DD272167A1

DD272167A1 - METHOD FOR PRODUCING A SEMICONDUCTOR ARRANGEMENT ON A SILICON SUBSTRATE

Info

Publication number: DD272167A1
Application number: DD26050984A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Leiberg; Ulrich Pfueller; Michael Raab
Original assignee: Mikroelektronik Zt Forsch Tech
Priority date: 1984-03-02
Filing date: 1984-03-02
Publication date: 1989-09-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung auf einem Siliziumsubstrat, insbesondere in einer Silicon-Gate-Technik. Durch stabile technologische Parameter, wie Strukturbreiten, Dotierungsprofile usw., soll eine Erhoehung der Ausbeute bei Verfahren, bei denen durch thermische Vorbehandlung eine defektfreie oberflaechennahe Substratschicht erzeugt wird, erzielt werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemaesse dadurch geloest, dass die durch die Vorbehandlung gebildete Siliziumdioxidschicht entfernt wird und nach einer Reinigung der Substratoberflaeche wieder eine Siliziumdioxidschicht durch thermische Oxidation in Sauerstoffatmosphaere erzeugt wird.The invention relates to a method for producing a semiconductor device on a silicon substrate, in particular in a silicon gate technique. By stable technological parameters, such as structure widths, doping profiles, etc., an increase in the yield in processes in which a defect-free, near-surface substrate layer is produced by thermal pretreatment, should be achieved. This object is achieved according to the invention in that the silicon dioxide layer formed by the pretreatment is removed and, after cleaning the substrate surface, a silicon dioxide layer is again produced by thermal oxidation in an oxygen atmosphere.

Description

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Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung auf einem SiliziumsubstratMethod for producing a semiconductor device on a silicon substrate

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung auf einem Siliziumaubstrat, insbesondere in einer Silicon-Gate-Technik·The invention relates to a method for producing a semiconductor device on a silicon substrate, in particular in a silicon gate technique.

Characteristic of the known technical solutions

Bei der Herstellung einer Halbleiteranordnung auf einem Siliziumsubstrat ist es bekannt, zunächst duroh eine thermische Vorbehandlung des Siliziumsubstrates die duroh den Sauerstoffgehalt bedingten Defekte in einer oberflächennahen Schicht auszutreiben.In the production of a semiconductor device on a silicon substrate, it is known first to extinguish by means of a thermal pretreatment of the silicon substrate the defects due to the oxygen content in a near-surface layer.

Dazu werden nach einer Reinigung des Siliziumsubstrates eine erste Temperaturbehandlung bei Temperaturen bis oa. 1100° C in einem aus Stickstoff, Sauerstoff und Chlorwasserstoff bestehenden Mediengemisch mehrere Stunden und daran anschließend eine zweite Temperaturbehandlung ebenfalls für einen längeren Zeitraum bei Temperaturen von oa. 700° C in Stickstoffatmosphäre ausgeführt (US-PS4,314,595).For this purpose, after a cleaning of the silicon substrate, a first temperature treatment at temperatures up to above. 1100 ° C in a mixture consisting of nitrogen, oxygen and hydrogen chloride media mixture for several hours and then a second temperature treatment also for a longer period of time at temperatures of above. 700 ° C. in a nitrogen atmosphere (US Pat. No. 4,314,595).

Infolge dieser Temperaturbehandlungen wird auf der Oberfläche des Substrates eine Siliziumdioxidschicht ausgebildet, die in den jeweils nachfolgenden Herstellungsverfahren der Silicon-Gate-Technik als Hilfsmaske, Nulloxid oder Sohutzoxid dient.As a result of these temperature treatments, a silicon dioxide layer is formed on the surface of the substrate, which serves as an auxiliary mask, Nulloxid or Sohutzoxid in the respective subsequent manufacturing processes of the silicone-gate technology.

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So wird die duroh die Substratvorbehandlung erzeugte Siliziumdioxidsohioht beispielsweise bei der Herstellung einer Halbleiteranordnung in Doppelpolysilizium-Teohnik als Nulloxid eingesetzt· Im Anschluß an diese Vorbehandlung erfolgen dann im wesentlichem nacheinander die Verfahrenssohritte Feldoxid- und Gate-Oxidsohichterzeugung, Abscheidung, Polierung und Strukturierung einer ersten unteren Polyailiziumsohioht, Abscheidung einer Isolationsschicht, Abscheidung einer zweiten oberen Poly'siliziumschicht und deren Strukturierung und Dotierung, Abscheidung einer Silikatschioht und abschließend die Abscheidung von Metftlleitbahnen und das Aufbringen einer Passivierungsschicht,Thus, the silicon dioxide produced by the substrate pretreatment is used, for example, as a nickel oxide in the production of a semiconductor device in double-polysilicon teohnik. Following this pretreatment, the process ophthalmic field oxide and gate oxide hematogenesis, deposition, polishing and structuring of a first lower polyalkylthioxide are essentially carried out in succession Deposition of an insulating layer, deposition of a second upper poly silicon layer and its structuring and doping, deposition of a silicate layer and finally the deposition of metal slits and the application of a passivation layer,

