DE10130936A1 - Herstellungsverfahren für ein Halbleiterbauelement - Google Patents
Herstellungsverfahren für ein HalbleiterbauelementInfo
- Publication number
- DE10130936A1 DE10130936A1 DE10130936A DE10130936A DE10130936A1 DE 10130936 A1 DE10130936 A1 DE 10130936A1 DE 10130936 A DE10130936 A DE 10130936A DE 10130936 A DE10130936 A DE 10130936A DE 10130936 A1 DE10130936 A1 DE 10130936A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- substrate
- precursor
- conditioning
- rinsing
- oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 title claims abstract description 30
- 239000002243 precursor Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 230000008021 deposition Effects 0.000 title claims abstract description 17
- 239000003446 ligand Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 239000002356 single layer Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 38
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 22
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 13
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- FHHJDRFHHWUPDG-UHFFFAOYSA-N peroxysulfuric acid Chemical compound OOS(O)(=O)=O FHHJDRFHHWUPDG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 25
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 15
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 14
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 11
- 238000011161 development Methods 0.000 description 10
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 10
- 201000002950 dengue hemorrhagic fever Diseases 0.000 description 7
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 3
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052454 barium strontium titanate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 239000004922 lacquer Substances 0.000 description 2
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 2
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007704 wet chemistry method Methods 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 description 1
- 238000013020 steam cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003631 wet chemical etching Methods 0.000 description 1
- 238000009279 wet oxidation reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C16/0227—Pretreatment of the material to be coated by cleaning or etching
- C23C16/0245—Pretreatment of the material to be coated by cleaning or etching by etching with a plasma
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C16/0272—Deposition of sub-layers, e.g. to promote the adhesion of the main coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
- H01L21/02175—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
- H01L21/02178—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal the material containing aluminium, e.g. Al2O3
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
- H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
- H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
- H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
- H01L21/02299—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment
- H01L21/02304—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment formation of intermediate layers, e.g. buffer layers, layers to improve adhesion, lattice match or diffusion barriers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
- H01L21/02299—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment
- H01L21/02312—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment treatment by exposure to a gas or vapour
- H01L21/02315—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment treatment by exposure to a gas or vapour treatment by exposure to a plasma
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/314—Inorganic layers
- H01L21/316—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
- H01L21/31604—Deposition from a gas or vapour
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/314—Inorganic layers
- H01L21/316—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
- H01L21/31604—Deposition from a gas or vapour
- H01L21/31616—Deposition of Al2O3
- H01L21/3162—Deposition of Al2O3 on a silicon body
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/01—Manufacture or treatment
- H10B12/02—Manufacture or treatment for one transistor one-capacitor [1T-1C] memory cells
- H10B12/03—Making the capacitor or connections thereto
- H10B12/038—Making the capacitor or connections thereto the capacitor being in a trench in the substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02041—Cleaning
- H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
- H01L21/02046—Dry cleaning only
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02041—Cleaning
- H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
- H01L21/02046—Dry cleaning only
- H01L21/02049—Dry cleaning only with gaseous HF
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02041—Cleaning
- H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
- H01L21/02052—Wet cleaning only
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
- H01L21/02164—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon oxide, e.g. SiO2
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/022—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being a laminate, i.e. composed of sublayers, e.g. stacks of alternating high-k metal oxides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
- H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
- H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
- H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung schafft ein Herstellungsverfahren für ein Halbleiterbauelement mit einem Substrat (1) und einer auf oder in dem Substrat (1) vorgesehenen dielektrischen Schicht (70), wobei die dielektrische Schicht (7) durch ein ALD-Verfahren monolagenweise selbstlimitierend in Form von mindestens zwei verschiedenen Prekursoren alternierend abgeschieden wird. Es erfolgt ein Vorsehen einer Konditionierung der Oberfläche des Substrats (1) vor der Abscheidung einer allerersten Monolage eines ersten Prekursors bezüglich eines reaktiven Liganden des ersten Prekursors.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein Halbleiterbauelement mit einem Substrat und einem auf oder in dem Substrat vorgesehenen dielektrischen Schicht, wobei die dielektrische Schicht durch ein ALD-Verfahren monolagenweise selbstlimitierend in Form von mindestens zwei verschiedenen Prekursoren alternierend abgeschieden wird.
- Der Begriff Substrat soll im allgemeinen Sinne verstanden werden und kann daher sowohl einschichtige als auch mehrschichtige Substrate umfassen.
- Obwohl auf beliebige Halbleiterbauelemente anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zu Grunde liegende Problematik in Bezug auf Kondensatoren in Silizium-Technologie erläutert.
- In dynamischen Schreib-/Lese-Speichern (DRAMs) werden sogenannte Ein-Transistor-Zellen eingesetzt. Diese bestehen aus einem Speicherkondensator und einem Auswahltransistor der die Speicherelektrode mit der Bitleitung verbindet. Der Speicherkondensator kann als Grabenkondensator (Trench Capacitor) oder als Stapelkondensator (Stacked Capacitor) ausgebildet werden. Die hier beschriebene Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf Kondensatoren für solche DRAMs in Form von Grabenkondensatoren und Stapelkondensatoren.
