DE4341302A1

DE4341302A1 - Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung und einer darin verwendeten Resistverbindung

Info

Publication number: DE4341302A1
Application number: DE4341302A
Authority: DE
Inventors: Shinji Kishimura
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-12-28
Filing date: 1993-12-03
Publication date: 1994-06-30
Also published as: JPH06204162A; KR970008270B1; US5591654A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen ein Ver fahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung und insbe sondere ein Verfahren zum Bilden einer vergrabenen Stör stellenschicht an einer tiefen Stelle eines Halbleiter substrats. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine in diesem Verfahren verwendete Resistverbindung.

Die Fig. 8A-8E stellen Teilschnittansichten einer Halb leitervorrichtung dar, welche aufeinanderfolgende Schritte zum Bilden einer Störstellenschicht in Nähe der Oberfläche (flacher Abschnitt) eines Halbleitersubstrats zeigen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 8A wird ein Resistfilm 2 mit einer Dicke von 0,5 µm-2 µm, meistenfalls 1 µm-1,5 µm, auf einem Halbleitersubstrat 1 gebildet.

Der Grund dafür, weshalb die Dicke des Resistfilms derart dünn sein kann, wird im folgenden dargelegt. Um Störstellen in Nähe der Oberfläche (Tiefe höchstens 2 µm) eines Halbleiter substrats zu bilden, beträgt die Implantations-Energie nicht mehr als 300 keV bei Borimplantation und nicht mehr als 600 keV bei Phosphorimplantation. Selbst ein dünner Resistfilm von weniger als 2 µm kann die Störstellenionen in einem derart niedrigen Energieniveau ausreichend blockieren.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 8A und 8B ist der Resistfilm 2 zu einer vorbestimmten Konfiguration strukturiert, um ein Resistmuster 8 zu bilden.

Wenn erforderlich, wird Resistmuster 8 Fern-Ultraviolett strahlung (gemeinhin Tief-UV-Ausheilung genannt), einem Nachbrennprozeß oder dergleichen unterzogen, um durch einen Temperaturanstieg während eines anschließenden Ionen implantationsprozesses verursachtes Einsinken der Resist konfiguration zu vermeiden oder um die Menge an Gasbildung aus dem Resistfilm zu verringern (hervorgerufen durch ver bliebenes, das Harz lösende Lösungsmittel oder durch Wasser, das während Entwickeln und Spülen eingeführt wurde).

Unter Bezugnahme auf die Fig. 8C und 8D werden Störstellen ionen 9 in die Hauptoberfläche eines Halbleitersubstrats 1 mit Resistmuster 8 als eine Maske zum Bilden einer Störstellen ionen-Implantationsschicht 9a in der Hauptoberfläche von Halb leitersubstrat 1 eingebracht.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 8D und 8E wird Resistmuster 8 durch Veraschen unter Verwendung Sauerstoff enthaltenden Plasmas entfernt. Die Entfernung von Resistmuster 8 durch Veraschen wird in einer Veraschungseinrichtung ausgeführt.

Gemäß dem obengenannten Stand der Technik werden Ionen mit kleiner Energie implantiert, wodurch eine Störstellenschicht in Nähe der Oberfläche (flacher Abschnitt) eines Halbleiter substrats gebildet wird.

Neuerdings wird das Verfahren zum Bilden einer vergrabenen Störstellenschicht in einem Halbleitersubstrat durch Im plantieren von Störstellenionen mit großer Energie in die Hauptoberfläche eines Halbleitersubstrats benötigt, wie in Fig. 9 dargestellt.

Fig. 10A stellt den Zusammenhang zwischen der Ionenim plantations-Energie und der erforderlichen minimalen Filmdicke eines Resists als eine Maske beim Implantieren von Borionen in die Oberfläche eines Halbleitersubstrats unter Verwendung einer Resistmaske dar. Fig. 10B stellt den Zusammenhang zwischen Ionenimplantations-Energie und der erforderlichen minimalen Filmdicke eines Resists als eine Maske beim Im plantieren von Phosphorionen in die Oberfläche eines Halb leitersubstrats unter Verwendung einer Resistmaske dar.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 10A und 10B wird festge stellt, daß ein Resist mit einer Filmdicke von wenigstens 3 µm, etwa 3-6 µm, erforderlich ist, um wirksam als eine Maske zu dienen, wenn die Ionenimplantations-Energie 1 MeV übersteigt.

Ein mit einer 3 µm überschreitenden Filmdicke gebildeter Resist ist jedoch im wesentlichen nicht bekannt. Um die Filmdicke zu vergrößern, muß zum Vergrößern der Viskosität der Resistlösung im allgemeinen die Konzentration des Resistfest stoffs in einer Resistlösung vergrößert werden. Es gibt jedoch eine Begrenzung beim Vergrößern der Konzentration des Resist feststoffs in der Resistlösung. Wenn versucht wird, die Konzentration zu vergrößern, um eine Filmdicke von mehr als 3 µm zu erhalten, dann kann der Resistfeststoff im Resist lösungsmittel nicht aufgelöst werden. Selbst dann, wenn eine Resistlösung erforderlicher Viskosität vorübergehend erhalten wird, ist sie zeitlich instabil und mit dem Problem behaftet, daß bei Lagerung lichtempfindliches Agens ausfällt.

Als ein Resist, das das obengenannte Problem löst und Bildung eines die Dicke von 3 µm überschreitenden Resistfilms ge stattet, ist "AZ4620" (ein Erzeugnis der Firma Hoechst) be kannt. Ein derartiger Resist weist das im folgenden dargelegte Problem auf.

Fig. 11 stellt ein Schema dar, welches die Schritte zum Bilden einer vergrabenen Störstellenschicht in einem Halb leitersubstrat unter Verwendung von AZ4620 zeigt.

Unter Bezugnahme auf (a) in Fig. 11 wird AZ4620 auf ein Halb leitersubstrat (Siliziumsubstrat) 1 aufgetragen, welches 150 Sekunden lang auf einer heißen Platte bei 90°C vorgebrannt werden muß, um einen Resistfilm 2 mit einer Filmdicke von 5,0 µm zu erhalten. Wenigstens 120 Sekunden sind für die Vorbrenn zeit erforderlich, um eine gleichmäßige Filmdicke zu erhalten. Ein Vorbrennzeitabschnitt von etwa 60 Sekunden ist für einen Resist mit der normalen Standard-Filmdicke (0,5 µm-2 µm) ausreichend.

Unter Bezugnahme auf (b) in Fig. 11 wird Resistfilm 2 mit einer g-Linien-Step-und Repeatkamera "NSR1505G6E" (ein Erzeugnis der Firma Nikon) unter Verwendung eines vorbe stimmten Reticles selektiv belichtet. Dann wurde 120 Sekunden lang Paddelentwicklung unter Verwendung eines Entwicklers von Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. "NMD-3" (2,38 Gew.-%) ausgeführt, um ein Resistmuster 8 zu erhalten. Die zum Erhalten einer vorbe stimmten Abmessung erforderliche Empfindlichkeit beträgt 1500 ms. Dieser weist im Vergleich zu einem Resist von Standard dicke (normalerweise 150 ms-500 ms) eine erheblich kleine Empfindlichkeit auf. Die Linien- und Raumauflösung betrug 2 µm.

Dieser Resist wies während des Entwicklungsverfahrens ein im folgenden dargelegtes Problem auf. Eine schwach lösliche Schicht 8a, die an der Seitenwandung von im Entwickler nicht aufgelöstem Resistmuster 8 gebildet wird, wird während des Entwicklungsschritts teilweise abgeschält. Das führt zum Problem, daß der abgeschälte Abschnitt an einem belichteten Abschnitt, d. h. an einem Abschnitt 1a, wo Resist abgelöst ist, als ein Resistrückstand haftet.

Es wird angenommen, daß die schwach lösliche Schicht 8a eine in Fig. 13 dargestellte Azoxyverbindung oder eine in Fig. 14 dargestellte Azoverbindung ist, die durch Azokupplungsreaktion zwischen dem lichtempfindlichen Agens und dem Harz erzeugt wird. Der Grund dafür, weshalb eine derart schwach lösliche Schicht 8a leicht erzeugt wird, wird im folgenden dargelegt. In einem Resist, wie zum Beispiel AZ4620, der zum Vergrößern der Filmdicke verbessert wurde, ist die Menge licht empfindlichen Agenses verkleinert, um die Durchsichtigkeit des Resists zu vergrößern. Dies wird den durch das licht empfindliche Agens in nicht belichteten Abschnitten verursach ten Lösungsunterdrückungs-Effekt des Resists bezüglich eines Entwicklers verringern. Um diese Verringerung des Lösungs unterdrückungs-Effekts zu kompensieren, ist die Verbindung des Resistmaterials derart eingerichtet, daß die im Entwickler nicht leicht lösliche Azoverbindung oder dergleichen an der Oberfläche des Resists erzeugt wird. Das wird jedoch eine schwach lösliche Schicht an der Seitenwandung eines Resist musters erzeugen, was der Reihe nach die obengenannten Probleme aufwirft. Zur Vereinfachung ist die schwach lösliche Schicht 8a in den folgenden Zeichnungen nicht dargestellt.

Unter Bezugnahme auf (e) in Fig. 11 wird ein Tief-UV-Ausheil prozeß ausgeführt, um den Wärmewiderstand von Resistmuster 8 zu verbessern. Der Grund dafür, weshalb ein Tief-UV-Ausheil prozeß ausgeführt wird, wird später detailliert beschrieben werden. Durch Bestrahlung mit Tief-UV-Licht, d. h. Licht einer Wellenlänge von nicht mehr als 300 nm, erfolgt eine Ausheil reaktion von der Oberfläche aus zum Inneren des Resists, wobei ein Einsinken der Resistkonfiguration durch das Heizen während eines nachfolgenden Nachbrennschritts oder eines Ionenim plantations-Schritts verhindert wird. Während dieses Tief-UV- Ausheilprozeß-Schritts wird jedoch die erzeugte N₂-Gasmenge vergrößert, was durch Vergrößern der Menge lichtempfindlichen Agenses infolge der Vergrößerung der Resistfilmdicke und durch Vergrößern der Belichtungsmenge infolge Empfindlichkeits verringerung hervorgerufen wird. (Das lichtempfindliche Agens wird unter Abgabe von N₂-Gas zersetzt, wie in Fig. 12 ge zeigt.) Durch Erzeugung dieses N₂-Gases werden feine Resist partikel herausgeschleudert (Ausheilschäumen genannt), was zu Kontamination führt.

