DE102004059616B4

DE102004059616B4 - Verfahren zum Reinigen einer Halbleitervorrichtungs-Herstellungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102004059616B4
Application number: DE102004059616A
Authority: DE
Inventors: In-su Yongin Ha; Yoon-bon Suwon Koo; Hyun-seok Suwon Lim; Cheon-su Seoul Han; Seung-cheol Yeongtong Choi
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-12-11
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2024-12-11
Also published as: US7141512B2; KR100568256B1; JP4805569B2; US20050126586A1; US7538046B2; KR20050057967A; US20070037407A1; DE102004059616A1; JP2005171386A

Abstract

Verfahren zur Verwendung bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen, mit folgenden Schritten:
(a) Bereitstellen eines Halbleitersubstrats (12), das Hf-Oxid- oder einer Zr-Oxid-Schicht aufweist;
(b) Positionieren des Halbleitersubstrats (12) in einer Verarbeitungskammer einer Halbleitervorrichtungs-Herstellungsvorrichtung;
(c) anschließendes Bilden (S12) einer leitfähigen Schicht (125) aus TiN an der Hf-Oxid- oder Zr-Oxid-Schicht durch Einleiten von Quellgasen in die Kammer, wobei die Quellgase eine Reaktion mit der Hf-Oxid- oder Zr-Oxid-Schicht innerhalb der Verarbeitungskammer erleichtern, wobei HfN oder ZrN als ein Nebenprodukt (13, 14) der Reaktion an einer Oberfläche der Vorrichtung innerhalb der Verarbeitungskammer haftet;
(d) Transportieren des Substrats (12) aus der Verarbeitungskammer, nachdem die leitfähige Schicht (125) aus TiN an derselben gebildet wurde;
(e) anschließendes Wiederholen der Schritte (a)–(d) eine Anzahl von Malen; und
(f) nach jedem Mal, bei dem bei dem Schritt (c) eine leitfähige Schicht (125) aus TiN an einer Hf-Oxid- oder einer Zr-Oxid-Schicht eines Substrats (12) gebildet...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reinigen einer Halbleitervorrichtungs-Herstellungsvorrichtung. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zum Reinigen des Inneren einer Halbleitervorrichtungs-Herstellungsvorrichtung von Nebenprodukten, die als ein Resultat des Bildens einer leitfähigen Schicht an einem Halbleitersubstrat erzeugt werden.

2. BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIK

Aus der Druckschrift DE 102 26 381 A1 ist ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats mit einer Metalloxidschicht aus Hf/Zr-Oxid bekannt, wobei auf der Metalloxidschicht eine leitende Schicht aus TiN abgeschieden wird.

Aus der Druckschrift JP 2003-203907 A ist es bekannt, Ablagerungen bei der Abscheidung von Hf/Zr-Oxidschichten durch Behandlung des Reaktors mit chlorhaltigen Gasen unter Wärmeeinwirkung und Bildung von flüchtigen Hf/Zr-Chloriden zu entfernen.

In jüngster Zeit hat aufgrund der schnellen Entwicklung der Informationskommunikationstechnologie und der weit verbreiteten Verwendung von Datenspeicherungsmedien, wie z. B. Computern, die Nachfrage nach Halbleitervorrichtungen zugenommen, die schneller betreibbar sind und eine größere Datenspeicherungskapazität aufweisen. Es gibt dementsprechend einen wachsenden Trend, die Halbleitervorrichtungs-Herstel lungstechnologie zu verbessern, mit dem Ziel die Integrationsdichte, die Zuverlässigkeit und die Ansprechgeschwindigkeit der Vorrichtungen zu erhöhen.

Eine Halbleitervorrichtung kann im Allgemeinen höher integriert hergestellt werden, wenn ein dielektrisches Material, das an einem Halbleitersubstrat der Vorrichtung gebildet wird, dünner hergestellt werden kann. Halbleitervorrichtungen sind jedoch gegenüber einem Leckstrom umso anfälliger, je dünner das dielektrische Material ist. Eine dünne dielektrische Schicht kann dementsprechend die Betriebssicherheit der Halbleitervorrichtung gefährden.

Metalloxide, wie z. B. Al₂O₃, werden typischerweise als dielektrische Materialien von Halbleitervorrichtungen verwendet. Die Forschung an Metalloxiden mit einer hohen Dielektrizitätskonstante ist aktiv im Gange, um eine Lösung für das Leckstromproblem zu liefern. Versuche werden insbesondere unternommen, um ein Zr-Oxid oder ein Hf-Oxid als ein dielektrisches Material zu verwenden, das in der Lage ist, zu ermöglichen, dass hochintegrierte Halbleitervorrichtungen auf eine zuverlässige Art und Weise betreibbar sind.