- Es ist bekannt, einen solchen Kondensator, z. B. für ein DRAM (dynamischer Schreib-/Lese-Speicher) mit dem Aufbau Elektrodenschicht-Isolatorschicht-Elektrodenschicht herzustellen, wobei die Elektrodenschichten Metallschichten oder (Poly)- Siliziumschichten sein können.
- Um die Speicherdichte für zukünftige Technologie-Generationen weiter zu erhöhen, wird die Strukturgröße von Generation zu Generation verkleinert. Die immer kleiner werdende Kondensatorfläche und die dadurch bedingte kleiner werdende Kondensatorkapazität führt zu Problemen. Deshalb ist es wichtig, die Kondensatorkapazität trotz kleinerer Strukturgröße mindestens konstant zu halten. Dies kann unter anderem durch eine Erhöhung der Flächenladungsdichte des Speicherkondensators erreicht werden.
- Bisher wurde dieses Problem einerseits durch eine Vergrößerung der zur Verfügung stehenden Kondensatorfläche (bei vorgegebener Strukturgröße) gelöst. Dies kann z. B. durch die Abscheidung von Poly-Silizium mit rauher Oberfläche (Hemispherical Silicon Grains) im Trench oder auf die untere Elektrode des Stapelkondensators erreicht werden. Andererseits wurde bisher die Flächenladungsdichte durch eine Verringerung der Dicke des Dielektrikums erhöht. Dabei wurden bisher als Dielektrikum für DRAM-Kondensatoren ausschließlich verschiedener Kombinationen von SiO2 (Siliziumoxid) und Si3N4 (Siliziumnitrid) verwendet.
- Für Stapel-Kondensatoren wurden ferner einige wenige Materialen mit höherer Dielektrizitätskonstante vorgeschlagen. Explizit gehören dazu Ta2O5 und BST (Barium-Strontium-Titanat). Diese Materialen sind jedoch in direktem Kontakt mit Silizium oder Poly-Silizium bei höheren Temperaturen chemisch unstabil. Außerdem sind die Materialien selbst nur unzureichend temperaturstabil. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Nitridierung der unteren Elektrode des Kondensators gefolgt von der Abscheidung eines CVD-Siliziumnitrids, welches anschließend in einer Naßoxidation reoxidiert wird. Eine weitere Verringerung der Dicke dieser Dielektrika ist aufgrund der dadurch verursachten erhöhten Leckströme nicht möglich.
- Neuerdings sind weitere Materialen mit höherer Dielektrizitätskonstante vorgeschlagen worden, z. B. Al2O3, ZrO2, HFO2, u. ä., welche mit dem sogenannten ALD(Atomic Layer Deposition)-Verfahren monolagenweise selbstlimitierend abgeschieden werden können. Insbesondere bei Strukturen mit sehr hohen Aspektverhältnissen können diese neuen Materialien mit sehr guter Kantenabdeckung abgeschieden werden und deshalb sehr gut mit Verfahren zur Oberflächenvergrößerung (z. B. Wet Bottle, HSG) kombiniert werden.
- Beim ALD-Verfahren wird der Abscheideprozeß in mindestens zwei Einzelschritte A und B entsprechend zweier Prekursoren unterteilt, welche alternierend zur Bildung einer Strukturfolge ABABAB. . . ausgeführt werden, wobei jeder Einzelschritt im Idealfall zur einer selbstlimitierenden Abscheidung einer Monolage des betreffenden Prekursors führt. Die beiden Prekursoren bestehen dabei aus Molekülen, welche jeweils aus den abzuscheidenden Atomen und einem sogenannten Liganden bestehen. Die Liganden sind derart beschaffen, daß eine chemische Bindung jeweils nur zum vorhergehenden Prekursormolekül, jedoch nicht zum identischen Prekursormolekül möglich ist (siehe z. B. Ofer Sneh, European Semiconductor, July 2000, Seite 33).
- Ein kritischer Schritt im Rahmen des ALD-Verfahrens ist die Abscheidung der allerersten Lage direkt auf der Substratoberfläche.
- Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Herstellungsverfahren für ein Halbleiterbauelement der eingangs genannten Art anzugeben, wobei eine Oberflächenkonditionierung mit einer ausreichenden Anzahl reaktiver Gruppen gegeben ist, welche eine chemische Bindung mit den Liganden der ersten Prekursormoleküle eingehen können.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das in Anspruch 1 angegebene Herstellungsverfahren gelöst.
- Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende allgemeine Idee besteht im Vorsehen einer Konditionierung der Oberfläche des Substrats vor der Abscheidung einer allerersten Monolage eines ersten Prekursors bezüglich eines reaktiven Liganden des ersten Prekusors.
- Die vorliegende Erfindung beschreibt insbesondere verschiedene Verfahren zur Konditionierung der Substratoberfläche.
- In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des Gegenstandes der Erfindung.
- Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird zur Konditionierung eine Siliziumoxidschicht von der Oberfläche des Substrats entfernt. Eine solche Siliziumoxidschicht würde die effektive Dielektrizitätskonstante des Kondensatormaterials herabsetzen.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird eine OH-, H- oder H2-Konditionierung der Oberfläche des Substrats vorgesehen. Dies erweist sich insbesondere im Falle von Trimethylaluminium neben H2O-Prekusorgas zur Deposition von Al2O3 oder im Falle von Metallchloriden neben H2O-Prekursorgas zur Deposition von ZrO2, HfO2 u. ä. als vorteilhaft. Die Belegungsdichte der OH-, H- oder H2-Konditionierung der Oberfläche des Substrats beeinflußt dabei die Depositionsrate des Dielektrikums.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfaßt die Konditionierung die Anwendung eines Radikal-Generators auf die Oberfläche des Substrats.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfaßt die Konditionierung eine gepulste O2/H2O-H2/H2O-Plasmabehandlung.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfaßt die Konditionierung eine gepulste H2-Plasmabehandlung.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfaßt die Konditionierung eine gepulste NH3-Plasmabehandlung.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfaßt die Konditionierung eine Erzeugung eines thermischen Nitrids, Oxinitrids, Plasmanitrids oder Remote-Plasmanitrids auf der Oberfläche des Substrats.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfaßt die Konditionierung eine Erzeugung eines Oxids auf der Oberfläche des Substrats, wobei das Oxid eine Zusammensetzung aufweist, die eine gewünschte Anzahl reaktiver Gruppen bezüglich des reaktiven Liganden des ersten Prekusors enthält.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfaßt die Konditionierung die Erzeugung eines chemischen Oxids auf der Oberfläche des Substrats durch einen der folgenden Prozesse:
90 Sekunden lang Spülung mit DHF-Lösung (H2O : HF = 100 : 1), 5 Minuten Spülung mit HuangA bzw. SC1(standard clean 1)-Lösung (H2O2 + NH3 in H2O), 5 Minuten Spülung in HuangB bzw. SC2(standard clean 2)-Lösung (H2O2 + HCl in H2O);
60 s Spülung mit DHF + Caro'sche Säure;
Spülung mit HF - H2O2 bei 35°C (50 : 1);
Spülung mit HF - H2O2 bei 45°C (20 : 1);
Spülung mit HF - H2O2 bei 45°C (50 : 1). - Vorteile bestehen hierbei darin, daß es sich um kostengünstige Batchprozesse handelt, die sich durch gute Uniformity, Kantenbedeckung und Robustheit auszeichnen. Dabei läßt sich ein stabiles Interface direkt nach Entfernen des natürlichen Oxids in situ erzeugen.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
- Fig. 1a-n zeigen die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Verfahrensschritte zur Herstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements in Form eines Grabenkondensators.
- In den Fig. 1a-n bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente.
- Bei der vorliegenden ersten Ausführungsform werden zunächst auf einem Siliziumsubstrat 1 eine Padoxidsschicht 5 und eine Padnitridschicht 10 abgeschieden, wie in Fig. 1a gezeigt. Dann wird eine weitere (nicht dargestellte) Oxidschicht abgeschieden und diese Schichten werden dann mittels einer ebenfalls nicht gezeigten Photolackmaske und einem entsprechenden Ätzverfahren zu einer sogenannten Hartmaske strukturiert. Unter Verwendung dieser Hartmaske werden Gräben 2 mit einer typischen Tiefe von circa 1-10 µm in das Siliziumsubstrat 1 geätzt. Danach wird die oberste Oxidschicht entfernt, um zum in Fig. 1a dargestellten Zustand zu gelangen.
- In einem folgenden Prozessschritt wird, wie in Fig. 1b gezeigt, Arsensilikatglas (ASG) 20 auf der resultierenden Struktur abgeschieden, so daß das ASG 20 insbesondere die Gräben 2 vollständig auskleidet.
- In einem weiteren Prozessschritt erfolgt, wie in Fig. 1c gezeigt, ein Auffüllen der resultierenden Struktur mit Photolack 30. Gemäß Fig. 1d erfolgt danach ein Lack-Recess, bzw. eine Lackentfernung im oberen Bereich der Gräben 2. Dies geschieht zweckmäßigerweise durch isotropes trockenchemisches Ätzen.
- In einem weiteren Prozessschritt gemäß Fig. 1e erfolgt ein ebenfalls isotropes Ätzen des ASG 20 im unmaskierten, lackfreien Bereich, und zwar vorzugsweise in einem nasschemischen Ätzprozess. Daraufhin wird der Lack 30 in einem plasmagestützten und/oder nasschemischen Prozess entfernt.
- Wie in Fig. 1f gezeigt, wird danach ein Deckoxid 5' auf der resultierenden Struktur abgeschieden.
- In einem weiteren Prozessschritt gemäß Fig. 1g erfolgt eine Ausdiffusion des Arsen aus dem übrig gebliebenen ASG 20 in das umliegende Siliziumsubstrat 1 in einem Temperschritt zur Bildung der vergrabenen Platte bzw. Buried Plate 60, welche eine erste Kondensatorelektrode bildet. Daran anschließend werden das Deckoxid 5' und das übrige ASG 20 zweckmäßigerweise nasschemisch entfernt.
- Gemäß Fig. 1h wird dann ein spezielles Dielektrikum 70 mit hoher Dielektrizitätskonstante z. B. mittels eines ALD-Verfahrens (Atomic Layer Deposition) auf die resultierende Struktur abgeschieden, wobei zuvor eine Konditionierung der Oberfläche des Substrats vor der Abscheidung einer allerersten Monolage eines ersten Prekursors durchgeführt wird.