Unter Bezugnahme auf (d) in Fig. 11 wird ein Brennprozeß (Nachbrennen genannt) in einem Ofen oder dergleichen ausge führt, um vor Ionenimplantation Gas aus dem Resistfilm zu ent fernen. Um Gas wirksam zu entfernen, wird 60 Minuten lang in einem Ofen bei 150°C ein Nachbrennen ausgeführt.

Unter Bezugnahme auf (e) in Fig. 11 werden Störstellenionen 9 unter Verwendung eines dicken Resistmusters 8 bei großer Energie implantiert. Das führt zur Bildung einer vergrabenen Störstellenschicht 9a an einer tiefen Stelle in Halbleiter substrat 1.

Der Grund dafür, weshalb der in (c) in Fig. 11 gezeigte Tief- UV-Ausheilprozeß erforderlich ist, wird im folgenden be schrieben werden.

Die Fig. 16A-16C zeigen das Ergebnis der Wärmewider standsbewertung des Resistmusters im in (b) in Fig. 11 dargestellten Zustand. Fig. 16A zeigt eine Schnittansicht eines Resists direkt nach Entwicklung. Fig. 16B zeigt eine Schnittansicht eines Resists, nachdem das Resistmuster 5 Minuten lang auf einer heißen Platte bei 120°C geheizt wurde. Fig. 16C zeigt eine Schnittansicht eines Resists nach 5 Minuten langem Heizen bei 150°C. Werden die Fig. 16B und 16C verglichen, dann wird deutlich, daß die rechteckige Form der Schnittkonfiguration des Resistmusters degeneriert wird, wenn es auf eine 120°C überschreitende Temperatur erwärmt wird. Die Filmdicke des Resists wird in der Nähe der Kante des Resistmusters verkleinert. Wenn der Tief-UV-Ausheilprozeß von (c) in Fig. 11 nicht ausgeführt wird, d. h., wenn die Schritte von (d) und (e) in Fig. 11 unmittelbar nach dem Schritt von (b) ausgeführt werden, dann wird in der Nähe der Kante des Resistmusters Wärmeeinsinken infolge Heizens während eines Nachbrennschritts oder während Störstellenionen- Implantation erfolgen. Das bedeutet, daß infolge Verringerung der Filmdicke Ionen nicht ausreichend durch Resist 8 zurück gehalten werden. Das führt zum Problem, daß sich der ver grabene Störstellenabschnitt 9a mit der Oberfläche von Substrat 1 verbindet, wie in Fig. 17B dargestellt. Fig. 17A zeigt die Gestalt der vergrabenen Störstellenschicht 9a, die in dem Fall erzeugt wird, wenn Ionen bei Verwendung eines idealen rechteckigen Resistmusters implantiert werden. Fig. 17A ist zum Vergleich mit Fig. 17B vorgesehen.

Das obengenannte AZ4620 weist ein im folgenden dargelegtes Problem auf.

Fig. 18 stellt eine graphische Darstellung dar, welche den Zusammenhang zwischen dem Zeitabschnitt, den eine Halbleiter vorrichtung nach der Aufbringung einer Resistlösung auf das Substrat bis zum Belichtungsschritt verweilte, und der Empfindlichkeit. An Hand von Fig. 18 wird deutlich, daß es erforderlich ist, zwecks Stabilisierung der Empfindlichkeit die Halbleitervorrichtung nach der Auftragung und bis zur Belichtung wenigstens 30 Minuten lang verweilen zu lassen. Das ergibt sich daraus, da der Resist ausreichend Feuchtigkeit aus der Atmosphäre absorbieren muß, um während Belichtung voll ständige Lichtreaktion des lichtempfindlichen Agenses zu erreichen. (Unter Bezugnahme auf Fig. 12 ist H₂O zur Licht zersetzung des lichtempfindlichen Agenses unentbehrlich.)

Ein Resistfilm großer Dicke benötigt im Vergleich zu einem Resistfilm mit der Standardfilmdicke eine lange Zeit, um Feuchtigkeit aus der Luft zu absorbieren. Wenn die bis zum Ausführen der Belichtung verstrichene Zeit bei Verwendung eines Resistfilms großer Filmdicke kurz ist, dann wird Feuchtigkeit nicht ausreichend absorbiert werden, was zum Problem führt, daß eine Abweichung der Empfindlichkeit auftritt, was den Durchsatz ungünstig beeinflußt.

Ein ähnliches Problem wird bei Verwendung eines "OFPR550" (ein Erzeugnis von Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) angetroffen, welcher als Resist entwickelt wurde, der eine große Filmdicke vorsieht und Verwendung der i-Linie gestattet. Gemäß der LSI- Miniaturisierung ist ein Trend zur Verwendung der i-Linie anstelle der g-Linie zu verzeichnen. Ein Resist absorbiert im allgemeinen mehr i-Linie als g-Linie, wie in Fig. 15 dargestellt. Wenn ein g-Linien-Resist durch die i-Linie belichtet wird, dann werden verschiedene Probleme entstehen, wie zum Beispiel Empfindlichkeitsverringerung Verringerung der Auflösung und Degeneration der Schnittgestalt des Resists. OFPR550 wurde entwickelt, um diese Probleme zu lösen. Es ist ein Resist, welcher dazu ausgelegt ist, i-Linien-Verwendung zu gestatten, und welcher eine große Dicke gestattet.

Ein Verfahren zum Bilden eines Resistmusters unter Verwendung von OFPR550 wird im folgenden beschrieben werden.

OFPR550 wird auf ein Siliziumsubstrat aufgetragen, um es 90 Sekunden lang auf einer heißen Platte bei 90°C vorzubrennen. Das ergibt einen Resistfilm von 4,5 µm Dicke auf einem Siliziumsubstrat. Licht wird unter Verwendung einer i-Linien- Step-und Repeatkamera "NSR1755i7A" (ein Erzeugnis der Firma Nikon) selektiv abgelenkt, wobei sich ein 90 Sekunden langer Brennprozeß (Nachbelichtungsbrennen: PEB) auf einer heißen Platte bei 110°C anschließt. Dann wird 65 Sekunden lang Entwickeln mit einem Entwickler NMD-3 (2,38 Gew.-%) ausgeführt, um ein Resistmuster zu erhalten. Die Empfindlichkeit betrug 1200 ms, und die Linien- und Raumauflösung betrug 2,0 µm. Muster mit weniger als 5 µm wurden nach dem Entwicklungsprozeß abgeschält. Das bedeutet, daß die Haftfestigkeit gering ist. Um die Haftfestigkeit zu vergrößern, wurde das Silizium substrat vor Aufbringung des Resists mit Hexamethyldisiloxan- Dampf (später als HMDS bezeichnet) behandelt. Dieser Prozeß verbessert die Haftfestigkeit derart, daß Linien- und Raum muster bis zu 2 µm nicht abgeschält wurden. Jedoch trat das Problem auf, daß feine Partikel des Resists herausgeschleudert wurden (als "Belichtungsschäumen" bezeichnet). Dieser Resist weist einen kleinen Wärmewiderstand auf und war als eine Maske zur Störstellenionen- Implantation nicht zufriedenstellend, ähnlich wie der obengenannte AZ4620.

Ein herkömmliches Verfahren zum Erreichen eines Resistmusters mit einer Filmdicke, die größer als 3 µm ist, durch Stapeln von mehr als 2 Schichten eines Resists wird im folgenden beschrieben.

Unter Bezugnahme auf Fig. 19A wird die Oberfläche eines Siliziumsubstrats 1 mit HMDS-Dampf behandelt. Dieser HMDS- Prozeß wird ausgeführt, um die Haftfestigkeit zwischen Siliziumsubstrat 1 und einem Resist zu vergrößern, der später beschrieben werden wird. Ein g-Linien-Resist "MCPR2000H" (ein Erzeugnis der Firma Mitsubishi Kasei) wird auf das mit HMDS behandelte Siliziumsubstrat 1 aufgetragen, um es 70 Sekunden lang auf einer heißen Platte bei 100°C einem Vorbrennprozeß zu unterziehen. Als Ergebnis wird ein erster Resistfilm 9 mit einer Filmdicke von 2,0 µm gebildet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 19B wird g-Linien-Licht 10 mit einer g-Linien-Step-und Repeatkamera "NSR1505G6E" (ein Erzeugnis der Firma Nikon) unter Verwendung eines vorbe stimmten Reticles 3 auf den ersten Resistfilm 9 selektiv gerichtet. Als Ergebnis werden ein belichteter Abschnitt 5a und ein nicht belichteter Abschnitt 5b im ersten Resistfilm 9 erzeugt. Dann wird 90 Sekunden lang bei 120°C PEB ausgeführt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 19C wird 60 Sekunden lang Paddel entwicklung unter Verwendung eines Entwicklers NMD-3 (2,38 Gew.-%) ausgeführt, was ein erstes Resistmuster 11 einer vorbe stimmten Konfiguration ergibt. Anschließend wird ein Tief-UV- Ausheilprozeß des ersten Resistmusters 11 ausgeführt. Ein Tief-UV-Ausheilprozeß wird ausgeführt, um den Wärmewiderstand des ersten Resistmusters 11 zu verbessern, wodurch Wärme einsinken des Resistmusters während eines späteren Nachbrenn prozesses vermieden wird. Ferner verhindert es ein Vermengen eines später gebildeten zweiten Resistfilms 12 mit dem ersten Resistmuster 11. Im Anschluß an den Tief-UV-Ausheilprozeß wird 60 Minuten lang ein Nachbrennprozeß des ersten Resistmusters 11 in einem Ofen bei 150°C ausgeführt, um Gaserzeugung während eines späteren Ionenimplantations-Prozesses zu verhindern.

Unter Bezugnahme auf Fig. 19D wird ein zweiter Resistfilm 12 derart auf Siliziumsubstrat 1 gebildet, daß das erste Resist muster 11 unter Bedingungen bedeckt wird, die mit denjenigen zum Bilden des ersten Resistfilms identisch sind (gleicher Resist, gleiche Vorbrennbedingung).

