersten gasförmigen Material zu erzeugen und unter Zusammenwirkung mit dem Magnetfeld das erzeugte Plasma derart in die Objektkammer zu leiten, daß das Plasma mit dem zweiten gasförmigen Material reagiert und die Teilchen so geführt werden, daß sie im wesentlichen vertikal auf das Substrat auftreffen.
    jQ
  14. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowellenenergie, die Vorspannung und die Durchflußmengen des ersten und des zweiten gasförmigen Materials so verändert werden, daß das relative Verhältnis zwischen der Filmablagerungsgeschwindigkeit und der Ätzgeschwindigkeit auf ein erwünschtes Verhältnis gesteuert wird.
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