Nachteilig sind bei dem dargestellten Verfahren die Instabilitäten der technologischen Parameter, wie der Strukturbreite, Oxiddicke, Dotierungsprofile usw·, die zur Punktioneuntüohtigkeit der Halbleiteranordnung führen· Diese Instabilitäten werden duroh die verringerte Haftung des bei der Vorbehandlung erzeugten Siliziumdioxids hervorgerufen· Dabei ist die Haftung um so geringer je höher der Chlorwasserstoffanteil bei der thermischen Vorbehandlung eingestellt wird.Disadvantages of the illustrated method are the instabilities of the technological parameters, such as structure width, oxide thickness, doping profiles, etc., which lead to the punctuation of the semiconductor device. These instabilities are caused by the reduced adhesion of the silicon dioxide produced during the pretreatment. The adhesion is the same the lower the higher the proportion of hydrogen chloride in the thermal pretreatment is set.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Es ist Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung auf einem Siliziumsubstrat mit einer thermischen Vorbehandlung zur Erzeugung einer defektfreien oberfläohennahen Schicht anzugeben, welches eine hohe Ausbeute gewährleistet·The object of the invention is to provide a method for producing a semiconductor device on a silicon substrate with a thermal pretreatment for producing a defect-free near-surface layer, which ensures a high yield.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, bei dem nach einer Reinigung der Substratoberfläche durch eine thermische Vorbehandlung eine defektfreie oberfläohennaheThe invention is based on the object, a method for producing a semiconductor device, wherein after a cleaning of the substrate surface by a thermal pretreatment a defect-free near the surface

Sohioht erzeugt wird und anschließend alle weiteren Verfahr ens β ohr itte zur Herstellung einer Halbleiteranordnung nacheinander ausgeführt werden, anzugeben, daß es ermöglicht, stabile teohnologiaohe Parameter zu gewährleisten.Sohioht is generated and then all other Verε sε ohr itte for the production of a semiconductor device are carried out sequentially to indicate that it makes it possible to ensure stable teohnologiaohe parameters.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß im Ansohluß an die thermische Vorbehandlung, die dabei auf der Oberfläche des Siliziumsubstratea erzeugte SiIiziumdioxidschioht entfernt wird und nach einer Reinigung der Substratoberfläohe wieder eine Siliziumdioxidaoh.'.oht duroh thermische Oxidation in Sauerstoffatmosphäre erzeugt wird·According to the invention, this object is achieved in that in the course of the thermal pretreatment, the silicon dioxide layer produced on the surface of the silicon substrate is removed and after cleaning the substrate surface, a silicon dioxide is again produced by thermal oxidation in an oxygen atmosphere.

B9i der thermisohen Vorbehandlung deb Substrates erfolgt naoh einer Feinreinigung der Oberfläche des Substrates eine erste Temperaturbehandlung uei Temperaturen bis 1100° C in einem Mediengemisoh aus Sauerstoff, Stickstoff und Chlorwasserstoff· Der Anteil des Chorwasaerstoffs richtet sioh dabei naoh dem Sauerstoffgehalt in der oberfläohennahen Schioht, welche von ihren Defekten befreit werden soll« Danach erfolgt eine zweite Temperaturbehandlung bei oa, 700° C in Sauerstoffatmosphere über einen Zeitraum von einigen Stunden· Bei einer derartigen thermisohen Vorbehandlung bildet sioh eine Siliziumdioxidschicht auf dem Substrat aus, die bedingt duroh den Chlorwaeserstoffeinsatz eine geringe Haftbarkeit besitzt, wodurch es zu Abhebungen und Blasenbildung kommt«The thermal treatment of the substrate is carried out after a fine cleaning of the surface of the substrate a first temperature treatment uei temperatures up to 1100 ° C in a Mediengemisoh of oxygen, nitrogen and hydrogen chloride · The proportion of Chorwasaerstoffs thereby sioh oxygen content in the near-surface Schioht, which of After that, a second temperature treatment is carried out at 700 ° C. in an oxygen atmosphere over a period of a few hours. In such a thermosetting pretreatment, a silicon dioxide layer forms on the substrate, which owing to the use of chlorine vapors has a low adhesion, which leads to withdrawal and blistering «