Die Verwendung eines Zr-Oxids oder eines Hf-Oxids als ein dielektrisches Material einer Halbleitervorrichtung bringt jedoch mehrere Probleme mit sich. Diese sind im Folgenden unter Bezugnahme auf die 1A bis 1D ausführlicher beschrieben. Bei einer herkömmlichen Halbleitervorrichtungs-Herstellungsvorrichtung, wie in 1A gezeigt, wird ein Halbleitersubstrat 2, das eine Hf-Oxid- (HfO₂-) Schicht aufweist, auf einem Heizer 1 angeordnet, und eine leitfähige Schicht, z. B. eine TiN-Schicht, wird auf der HfO₂-Schicht unter Verwendung von NH₃ und TiCl₄ als Quellgase gebildet. Bezug nehmend auf 1B verbleiben, obwohl das Halbleitersubstrat 2 dann aus der Vorrichtung transportiert wird, Sauerstoffkomponenten in einer Region des Heizers 1, in der dieselben mit den Quellgasen oder Hf-Ionen, die in der Vorrichtung verbleiben, reagieren. Als ein Resultat wird eine Nebenproduktschicht 3, die HfN und ein Hf-Oxid aufweist, unerwünscht an dem Heizer 1 gebildet. Ähnlicherweise wird in dem Fall des Bildens einer leitfähigen Schicht, z. B. einer TiN-Schicht, an einer Zr-Oxid- (ZrO₂-) Schicht unter Verwendung von NH₃ und TiCl₄ als Quellgase eine Schicht eines Nebenprodukts, das ZrN und Zr-Oxid aufweist, an dem Heizer 1 gebildet.

Wie in 1C gezeigt, wird das Verfahren des Bildens einer leitfähigen Schicht an einem Halbleitersubstrat 2, das ein Hf-Oxid oder ein Zr-Oxid aufweist, wiederholt. Die Dicke der Schicht 3, die HfN und ein Hf-Oxid (oder ZrN und ein Zr-Oxid) aufweist, nimmt folglich in der Region des Heizers 1, die dazu dient, das Halbleitersubstrat 2 zu tragen, zu.

Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2003-203907 schlägt das Verwenden eines auf einer chemischen Dampfablagerung (CVD; CVD = Chemical Vapor Deposition) basierenden Reinigungsverfahrens vor, um die Nebenproduktschicht 3 von dem Heizer 1 zu entfernen. Die Praxis zeigt jedoch, dass die CVD die Schicht 3 nicht vollständig entfernen kann. Das Entfernen der Nebenproduktsschicht 3 ist ferner mit dem periodischen Öffnen der Halbleitervorrichtungs-Herstellungsvorrichtung verbunden. Dies führt zu einer Ausfallzeit, die die Produktivität des Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahrens verringert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum effektiven Reinigen einer inneren Oberfläche einer Halbleitervorrichtungs-Herstellungsvorrichtung von Nebenprodukten, die als ein Resultat eines Herstellungsverfahrens erzeugt werden, zu schaffen, bei dem eine leitfähige Schicht aus TiN an einem Halbleitersubstrat, das eine Metalloxidschicht aus Hf/Zr-Oxid aufweist, gebildet wird.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1, 4 oder 11. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zur Verwendung bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen das Entfernen von mindestens einem Nebenprodukt von einer inneren Oberfläche der Vorrichtung auf, ohne die Verarbeitungskammer der Vorrichtung nach jedem Mal zu öffnen, bei dem eine leitfähige Schicht an einer Metalloxidschicht eines Substrats innerhalb der Kammer gebildet wurde.

Ein Halbleitersubstrat, das eine Metalloxidschicht aufweist, wird zuerst in der Verarbeitungskammer der Halbleitervorrichtungs-Herstellungsvorrichtung positioniert. Die leitfähige Schicht wird anschließend an der Metalloxidschicht durch Einleiten von Quellgasen in die Kammer gebildet. Das Substrat wird aus der Verarbeitungskammer, nachdem die leitfähige Schicht an der Metalloxidschicht gebildet wurde, transportiert. Die Quellgase erleichtern jedoch eine Reaktion mit der Metalloxidschicht, wobei ein Nebenprodukt der Reaktion an einer inneren Oberfläche der Vorrichtung, wie z. B. an dem Heizer der Vorrichtung, auf dem das Substrat getragen wird, haftet. Diese Schritte werden eine Anzahl von Malen ausgeführt, wie es auftritt, wenn zahlreiche Substrate verarbeitet werden.