- Hier werden drei grundsätzliche Ausführungsbeispiele einer Konditionierung beschrieben, welche das Abscheiden der ersten Lage des ersten Prekursors positiv beeinflussen.
- Gemäß einer ersten Ausführungsform erfolgt zunächst das Vorsehen einer möglichst Siliziumoxid-freien Siliziumoberfläche des Substrats 1.
- Dies kann erstens durch eine DHF-Behandlung (H2O : HF = 100 : 1) mit einer anschließenden Spülung in deionisiertem Wasser (beispielsweise 9 Minuten mit 15 Liter/Min. und 5 Minuten mit 5 Liter/Min.). Alternativermaßen kann eine DHF-Behandlung mit verkürzter Spülzeit vorgenommen werden, um durch das unvollständige Entfernen des DHF ein anschließendes Aufwachsen vom natürlichen Oxid auf dem Siliziumsubstrat zu verzögern. Eine weitere Möglichkeit bietet eine Plasmareinigung unter Verwendung von NF3, Cl2 o. ä., welche insbesondere in der ALD-Kammer integriert werden kann, um ein Handling an der Luft zu vermeiden, wodurch ebenfalls ein nachträgliches Aufwachsen des natürlichen Oxids auf der Oberfläche des Substrats 1 verhindert wird.
- Als weiteres Beispiel sei eine HF-Dampfreinigung in einer an das ALD-mainframe angeschlossenen Kammer erwähnt, wodurch sich ebenfalls ein anschließendes Aufwachsen eines natürlichen Oxids vermeiden lässt.
- Nach der Erzeugung der möglichst Siliziumoxid-freien Siliziumoberfläche kann die anschließende ALD-Abscheidung entweder ohne weitere vorherige Oberflächenaktivierung oder mit weiterer vorheriger Oberflächenaktivierung stattfinden.
- Bedient man sich keiner weiteren vorherigen Oberflächenaktivierung, so kann für die erwähnten Beispielsubstanzen Trimethylaluminium neben H2O-Prekursorgas zur Deposition von Al2O3 oder Metallchloride neben H2O-Prekursorgas zur Deposition von ZrO2, HfO2, u. ä. entweder der das Metall enthaltende Prekursor, also Trimethylaluminium bzw. Metallcholrid, oder der H2O-Prekursor zuerst abgeschieden werden. Wird der H2O- Prekursor zuerst abgeschieden, so ist eine verlängerte erste H2O-Pulszeit zweckmäßig, um den Anteil von OH-Gruppen an der Oberfläche zu erhöhen.
- Wünscht man eine anschließende vorherige Oberflächenaktivierung, so bieten sich beispielsweise folgende Möglichkeiten dafür an.
- Eine erste Möglichkeit besteht in der Verwendung eines gepulsten O2/H2O-H2/H2O-Plasmas, wobei im ersten Schritt die O- Radikale der Sauerstoffbrückenbindungen aufbrechen und so eine O-terminierte Oberfläche entsteht, wohingegen im zweiten Schritt die H-Radikale mit O zu OH-Gruppen reagieren.
- Eine weitere Möglichkeit besteht in der Verwendung eines H2- Plasmas, wobei die H-Radikale dabei mögliche O-Brücken an der Substratoberfläche aufbrechen. Eine Variation des Kammerdrucks ermöglicht dabei die Steuerung der Radikaldichte, wodurch sich die Bildung eines Plasmaoxides vermeiden lässt.
- Noch eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung eines NH3- Plasmas, das zur Nitridierung der Oberfläche des Substrats und zur Erzeugung einer H/H2-Terminierung führt.
- Letztlich ist die Anwendung eines beliebigen Radikalgenerators zur Erzeugung von H-, O-, OH-Radikalen möglich, um mögliche O-Brückenbindungen aufzubrechen und eine H- bzw. OH- Terminierung zu erzeugen.
- Nach dieser Oberflächenaktivierung lässt sich die ALD- Abscheidung in gewohnter Form durchführen.
- Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird nach der Entfernung eines möglicherweise vorhandenen Oxids auf der Oberfläche des Substrats 1 ein Nitrid in einem ersten Prozessschritt erzeugt. Dieses Nitrid kann ein thermisches Nitrid sein oder ein thermisches Oxinitrid. Bei letzterem thermischen Oxinitrid lässt sich der O-Gehalt durch unterschiedliche NO/N2O- Verhältnisse während der Temperung einstellen. Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung eines Nitrids ist die Erzeugung eines Plasmanitrids oder eines Remote-Plasmanitrids durch ein sogenanntes RPN-Verfahren.
- Die Erzeugung eines derartigen Nitrids hat den Vorteil, dass es eine hohe Dielektrizitätszahl besitzt und ebenfalls geeignete reaktive Gruppen für die reaktiven Liganden des ersten precursers besitzt.
- Somit kann im nächsten Prozessschritt die ALD-Abscheidung direkt auf dem nitridierten Substrat 1 erfolgen, da die Nitridoberfläche wasserstoffterminiert ist.
