DE3516611A1 - Verfahren zum herstellen eines halbleiterschaltkreises - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines halbleiterschaltkreises

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Description

  • Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterschaltkreises
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterschaltkreises wie es im Oberbegriff des Hauptanspruchs beschrieben ist.
  • Ausgehend von einem Siliziumsubstrat werden in mehreren aufeinanderfolgenden Prozeßschritten funktionsfähige elektronische Schaltkreise erzeugt. In der Durchführung dieser Prozeßschritte liegen die hauptsächlichen Unterschiede und Nachteile der bekannten Prozesse. Der Ablauf eines n-Wannen-CMOS-Prozesses wird beispielsweise in einem Aufsatz von T. Ohzone et al, in der US-Zeitschrift IEEE Trans. Electr. Dev., ED-27, Nr. 9 (1980), auf den Seiten 1789 bis 1795 beschrieben.
  • Eine wesentliche Rolle für die Qualität, die Ausbeute und die Funktionsfähigkeit eines derartigen Schaltkreises beruht auf der Ausbildung des über der aktiven Zone eines Transistors liegenden Gateoxids. Die Grenzfläche zwischen dem Gateoxid und dem darunter liegenden Substrat bestimmt die Eigenschaften des Transistors, insbesondere hinsichtlich seiner Durchbruchsspannung. Es wird angestrebt, eine ideale Durchbruchsspannungs-Charakteristik nach Fowler/Nordheim zu erhalten. Da jedoch insbesondere bei einem Tiegelmaterial Substratdefekte, wie Kristallimperfektionen und Verunreinigungen, vorhanden sind, ist diese Eigenschaft in handelsüblichem Siliziumaterial nicht ohne weiteres zu erhalten.
  • Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterschaltkreises mit dünnen Gateoxiden anzugeben, welche eine nahezu ideale Durchbruchscharakterisitik aufweisen.
  • Diese Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.
  • Die Erfindung beruht darauf, das unter einem dünnen Gateoxid liegende Siliziumsubstrat in einer lediglich unter der Oberfläche wirkenden Hochtemperaturbehandlung von Substratdefekten zu befreien.
  • Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles weiter beschrieben.
  • Die Figur zeigt einen Querschnitt durch einen n-Kanal-Transistor in CMOS- Technik.
  • Bis zu dem in der Figur beispielhaft gezeigten n-Kanal-Transistor sind die bekannten Verfahren der MOS-Prozeß-Technologie anwendbar. Der besseren Übersicht wegen wird deshalb auf die Einzeichnung der durch die bekannten Prozeßschritte erhaltenen Strukturen mit Ausnahme der in einem n-dotierten Siliziumsubstrat 1 für die n-Kanal-Transistoren erforderlichen p-Wanne 2, der für die p-Kanal-Transistoren erforderlichen n-Wanne 4 und des Feldoxids 3 verzichtet. Zur Herstellung einer derartigen Struktur ist beispielsweise der sogenannte Doppelpolysilikon-Prozeß oder der LOCOS-Prozeß geeignet.
  • Der im fertigen Produkt aktive Bereich zwischen den Feldoxiden 3, in welchem der p-Kanal-Transistor erzeugt wird, ist als erster Bereich I bzeichnet. In dem mit II bezeichneten zweiten Bereich entsteht ein n-Kanal-Transistor.
  • Anschließend an diese Verfahrensschritte und vor der Bildung eines Gateoxids im ersten und zweiten Bereich I, II erfolgt eine Temperaturbehandlung des Substrats bei 900 bis 1250 ec in einer nicht oxidierenden Gasatmosphäre bestehend aus H2 und einem inerten Trägergas. In einer Weiterbildung enthält das Gas auch Halogene, vorzugsweise Chlor beziehungsweise HC1, oder andere Halogenverbindungen, beispielsweise Trichloräthan.
  • Die Aufheizung erfolgt in einem inerten Trägergas, beispielsweise Argon, mit einer Geschwindigkeit von etwa 10 0C pro Minute. Für die eigentliche Temperaturbehandlung sind etwa 15 Minuten erforderlich. Abgekühlt wird im Trägergas mit einer Geschwindigkeit von etwa 2 0C pro Minute.
  • Alle weiteren Verfahrensschritte, wie das Aufbringen des Gateoxids, Herstellen von Masken, Öffnen von Fenstern für Implantationen von Dotierstoffen, das Aufbringen eines Isolationsoxids und das Herstellen von Leiterbahnen erfolgen in bekannter Weise.
  • Vorzugsweise wird der Temperaturschritt mit einem Hochtemperaturoxidationsschritt zur Erzeugung des Gateoxids kombiniert. Dazu wird das Substrat nach der Temperaturbehandlung mit einer Geschwindigkeit von etwa 2 0C pro Minute auf etwa 900 bis 1000 0C abgekühlt und einer Sauerstoffatmosphäre mit etwa 3 % HC1 ausgesetzt. Zum anschließenden Trocknen wird im selben Temperaturbereich eine Stickstoffatmosphäre erzeugt.
  • Die abschließende Abkühlung erfolgt wieder mit einer Geschwindigkeit von etwa 2 CC pro Minute.
  • 1 Figur 4 Patentansprüche - Leerseite -

Claims (4)

  1. Patentansprüche Verfahren zum Herstellen einer hochintegrierten MOS-Schaltung, bei dem für die Aufnahme der n- bzw.
    p-Kanal-Transistoren in einem Siliziumsubstrat p-bzw. n-dotierte Wannen erzeugt werden, in welche zur Einstellung der verschiedenen Transistoreinsatzspan nungen die entsprechenden Dotierstoffatome durch mehrfache Ionenimplantationen angebracht werden, wobei die Maskierung für die einzelnen Ionenimplantationen durch Fotolack- und/oder Siliziumoxid- bzw. Siliziumnitrit-Strukturen erfolgt, und bei dem die Herstellung der Source-Drain- und Gate-Bereiche sowie die Erzeugung des Zwischen- und Isolationsoxids und der Leiterbandebene nach bekannten Verfahrensschritten der MOS-Technologie vorgenommen werden, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß vor dem Aufbringen eines Gateoxids ein Temperaturschritt bei 900 bis 1250 0C in einer nicht oxidierenden Gasatmosphäre, bestehend aus H2 und einem inerten Trägergas durchgeführt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Temperaturschritt in einer Atmosphäre einer Wasserstoff/Halogenverbindung durchgeführt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß eine HCL Verbindung verwendet wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Temperaturschritt in einen Hochtemperaturschritt zur Erzeugung des Gateoxids übergeführt wird.
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