Nach jedem Mal, bei dem eine leitfähige Schicht an einer Metalloxidschicht eines Substrats in der Verarbeitungskammer gebildet wurde, und sobald das Substrat aus der Verarbeitungskammer transportiert wurde, werden die Nebenprodukte der Reaktion von der Oberfläche der Vorrichtung entfernt, ohne die Verarbeitungskammer zu öffnen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Nebenprodukte durch Verdampfen derselben entfernt. Das Verdampfen der Nebenprodukte wird vorzugsweise unter Verwendung von einem der Quellgase ausgeführt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das andere Quellgas wiederum in die Verarbeitungskammer eingeleitet. Das Reinigungsverfahren entfernt somit nicht nur die Nebenprodukte, sondern bildet ferner eine leitfähige Schicht an der Oberfläche des Heizers. Sobald die leitfähige Schicht an der Oberfläche des Heizers so dick wird, dass das Bilden eines Leiters ungünstig beeinflusst wird, wird dieselbe entfernt.

Das Halbleitersubstrat wird auf einer zweckgebundenen Region des Heizers in der Verarbeitungskammer der Vorrichtung getragen. Eine leitfähige Schicht aus TiN wird anschließend an der Metalloxidschicht durch Einleiten von Quellgasen von NH₃ und TiCl₄ in die Verarbeitungskammer gebildet. Dann wird das Substrat aus der Verarbeitungskammer transportiert. Die Nebenprodukte werden anschließend durch Wärmen des Heizers und Einleiten einer zusätzlichen Lieferung von TiCl₄ in die Verarbeitungskammer von dem Heizer weg verdampft.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorhergehenden und weiteren Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen derselben unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen offensichtlicher. Es zeigen:

1A bis 1D Querschnittsansichten des Inneren einer herkömmlichen Halbleitervorrichtungs-Herstellungsvorrichtung, die ein Verfahren zum Bilden einer leitfähigen Schicht an einem Halbleitersubstrat, das eine Metalloxidschicht aufweist, darstellen;

2 ein Flussdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Reinigen einer Halbleitervorrichtungs-Herstellungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

3A bis 3F Querschnittsansichten des Inneren einer herkömmlichen Halbleitervorrichtungs-Herstellungsvorrichtung, die das erste Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Reinigen der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen;

4 ein Flussdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Reinigen einer Halbleitervorrichtungs-Herstellungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und