Unter Bezugnahme auf Fig. 19E wird g-Linien-Licht 10 unter Verwendung des Reticles 3, das mit dem zur Bildung des ersten Resistfilms 11 verwendeten identisch ist, auf den zweiten Resistfilm 12 selektiv gerichtet. Dann wird für den zweiten Resistfilm 12 auf einer heißen Platte bei 120°C 90 Sekunden lang PEB ausgeführt. Dann wird 70 Sekunden lang Paddel entwicklung ausgeführt, was zu einem auf erstem Resistmuster 11 verbleibendem zweiten Resistmuster 13 führt. Dann wird ein Tief-UV-Ausheilprozeß für das zweite Resistmuster 13 ausge führt, um den Wärmewiderstand des zweiten Resistmusters 13 zu verbessern. Ferner wurde 60 Minuten lang bei 150°C ein Nach brennprozeß für das zweite Resistmuster 13 ausgeführt, um Gaserzeugung während eines späteren Ionenimplantations- Schritts zu verhindern. Somit wird ein zweischichtiges Resist muster 14 aus einem ersten Resistmuster 11 und einem zweiten Resistmuster 13 erhalten.

Unter Bezugnahme auf Fig. 19G werden unter Verwendung des 2- schichtigen Resistmusters 14 als Maske Phosphorionen 9 bei großer Energie implantiert. Als Ergebnis wird eine vergrabene Störstellenschicht 9a an einer tiefen Stelle im Silizium substrat 1 gebildet.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 10H und 10I wird ein 2- schichtiges Resistmuster 14 durch Veraschen durch O₂-Plasma entfernt. Dieses Verfahren erlaubt die Verwendung sowohl der g-Linie als auch der i-Linie. Ferner gibt es keine Ein schränkung des Resisttyps. Das die Haftfestigkeit zwischen dem Substrat und dem Resist betreffende Problem sowie das Problem der Gaserzeugung sind ebenfalls gelöst. Einsinken der Resist gestalt findet nicht statt. Daher kann ein Resistmuster mit einer Filmdicke, die größer als 3 µm ist, gebildet werden, ohne daß eine Verringerung der Auflösung hervorgerufen wird. Dieses Verfahren wies jedoch das Problem auf, daß der Prozeß durch viele Prozeßschritte kompliziert wird.

Im Hinblick auf das Obengenannte besteht eine Aufgabe der vor liegenden Erfindung darin, ein Verfahren zum Bilden einer ver grabenen Störstellenschicht an einer tiefen Stelle in einem Halbleitersubstrat vorzusehen.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Auflösung bei einem Verfahren zum Bilden einer vergrabenen Störstellenschicht an einer tiefen Stelle in einem Halb leitersubstrat durch Implantieren von Ionen bei großer Energie in die Oberfläche des Halbleitersubstrats unter Verwendung eines Resistmusters mit einer Filmdicke von wenigstens 3 µm als eine Maske zu verbessern.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, in einem Verfahren zum Bilden einer vergrabenen Störstellen schicht an einer tiefen Stelle in einem Halbleitersubstrat durch Implantieren von Ionen bei großer Energie in die Oberf läche des Halbleitersubstrats unter Verwendung eines Resist musters mit einer Filmdicke von wenigstens 3 µm als eine Maske ein Einsinken einer Resistgestalt während Ionenimplantation zu vermeiden.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, in einem Verfahren zum Bilden einer vergrabenen Störstellen schicht an einer tiefen Stelle in einem Halbleitersubstrat durch Implantieren von Störstellenionen bei großer Energie in die Oberfläche des Halbleitersubstrats unter Verwendung eines Resistmusters mit einer Filmdicke von wenigstens 3 µm als eine Maske die Haftfestigkeit zwischen einem Substrat und einem Resist zu verbessern.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Anzahl der Prozeßschritte in einem Verfahren zum Bilden einer vergrabenen Störstellenschicht an einer tiefen Stelle eines Halbleitersubstrats durch Implantieren von Störstellen ionen bei großer Energie in die Oberfläche des Halbleiter substrats unter Verwendung eines Resistmusters mit einer Filmdicke von wenigstens 3 µm als eine Maske zu verringern.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Gaserzeugung aus einem Resist während Belichtung in einem Verfahren zum Bilden einer vergrabenen Störstellenschicht an einer tiefen Stelle eines Halbleitersubstrats durch Implantieren von Störstellenionen bei großer Energie in die Oberfläche des Halbleitersubstrats unter Verwendung eines Resistmusters mit einer Filmdicke von wenigstens 3 µm als eine Maske zu verhindern.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Verhindern einer Kontamination der Innen seitenwandung einer Veraschungsvorrichtung vorzusehen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Resistverbindung vorzusehen, welche eine Ausführung der obengenannten Verfahren gestattet.

Eine zusätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Lagerstabilität einer Resistverbindung zu ver bessern, welche mit einer Schicht eines Resists ein Resist muster mit einer Filmdicke von wenigstens 3 µm vorsieht.

Um die obengenannten Aufgaben zu lösen, umfaßt ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Bilden einer ver grabenen Störstellenschicht an einer tiefen Stelle eines Halb leitersubstrats. Ein Resistfilm mit einer Filmdicke von wenigstens 3 µm wird auf einem Halbleitersubstrat gebildet. Der Resistfilm wird selektiv belichtet, um ein Bild zu er zeugen. Nach diesem Belichtungsprozeß und vor einem Entwicklungsprozeß wird der Resistfilm bei einer Temperatur von 110°C-130°C gebrannt. Dann wird der Resistfilm entwickelt und gespült, um ein Resistmuster zu bilden. Das erzeugte Resistmuster wird bei einer Temperatur von 100°C- 130°C gebrannt. Unter Verwendung des Resistmusters als eine Maske werden Störstellenionen bei großer Energie in die Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats implantiert, um eine vergrabene Störstellenschicht an einer tiefen Stelle des Halbleitersubstrats zu bilden. Das Resistmuster wird entfernt.

Gemäß einem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervor richtung enthält der Resistfilm in einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Phenolharz mit wenigstens 40 Mol% meta-Kresol-Einheiten und einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von wenigstens 10000 bei Polystyrol- Umwandlung sowie ein lichtempfindliches Agens mit einem Chinon-Diazid-Anteil. Der Chinon-Diazid-Anteil ist mit 0,40 mmol-0,55 mmol bezüglich 1 g des gesamten Resistfeststoffs enthalten. Das den Chinon-Diazid-Anteil enthaltende licht empfindliche Agens weist eine Struktureinheit der folgenden Formel auf:

(R₁, R₂, R₃ bezeichnen in der Formel OH, CH₃ oder H, und R₄ bezeichnet CH₃ oder H.) Das lichtempfindliche Agens enthält ein Harz, das die Basis wird, an der lichtempfindliche funktionelle Gruppen mit einem gewichtsgemittelten Molekular gewicht von 500-2000 bei Polystyrol-Umwandlung gekoppelt werden. Die Hydroxylgruppe des Harzes ist durch 1,2-Naphtho chinon-Diazid-4-Sulfonsäure oder 1,2-Naphthochinon-Diazid-5- Sulfonsäure teilweise oder vollständig verestert.

Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung umfaßt gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Bilden einer vergrabenen Störstellenschicht an einer tiefen Stelle in einem Halbleitersubstrat. Ein Resistfilm mit einer Filmdicke von wenigstens 3 µm wird auf einem Halbleitersubstrat gebildet. Der Resistfilm wird in eine vorbestimmte Gestalt strukturiert, um ein Resistmuster zu erhalten. Unter Verwendung des Resistmusters als eine Maske werden Störstellenionen bei großer Energie in die Haupt oberfläche des Halbleitersubstrats implantiert, um eine ver grabene Störstellenschicht an einer tiefen Stelle im Halblei tersubstrat zu bilden. Nach Implantation von Störstellenionen wird das Resistmuster bei einer Temperatur von wenigstens 120°C geheizt. Unter Verwendung eines Sauerstoff enthaltenden Plasmas wird das Resistmuster durch Veraschen entfernt.

Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung um faßt gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Bilden einer vergrabenen Störstellenschicht an einer tiefen Stelle in einem Halbleitersubstrat. Zuerst wird ein Halbleitersubstrat vorbereitet. Die Oberfläche des Halb leitersubstrats wird gespült, um adsorbierte Atome oder einen natürlichen Oxidfilm auf der Oberfläche des Halbleiter substrats zu entfernen. Ein Resistfilm mit einer Dicke von wenigstens 3 µm wird auf der Oberfläche des Halbleiter substrats gebildet. Der Resistfilm wird selektiv belichtet, um ein Bild zu erzeugen. Der Resistfilm wird entwickelt, um ein Resistmuster zu erhalten. Unter Verwendung des Resistmusters als eine Maske werden Störstellenionen bei großer Energie in die Oberfläche des Halbleitersubstrats implantiert, wodurch eine vergrabene Störstellenschicht an einer tiefen Stelle im Halbleitersubstrat gebildet wird. Das Resistmuster wird ent fernt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Oberfläche des Halbleitersubstrats unter Verwendung eines Spülagenses gespült, welches aus der alkalisches Gemisch, wie zum Beispiel aus NH₄OH/H₂O₂/H₂O, und saures Gemisch, wie zum Beispiel aus HCl/H₂O₂/H₂O, H₂SO₄/H₂O₂/H₂O, HCl/HNO₃/H₂O, HF/H₂O, HF/H₂O₂/H₂O, enthaltenden Gruppe gewählt ist.

Eine Resistverbindung gemäß einem weiteren Aspekt der vor liegenden Erfindung wird zum Bilden einer vergrabenen Störstellenschicht an einer tiefen Stelle in einem Halbleiter substrat verwendet. Die Verbindung umfaßt ein Phenolharz mit wenigstens 40 Mol% meta-Kresol-Einheiten und einem gewichtsge mittelten Molekulargewicht von wenigstens 10000 bei Poly styrol-Umwandlung sowie ein lichtempfindliches Agens mit einem Chinon-Diazid-Anteil. Der Chinon-Diazid-Anteil ist mit 0,40 mmol - 0,55 mmol bezüglich 1 g des gesamten Resistfeststoffs enthalten. Das einen Chinon-Diazid-Anteil enthaltende licht empfindliche Agens weist eine Struktureinheit auf, die durch die allgemeine Formel

dargestellt wird. (R₁, R₂, R₃ bezeichnen in der Formel ent sprechenderweise OH, CH₃ oder H, und R₄ bezeichnet CH₃ oder H), welches ein Harz umfaßt, das eine Basis wird, an der licht empfindliche funktionelle Gruppen mit einem gewichtsge mittelten Molekulargewicht von 500-2000 bei Polystyrol-Um wandlung gekoppelt werden. Die Hydroxylgruppe des Harzes ist durch 1,2-Naphthochinon-Diazid-4-Sulfonsäure oder 1,2-Naphtho chinon-Diazid-5-Sulfonsäure teilweise oder vollständig ver estert.

