DE19920333A1 - Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung

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Klaus Schmalzbauer
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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit den Schritten: DOLLAR A Bereitstellen eines Substrates (10); Aufbringen einer Schicht (50) aus oxidierbarem Material auf das Substrat (10); thermisches Aufoxidieren der Schicht (50) aus oxidierbarem Material; Vorsehen eines Spacers (70) über der Schicht (50) aus oxidierbarem Material; und thermisches Verdichten des Spacers (70). Der Spacer wird auf der Schicht (50) aus oxidierbarem Material vor dem Aufoxidieren aufgebracht, und das Aufoxidieren der Schicht (50) und das Verdichten des Spacers (70) werden in einem gemeinsamen Hochtemperaturschritt durchgeführt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit den Schritten: Bereitstellen eines Substrates, Aufbringen einer Schicht aus oxidierbarem Material auf das Substrat, thermisches Aufoxidieren der Schicht aus oxidierbarem Material, Vorsehen einer abgeschiedenen Oxidschicht (im weiteren auch als Spacer bezeichnet) über der Schicht aus oxidierbarem Material und thermisches Verdichten der abgeschiedenen Oxidschicht.
Obwohl auf beliebige Halbleitervorrichtungen anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrundeliegende Problematik in bezug auf einen Auswahltransistor für ein Halbleiterspeicherbauelement erläutert.
Fig. 1 und 2 zeigen eine schematische Darstellung eines Auswahltransistors für ein Halbleiterspeicherbauelement zur Erläuterung eines üblichen Verfahrens.
In Fig. 1 und 2 bezeichnen 10 ein Halbleitersubstrat, 20 und 30 einen darin eingebrachten Source- bzw. Drainbereich, 40 ein natürliches Oxid, 50 eine strukturierte Polysili­ ziumschicht als Gateanschluß, 60 einen aufoxidierten Bereich des Polysiliziums und 70 einen TEOS-Spacer (TEOS = Tetraethylorthosilikat).
Halbleitersubstrat soll dabei im allgemeinsten Sinne verstanden werden, kann also beispielsweise ein Wafersubstrat, eine Epischicht auf einem Wafer, eine Wanne in einem Wafer usw. sein.
Üblicherweise ist der Prozeßablauf beim eingangs definierten Verfahren folgendermaßen.
Es erfolgt eine Implantation des Source- bzw. Drainbereichs 20, 30.
Es erfolgt danach eine ganzflächige Abscheidung des Polysiliziums 50 und dann eine Strukturierung des Polysiliziums 50. Darauf wird in einem ersten Hochtemperaturprozeß das Polysilizium 50 aufoxidiert und dabei der Bereich 60 gebildet. Dies geschieht durch eine Trockene Oxidation mit O2 bei 900°C mit einer Dicke von 25 nm in einem geeigneten Oxidationsofen.
Gleichzeitig werden durch die hohe Temperatur die implantierten Ionen des Source- bzw. Drainbereichs 20, 30 eingetrieben. Dadurch wird beim späteren Spacerätzen ein Herausätzen des Source- bzw. Drainbereichs 20, 30 verhindert.
Danach findet eine LPCVD-Abscheidung (LPCVD = chemische Flüssigphasen-Dampfabscheidung) des Spacers mit TEOS (Si(C2H5O)4) bei 670°C mit einer Dicke von 200 nm in einem geeigneten Rohrofen statt. Diese Spacer dienen zur Verbreiterung der Implantationsmaske für eine spätere Implantation. Zusätzlich erreicht man eine Entschärfung der Topographie.
Es folgt ein Hochtemperaturprozeß mit N2 bei 900°C im Oxidationsofen zum Verdichten des Spacers 70. Dadurch wird das (z. B. durch LPCVD abgeschiedene) Oxid stabiler und stärker. Die Oxidschicht schrumpft dabei um etwa 10%. Ein zusätzlicher Effekt dieses Verdichtens besteht in der Erniedrigung der Ätzrate beim folgenden Spacer-Ätzschritt.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problematik besteht allgemein darin, daß mehrere Hochtemperaturschritte in verschiedenen Öfen notwendig sind.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das eingangs definierte Verfahren zu vereinfachen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das in Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist gegenüber den bekannten Lösungsansätzen den Vorteil auf, daß ein einziger Prozeßschritt zwei Aufgaben erfüllt und damit ein Schritt des üblichen Verfahrens entfallen kann. Die erste Aufgabe ist die thermische Oxidation und die zweite das Verdichten, Tempern, Eintreiben etc.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, daß der Spacer auf der Schicht aus oxidierbarem Material vor dem Aufoxidieren aufgebracht wird und das Aufoxidieren der Schicht und das Verdichten des Spacers in einem gemeinsamen Hochtemperaturschritt durchgeführt werden.