Nachdem erfindungsgemäß diese störende Siliziumdioxidsohicht entfernt und eine störungsfreie gut haftende Siliziumdioxidsohicht aufgebracht wurde, werden alle weiteren Verfahrenasohritte in bekannter Weise naoheinander ausgeführt·After according to the invention, this disturbing silica dioxide layer has been removed and a trouble-free, well-adhering silica dioxide layer has been applied, all other process tubes are carried out in a known manner close to each other.

Ausführungebeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an dem Beispiel der Herstellung einer Halbleiteranordnung in Boppelpolysilizium-Teohnik näher erläutert werden. Naoh einer Peinreinigung der Oberfläche des Siliziumsubotrates wird eine erste Temperaturbehandlung bei einer Temperatur von oa· 1100° C in einem Mediengemisoh aus Stickstoff, Sauerstoff und Chlorwasserstoff mehrere Stunden durchgeführt. Der Chlorwasserstoffanteil riohtet sich dabei naoh der Defektdichte im Substrat. Anschließend erfolgt eine zweite Temperaturbehandlung bei oa. 700° C bis zu zehn Stunden in Stickstoffatmosphäre. Durch diese zweistufige thermische Vorbehandlung wird eine defektfreie oberflächennahe Substrateohicht erzeugt« Des-weiteren bildet sioh auf der Oberfläche des Siliziumsubstratee eine oa. 200 nm dioke Siliziumdioxidschioht aus, die durch eine nachfolgende naßohemisohe Ätzung entfernt wird« Nach einer erneuten Feinreinigung der Substratoberfläche wird durch thermische Oxidation bei 1000° C in Sauerstoffatmosphäre eine 200 nin dicke Siliziundioxideohicht erzeugt.The invention will be explained in more detail below using the example of the production of a semiconductor device in Boppelpolysilizium-Teohnik. Naoh a Peinreinigung the surface of the silicon sub-rate, a first temperature treatment at a temperature of above 1100 ° C in a Mediengemisoh of nitrogen, oxygen and hydrogen chloride is carried out for several hours. The hydrogen chloride content riohtet here na the defect density in the substrate. Subsequently, a second temperature treatment is carried out at above. 700 ° C for up to ten hours in a nitrogen atmosphere. By this two-stage thermal pretreatment, a defect-free near-surface Substrateohicht is generated «Des-further forms sioh on the surface of the silicon substrates an oa. After a further fine cleaning of the substrate surface, thermal oxidation at 1000 ° C. in an oxygen atmosphere produces a 200 nm thick silicondiox ide film.

Anschließend werden im wesentlichen nacheinander die Verfahrens sohritte Feldoxid- und Gateoxidschichterzeugung, Abscheidung, Dotierung und Strukturierung einer ersten unteren PolySiliziumschicht, «oscheidung einer Iaolatorsohicht, Abscheidung einer zweiten oberen Folysiliziuipsohioht, Strukturierung und Dotierung dieser oberen Folysiliziuinschicht, Abscheidung und Strukturierung einer CVD-Silikatschicht und abschließend die Abscheidung der Metalleitbahnen und Erzeugung einer CVD-Paasivierungssohicht durchgeführt.The process is then essentially followed successively by field oxide and gate oxide layer formation, deposition, doping and structuring of a first lower polysilicon layer, precipitation of a laminar layer, deposition of a second upper polysilicon layer, structuring and doping of this upper polysilicon layer, deposition and patterning of a CVD silicate layer and finally the deposition of the metal interconnects and generation of a CVD Paasivierungssohicht performed.

Claims

- 5 invention

A process for the production of a semiconductor device on a silicon substrate, in which after cleaning the substrate surface a defect-free Subetrataohioht duroh a subsequent first temperature treatment in HCl-containing media and a second takes place in a nitrogen atmosphere temperature treatment, wherein a Siliziumdioxidschioht formed and subsequently all others for the preparation of a Semiconductor arrangement necessary procedures are carried out sequentially, characterized in that after the temperature treatment in a nitrogen atmosphere, the resulting silicon dioxide layer is removed and after cleaning the substrate surface a Siliziumdioxidachicht is generated by thermal oxidation in an oxygen atmosphere ·