In einer Resistverbindung sind gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung das Phenolharz und das licht empfindliche Agens in einem Lösungsmittel aufgelöst, welches aus der ein Lösungsmittel vom Cellosolvetyp, ein Lösungsmittel vom Estertyp und eine hochpolare Flüssigkeit enthaltenden Gruppe gewählt ist.

Im Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung wird der Resistfilm gemäß dem einen Aspekt der vorliegenden Er findung nach Belichtung und vor Entwicklung bei einer Tempera tur von 110°C-130°C gebrannt, wodurch das im Resistfilm ver bliebene Lösungsmittel entfernt wird. (Wenn dieses Lösungs mittel nicht entfernt wird, wird es wie ein biegsames Material im Resist wirken, derart daß der Wärmewiderstand des Resists verringert wird.) Dieser Brennprozeß verbessert die Haft festigkeit zwischen dem Resist und dem Substrat.

Da das durch Entwickeln gebildete Resistmuster bei einer Temperatur von 100°C-130°C gebrannt wird, wird die während des Entwicklungs- und Spülprozesses in das Resistmuster einge drungene Feuchtigkeit entfernt. (Die verbleibende Feuchtigkeit wird die Ursache von Gaserzeugung zur Zeit der Ionenim plantation werden.) Durch diesen thermischen Prozeß wird Gas erzeugung zur Zeit der Ionenimplantation verhindert. Daher können ein vor Ionenimplantation ausgeführter Nachbrennprozeß sowie ein in herkömmlichen Fällen ausgeführter Tief-UV-Aus heilprozeß unterlassen werden.

Beim Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß dem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Phenolharz, welches wenigstens 40 Mol% meta-Kresol-Einheiten und ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von wenigstens 10000 bei Polystyrol-Umwandlung umfaßt, als die Struktur komponente des Resistfilms verwendet. Unter Verwendung von meta-Kresol wird ein Harz großen Molekulargewichts erhalten, um den Wärmewiderstand zu verbessern. Da die Hydroxygruppe im Harz außen angeordnet ist, wird die Haftfestigkeit zwischen dem Substrat und dem Harz verbessert.

Da 0,40 mmol-0,55 mmol Chinon-Diazid-Anteil bezüglich 1 g des gesamten Resistfeststoffs im lichtempfindlichen Agens im Resistfilm enthalten ist, ist die Absorption verringert, wo durch die während der Belichtung erzeugte auf die Einheits fläche bezogene N₂-Gasmenge verringert wird.

Das lichtempfindliche Agens mit einem Chinon-Diazid-Anteil weist eine Struktureinheit auf, die durch die allgemeine Formel

dargestellt wird, und enthält ein Harz, das zur Basis wird, wo lichtempfindliche funktionelle Gruppen mit einem gewichtsge mittelten Molekulargewicht von 500-2000 bei Polystyrol-Um wandlung gekoppelt werden. Daher ist der Wärmewiderstand des Resists verbessert.

Gemäß dem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung des weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird das Resistmuster nach Implantation von Störstellenionen bei einer Temperatur von wenigstens 120°C geheizt. Daher kann eine De generation, wie zum Beispiel während der Ionenimplantation stattfindende Verkohlung des Resistfilms oder Spannung infolge von Ioneneinbringung, durch die Wärme vermindert werden. Da ferner das im Resistfilm verbleibende Lösungsmittel entfernt wird, wird die Ausgasmenge zur Zeit des Veraschens verringert, um den Resist vor Abschälen zu bewahren.

Gemäß dem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung des anderen Aspekts der vorliegenden Erfindung wird die Ober fläche des Halbleitersubstrats vor Bilden einer Resistschicht auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats gespült, um ad sorbierte Atome oder einen natürlichen Oxidfilm auf der Ober fläche des Halbleitersubstrats zu entfernen. Das entfernt den Kern, der die Ursache der erzeugten N₂-Gas-Ansammlung durch Zerlegung des lichtempfindlichen Agenses zur Belichtungszeit wird. Das verhindert eine Zerstörung des Resistfilms oder ver meidet Partikel des Resistfilms, die infolge der N₂-Gas- Konzentration herausgeschleudert werden.

Gemäß dem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung des weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird die Ober fläche des Halbleitersubstrats unter Verwendung eines Spül agenses gespült, welches aus der alkalisches Gemisch, wie zum Beispiel aus NH₄OH/H₂O₂/H₂O, und saures Gemisch, wie zum Beispiel aus HCl/H₂O₂/H₂O, H₂SO₄/H₂O₂/H₂O, HCI/HNO₃/H₂O, HF/H₂O, HF/H₂O₂/H₂O, bestehenden Gruppe gewählt ist. Daher können an der Oberfläche haftende adsorbierte Atome oder ein natürlicher Oxidfilm auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats wirksam entfernt werden.

Gemäß der Resistverbindung des weiteren Aspekts der vor liegenden Erfindung sind ein Phenolharz mit der obengenannten Formel und ein lichtempfindliches Agens enthalten. Daher ist ein Resistfilm vorgesehen, der in Wärmewiderstand und Haft festigkeit vorzüglich ist und eine verringerte Gaserzeugung aufweist.

Gemäß der Resistverbindung des anderen Aspekts der vor liegenden Erfindung wird ein Lösungsmittel verwendet, welches aus der Gruppe gewählt ist, die aus einem Lösungsmittel vom Cellosolvetyp, einem Lösungsmittel vom Estertyp und einer hochpolaren Flüssigkeit besteht. Daher wird die Auflösung des Phenolharzes und des lichtempfindlichen Agenses unterstützt, um die Stabilität der Resistverbindung zu verbessern.

Ein vorzugsweise verwendetes Lösungsmittel enthält Ethyl cellosolveazetat, Ethyllactat, Ethylpiruvat, Methyl-3-Methoxy propionat, Methyl-n-Amylketon, 4-Methoxy-4-Methylpentan-2- Eins, Ethyl-3-Ethoxypropionat, Propylenglykol-Monomethyl etherazetat, und das besonders bevorzugte Lösungsmittel enthält Methyl-3-Methoxylpropionat.

Die vorhergehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Ver bindung mit den beigefügten Zeichnungen augenscheinlicher werden. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1A-1I Teilschnittansichten einer Halbleitervorrichtung, welche aufeinanderfolgende Schritte eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen;

Fig. 2A-2C das Bewertungsergebnis des Wärmewiderstands eines erhaltenen Resistmusters;

Fig. 3A-3C Bewertungsergebnisse des Wärmewiderstands eines erhaltenen Resistmusters;

Fig. 4A und 4B Teilschnittansichten einer Halbleitervorrichtung, welche Störstellenionen zeigen, die unter Verwendung eines Resistmusters mit einer Filmdicke von wenigstens 3 µm in die Oberfläche des Halbleitersubstrats bei großer Energie implantiert werden;

Fig. 5A-5I Teilschnittansichten einer Halbleitervorrichtung, welche aufeinanderfolgende Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen;

Fig. 6A-6C Schemata zum Beschreiben der Ursache von Gaserzeugung, die zur Zeit des Richtens von Licht auf einen Resistfilm beobachtet wird;

Fig. 7A-7J Teilschnittansichten einer Halbleitervorrichtung, welche aufeinanderfolgende Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen;

Fig. 8A-8E Teilschnittansichten einer Halbleitervorrichtung, welche aufeinanderfolgende Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Bilden einer Störstellenschicht in Nähe der Oberfläche eines Halbleitersubstrats darstellen;

Fig. 9 ein Schema zum Beschreiben einer Anwendung der vorliegenden Erfindung auf eine Siliziumvorrichtung bei Hochenergie- Implantation;

Fig. 10A-10B graphische Darstellungen, die den Zusammenhang zwischen Ionenimplantations- Energie und der erforderlichen minimalen Filmdicke eines Resists als eine Maske beim Implantieren von Borionen bzw. von Phosphorionen in die Oberfläche eines Halbleitersubstrats unter Verwendung einer Resistmaske;

Fig. 11 die Schritte zum Bilden einer vergrabenen Störstellenschicht in einem Halbleitersubstrat unter Verwendung einer durch- Resist AZ4620 gebildeten Maske;

Fig. 12 die Reaktionsgleichung der Lichtzerlegung eines lichtempfindlichen Agenses;

Fig. 13 die an der Oberfläche des Resists erzeugte Azoxykupplung, die durch einen in Kontakt mit der Resistoberfläche stehenden alkalischen Entwickler verursacht wird;

Fig. 14 die an der Resistoberfläche erzeugte Azokupplung die durch einen mit der Oberfläche des Resists in Kontakt gelangenden alkalischen Entwickler verursacht wird;

Fig. 15 eine graphische Darstellung, die den Zusammenhang zwischen Lichtwellenlänge und Lichtabsorption des Resists zeigt;

Fig. 16A-16C die Bewertungsergebnisse des Wärmewiderstands eines herkömmlichen Resistmusters;

Fig. 17A und 17B Schemata zum Darstellen der Probleme, wenn ein herkömmliches Resistmuster geringen Wärmewiderstands verwendet wird;

Fig. 18 eine graphische Darstellung, die den Zusammenhang zwischen der vom Auftragen einer Resistlösung auf ein Substrat bis zur Belichtung verstrichenen Zeit und der Empfindlichkeit zeigt;

Fig. 19 ein Schema zum Beschreiben des Standes der Technik zum Erzeugen eines Resistmusters mit einer Filmdicke von mehr als 3 µm durch Stapeln von 2 Resistschichten.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden.

Die erste Ausführungsform

Ein in der vorliegenden Ausführungsform verwendeter Positiv- Typ-Resist wird zuerst beschrieben. Der verwendete Positiv- Typ-Resist enthält ein durch Kondensations-Copolymerisation von m-Kresol, p-Kresol und Formaldehyd erhaltenes Phenolharz. Das Zusammensetzungsverhältnis m/p betrug 7/3. Die m-Kresol- Einheit und die p-Kresol-Einheit sind zufällig angeordnet. Das durch GPC (Gelchromatographie) gemessene gewichtsgemittelte Molekulargewicht betrug 15000 bei Polystyrol-Umwandlung.