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in Anspruch 1 angegebenen Verfahrens.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Schicht aus oxidierbarem Material Polysilizium auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird der Spacer durch LPCVD mit TEOS bei 670°C aufgebracht (es sind auch APCVD-Oxid bzw. andere Temperaturen möglich). Dieses CVD-Oxid ist für den Sauerstoff zur Oxidation besonders gut durchlässig. Das gewünschte thermische Oxid wächst mit ganz normaler Dicke auf der oxidierbaren Schicht unter dem Spacer.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung werden das Aufoxidieren der Schicht und das Verdichten des Spacers im gemeinsamen Hochtemperaturschritt bei ca. 900°C und entsprechender Sauerstoffzufuhr durchgeführt. Es sind natürlich auch andere Temperaturen möglich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Auswahltransistors für ein Halbleiterspeicherbauelement zur Erläuterung eines üblichen Verfahrens;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Auswahltransistors für ein Halbleiterspeicherbauelement zur Erläuterung des üblichen Verfahrens; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Auswahltransistors für ein Halbleiterspeicherbauelement zur Erläuterung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleich oder funktionsgleiche Elemente.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines Auswahltransistors für ein Halbleiterspeicherbauelement zur Erläuterung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Wie beim üblichen Verfahren erfolgt zunächst eine Implantation des Source- bzw. Drainbereichs 20, 30.
Dann erfolgt eine ganzflächige Abscheidung des Polysiliziums 50 und dann eine Strukturierung des Polysiliziums 50.
Darauf wird das Polysilizium 50 jedoch nicht, wie üblich, aufoxidiert, sondern über dem natürlichen Oxid 40 direkt der Spacer 70 vor dem Aufoxidieren aufgebracht, nämlich durch eine LPCVD-Abscheidung (LPCVD = chemische Flüssigphasen- Dampfabscheidung, low pressure chemical vapour deposition) des Spacers mit TEOS (Si(C2H5O)4) bei 670°C mit einer Dicke von 200 nm in einem geeigneten Rohrofen.
Es folgt ein Hochtemperaturprozeß mit O2 bei 900°C im Oxidationsofen zum Aufoxidieren der Schicht 50 aus Polysilizium und zum Verdichten des Spacers 70 in einem gemeinsamen Hochtemperaturschritt. Gleichzeitig werden bei diesem Beispiel durch die hohe Temperatur die implantierten Ionen des Source- bzw. Drainbereichs 20, 30 eingetrieben. Dadurch wird beim späteren Spacerätzen ein Herausätzen des Source- bzw. Drainbereichs 20, 30 verhindert.
Dies führt zur in Fig. 2 gezeigten bekannten Struktur. Die entscheidende Vereinfachung liegt im Wegfall eines Hochtemperaturschrittes.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
Insbesondere ist die Erfindung nicht auf Polysilizium als oxidierbare Schicht begrenzt. Weiterhin ist der illustrierte Auswahltransistor für ein Halbleiterspeicherbauelement nur ein Beispiel von vielen für eine Halbleitervorrichtung, die sich das erfindungsgemäße Verfahren zunutzemachen kann.
Bezugszeichenliste
10
Halbleitersubstrat
20
Sourcebereich
30
Drainbereich
40
natürliches Oxid
50
oxidierbares Material
60
aufoxidierter Bereich
70
Spacer

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit den Schritten:
Bereitstellen eines Substrates (10);
Aufbringen einer Schicht (50) aus oxidierbarem Material auf das Substrat (10);
thermisches Aufoxidieren der Schicht (50) aus oxidierbarem Material;
Vorsehen einer Schicht aus vorzugsweise mittels CVD abgeschiedenem Oxid (70) über der Schicht (50) aus oxidierbarem Material; und
thermisches Verdichten des Spacers (70), dadurch gekennzeichnet, daß
die Schicht (70) auf der Schicht (50) aus oxidierbarem Material vor dem Aufoxidieren aufgebracht wird; und
das Aufoxidieren der Schicht (50) und das Verdichten der Schicht (70) in einem gemeinsamen Hochtemperaturschritt durchgeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (50) aus oxidierbarem Material Polysilizium aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spacer (70) durch LVCVD mit TEOS bei ca. 670°C aufgebracht wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufoxidieren der Schicht (50) und das Verdichten des Spacers (70) im gemeinsamen Hochtemperaturschritt bei ca. 900°C und entsprechender Sauerstoffzufuhr durchgeführt werden.
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