5A bis 5I Querschnittsansichten des Inneren einer herkömmlichen Halbleitervorrichtungs-Herstellungsvorrichtung, die das zweite Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Reinigen der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Reinigen einer Halbleitervorrichtungs-Herstellungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist im Folgenden unter Bezugnahme auf die 2 und 3A bis 3F detaillierter beschrieben.
NH₃-Gas und TiCl₄-Gas werden hin zu der gesamten Oberfläche eines Heizers 11 innerhalb einer Verarbeitungskammer bzw. Prozesskammer der Halbleitervorrichtungs-Herstellungsvorrichtung gerichtet, und eine TiN-Schicht 125 wird an der Oberfläche gebildet, bevor ein Halbleitersubstrat 12, das eine Metalloxidschicht aufweist, in die Verarbeitungskammer der Vorrichtung transportiert wird (Schritt S11). Dies ermöglicht, Verarbeitungsbedingungen bzw. Prozessbedingungen vorzusehen, die schließlich das Bilden einer TiN-Schicht 125 an dem Halbleitersubstrat 12 während eines anschließenden Schrittes (Schritt S12) erleichtern.
Die TiN-Schicht 125 wird vorzugsweise an der gesamten Oberfläche des Heizers 11 außer der Region, die durch das Halbleitersubstrat 12, wie in 3B gezeigt, belegt werden soll, gebildet. Zu diesem Zweck wird ein Hilfs-Halbleitersubstrat 112 auf der Region platziert, die dazu vorgesehen ist, das Halbleitersubstrat 12 zu tragen, und NH₃-Gas und TiCl₄-Gas werden dann zu der gesamten Oberfläche des Heizers 11, wie in 3C gezeigt, gerichtet.
Wie im Vorhergehenden erwähnt, wird als Nächstes ein Halbleitersubstrat 12 in die Verarbeitungskammer der Halbleitervorrichtungs-Herstellungsvorrichtung transportiert. Eine Metalloxidschicht, die eine hohe Dielektrizitätskonstante aufweist, wie z. B. eine Schicht aus HfO₂ oder ZrO₂, wird auf dem Substrat 12 gebildet. Die Hf-Oxidschicht wird unter Verwendung von Tetrakis-Ethylmethylamino-Hafnium (TEMAH: Hf[N(CH₃)C₂H₅]₄) oder Hafnium-Tert-Butoxid (Hf[OC(CH₃)₃]₄) als ein Quellgas gebildet, während die Zr-Oxidschicht unter Verwendung von Tetrakis-Ethylmethylamino-Zirkonium (TEMAZ: Zr[N(CH₃)C₂H₅]₄) oder Zirkonium-Tert-Butoxid (Zr[OC(CH₃)₃]₄) als ein Quellgas gebildet.
Dann wird eine leitfähige Schicht, z. B. eine Schicht aus TiN, an der Metalloxidschicht gebildet (Schritt S12). Die TiN-Schicht wird unter Verwendung von NH₃ und TiCl₄ als Quellgase gebildet. Zu diesem Zweck wird, wie in 3C gezeigt, das Halbleitersubstrat 12 auf dem Heizer 11 innerhalb der Verarbeitungskammer der Halbleitervorrichtungs-Herstellungsvorrichtung platziert, in der das Substrat auf 600°C aufgewärmt wird und NH₃-Gas und TiCl₄-Gas in die Verarbeitungskammer eingeleitet werden.
Wenn die Metalloxidschicht ein Hf-Oxid aufweist, reagiert die Hf-Komponente des Oxids mit NH₃, wobei folglich HfN gebildet wird, und reagiert mit TiCl₄, wobei folglich HfCl₄ gebildet wird. In diesem Fall existiert das HfCl₄ in einem gasförmigen Zustand, während das HfN in einem festen Zustand existiert. Wie in 3D gezeigt, wird somit eine Nebenproduktschicht 14, die HfN aufweist, in einer Region des Heizers 11 gebildet, die nicht durch das Halbleitersubstrat 12 belegt ist.
Sobald das Halbleitersubstrat 12 während des Transports desselben aus der Verarbeitungskammer der Halbleitervorrichtungs-Herstellungsvorrichtung von dem Heizer 11 wegbewegt wird, reagiert Sauerstoff, der auf dem Heizer 11 verbleibt, mit Hf-Komponenten, die in der Verarbeitungskammer verbleiben, wodurch ein Hf-Oxid gebildet wird. Die Hf-Komponenten, die in der Kammer verbleiben, reagieren zusätzlich mit NH₃, wodurch HfN gebildet wird. Als ein Resultat wird eine Nebenproduktschicht 13, die ein Hf-Oxid und HfN aufweist, in der Region des Heizers 11 gebildet, die durch das Substrat 12 belegt war.
Wenn die Metalloxidschicht ein Zr-Oxid aufweist, wird eine erste Nebenproduktschicht 13, die ein Zr-Oxid und ZrN aufweist, in der Region des Heizers 11 gebildet, die durch das Halbleitersubstrat 12 belegt war, und eine zweite Nebenproduktschicht 14, die ZrN aufweist, wird an der leitfähigen Schicht 125 über der Oberfläche des Heizers 11 außerhalb der Region, die durch das Halbleitersubstrat 12 belegt ist, gebildet.