Das lichtempfindliche Agens enthält ein in der folgenden chemischen Formel beschriebenes Harz, das die Basis wird, an welcher lichtempfindliche funktionelle Gruppen gekoppelt werden:

Das Harz stellte ein Kondensationspolymer aus Pyrogallol und Aceton dar. Das gewichtsgemittelte Molekulargewicht betrug 1050 (gemessen durch GPC) bei Polystyrol-Umwandlung. 45% der Hydroxylgruppen waren durch 1,2-Naphthochinon-Diazid-5- Sulfonsäure verestert. Der 1,2-Naphthochinon-Diazid-5-Sulfon säure-Anteil ist bezüglich 1 g des gesamten Resistfeststoffs (Phenolharz und lichtempfindliches Agens) mit 0,5 mmol ent halten. Zur Verwendung als Resistlösung wurde das Phenolharz und das lichtempfindliche Agens in Methyl-3-Methoxypropionat aufgelöst. Die Viskosität der Resistlösung wurde derart zube reitet, daß sie eine vorbestimmte Filmdicke ergibt, wenn sie auf ein Substrat aufgetragen wird.

Die gemäß dem obengenannten Verfahren erzeugte Resistlösung besaß eine Viskosität von 200 cP mit günstiger Lagerungs stabilität. Die Resistlösung stellte einen Resistfilm mit einer Filmdicke von 3 µm-6 µm zur Verfügung. Wenn die Resistlösung auf ein 6-Zoll-Wafer aufgetragen wurde, war die Film dicke über alle Abschnitte hinweg gleichmäßig. Die Standard abweichung der Filmdicke (3a) betrug nicht mehr als 100 Å. Dieser Standardabweichungswert weist eine Größe auf, die mit derjenigen eines Resists für die Standard-Filmdicke identisch ist.

Ein Verfahren zum Bilden einer vergrabenen Störstellenschicht an einer tiefen Stelle in einem Halbleitersubstrat unter Ver wendung des oben beschriebenen Positiv-Typ-Resists wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 1A-1I beschrieben werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1A wird die obenbeschriebene Resistlösung durch Schleuderbeschichtung auf ein Halbleiter substrat (Siliziumsubstrat) 1 aufgetragen, um es 100 Sekunden lang einem Vorbrennprozeß auf einer heißen Platte bei 80°C zu unterziehen. Das führt zu einem Resistfilm 2 mit einer Film dicke von 5,0 µm.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1B wird unter Verwendung eines vorbestimmten Reticles 3 mit einer i-Linien-Step-und Repeat kamera "NSR1755i7A" (ein Erzeugnis der Firma Nikon) i-Linien- Licht 4 selektiv auf Resistfilm 2 gerichtet. Als Ergebnis werden ein belichteter Abschnitt 5a und ein nicht belichteter Abschnitt 5b im Resistfilm 2 gebildet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1C wird Halbleitersubstrat 1 auf eine heiße Platte 6 gesetzt, wodurch Resistfilm 2 nach Be lichtung und vor Entwicklung 90 Sekunden lang bei 120°C gebrannt wird. Eine ungleichmäßige Verteilung des licht empfindlichen Agenses auf dem belichteten Abschnitt 5a wird durch diesen Brennprozeß nach Belichtung und vor Entwicklung ausgeglichen. Diese ungleichmäßige Verteilung des licht empfindlichen Agenses tritt infolge von Interferenz zwischen einfallendem Licht und vom Substrat reflektierten Licht auf. Durch diesen Brennprozeß wird ein Resistmuster hoher Auflösung mit verbesserter Schnittgestalt des Resistmusters erreicht. Dieser Brennprozeß entfernt ferner das im nicht belichteten Abschnitt 5b nach dem Entwicklungsprozeß verbliebene Lösungs mittel. Daher wird die Haftfestigkeit zwischen dem Resist muster und dem Substrat verbessert.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1D wird der belichtete Abschnitt 5a des Resistfilms 2 aufgelöst und unter Benutzung eines Entwicklers 7, NMD-3, 2,3 Gew.-%, 100 Sekunden lang durch einen Paddelentwicklungsprozeß entfernt.

Dann wird ein Spülprozeß mit Wasser ausgeführt, um ein Resist muster 8 zu erhalten.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1E wird das Halbleitersubstrat 1 nach dem Entwicklungsprozeß auf der heißen Platte 6 ange bracht. Das Resistmuster wird 120 Sekunden lang bei 110°C gebrannt. Dieser Brennprozeß wird ausgeführt, um während des Entwicklungs- und Spülprozesses in Resistmuster 8 einge drungenes Wasser zu entfernen.

Der Belichtungswert zum Erreichen einer vorbestimmten Masken abmessung unter Verwendung der obenbeschriebenen Resistlösung betrug 1000 ms. Die Linien- und Raum-Grenzauflösung betrug 0,90 µm, selbst dann, wenn die Filmdicke des Resistfilms 5,0 µm betrug, was auf hohe Auflösung hinweist. Es trat keine Gas erzeugung auf, selbst dann nicht, wenn die Belichtung 2000 ms lang ausgeführt wurde. Ausreichende Haftfestigkeit zwischen dem Resist und dem Substrat wurde erreicht, ohne das Substrat einem Prozeß zur Haftfestigkeitsverbesserung durch Hexamethyl disiloxan unterwerfen zu müssen. Es trat ferner keine Bildung von Resistrückstand nach dem Entwicklungsprozeß auf. Ferner trat keine durch einen Unterschied des Zeitabschnitts vom Auf tragen eines Resists bis zum Belichtungsschritt verursachte Schwankung der Empfindlichkeit auf.

Die Fig. 2A-2C zeigen Bewertungsergebnisse des Wärme widerstands des erhaltenen Resistmusters. Fig. 2A zeigt die Schnittgestalt von Resistmuster 8 (50 µm×50 µm) nach Ent wicklung. Fig. 2B zeigt die Schnittgestalt des Resists, nachdem das erhaltene Resistmuster 5 Minuten lang auf einer heißen Platte bei 120°C gebrannt wurde. Fig. 2C zeigt die Schnittgestalt eines Resistmusters nach 5 Minuten langem Brennen bei 150°C. Es kann eingeschätzt werden, daß das erhaltene Resistmuster einen vorzüglichen Wärmewiderstand aufweist. Der Resist wurde vor Einsinken während des Heizens bei einem späteren Ionenimplantations-Prozeß bewahrt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1F werden unter Verwendung von Resistmuster 8 als eine Maske Störstellenionen (P⁺) 9 bei 3 MeV in die Oberfläche von Halbleitersubstrat 1 implantiert. Als Ergebnis wird eine vergrabene Störstellenschicht 9a an einer 2,4 µm tief unter der Oberfläche von Halbleitersubstrat 1 liegenden Stelle gebildet. Eine Vakuumverminderung infolge von Gaserzeugung aus Resistmuster 8 wurde nicht beobachtet. Gemäß dem vorliegenden Verfahren ist ein Nachbrennprozeß vor Ionenimplantation nicht erforderlich. Ferner ist ein Tief-UV- Ausheilprozeß nicht erforderlich.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1G wurde Siliziumsubstrat 1 auf die heiße Platte 6 gesetzt, wodurch Resistmuster 8 5 Minuten lang bei 120°C gebrannt wurde. Der Zweck dieses Brennprozesses wird später beschrieben werden.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1H und 1I wurde Resistmuster 8 durch Veraschen unter Verwendung von O₂-Plasma entfernt.

Die zweite Ausführungsform

In der beschriebenen ersten Ausführungsform wurde eine Resist verbindung mit verbesserter Auflösung und verbessertem Wärme widerstand verwendet. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Resistverbindung verwendet, in welcher Auflösung und Wärmewiderstand auf eine derartige Größe verringert sind, daß bei gegenwärtiger Verwendung kein Problem auftritt, während die Empfindlichkeit auf eine Größe vergrößert wurde, die eben sogroß wie diejenige eines Resists für die Standard-Filmdicke ist.

Die verwendete Resistverbindung wird nun beschrieben werden. Als Phenolharz wurde eine Kondensations-Copolymerisation von m-Kresol, p-Kresol und Formaldehyd verwendet. Das Zusammen setzungsverhältnis m/p betrug 5/5. Die m-Kresol-Einheit und die p-Kresol-Einheit waren zufällig angeordnet. Das gewichts gemittelte Molekulargewicht des Copolymers betrug 10500 bei Polystyrol-Umwandlung (gemessen mit GPC).

Das lichtempfindliche Agens enthält ein durch die folgende chemische Formel ausgedrücktes Harz, das eine Basis wird, an welcher die lichtempfindlichen funktionellen Gruppen gekoppelt werden:

Das obengenannte Harz stellte ein Kondensationspolymer aus Pyrogallol und Aceton dar. Das gewichtsgemittelte Molekular gewicht betrug 1200 (gemessen mit GPC) bei Polystyrol-Um wandlung. 55% der Hydroxylgruppen waren durch 1,2-Naphtho chinon-Diazid-5-Sulfonsäure verestert. Der 1,2-Naphthochinon- Diazid-5-Sulfonsäure-Anteil ist bezüglich 1 g des ganzen Resistfeststoffs (Phenolharz und lichtempfindliches Agens zusammen) mit 0,4 mmol enthalten. Um eine Resistlösung herzu stellen, wurden das Phenolharz und das lichtempfindliche Agens in Methyl-3-Methoxypropionat aufgelöst. Die Viskosität der Resistlösung wurde derart geeignet zubereitet, daß eine vorbestimmte Filmdicke erreicht wird, wenn sie auf ein Substrat aufgetragen wird.

Die erhaltene Resistlösung besaß trotz der großen Viskosität eine günstige Lagerungsstabilität. Sie konnte auf die Ober fläche gleichmäßig aufgetragen werden. Wurde ein Resistmuster unter Verwendung dieser Resistlösung gemäß einem zur ersten Ausführungsform identischen Verfahren verwendet, dann betrug der Belichtungswert zum Erreichen einer vorbestimmten Masken abmessung 520 ms, wenn die Filmdicke 5,0 µm betrug. Die be grenzende Linien- und Raumauflösung betrug 1,5 µm.