- Gegebenenfalls kann dabei, wie oben im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform erwähnt, der Abscheideprozess mit einer längeren H2O-Pulszeit beginnen, um den Anteil von OH- Gruppen der Oberfläche zu erhöhen.
- Selbstverständlich kann auch bei nitridierter Substratoberfläche eine Oberflächenaktivierung vor der eigentlichen ALD-Abscheidung vorgesehen werden, wie bereits oben im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform ausführlich beschrieben.
- Anschließend wird dann die ALD-Abscheidung in gewohnter Form vorgenommen.
- Gemäß einer dritten Ausführungsform erfolgt nach der Entfernung einer möglicherweise vorhandenen natürlichen Siliziumoxidschicht auf dem Substrat 1 die Erzeugung eines bestimmten chemischen Oxids, welches eine ausreichende Anzahl von reaktiven Gruppen auf der Oxidoberfläche vorsieht, welche mit den reaktiven Liganden des ersten Prekursors reagieren können.
- Ein Beispiel für die Erzeugung eines derartigen chemischen Oxids ist folgende Behandlung: 90 Sekunden lang Spülung mit DHF-Lösung (H2O : HF = 100 : 1), 5 Minuten Spülung mit HuangA bzw. SC1(standard clean 1)-Lösung (H2O2 + NH3 in H2O), 5 Minuten Spülung in HuangB bzw. SC2(standard clean 2)-Lösung (H2O2 + HCl in H2O). Diese Behandlung kann heiß oder kalt durchgeführt werden.
- Ein weiteres Beispiel ist DHF + Caro'sche Säure 60 s Spülen.
- Weitere Beispiele, bei denen chemische Oxide mit weniger als 10 Angström Dicke erzeugbar sind, umfassen folgende naßchemische Prozesse:
- a) HF - H2O2 bei 35°C (50 : 1)
- b) HF - H2O2 bei 45°C (20 : 1)
- c) HF - H2O2 bei 45°C (50 : 1)
- Anschließend erfolgt auch hier die ALD-Abscheidung in gewohnter Art und Weise.
- Nach der Bildung des speziellen Dielektrikums 70 wird in einem weiteren Prozessschritt gemäß Fig. 1i als zweite Kondensatorplatte Arsen-dotiertes polykristallines Silizium 80 auf der resultierenden Struktur abgeschieden, so daß es die Gräben 2 vollständig ausfüllt. Alternativermaßen könnte auch Poly-Silizium-Germanium oder Poly Silizium-Metal Schichtfolgen zur Auffüllung verwendet werden.
- In einem darauffolgenden Prozessschritt gemäß Fig. 1j wird das dotierte Polysilizium 80, bzw. das Poly-Silizium- Germanium oder ein Metal bis zur Oberseite der Buried Plate 60 zurückgeätzt.
- Zur Erreichung des in Fig. 1k dargestellten Zustands erfolgt dann ein isotropes Ätzen des Dielektrikums 70 mit hoher Dielektrizitätskonstante im oberem freigelegten Bereich der Gräben 2, und zwar entweder mit einem nasschemischen oder einem trockenchemischen Ätzverfahren.
- In einem darauffolgenden Prozessschritt gemäß Fig. 11 wird ein Kragenoxid 5" im oberen Bereich der Gräben 2 gebildet. Dies geschieht durch eine ganzflächige Oxidabscheidung und ein darauffolgendes anisotropes Ätzen des Oxids, so daß das Kragenoxid 5" an den Seitenwänden im oberen Grabenbereich stehenbleibt.
- Wie in Fig. 1m illustriert, wird in einem darauffolgenden Prozessschritt erneut mit Arsen dotiertes Polysilizium 80' abgeschieden und zurückgeätzt.
- Gemäß Fig. 1n folgt schließlich eine nasschemische Entfernung des Kragenoxids 5" im oberen Grabenbereich.
- Damit ist die Ausbildung des Grabenkondensators im Wesentlichen beendet. Das Bilden der Kondensatoranschlüsse sowie die Herstellung und Verbindung mit dem zugehörigen Auswahltransistor sind im Stand der Technik wohl bekannt und benötigen zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung keiner weiteren Erwähnung.
- Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
- Insbesondere ist die Erfindung nicht auf Grabenkondensatoren beschränkt, sondern auf beliebige Kondensatoren oder sonstige Strukturen mit einem Dielektrikum auf einem Substrat anwendbar. Bezugszeichenliste 1 Siliziumsubstrat
3 aufgeweiteter Bereich
5 Padoxid
5' Deckoxid
5" Kragenoxid
10 Padnitrid
20 ASG
30 Photolack
60 Buried Plate
70 Dielektrikum
80, 80' dotiertes Polysilizium
Claims (12)
1. Herstellungsverfahren für ein Halbleiterbauelement mit
einem Substrat (1) und einem auf oder in dem Substrat (1)
vorgesehenen dielektrischen Schicht (70), wobei die
dielektrische Schicht (7) durch ein ALD-Verfahren monolagenweise
selbstlimitierend in Form von mindestens zwei verschiedenen
Prekursoren alternierend abgeschieden wird;
gekennzeichnet durch den Schritt:
Vorsehen einer Konditionierung der Oberfläche des Substrats (1) vor der Abscheidung einer allerersten Monolage eines ersten Prekursors bezüglich eines reaktiven Liganden des ersten Prekusors.