Mindestens ein Nebenprodukt, das als ein Resultat des oben beschriebenen Verfahrens gebildet wird, wird schließlich verdampft (Schritt S13).
Wenn die Metalloxidschicht ein Hf-Oxid aufweist, können das Hf-Oxid und HfN der ersten und der zweiten Nebenproduktsschichten 13 und 14 unter Verwendung von TiCl₄ verdampft werden. Das heißt, dass, wie in 3E gezeigt, das TiCl₄ in die Halbleiter-Herstellungsvorrichtung eingeleitet wird, wobei der Heizer 11 auf 600°C aufgewärmt ist. Das TiCl₄ reagiert mit dem Hf-Oxid, wodurch HfCl₄ gebildet wird, und reagiert ferner mit HfN, wodurch ebenfalls HfCl₄ gebildet wird. Das HfCl₄ ist gasförmig, und somit werden die erste und die zweite Nebenproduktschicht 13 und 14, wie in 3F gezeigt, entfernt.
Wenn die Metalloxidschicht ein Zr-Oxid aufweist, können das Zr-Oxid und ZrN der ersten und der zweiten Nebenproduktschicht 13 und 14 ebenfalls unter Verwendung von TiCl₄ verdampft werden. TiCl₄ reagiert insbesondere mit dem Zr-Oxid, wodurch ZrCl₄ gebildet wird, und reagiert ferner mit ZrN, wodurch ebenfalls ZrCl₄ gebildet wird. Das ZrCl₄ ist gasförmig, und somit werden die erste und die zweite Nebenproduktschicht 13 und 14 entfernt.
Wie im Vorhergehenden erwähnt, wird TiCl₄ als ein Quellgas bei dem Verfahren zum Bilden der TiN-Schicht verwendet. Es ist dementsprechend nicht notwendig, eine getrennte Gasquelle zum Entfernen der ersten und der zweiten Nebenproduktsschicht 13 und 14 vorzusehen.
Das Verdampfen (Schritt S13) wird vorzugsweise immer dann durchgeführt, wenn eine TiN-Schicht an einem Substrat 12 gebildet wird (Schritt S12). Wenn das Verdampfen so lange nicht durchgeführt wird, bis mehrere TiN-Schichten gebildet sind, sammelt sich so viel der Nebenprodukte an, dass dieselben nicht ausreichend entfernt werden könnten. Das Bilden einer TiN-Schicht bei der Anwesenheit der ersten Nebenproduktschicht 13 kann außerdem ungünstig die Charakteristika der TiN-Schicht beeinflussen, wodurch die Gleichmäßigkeit der Produkte, die durch das Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren erzeugt werden, ungünstig beeinflusst wird.
Ein zweites Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Reinigen einer Halbleitervorrichtungs-Herstellungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist im Folgenden detaillierter unter Bezugnahme auf die 4 und 5A bis 5I beschrieben. Im Folgenden sind einige Aspekte des zweiten Ausführungsbeispiels, die gleich denselben des ersten Ausführungsbeispiels sind, der Kürze wegen nicht detailliert beschrieben.
Eine leitfähige Schicht 225 wird zuerst auf dem Heizer 21 in der Verarbeitungskammer einer Halbleitervorrichtungs-Herstellungsvorrichtung gebildet (Schritt S21), bevor ein Halbleitersubstrat 22, das eine Metalloxidschicht aufweist, in die Verarbeitungskammer transportiert wird. Die Metalloxidschicht weist ein Metalloxid mit einer hohen Dielektrizitätskonstante, z. B. ein Hf-Oxid (HfO₂) oder ein Zr-Oxid (ZrO₂) auf, und die leitfähige Schicht weist ein leitfähiges Material, z. B. TiN, auf.
NH₃-Gas und TiCl₄-Gas werden insbesondere in die Verarbeitungskammer der Halbleitervorrichtungs-Herstellungsvorrichtung vor dem Halbleitersubstrat 22 eingeleitet. Dies ermöglicht, Verarbeitungsbedingungen vorzusehen, die das Bilden der TiN-Schicht 225 an dem Halbleitersubstrat 22 bei einem anschließenden Schritt schließlich vereinfachen.
Die leitfähige Schicht 225 wird vorzugsweise auf der gesamten Oberfläche des Heizers 21 außer der Region, die durch das Halbleitersubstrat 22 belegt wird, wie in 5B gezeigt, gebildet. Zu diesem Zweck wird ein Hilfs-Halbleitersubstrat 222 in bzw. auf der Region des Heizers 21 platziert, die dazu vorgesehen ist, das Halbleitersubstrat 22 zu tragen, und das NH₃-Gas und das TiCl₄-Gas werden dann hin zu der gesamten Oberfläche des Heizers 21, wie in 5a gezeigt, gerichtet.