Die Fig. 3A-3C stellen Bewertungsergebnisse des Wärme widerstands des erhaltenen Resistmusters dar. Fig. 3A zeigt eine Schnittgestalt von Resistmuster (50 µm×50 µm) 8 nach einem Entwicklungsschritt. Fig. 3B zeigt eine Schnittgestalt von Resistmuster 8, welches 5 Minuten lang einem Brennprozeß auf einer heißen Platte bei 120°C unterzogen wurde. Fig. 3C zeigt eine Schnittgestalt von Resistmuster 8 nach fünf Minuten langem Brennen bei 150°C. Gaserzeugung wurde zur Belichtungs zeit nicht beobachtet. Die Haftfestigkeit zwischen dem Substrat und dem Resist war günstig.
Empfindlichkeitsschwankung infolge Änderung des Zeitabschnitts nach Aufbringung bis Belichtung wurde nicht beobachtet. Ferner trat während Ionenimplantation keine Gaserzeugung aus dem Resistmuster auf. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obenbeschriebene Verbindung der nur ein Phenolharz, ein licht empfindliches Agens und ein Lösungsmittel in der Resistver bindung enthaltenden Ausführungsform beschränkt. Zusätze, wie zum Beispiel ein Steigerungszusatz zum Erhöhen der Auflösungs rate oder zum Verbessern der Auftragbarkeit, können enthalten sein. Obwohl in den obenbeschriebenen Ausführungsformen i- Linien-Licht zur Belichtung verwendet wird, kann die Be lichtung unter Verwendung von Licht anderer Wellenlängen aus geführt werden, wie zum Beispiel der g-Linie.

Die dritte Ausführungsform

Die vorliegende Ausführungsform ist dazu vorgesehen, die im folgenden dargelegten Probleme zu lösen.

Die Fig. 4A und 4B stellen Teilschnittansichten einer Halb leitervorrichtung dar, welche die Implantation von Stör stellenionen bei großer Energie in die Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats unter Verwendung eines Resistmusters 8 mit einer Filmdicke von nicht weniger als 3 µm zeigen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4A wird Resistmuster 8 durch Ver kohlung oder dergleichen degeneriert, wenn Störstellenionen 9 in Resistmuster 8 implantiert werden. Einbringen von Stör stellenionen 9 in Resistmuster 8 ruft Spannung im Resistmuster 8 hervor. Wenn Resistmuster 8 durch Veraschen mit O₂-Plasma entfernt wird, dann werden feine Teile 15 des Resistmusters 8 vom Halbleitersubstrat 1 abgeschält, um innerhalb der Ver aschungsvorrichtung als Partikel umherzufliegen. Diese Partikel werden die Innenwandung der Veraschungsvorrichtung kontaminieren, was ein in die Veraschungsvorrichtung ein tretendes nachfolgendes Halbleitersubstrat verschlechtert. Das Problem von Partikeln 15, die sich vom Resistmuster 8 ab schälen, um innerhalb der Veraschungsvorrichtung umher zufliegen, tritt im wesentlichen aufgrund der Tatsache auf, daß während des Veraschens der Druck in der Kammer verringert wird und daß Resistmuster 8 durch Plasma bombardiert wird. Dieses Problem wird bedeutsam, wenn die Filmdicke von Resist muster 8 vergrößert wird. Die vorliegende Ausführungsform ist dazu vorgesehen, dieses Problem zu lösen.

Die Fig. 5A-5I zeigen Teilschnittansichten einer Halblei tervorrichtung, welche aufeinanderfolgende Verfahrensschritte zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der vor liegenden Ausführungsform darstellen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5A wird ein thermischer Oxidfilm (nicht dargestellt) mit einer Dicke von 300 Å auf einem Halb leitersubstrat 1 mit einem Durchmesser von 6 Zoll gebildet. Die Oberfläche von Halbleitersubstrat 1 wird mit Hexamethyl disiloxan (HMDS) behandelt, um die Haftfestigkeit zwischen dem Resist und Halbleitersubstrat 1 zu verstärken. Der HMDS-Prozeß wird folgendermaßen ausgeführt. Halbleitersubstrat 1 wird auf eine heiße Platte gesetzt, um auf 80°C erwärmt zu werden. Bei dieser Temperatur wurde 60 Minuten lang Hexamethyldisiloxan- Dampf mit der Oberfläche von Halbleitersubstrat 1 in Kontakt gebracht. Der HMDS-Dampf wurde durch Einblasen von Nitridgas in Hexamethyldisiloxan erhalten.

Ein Positiv-Typ-Resist für die i-Linie, "Resist A" (der in der ersten Ausführungsform verwendete Resist), wurde auf Halblei tersubstrat 1 aufgetragen, um 90 Sekunden lang bei 80°C vorge brannt zu werden. Als Ergebnis wurde ein Resistfilm 2 mit einer Dicke von 5,6 µm erhalten.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5B wurde Resistfilm 2 mit einer i- Linien-Step-und Repeatkamera "NSR1755I7A" (ein Erzeugnis der Firma Nikon) unter Verwendung eines Reticles 3 mit einer vor bestimmten Mustergestalt selektiv belichtet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5C wird Halbleitersubstrat 1 nach Belichtung auf die heiße Platte 6 gesetzt, um 90 Sekunden lang einem Nachbelichtungsbrennprozeß (PEB-Prozeß) bei 120°C unter zogen zu werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5D wird 4 Mal in 100 Sekunden bei 25°C Paddelentwicklung ausgeführt, wobei ein Tetramethyl ammoniumhydroxid-Entwickler 7 "NMD-3", 2,38 Gew.-% (ein Er zeugnis von Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) verwendet wird. Dann wird Spülen mit Wasser ausgeführt, um ein Resistmuster 8 zu erhalten.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5E wird Halbleitersubstrat 1 auf die heiße Platte 6 gesetzt, um 120 Sekunden lang bei 110°C gebrannt zu werden, um während des Spülschritts in Resist muster 8 eingedrungenes Wasser zu entfernen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5F werden Störstellenionen 9 (Phosphorionen) bei einer Ionenenergie von 3 MeV und bei einem Ionenstrom von 100 µA mit 1·10¹⁴/cm² in die Oberfläche von Halbleitersubstrat 1 unter Verwendung des Resistmusters 8 als eine Maske implantiert. Als Ergebnis wird eine vergrabene Störstellenschicht 9a an einer tiefen Stelle im Halbleiter substrat 1 gebildet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5G wurde nach Ionenimplantation unter verschiedenen Bedingungen thermische Behandlung von Resistmuster 8 ausgeführt, wie in Tabelle 1 dargestellt.

Tabelle 1

Unter Bezugnahme auf die Fig. 5H und 5I wurde Resistmuster 8 durch Veraschen mit einem Sauerstoff enthaltenden Plasma entfernt. Der Veraschungsversuch wurde für jede Probe ausge führt, die thermischer Behandlung unter verschiedenen in Tabelle 1 angegebenen Bedingungen unterzogen wurde. Eine Be stimmung wurde ausgeführt, ob Partikel des Resistmusters 8 vom Substrat abgeschält wurden, um innerhalb der Veraschungs vorrichtung umherzufliegen. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 dargestellt.

Ein Erzeugnis von Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd., als TCA-2400 bezeichnet, wurde als Veraschungsvorrichtung verwendet. Der Veraschungsprozeß wurde unter den folgenden Bedingungen ausge führt:

Gastyp: O₂
Gasströmungsrate: 150 cm³/min
Druck: 40 Pa (0,30 Torr)
HF-Leistung: 250 W
Objekttemperatur: 60°C.

Eine Bewertung davon wurde ausgeführt, ob Partikel des Resist films vom Substrat abgeschält wurden, um umherzufliegen, indem der Veraschungsprozeß 1 Minute lang gestoppt wurde, um die Oberfläche des Substrats visuell zu beobachten. Die Ver aschungsrate unter den obengenannten Veraschungsbedingungen betrug 0,8 µm/min.

Tabelle 1 zeigt ferner die Ergebnisse der vorliegenden Er findung und des herkömmlichen Verfahrens (vergleichbares Bei spiel 1) in der dritten Ausführungsform.

Die vierte Ausführungsform

Ein zur dritten Ausführungsform identischer Versuch wurde mit einem anderen Resist-Typ ausgeführt.

Als Resist wurde ein i-Linien-Negativ-Typ-Resist, "Resist B", verwendet. Vorbrennen wurde 120 Sekunden lang bei 90°C ausge führt. Die Dicke des Resistfilms betrug 5,6 µm. PEB wurde 120 Sekunden lang bei 90°C ausgeführt. Entwickeln wurde 60 Sekunden lang durch ein Sprühverfahren bei 25°C ausgeführt. Die Strukturierungsbedingung des Resists, die Ionenim plantationsbedingung, die Bedingung der thermischen Behandlung (in der folgenden Tabelle 2 gezeigte Bedingungen), die Ver aschungsbedingung und das Bewertungsverfahren davon, ob Partikel der Resistmuster vom Substrat abgeschält wurden, um umherzufliegen, waren alle zu denjenigen Bedingungen der dritten Ausführungsform identisch. Das Ergebnis ist in Tabelle 2 dargestellt.

Tabelle 2

Fünfte Ausführungsform

Die vorliegende Ausführungsform wurde ausgeführt, um fest zustellen, wie die Implantationsmenge an Störstellenionen das Abschälen des Resists beeinflußt.

Als Resist wurde ein i-Linien-Positiv-Typ-Resist, "Resist C" (der in der zweiten Ausführungsform verwendete Resist), ver wendet. Der Vorbrennprozeß wurde 90 Sekunden auf einer heißen Platte bei 80°C ausgeführt. Die Filmdicke des Resists betrug 3,6 µm. Die Ionenimplantation wurde bei einer Ionenenergie von 1 MeV und bei einem Ionenstrom von 120 µA ausgeführt. Wie in der folgenden Tabelle 3 gezeigt, wurde die Implantationsmenge von Phosphorionen von 1·10¹³/cm² auf 1·10¹⁶/cm² geändert. Gleichzeitig wurden die Bedingungen der thermischen Behandlung des Resistmusters verändert, wie in Tabelle 3 gezeigt. Die anderen Prozeßbedingungen waren zu denjenigen der dritten Ausführungsform identisch. Das Ergebnis ist in Tabelle 3 dar gestellt.

Tabelle 3

Sechste Ausführungsform

Die vorliegende Erfindung war dazu vorgesehen, im folgenden dargelegte Probleme zu lösen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 6A wird ein Resistfilm 2 mit einer Filmdicke von nicht weniger als 3 µm auf einem Halbleiter substrat (Siliziumsubstrat) 1 gebildet. Licht wird auf Resist film 2 gerichtet, um ein Muster zu erhalten. Wenn die Film dicke des Resistfilms 2 vergrößert wird, dann nimmt die auf eine Einheitsfläche des Resistfilms 2 bezogene Menge des lichtempfindlichen Agenses zu. Ferner wird die erforderliche auf eine Einheitsfläche bezogene Belichtungsmenge vergrößert. Das bedeutet, daß die auf eine Einheitsfläche bezogene zur Be lichtungszeit erzeugte Menge an N₂-Gas zunimmt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 6B wird das erzeugte N₂-Gas infolge der großen Dicke des Resistfilms 2 nicht einfach aus ihm nach außen herausgelassen. Im Ergebnis neigt das N₂-Gas dazu, sich mit dem adsorbierten Atom 17 an der Berührungsstelle von Resistfilm 2 und Siliziumsubstrat 1 zu einem Kern zu vereinen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 6C ist das N₂-Gas an der Berührungsstelle von Resistfilm 2 und Siliziumsubstrat 1 konzentriert. Die Ausdehnung des N₂-Gases wird Resistfilm 2 zerstören, wobei Partikel des Resistfilms hervorgerufen werden, die als Kontaminationsstoffe herausgeschleudert werden, was zu einem fehlenden Abschnitt des Musters führt. Die Partikel werden das Innere der Belichtungsvorrichtung kontaminieren. Die Partikel in der Belichtungsvorrichtung werden ein während Belichtung in die Vorrichtung gestelltes nachfolgendes Halbleitersubstrat kontaminieren.

Dieses Problem war wesentlich, wenn die Filmdicke des Resists vergrößert wurde. Gaserzeugung erfolgt infolge adsorbierter Atome oder infolge eines natürlichen Oxidfilms auf der Ober fläche des Substrats.

Die vorliegende Ausführungsform war dazu vorgesehen, adsor bierte Atome oder einen natürlichen Oxidfilm auf der Ober fläche des Substrats zu entfernen.

Die Fig. 7A-7I stellen Teilschnittansichten einer Halb leitervorrichtung dar, welche verschiedene Schritte eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7A wird ein Silizium-Halbleiter substrat 1 vorbereitet. Ein thermischer Oxidfilm mit einer Dicke von 300 Å (nicht dargestellt) wird auf der Oberfläche von Halbleitersubstrat 1 gebildet. Die Oberfläche von Halb leitersubstrat 1 wurde unter Verwendung verschiedener in der folgenden Tabelle 4 gezeigter Spülagentia gespült. Nach dem Spülprozeß wurde zehn Minuten lang bei 25°C ein Spülprozeß mit Wasser ausgeführt. Dann wurde Halbleitersubstrat 1 mit Iso propylalkohol-Dampf getrocknet. Tabelle 5 beschreibt die Spül folge, bei welcher eine Mehrzahl Spülagentia kombiniert sind. Die Oberfläche des Halbleitersubstrats, die durch das in den Tabellen 4 und 5 gezeigte Spülverfahren gespült wurde, wurde mit HMDS behandelt. Der HMDS-Prozeß wurde folgendermaßen aus geführt. Das Halbleitersubstrat wurde auf eine auf 80°C zu heizende heiße Platte gesetzt. Dann wurde 60 Sekunden lang HMDS-Dampf mit der Oberfläche des Halbleitersubstrats in Kontakt gebracht.

Ein nicht in einem HMDS-Prozeß behandeltes Halbleitersubstrat wurde ferner für den Versuch vorbereitet.

Tabelle 4

Spülverfahren

Tabelle 5

Spülverfahren

Unter Bezugnahme auf Fig. 7B wurde ein Resistfilm 2 auf Halb leitersubstrat 1 gebildet. Für die verwendeten Resists wurden Resist A, der einen Positiv-Typ-Resist vom i-Linien-Naphta chinondiazid-Novolak-Typ (bei Standard-Filmdicke verwendeter Resist großer Auflösung) darstellt, Resist B (der in der ersten Ausführungsform verwendete Resist, bei welchem das lichtempfindliche Material des Resists A auf 3/4 verringert ist), Resist C (in der zweiten Ausführungsform verwendet) und Resist D (Negativ-Typ-Resist) gewählt. Das lichtempfindliche Material des Resists B betrug etwa 3/4 desjenigen des Resists A. In Resist B wurde eine Abnahme der Menge erzeugten N₂-Gases erwartet. Der Resist wurde unter den in der folgenden Tabelle 6 gezeigten Vorbrennbedingungen vorgebrannt.

Tabelle 6

Resist-Strukturieungsbedingungen

Vor dem in Fig. 7C dargestellten Prozeß wurden Vorversuche unter Verwendung dieser Resists ausgeführt. Mit anderen Worten, es wurde eine Bewertung ausgeführt, ob Partikel des Resists während der Belichtung herausgeschleudert wurden. Diese Bewertung wurde durch Belichtung ohne ein Reticle aller 10 ms von 30 ms bis 2000 ms ausgeführt. Die An wesenheit/Abwesenheit von Resistpartikelsplittern wurde visuell beobachtet. Die Bewertung der Restpartikelsplitter wurde durch Erreichen des minimalen Belichtungswerts ausge führt, bei welchem Resistpartikelsplitter beginnen auf zu treten. Das erhaltene Ergebnis ist in der folgenden Tabelle 7 mit vergleichbaren Beispielen dargestellt.

Tabelle 7

Verfahren und Bewertungsergebnis der vorliegenden Erfindung und vergleichbarer Beispiele

Es wurde bestätigt, daß durch Ausführen eines Spülprozesses unter geeigneten Spülbedingungen Resistpartikel nicht beobachtet wurden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7C wurde Resist 2 unter Verwendung einer Reticle 3 verwendenden i-Linien-Step-und Repeatkamera "N5R175517A" (ein Erzeugnis der Firma Nikon) belichtet.

Partikel des Resists wurden bei demjenigen nicht beobachtet, welcher eine durch geeignete Spülbedingungen gespülte Substratoberfläche aufwies.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7D wird Halbleitersubstrat 1 auf eine heiße Platte 6 gesetzt, um es nach Belichtung und vor Entwicklung einem Brennschritt unter den in Tabelle 6 gezeig ten Bedingungen zu unterziehen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7E wurde 100 Sekunden lang ein Ent wicklungsprozeß durch ein Paddelentwicklungsverfahren (4 Mal) bei 25°C unter Verwendung eines Entwicklers 7 "NMD-3", 2,38 Gew.-% (Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) ausgeführt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7F wird Halbleitersubstrat 1 auf die heiße Platte 6 gesetzt, wodurch Resistmuster 8 gebrannt wird.

Unter Verwendung von Resistmuster 8 als eine Maske werden Störstellenionen 9 bei großer Energie in die Hauptoberfläche von Halbleitersubstrat 1 implantiert, um eine vergrabene Störstellenschicht 9a an einer tiefen Stelle von Halbleiter substrat 1 zu bilden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7H wurde Halbleitersubstrat 1 auf die heiße Platte 6 gesetzt, wodurch Resistmuster 8 gebrannt wurde.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 7I und 7J wurde Resistmuster 8 durch Veraschen unter Verwendung eines O₂-Plasmas entfernt.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorliegende Aus führungsform beschränkt, in welcher die Oberfläche des Halb leitersubstrats unmittelbar mit einem Spülagens gespült wurde. Es kann vor Spülung mit einem Spülagens mit einem Lösungs mittel behandelt werden.

Gemäß einem Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersubstrats des einen Aspekts wird der Resistfilm nach Belichtung und vor Entwicklung bei einer Temperatur von 110°C-130°C gebrannt. Daher wird das im Resistfilm verbleibende Lösungsmittel ent fernt. Da das Resistmuster nach dem Entwicklungsprozeß bei 110°C-130°C gebrannt wird, kann während des Entwicklungs prozesses und des Spülschritts in den Resistfilm eingedrungene Feuchtigkeit entfernt werden. Das verhindert Gaserzeugung während der Ionenimplantation. Der vor der Ionenimplantation ausgeführte Nachbrennprozeß sowie der in herkömmlichen Fällen ausgeführte Tief-UV-Ausheilschritt können ausgelassen werden. Ferner wird die Haftfestigkeit zwischen dem Resistfilm und dem Substrat verbessert.

Gemäß dem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung des anderen Aspekts wird als die Strukturkomponente des Resistfilms ein Phenolharz verwendet, welches wenigstens 40 Mol% meta-Kresol-Einheiten und ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von wenigstens 10000 bei Polystyrol-Um wandlung umfaßt. Die Verwendung von meta-Kresol ermöglicht ein Harz großen Molekulargewichts, um den Wärmewiderstand zu ver bessern. Da ferner die Hydroxylgruppen im Harz außen ange ordnet sind, wird die Haftfestigkeit zwischen dem Substrat und dem Harz verbessert. Der Chinon-Diazid-Anteil des licht empfindlichen Agenses im Resistfilm ist mit 0,40 mmol-0,55 mmol bezüglich 1 g des gesamten Resistfeststoffs enthalten. Das verringert die Absorption, um den auf eine Einheitsfläche bezogenen Gaserzeugungswert zu verkleinern. Da das Harz mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 500-2000 bei Polystyrol-Umwandlung eine Basis darstellt, an welcher licht empfindliche funktionelle Gruppen gekoppelt werden, wird der Wärmewiderstand des Resists verbessert. Als Ergebnis wird ein Resistmuster großen Wärmewiderstands erhalten.

Gemäß dem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung des weiteren Aspekts wird das Resistmuster nach Implantation von Störstellenionen auf eine 120°C überschreitende Temperatur erwärmt. Daher kann Degradation, wie zum Beispiel Verkohlung des Resistmusters während Ionenimplantation und Spannung in folge von Ioneneinbringung, durch die Wärme verringert werden. Da ferner das im Resistmuster vorhandene Lösungsmittel ent fernt werden kann, ist die Ausgasmenge zur Zeit des Veraschens verkleinert, um Resistpartikel vor dem Abschälen zu bewahren.

Gemäß dem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung des anderen Aspekts der vorliegenden Erfindung wird die Ober fläche des Halbleitersubstrats gespült, um vor Bildung einer Resistschicht auf der Halbleitersubstrat-Oberfläche adsorbier te Atome oder einen natürlichen Oxidfilm auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats zu entfernen. Daher wird der Kern ent fernt, der Ursache der erzeugten N₂-Gas-Ansammlung infolge der Zerlegung des lichtempfindlichen Agenses während der Belich tung wird. Daher kann eine Zerstörung des Resistfilms oder können Partikelsplitter des Resistfilms infolge der N₂-Gas- Konzentration vermieden werden.

Gemäß dem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung des weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird das Spülen der Oberfläche des Halbleitersubstrats unter Verwendung eines Spülagenses ausgeführt, welches aus der alkalisches Ge misch, wie zum Beispiel aus NH₄OH/H₂O₂/H₂O, und saures Gemisch, wie zum Beispiel aus HCl/H₂O₂/H₂O, H₂SO₄/H₂O₂/H₂O, HCl/HNO₃/H₂O, HF/H₂O, HF/H₂O₂/H₂O, enthaltenden Gruppe gewählt ist. Daher können adsorbierte Atome oder ein natürlicher Oxidfilm auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats wirksam entfernt werden. Als Ergebnis wird der Kern entfernt, der zur Ursache der N₂- Gas-Konzentration wird. Daher wird das Resistmuster während des Veraschens nicht zerstört.

Gemäß der Resistverbindung des weiteren Aspekts der vor liegenden Erfindung sind ein Phenolharz mit der obenbe schriebenen Formel und ein lichtempfindliches Agens enthalten. Daher wird ein Resistfilm vorgesehen, der einen vorzüglichen Wärmewiderstand und eine vorzügliche Haftfestigkeit sowie eine verringerte Gaserzeugung aufweist.

Gemäß der Resistverbindung des weiteren Aspekts der vor liegenden Erfindung wird ein Lösungsmittel verwendet, welches aus der aus einem Lösungsmittel vom Cellosolvetyp, einem Lösungsmittel vom Estertyp und einer hochpolaren Flüssigkeit bestehenden Gruppe gewählt ist. Das erleichtert eine Auflösung des Phenolharzes und des lichtempfindlichen Agenses im Lösungsmittel, um die Stabilität der Resistverbindung zu verbessern.

Obwohl die vorliegende Erfindung detailliert beschrieben und veranschaulicht worden ist, ist es völlig klar, daß dieselbe nur bild- und beispielhaft und keineswegs beschränkend ist, wobei die Aufgabe und der Bereich der vorliegenden Erfindung nur durch die Angaben der beigefügten Ansprüche beschränkt sind.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervor richtung zum Bilden einer vergrabenen Störstellenschicht an einer tiefen Stelle eines Halbleitersubstrats, welches die Schritte umfaßt:
Bilden eines Resistfilms (2) mit einer Filmdicke von wenigstens 3 µm auf einem Halbleitersubstrat (1),
selektives Belichten des Resistfilms (2), um ein Bild zu erzeugen,
Brennen des Resistfilms (2) bei einer Temperatur von 110°C-130°C nach Belichten und vor Entwickeln, Entwickeln und dann Spülen des Resistfilms (2), um ein Resistmuster (8) zu bilden,
Brennen des erzeugten Resistmusters (8) bei einer Temperatur von 100°C-130°C,
Implantieren von Störstellenionen bei großer Energie in die Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1), wobei das Resistmuster (8) als eine Maske zum Bilden einer vergrabenen Störstellenschicht (9a) an einer tiefen Stelle des Halbleitersubstrats (1) verwendet wird, und
Entfernen des Resistmusters (8).

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der nach Belichtung und vor Entwicklung ausgeführte Brennschritt bei 115°C-125°C ausgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Brennen des Resistmusters (8) bei 105°C-115°C ausgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Resistfilm (2) umfaßt:
ein Phenolharz, welches wenigstens 40 Mol% meta- Kresol-Einheiten und ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von wenigstens 10000 bei Polystyrol-Umwandlung umfaßt, und
ein lichtempfindliches Agens mit einem Chinon-Diazid- Anteil,
bei welchem der Chinon-Diazid-Anteil mit 0,40 mmol- 0,55 mmol bezüglich 1 g des gesamten Resistfeststoffs enthal ten ist,
bei welchem das lichtempfindliche Agens mit einem Chinon-Diazid-Anteil eine Struktureinheit aufweist, die durch die folgende allgemeine Formel dargestellt wird: (R₁, R₂, R₃ bezeichnen in der Formel OH, CH₃ oder H, und R₄ bezeichnet CH₃ oder H), welches ein Harz umfaßt, das eine Basis wird, an der lichtempfindliche funktionelle Gruppen mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 500-2000 bei Polystyrol -Umwandlung gekoppelt werden,
bei welchem die Hydroxylgruppe des Harzes durch 1,2- Naphthochinon-Diazid-4-Sulfonsäure oder 1,2-Naphthochinon- Diazid-5-Sulfonsäure teilweise oder vollständig verestert ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem das Phenol harz und das lichtempfindliche Agens in einem Lösungsmittel aufgelöst sind, welches aus der ein Lösungsmittel vom Cello solvetyp, ein Lösungsmittel vom Estertyp und eine hochpolare Flüssigkeit enthaltenden Gruppe gewählt ist.

6. Verfahren zum Bilden einer vergrabenen Stör stellenschicht an einer tiefen Stelle eines Halbleiter substrats, welches die Schritte umfaßt:
Bilden eines Resistfilms (2) mit einer Filmdicke von wenigstens 3 µm auf einem Halbleitersubstrat (1),
Strukturieren des Resistfilms (2) in eine vorbe stimmte Konfiguration, um ein Resistmuster (8) zu erhalten, Implantieren von Störstellenionen bei großer Energie in die Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1), wobei das Resistmuster als eine Maske zum Bilden einer vergrabenen Störstellenschicht (9a) an einer tiefen Stelle des Halblei tersubstrats (1) verwendet wird,
Heizen des Resistmusters bei einer Temperatur von wenigstens 120°C nach der Implantation von Störstellenionen, und
Entfernen des Resistmusters (8) durch Veraschen unter Verwendung eines Sauerstoff enthaltenden Plasmas.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem das Heizen des Resistmusters (8) bei wenigstens 130°C ausgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei welchem das Heizen des Resistmusters (8) bei wenigstens 150°C ausgeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem das Heizen des Resistmusters (8) durch Setzen des Halbleitersubstrats (1) auf eine heiße Platte (6) wenigstens 3 Minuten lang ausgeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem das Heizen 5 Minuten-7 Minuten lang ausgeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem das Heizen des Resistmusters (8) durch Einführen des Halbleitersubstrats (1) in einen Ofen über mehr als 30 Minuten lang ausgeführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem das Heizen 60 Minuten-90 Minuten lang ausgeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem das Heizen des Resistmusters (8) unter nicht mehr als 1 Pa (10^-2 Torr) ausgeführt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei welchem das Heizen unter nicht mehr als 10^-3 Pa (10^-5 Torr) ausgeführt wird.

15. Verfahren zum Bilden einer vergrabenen Stör stellenschicht an einer tiefen Stelle eines Halbleiter substrats, welches die Schritte umfaßt:
Vorbereiten eines Halbleitersubstrats (1),
Spülen der Oberfläche des Halbleitersubstrats (1), um adsorbierte Atome oder einen natürlichen Oxidfilm auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats (1) zu entfernen,
Bilden eines Resistfilms (2) mit einer Filmdicke von wenigstens 3 µm auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats (1),
selektives Belichten des Resistfilms (2), um ein Bild zu erzeugen,
Entwickeln des Resistfilms (2), um ein Resistmuster (8) zu bilden,
Implantieren von Störstellenionen bei großer Energie in die Oberfläche des Halbleitersubstrats (1), wobei das Resistmuster (8) als eine Maske zum Bilden einer vergrabenen Störstellenschicht (9a) an einer tiefen Stelle des Halbleiter substrats (1) verwendet wird, und
Entfernen des Resistmusters (8).

16. Verfahren nach Anspruch 15, bei welchem das Spülen der Oberfläche des Halbleitersubstrats (1) unter Verwendung eines Spülagenses ausgeführt wird, welches aus der alkalisches Gemisch, wie zum Beispiel aus NH₄OH/H₂O₂/H₂O, und saures Gemisch, wie zum Beispiel aus HCl/H₂O₂/H₂O, H₂SO₄/H₂O₂/H₂O, HCI/HNO₃ /H₂O, HF/H₂O, HF/H₂O₂ /H₂O, enthaltenden Gruppe gewählt ist.

17. Resistverbindung zur Verwendung beim Bilden einer vergrabenen Störstellenschicht an einer tiefen Stelle eines Halbleitersubstrats, umfassend:
ein Phenolharz, welches wenigstens 40 Mol% meta- Kresol-Einheiten und ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von wenigstens 10000 bei Polystyrol-Umwandlung umfaßt,
lichtempfindliches Agens mit einem Chinon-Diazid- Anteil,
wobei der Chinon-Diazid-Anteil mit 0,40 mmol-0,55 mmol bezüglich 1 g des gesamten Resistfeststoffs enthalten ist,
bei welchem das lichtempfindliche Agens mit dem Chinon-Diazid-Anteil eine Struktureinheit aufweist, die durch eine allgemeine Formel dargestellt wird: (R₁, R₂, R₃ bezeichnen in der Formel OH, CH₃ oder H, und R₄ bezeichnet CH₃ oder H), welches ein Harz umfaßt, das eine Basis wird, an der lichtempfindliche funktionelle Gruppen mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 500-2000 bei Polystyrol -Umwandlung gekoppelt werden,
bei welchem die Hydroxylgruppe des Harzes durch 1,2- Naphthochinon-Diazid-4-Sulfonsäure oder 1,2-Naphthochinon- Diazid-5-Sulfonsäure teilweise oder vollständig verestert ist.

18. Resistverbindung nach Anspruch 17, bei welcher das gewichtsgemittelte Molekulargewicht des Harzes bei Poly styrol-Umwandlung 900-1500 beträgt.

19. Resistverbindung nach Anspruch 17, bei welcher das Phenolharz und das lichtempfindliche Agens in einem Lösungsmittel aufgelöst sind, welches aus der ein Lösungs mittel vom Cellosolvetyp, ein Lösungsmittel vom Estertyp und eine hochpolare Flüssigkeit enthaltenden Gruppe gewählt ist.

20. Resistverbindung nach Anspruch 19, bei welcher das Lösungsmittel aus der Gruppe gewählt ist, welche enthält: Ethylcellosolveazetat, Ethyllactat, Ethylpiruvat, Methyl-3- Methoxypropionat, Methyl-n-Amylketon, 4-Methoxy- 4-Methyl pentan-2-Eins, Ethyl-3-Ethoxypropionat, Propylenglykol-Mono methyletherazetat.

21. Resistverbindung nach Anspruch 20, bei welcher das Lösungsmittel Methyl-3-Methoxypropionat enthält.