Vorsehen einer Konditionierung der Oberfläche des Substrats (1) vor der Abscheidung einer allerersten Monolage eines ersten Prekursors bezüglich eines reaktiven Liganden des ersten Prekusors.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zur Konditionierung eine
Siliziumoxidschicht von der Oberfläche des Substrats (1)
entfernt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine OH-, H- oder
H2-Konditionierung der Oberfläche des Substrats (1)
vorgesehen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Konditionierung die
Anwendung eines Radikal-Generators auf die Oberfläche des
Substrats (1) umfaßt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die
Konditionierung eine gepulste O2/H2O-H2/H2O-Plasmabehandlung umfaßt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die
Konditionierung eine gepulste H2-Plasmabehandlung umfaßt.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die
Konditionierung eine gepulste NH3-Plasmabehandlung umfaßt.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die
Konditionierung eine Erzeugung eines thermischen Nitrids, Oxinitrids,
Plasmanitrids oder Remote-Plasmanitrids auf der Oberfläche
des Substrats (1) umfaßt.
9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die
Konditionierung eine Erzeugung eines Oxids auf der Oberfläche des
Substrats (1) umfaßt, wobei das Oxid eine Zusammensetzung
aufweist, die eine gewünschte Anzahl reaktiver Gruppen bezüglich
des reaktiven Liganden des ersten Prekusors enthält.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Konditionierung die
Erzeugung eines chemischen Oxids auf der Oberfläche des
Substrats (1) umfaßt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Konditionierung die
Erzeugung eines chemischen Oxids auf der Oberfläche des
Substrats (1) durch ein Oxidationsmittel, insbesondere H2O2 oder
O3 umfaßt, wobei das Oxidationsmittel vorzugsweise in D/BHF,
HCl, H2SO4, NH4OH, H2O oder einer Mischung davon gelöst ist
und Konzentration, Zeit und Temperatur derart gewählt sind,
daß eine möglichst dünne geschlossene Oxidschicht erzeugt
wird.
12. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Konditionierung die
Erzeugung eines chemischen Oxids auf der Oberfläche des
Substrats (1) durch einen der folgenden Prozesse umfaßt:
90 Sekunden lang Spülung mit DHF-Lösung (H2O : HF = 100 : 1), 5 Minuten Spülung mit HuangA bzw. SC1(standard clean 1)-Lösung (H2O2 + NH3 in H2O), 5 Minuten Spülung in HuangB bzw. SC2(standard clean 2)-Lösung (H2O2 + HCl in H2O);
60 s Spülung mit DHF + Caro'sche Säure;
Spülung mit HF - H2O2 bei 35°C (50 : 1);
Spülung mit HF - H2O2 bei 45°C (20 : 1);
Spülung mit HF - H2O2 bei 45°C (50 : 1).
90 Sekunden lang Spülung mit DHF-Lösung (H2O : HF = 100 : 1), 5 Minuten Spülung mit HuangA bzw. SC1(standard clean 1)-Lösung (H2O2 + NH3 in H2O), 5 Minuten Spülung in HuangB bzw. SC2(standard clean 2)-Lösung (H2O2 + HCl in H2O);
60 s Spülung mit DHF + Caro'sche Säure;
Spülung mit HF - H2O2 bei 35°C (50 : 1);
Spülung mit HF - H2O2 bei 45°C (20 : 1);
Spülung mit HF - H2O2 bei 45°C (50 : 1).
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10130936A DE10130936B4 (de) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | Herstellungsverfahren für ein Halbleiterbauelement mittels Atomschichtabscheidung/ALD |
US10/180,808 US20030114018A1 (en) | 2001-06-27 | 2002-06-26 | Method for fabricating a semiconductor component |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10130936A DE10130936B4 (de) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | Herstellungsverfahren für ein Halbleiterbauelement mittels Atomschichtabscheidung/ALD |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10130936A1 true DE10130936A1 (de) | 2003-01-16 |
DE10130936B4 DE10130936B4 (de) | 2004-04-29 |
Family
ID=7689601
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10130936A Expired - Fee Related DE10130936B4 (de) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | Herstellungsverfahren für ein Halbleiterbauelement mittels Atomschichtabscheidung/ALD |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20030114018A1 (de) |
DE (1) | DE10130936B4 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10234735A1 (de) * | 2002-07-30 | 2004-02-12 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zum vertikalen Strukturieren von Substraten in der Halbleiterprozesstechnik mittels inkonformer Abscheidung |
DE10357756A1 (de) * | 2003-12-10 | 2005-07-14 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Abscheidung von Metall-Oxynitriden durch ALD-Prozesse unter Verwendung von NO bzw. N2O |
DE102004005082A1 (de) * | 2004-02-02 | 2005-08-18 | Infineon Technologies Ag | Kondensator mit einem Dielektrikum aus einer selbstorganisierten Monoschicht einer organischen Verbindung |
EP2325351A1 (de) * | 2009-11-20 | 2011-05-25 | C. Hafner GmbH + Co. KG | Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung einer metallischen Substratoberfläche eines Werkstücks mit einer durch einen ALD-Prozess aufgebrachten Materialschicht |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7262133B2 (en) * | 2003-01-07 | 2007-08-28 | Applied Materials, Inc. | Enhancement of copper line reliability using thin ALD tan film to cap the copper line |