Das Halbleitersubstrat 22 wird als Nächstes, wie in 5C gezeigt, auf dem Heizer 21 platziert (Schritt S22), und die TiN-Schicht 225 wird an dem Halbleitersubstrat 22 durch Einleiten von NH₃-Gas und TiCl₄-Gas in die Verarbeitungskammer gebildet. Dann wird das Halbleitersubstrat 22, das die Schicht aus TiN an demselben aufweist, aus der Verarbeitungskammer entfernt. Eine zweite Nebenproduktschicht 24 wird folglich, wie in 5D gezeigt, auf dem Heizer 21 über der TiN-Schicht 225 gebildet, während eine erste Nebenproduktschicht 23 in der Region des Heizers 21, die durch das Halbleitersubstrat 22 belegt war, gebildet wird.
Das NH₃-Gas und das TiCl₄-Gas werden als Nächstes, wie in 5E gezeigt, auf die Gesamtheit der freigelegten Oberflächen der ersten und der zweiten Nebenproduktschicht 23 und 24 eingeleitet (Schritt S23). Wie im Vorhergehenden in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel erklärt, reagiert das TiCl₄-Gas mit der ersten und der zweiten Nebenproduktschicht 23 und 24, wodurch die erste und die zweite Nebenproduktschicht 23 und 24 entfernt werden. Eine TiN-Schicht 25, 225 wird ferner, wie in 5F gezeigt, anschließend über der gesamten Oberfläche des Heizers 21 gebildet. Eine solche TiN-Schicht 25, 225 wird vorzugsweise auf dem Heizer 21 nach jedem Mal gebildet (Schritt S23), nachdem eine TiN-Schicht 25 auf einem Halbleitersubstrat 22 gebildet wird (Schritt S22).
Das NH₃-Gas wird vorzugsweise auf die freigelegten Oberflächen der Nebenproduktschichten 23, 24 vor dem TiCl₄-Gas eingeleitet. Das heißt, dass das TiCl₄-Gas vorzugsweise ein ausreichendes Zeitintervall früher als das NH₃-Gas eingeleitet wird, so dass das TiCl₄-Gas mit der ersten und/oder der zweiten Nebenproduktschicht 23, 24 reagieren und einen gasförmigen Reaktionsstoff, z. B. HfCl₄, bilden kann.
Die TiN-Schicht 25, die in der Region des Heizers 21 gebildet ist, die vorher durch das Halbleitersubstrat 22 belegt war, weist vorzugsweise eine Dicke d in einem Bereich von etwa 5 bis 20 % auf. Als Nächstes wird die TiN-Schicht 25 von dem Heizer entfernt (Schritt S25).
Die TiN-Schichten 25 und 225 sammeln sich insbesondere auf der Oberfläche des Heizers 21 an, nachdem die Schritte S22 und S23 eine Anzahl von Malen durchgeführt sind, d. h. nachdem eine Anzahl von Substraten, wie in 5G gezeigt, verarbeitet wurde. Wenn eine TiN-Schicht 25 an einem Halbleitersubstrat 22 in einem Zustand gebildet wird, in dem die Dicke (dtotal) der TiN-Schicht 25 in der Region des Heizers 21, die durch das Halbleitersubstrat 22 belegt ist, größer als oder gleich 7000 Å ist, können Charakteristika der TiN-Schicht 25, die an dem Halbleitersubstrat 22 gebildet ist, ungünstig beeinflusst werden. Der spezifische Widerstand der TiN-Schicht 25 kann sich insbesondere von dem gewünschten spezifischen Widerstand unterscheiden. Die TiN-Schichten 25 und 225 werden daher vorzugsweise von dem Heizer 21 entfernt, sobald die Dicke der TiN-Schicht 25 mindestens 7000 Å erreicht.
Die TiN-Schichten 25 und 225 können durch Einleiten eines ClF3-Gases in die Verarbeitungskammer der Halbleiter-Herstellungsvorrichtung entfernt werden, wobei der Heizer 21 auf etwa 300°C aufgewärmt ist, wie es in 5H gezeigt ist. Das ClF₃-Gas reagiert mit den TiN, wodurch TiF₄ gebildet wird, wodurch die TiN-Schichten 25 und 225 von der gesamten Oberfläche des Heizers 21, wie in 5I gezeigt, entfernt werden.
Wie im Vorhergehenden beschrieben, können gemäß einem Verfahren zum Reinigen einer Halbleitervorrichtungs-Herstellungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung Nebenprodukte, die durch das Bilden einer leitfähigen Schicht auf einer Metalloxidschicht, die eine hohe Dielektrizitätskonstante aufweist, erzeugt werden, ohne das Öffnen der (Verarbeitungskammer der) Halbleitervorrichtungs-Herstellungsvorrichtung entfernt werden. Somit können Halbleitervorrichtungen mit einem hohen Wirkungsgrad hergestellt werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele derselben besonders gezeigt und beschrieben ist, ist es schließlich für Fachleute offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung in vielen anderen spezifischen Formen ausgeführt sein kann, ohne von dem wahren Geist und dem Schutzbereich der Erfindung, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, abzuweichen.

Claims

Verfahren zur Verwendung bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen, mit folgenden Schritten: (a) Bereitstellen eines Halbleitersubstrats (12), das Hf-Oxid- oder einer Zr-Oxid-Schicht aufweist; (b) Positionieren des Halbleitersubstrats (12) in einer Verarbeitungskammer einer Halbleitervorrichtungs-Herstellungsvorrichtung; (c) anschließendes Bilden (S12) einer leitfähigen Schicht (125) aus TiN an der Hf-Oxid- oder Zr-Oxid-Schicht durch Einleiten von Quellgasen in die Kammer, wobei die Quellgase eine Reaktion mit der Hf-Oxid- oder Zr-Oxid-Schicht innerhalb der Verarbeitungskammer erleichtern, wobei HfN oder ZrN als ein Nebenprodukt (13, 14) der Reaktion an einer Oberfläche der Vorrichtung innerhalb der Verarbeitungskammer haftet; (d) Transportieren des Substrats (12) aus der Verarbeitungskammer, nachdem die leitfähige Schicht (125) aus TiN an derselben gebildet wurde; (e) anschließendes Wiederholen der Schritte (a)–(d) eine Anzahl von Malen; und (f) nach jedem Mal, bei dem bei dem Schritt (c) eine leitfähige Schicht (125) aus TiN an einer Hf-Oxid- oder einer Zr-Oxid-Schicht eines Substrats (12) gebildet wurde, und sobald das Substrat (12) bei dem Schritt (d) aus der Verarbeitungskammer transportiert wurde, Entfernen (S13) des Nebenprodukts (13, 14) von der Oberfläche der Vorrichtung, ohne die Verarbeitungskammer zu öffnen, wobei dieser Schritt das Verdampfen (S13) des Neben produkts und das Einleiten von TiCl₄ auf das Nebenprodukt (13, 14) innerhalb der Verarbeitungskammer aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt (b) des Positionierens des Halbleitersubstrats (12) in einer Verarbeitungskammer das Anordnen des Substrats (12) in einer zweckgebundenen Region eines Heizers (11) innerhalb der Verarbeitungskammer aufweist, wodurch das Nebenprodukt (14) an Regionen an dem Heizer (11) haftet, die nicht durch das Substrat (12) belegt sind, wobei der Schritt (f) des Entfernens (S13) des Nebenprodukts (14) das Entfernen des Nebenprodukts (14) von dem Heizer (11) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner das Bilden (S11) einer leitfähigen Schicht (125) aus TiN in den Regionen des Heizers (11) außer der zweckgebundenen Region aufweist, ohne dass das Substrat (12) auf dem Heizer (11) angeordnet ist, indem ein Hilfssubstrat (112) auf der Region des Heizers (11) platziert wird, die dazu vorgesehen ist, das Substrat (12) zu tragen.
Verfahren zur Verwendung bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen, mit folgenden Schritten: (a) Bereitstellen eines Halbleitersubstrats (22) mit einer Hf-Oxid- oder einer Zr-Oxid-Schicht; (b) Positionieren des Halbleitersubstrats (22) in einer zweckgebundenen Region eines Heizers (21) in einer Verarbeitungskammer einer Halbleitervorrichtungs-Herstellungsvorrichtung; (c) anschließendes Bilden (S22) einer leitfähigen Schicht (25, 225) aus TiN an der Hf-Oxid- oder einer Zr-Oxid-Schicht durch Einleiten von Quellgasen in die Kammer, wobei die Quellgase eine Reaktion mit der Hf-Oxid- oder der Zr-Oxid-Schicht innerhalb der Verarbeitungskammer erleichtern, wobei HfN oder ZrN als ein Nebenprodukt (23, 24) der Reaktion an Regionen außer über der zweckgebundenen Region haftet; (d) Transportieren des Substrats (22) aus der Verarbeitungskammer, nachdem die leitfähige Schicht (25, 225) aus TiN an demselben gebildet wurde; (e) anschließendes Wiederholen der Schritte (a)–(d) eine Anzahl von Malen; und (f) nach jedem Mal, bei dem bei dem Schritt (c) eine leitfähige Schicht (25, 225) aus TiN an einer Hf-Oxid- oder einer Zr-Oxid-Schicht eines Substrats (22) gebildet wurde, und sobald das Substrat (22) bei dem Schritt (d) aus der Verarbeitungskammer transportiert wurde, Durchführen eines Reinigungsverfahrens, bei dem das HfN oder ZrN als Nebenprodukt (23, 24) entfernt (S25) wird und eine leitfähige Schicht (25, 225) aus TiN an dem Heizer einschließlich über der zweckgebundenen Region des Heizers (21) gebildet wird (522, S23), wobei das Reinigungsverfahren (f) das Verdampfen des Nebenprodukts und das Einleiten von TiCl₄ und NH₃-Gas in die Verarbeitungskammer aufweist.