TWI311781B (en) * | 2004-02-16 | 2009-07-01 | Sharp Kabushiki Kaish | Thin film transistor and method for manufacturing same, display device, method for modifying oxidized film, method for forming oxidized film, semiconductor device and method for manufacturing same, and apparatus for manufacturing semiconductor device |
US7582549B2 (en) | 2006-08-25 | 2009-09-01 | Micron Technology, Inc. | Atomic layer deposited barium strontium titanium oxide films |
WO2009031886A2 (en) * | 2007-09-07 | 2009-03-12 | Fujifilm Manufacturing Europe B.V. | Method and apparatus for atomic layer deposition using an atmospheric pressure glow discharge plasma |
US10460925B2 (en) | 2017-06-30 | 2019-10-29 | United Microelectronics Corp. | Method for processing semiconductor device |
JP7314016B2 (ja) * | 2019-10-16 | 2023-07-25 | 大陽日酸株式会社 | 金属酸化薄膜の形成方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5923056A (en) * | 1996-10-10 | 1999-07-13 | Lucent Technologies Inc. | Electronic components with doped metal oxide dielectric materials and a process for making electronic components with doped metal oxide dielectric materials |
EP0952609A2 (de) * | 1998-04-21 | 1999-10-27 | Harris Corporation | Reinigungsverfahren auf der Basis von SC-2-Reinigung für eine thermische Behandlung |
WO2000079583A1 (en) * | 1999-06-17 | 2000-12-28 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method and apparatus for wet-etching semiconductor wafers |
GB2353404A (en) * | 1999-08-14 | 2001-02-21 | Samsung Electronics Co Ltd | Semiconductor device with dielectric layer formed by sequentially supplying reactants to an electrode |
US6200893B1 (en) * | 1999-03-11 | 2001-03-13 | Genus, Inc | Radical-assisted sequential CVD |
GB2355727A (en) * | 1999-10-06 | 2001-05-02 | Samsung Electronics Co Ltd | Atomic layer deposition method |
EP1096042A1 (de) * | 1999-10-25 | 2001-05-02 | Motorola, Inc. | Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-Anordnung mit einer Silizium-Metalloxid Zwischenschicht |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07176627A (ja) * | 1993-12-17 | 1995-07-14 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
US5983828A (en) * | 1995-10-13 | 1999-11-16 | Mattson Technology, Inc. | Apparatus and method for pulsed plasma processing of a semiconductor substrate |
US6329024B1 (en) * | 1996-04-16 | 2001-12-11 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Method for depositing a coating comprising pulsed plasma polymerization of a macrocycle |
US5968377A (en) * | 1996-05-24 | 1999-10-19 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Treatment method in glow-discharge plasma and apparatus thereof |
US5939333A (en) * | 1996-05-30 | 1999-08-17 | Micron Technology, Inc. | Silicon nitride deposition method |
US6200651B1 (en) * | 1997-06-30 | 2001-03-13 | Lam Research Corporation | Method of chemical vapor deposition in a vacuum plasma processor responsive to a pulsed microwave source |
KR100258979B1 (ko) * | 1997-08-14 | 2000-06-15 | 윤종용 | 유전막을 수소 분위기에서 열처리하는 반도체장치의 커패시터 제조방법 |
US6156606A (en) * | 1998-11-17 | 2000-12-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Method of forming a trench capacitor using a rutile dielectric material |
US6255221B1 (en) * | 1998-12-17 | 2001-07-03 | Lam Research Corporation | Methods for running a high density plasma etcher to achieve reduced transistor device damage |
US6391785B1 (en) * | 1999-08-24 | 2002-05-21 | Interuniversitair Microelektronica Centrum (Imec) | Method for bottomless deposition of barrier layers in integrated circuit metallization schemes |
US6503330B1 (en) * | 1999-12-22 | 2003-01-07 | Genus, Inc. | Apparatus and method to achieve continuous interface and ultrathin film during atomic layer deposition |
US6551399B1 (en) * | 2000-01-10 | 2003-04-22 | Genus Inc. | Fully integrated process for MIM capacitors using atomic layer deposition |
US6613695B2 (en) * | 2000-11-24 | 2003-09-02 | Asm America, Inc. | Surface preparation prior to deposition |
US6610169B2 (en) * | 2001-04-21 | 2003-08-26 | Simplus Systems Corporation | Semiconductor processing system and method |
-
2001
- 2001-06-27 DE DE10130936A patent/DE10130936B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-06-26 US US10/180,808 patent/US20030114018A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5923056A (en) * | 1996-10-10 | 1999-07-13 | Lucent Technologies Inc. | Electronic components with doped metal oxide dielectric materials and a process for making electronic components with doped metal oxide dielectric materials |
EP0952609A2 (de) * | 1998-04-21 | 1999-10-27 | Harris Corporation | Reinigungsverfahren auf der Basis von SC-2-Reinigung für eine thermische Behandlung |
US6200893B1 (en) * | 1999-03-11 | 2001-03-13 | Genus, Inc | Radical-assisted sequential CVD |
WO2000079583A1 (en) * | 1999-06-17 | 2000-12-28 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method and apparatus for wet-etching semiconductor wafers |
GB2353404A (en) * | 1999-08-14 | 2001-02-21 | Samsung Electronics Co Ltd | Semiconductor device with dielectric layer formed by sequentially supplying reactants to an electrode |