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem bei dem Schritt (b) das Bilden (S22) einer Schicht (25, 225) aus TiN an der Metalloxidschicht das Einleiten von TiCl₄ und NH₃ als die Quellgase in die Verarbeitungskammer aufweist, und bei dem bei dem Schritt (f) das Durchführen eines Reinigungsverfahrens das Einleiten von lediglich TiCl₄-Gas der Quellgase in die Verarbeitungskammer für eine vorgegebene Zeit dauer und dann das Einleiten von NH₃-Gas der Quellgase in die Verarbeitungskammer aufweist.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem bei dem Schritt (f) das Durchführen eines Reinigungsverfahrens das Bilden einer Schicht (25) aus TiN mit einer Dicke in einem Bereich von etwa 5 bis etwa 20 Å in der zweckgebundenen Region des Heizers (21) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner das (g) Entfernen (S25) der leitfähigen Schicht (25, 225) aus TiN von dem Heizer (21) lediglich einmal aufweist, wenn das Reinigungsverfahren mehrere Male durchgeführt wurde.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem bei dem Schritt (g) das Entfernen (S25) der leitfähigen Schicht (25, 225) das Entfernen der Schicht (25, 225) aus TiN von dem Heizer (21) lediglich dann aufweist, wenn die Dicke desselben 7000 Å in der zweckgebundenen Region des Heizers überschreitet (S24).
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem bei dem Schritt (g) das Entfernen (S25) der leitfähigen Schicht (25, 225) aus TiN das Aussetzen der Schicht gegenüber ClF₃-Gas aufweist.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner aufweist das Bilden (S22) einer leitfähigen Schicht (225) aus TiN in den Regionen des Heizers (21) außer der zweckgebundenen Region in einem von dem Reinigungsverfahren getrennten Verfahren und ohne dass das Substrat (22) auf dem Heizer (21) angeordnet ist, indem ein Hilfssubstrat (222) auf der Region des Heizers (21) platziert wird, die dazu vorgesehen ist, das Substrat (22) zu tragen.
Verfahren zur Verwendung bei der Herstellung einer Halbleitervorrichtung, mit folgenden Schritten: (a) Bereitstellen eines Halbleitersubstrats (22) mit einer Metalloxidschicht aus Hf-Oxid oder Zr-Oxid; (b) Transportieren des Substrats (22) in eine Verarbeitungskammer einer Halbleitervorrichtungs-Herstellungsvorrichtung und Positionieren des Halbleitersubstrats (22) in einer zweckgebundenen Region eines Heizers (21) in der Verarbeitungskammer der Vorrichtung; (c) anschließendes Bilden (S22) einer leitfähigen Schicht (225) aus TiN an der Metalloxidschicht durch Einleiten von Quellgasen von NH₃ und TiCl₄ in die Verarbeitungskammer; (d) Transportieren (S23) des Substrats (22) aus der Verarbeitungskammer, nachdem die leitfähige Schicht (225) aus TiN an demselben gebildet wurde; und (e) anschließendes Verdampfen von Nebenprodukten von dem Heizer (21) durch Wärmen des Heizers (21) und Einleiten einer zusätzlichen Lieferung von TiCl₄ in die Verarbeitungskammer.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Quellgase in die Verarbeitungskammer eingeleitet werden, bevor das Substrat in die Verarbeitungskammer transportiert wird.
Verfahren nach Anspruch 12, das ferner das Positionieren eines Hilfssubstrats (222) in der zweckgebundenen Region des Heizers (21) aufweist, wenn die Quellgase in die Verarbeitungskammer eingeleitet werden, wobei eine TiN-Schicht als ein Erzeugnis der Reaktion der Quellgase an Regionen des Heizers (21) außer der zweckgebundenen Region haftet.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner das (g) anschließende Einleiten einer zusätzlichen Lieferung von NH₃ und TiCl₄ in die Verarbeitungskammer aufweist, nachdem die Nebenprodukte von dem Heizer unter Verwendung von TiCl₄ verdampft wurden und während die zweckgebundene Region des Heizers (21) unbelegt ist, wodurch eine Schicht (25) aus TiN an der zweckgebundenen Region des Heizers (21) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 14, das ferner das Entfernen (S25) der Schicht (25) aus TiN von der zweckgebunden Region des Heizers (21) aufweist, wenn dieselbe 7000 Å überschreitet (S24.)