GB2355727A (en) * | 1999-10-06 | 2001-05-02 | Samsung Electronics Co Ltd | Atomic layer deposition method |
EP1096042A1 (de) * | 1999-10-25 | 2001-05-02 | Motorola, Inc. | Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-Anordnung mit einer Silizium-Metalloxid Zwischenschicht |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
FENNER, D.B., [u.a.]: Silicon surface passivation by hydrogen termination: A comparative study of preparation methods. In: J. Appl. Phys., 1989, Vol. 66, No. 1, S. 419-424 * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10234735A1 (de) * | 2002-07-30 | 2004-02-12 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zum vertikalen Strukturieren von Substraten in der Halbleiterprozesstechnik mittels inkonformer Abscheidung |
DE10357756A1 (de) * | 2003-12-10 | 2005-07-14 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Abscheidung von Metall-Oxynitriden durch ALD-Prozesse unter Verwendung von NO bzw. N2O |
DE10357756B4 (de) * | 2003-12-10 | 2006-03-09 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Herstellung von Metall-Oxynitriden durch ALD-Prozesse unter Verwendung von NO und/oder N2O |
DE102004005082A1 (de) * | 2004-02-02 | 2005-08-18 | Infineon Technologies Ag | Kondensator mit einem Dielektrikum aus einer selbstorganisierten Monoschicht einer organischen Verbindung |
DE102004005082B4 (de) * | 2004-02-02 | 2006-03-02 | Infineon Technologies Ag | Kondensator mit einem Dielektrikum aus einer selbstorganisierten Monoschicht einer organischen Verbindung und Verfahren zu dessen Herstellung |
EP2325351A1 (de) * | 2009-11-20 | 2011-05-25 | C. Hafner GmbH + Co. KG | Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung einer metallischen Substratoberfläche eines Werkstücks mit einer durch einen ALD-Prozess aufgebrachten Materialschicht |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE10130936B4 (de) | 2004-04-29 |
US20030114018A1 (en) | 2003-06-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1145279B1 (de) | Halbleiterbauelement mit einer wolframoxidschicht und verfahren zu dessen herstellung | |
DE60224379T2 (de) | Methode, eine dielektrische Schicht abzuscheiden | |
DE10000005C1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines ferroelektrischen Halbleiterspeichers | |
DE60118817T2 (de) | Integrierte Schaltung mit einem dielektrischen Schichtverbund und Verfahren | |
DE10142580B4 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Grabenstrukturkondensatoreinrichtung | |
DE10227346B4 (de) | Ferroelektrische Speichervorrichtung, die eine ferroelektrische Planarisationsschicht verwendet, und Herstellungsverfahren | |
DE10163345B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Kondensators in einem Halbleiterbauelement | |
DE10234735A1 (de) | Verfahren zum vertikalen Strukturieren von Substraten in der Halbleiterprozesstechnik mittels inkonformer Abscheidung | |
DE10064067B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Kondensators einer Halbleitereinrichtung | |
EP1128428B1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements | |
DE10055431A1 (de) | Verfahren zum Herstellen von Kondensatoren eines Halbleiterbauelements | |
DE19947053C1 (de) | Grabenkondensator zu Ladungsspeicherung und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE10130936A1 (de) | Herstellungsverfahren für ein Halbleiterbauelement | |
DE19712540C1 (de) | Herstellverfahren für eine Kondensatorelektrode aus einem Platinmetall | |
DE10032210B4 (de) | Kondensator für Halbleiterspeicherbauelement und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE10064068B4 (de) | Verfahren zur Herstellung von Kondensatoren von Halbleitereinrichtungen | |
EP1111083B1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Metallschicht | |
DE10256713B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Speicherungsknotenpunktes eines gestapelten Kondensators | |
DE10207130A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Bauelements sowie Bauelement mit einer Metallschicht und einer Isolationsschicht | |
DE10248704B4 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Vertiefungsstruktur für Hoch-K-Stapelkondensatoren in DRAMs und FRAMs | |
DE102004022602A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Grabenkondensators, Verfahren zur Herstellung einer Speicherzelle, Grabenkondensator und Speicherzelle | |
DE19620833C2 (de) | Verfahren zum Herstellen eines Kondensators einer Halbleitereinrichtung | |
DE10009762B4 (de) | Herstellungsverfahren für einen Speicherkondensator mit einem Dielektrikum auf der Basis von Strontium-Wismut-Tantalat | |
DE10022655A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Kondensatorstrukturen | |
EP0997928B1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Kondensators |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: INFINEON TECHNOLOGIES AG, DE Free format text: FORMER OWNER: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE Owner name: POLARIS INNOVATIONS LTD., IE Free format text: FORMER OWNER: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: POLARIS INNOVATIONS LTD., IE Free format text: FORMER OWNER: INFINEON TECHNOLOGIES AG, 85579 NEUBIBERG, DE |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |