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DE3925070C2 - Verfahren zum Erhalt einer sauberen Siliziumoberfläche - Google Patents

Verfahren zum Erhalt einer sauberen Siliziumoberfläche

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DE3925070C2
DE3925070C2 DE3925070A DE3925070A DE3925070C2 DE 3925070 C2 DE3925070 C2 DE 3925070C2 DE 3925070 A DE3925070 A DE 3925070A DE 3925070 A DE3925070 A DE 3925070A DE 3925070 C2 DE3925070 C2 DE 3925070C2
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silicon oxide
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organic substance
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Kenji Kawai
Toshiaki Ogawa
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
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    • C23F1/10—Etching compositions
    • C23F1/14—Aqueous compositions
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erhalt einer sauberen Siliziumoberfläche nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zur Herstellung eines zuverlässigen Halbleiters, einer halblei­ tenden Verbindung oder dgl. ist es erforderlich, eine Zwischen­ schicht aus Siliziumsubstrat und eine auf der Zwischenschicht ausgebildete dünne Schicht in zufriedenstellendem Maße ein­ stellbar zu erzeugen. Wenn man Silizium einer Sauerstoffatmo­ sphäre aussetzt, bildet sich auf der Siliziumoberfläche eine natürliche dünne Oxidschicht. Folglich muß diese natürliche dünne Oxidschicht vor Herstellung des Halbleiters entfernt wer­ den.
Die Herstellung eines Halbleiters umfaßt desweiteren die erz­ wungene Ausbildung einer dünnen Siliziumoxidschicht auf einer Siliziumoberfläche und danach das Entfernen eines bestimmten Teils der Siliziumoxidschicht zur Bildung einer elektrischen Schaltung.
Die zuvor beschriebene natürliche Oxidschicht und die im fol­ genden zu erörternde dünne Siliziumoxidschicht wurden bislang durch ein CHF3-Gas oder durch ein Gasgemisch aus CmFn und H2 weggeätzt, wie dies auch in G.S. Oehrlein, Y.H. Lee, J. Vac. Sci. Technol., B 5 (4), Juli/Aug. 1987, Seiten 1585-1594 beschrieben ist. Dies liegt daran, daß durch den Einsatz der genann­ ten Gase eher die dünne Siliziumoxidschicht als das darunter­ liegende Silizium geätzt wird. Der Grund dafür, daß das darun­ terliegende Silizium nicht so leicht geätzt wird, ist darin zu sehen, daß in Plasma erzeugtes CH3⁺ nicht so leicht mit Sili­ zium reagiert, so daß die Siliziumoberfläche mit einer organi­ schen Substanz der CxFy-Gruppe bedeckt wird.
Genauer gesagt wird beim Einsatz des Gasgemischs aus CmFn und H2 mit zunehmendem Verhältnis von m zu n (m : n) des CmFn-Gases die dünne Siliziumoxidschicht leichter geätzt. Mit anderen Wor­ ten wird das Verhältnis der Ätzrate bzgl. der dünnen Siliziumo­ xidschicht zur Ätzrate bzgl. des Siliziums (Ätzrate Siliziumo­ xidschicht/Ätzrate Silizium) mit zunehmendem Verhältnis von m zu n (m : n) erhöht.
Wenn jedoch eine organische Substanz der CxFy-Gruppe auf der Siliziumoberfläche zurückbleibt, entstehen einige Probleme. Beispielsweise ist beim Anschluß einer elektrischen Verbindung der elektrische Widerstand erhöht, da die organische Substanz ein elektrisch isolierendes Material ist.
Darüber hinaus wird bekanntlich durch das Ätzen der dünnen Siliziumoxid­ schicht auf der Siliziumoberfläche eine angeätzte Siliziumschicht ge­ bildet. Diese angeätzte Schicht führt zu einer Verringerung der Zuverlässigkeit des Halbleiters.
Ein Verfahren zum Entfernen der organischen Substanz der CxFy- Gruppe und der angeätzten Schicht von der Siliziumoberfläche umfaßt das Anregen eines Cl2-Gases durch ultraviolette Strah­ lung zur Bildung eines Cl-Radikals, das Entfernen der organi­ schen Substanz und das Wegätzen der angeätzten Schicht durch das Cl-Radikal. Dieses Verfahren ist beispielsweise in den zu dem vom Institut für Elektrotechnik im Oktober 1985 veranstal­ teten 7. "Dry Process Symposium" herausgegebenen Unterlagen unter dem Titel "Si Surface Teatment Using Deep UV Irradiation", Seiten 25 bis 29, beschrieben.
Wenn man jedoch einen Fall betrachtet, in dem die organische Substanz der CxFy-Gruppe und die angeätzte Schicht entfernt werden und danach auf der Siliziumoberfläche eine Aluminiumver­ bindung angebracht wird, wird das Aluminium korrodieren, wenn das Cl2-Gas auch nur in äußert geringen Mengen auf der mit der Aluminiumverbindung versehenen Siliziumoberfläche verbleibt. Folglich führt das Ätzen mittels Cl2-Gas zu einer Verringerung der Zuverlässigkeit der Aluminiumverbindung.
Darüberhinaus umfaßt das Verfahren zum Entfernen der organi­ schen Substanz der CxFy-Gruppe und das Wegätzen der angeätzten Schicht auf der Siliziumoberfläche eine den Einsatz von O2- Plasma und ein Naßverfahren umfassende Methode. Diese Methode ist beispielsweise in dem Artikel "The removed method of carbon contamination by R.I.E" aus den Erweiterten Abstracts (48stes Herbsttreffen, 1987) der Japanischen Gesell­ schaft für Angewandte Physik (Extended Abstracts (The 48th Autumn Meeting, 1987) of The Japan Society of Applied Physics), Nr. 2, 19a-M-7, Seite 562, beschrieben.
Beim Einsatz von O2-Plasma wird jedoch auf der Siliziumoberflä­ che nach dem Entfernen der organischen Substanz der CxFy-Gruppe und nach dem Wegätzen der angeätzten Schicht eine dünne Silizi­ umoxidschicht gebildet. Dagegen wird beim Einsatz des Naßver­ fahrens die Ätzrate derart erhöht, daß es schwierig wird, den Ätzvorgang zu steuern.
Des weiteren ist ein Verfahren zum Entfernen einer dünnen Sili­ ziumoxidschicht von einer Siliziumoberfläche bekannt, bei dem keine organischen Substanzen auf der Siliziumoberfläche zurück­ bleiben. Bei diesem Verfahren wird mittels NF3-Gas geätzt. Solch ein Verfahren ist beispielsweise in dem US-Patent 47 11 698 oder in Woytek, Lileck, Barkanic; "Notrogen Trifluoride-A New Dry Etchant Gas", in Solid State Technol., März 1984, beschrieben.
Bei diesem Verfahren wird der zum Ätzen nicht verwendete Stick­ stoff N zu N2, so daß auf der Siliziumoberfläche kein Rückstand verbleibt.
Bei der Verwendung des NF3-Gases nähert sich jedoch das Ver­ hältnis von Ätzrate bzgl. der dünnen Siliziumoxidschicht zur Ätzrate bzgl. des Siliziums (das gewählte Verhältnis ist die Ätzrate Siliziumoxidschicht/Ätzrate Silizium) dem Wert 1. Daher werden das Silizium und die dünne Siliziumoxidschicht im glei­ chen Maße geätzt.
Wenn die Dicke der auf der Siliziumoberfläche ausgebildeten dünnen Siliziumoxidschicht nicht gleichmäßig ist, treten somit folgende Probleme auf. Ein dünner Bereich der Siliziumoxid­ schicht wird leichter entfernt als ein dicker Bereich der Sili­ ziumoxidschicht. Folglich wird im Bereich der dünneren Silizi­ umoxidschicht das darunterliegende Silizium solange geätzt, bis der dickere Bereich der Siliziumoxidschicht völlig entfernt ist. Wenn durch Implantation des Elementes B oder dergleichen auf der Siliziumoberfläche im dünneren Bereich der Silizium­ oxidschicht eine aktive Zone gebildet ist, wird sogar diese ak­ tive Zone geätzt. In Folge darauf ist die Betriebscharakteri­ stik des Halbleiters ungünstig beeinflußt.
Die organische Substanz und die auf der Siliziumoberfläche ver­ bleibende angeätzte Schicht sind bislang durch ein Gas, z.B. durch CF4 oder SF6, nach Entfernen der dünnen Siliziumoxid­ schicht geätzt worden. Bei diesem Ätzvorgang zerfällt das Gas - CF4 oder SF6 - und bildet dabei ein F-Radikal. Die organische Substanz und die angeätzte Schicht werden durch dieses F-Radi­ kal entfernt. Die organische Substanz wird dabei durch Reaktion mit dem F-Radikal entfernt. Zusätzlich dringt das F-Radikal durch die organische Substanz hindurch und reagiert unter Bil­ dung von SiF4 mit dem Silizium. Die organische Substanz und die angeätzte Schicht auf der Siliziumoberfläche werden zu ihrer Entfernung durch das in zuvor beschriebener Weise entstandene SiF4 zerstört.
Unter Bezugnahme auf die Figuren wird nachfolgend ein Verfahren zum Wegätzen einer dünnen Siliziumoxidschicht und zum Wegätzen einer organischen Substanz sowie einer nach dem Ätzen auf der Siliziumoberfläche verbleibenden angeätzten Schicht beschrie­ ben. Fig. 5 zeigt in einem Diagramm die einzelnen Verfahrens­ schritte. Die Fig. 6A bis 6D zeigen ein Siliziumsubstrat nach den jeweiligen Verfahrensschritten.
Gemäß Fig. 6A ist zunächst ein Siliziumsubstrat 2 mit einer darauf ausgebildeten dünnen SiO2-Schicht 1 vorbereitet.
Fig. 6B zeigt das Einwirken von aus dissoziiertem CHF3-Gas ge­ bildetem CF3⁺ auf das Siliziumsubstrat 2 mit der darauf ausge­ bildeten dünnen SiO2-Schicht.
In Fig. 6C ist die SiO2-Schicht 1 entfernt. Stattdessen ver­ bleiben eine organische Substanz 3 der CxFy-Gruppe und eine an­ geätzte Schicht 4.
Anschließend wird gemäß Fig. 6D das Siliziumsubstrat 2 mit der darauf verbliebenen organischen Substanz 3 der CxFy-Gruppe und der angeätzten Schicht 4 zum Entfernen der organischen Substanz 3 der CxFy-Gruppe und der angeätzten Schicht von dem Silizium­ substrat einem aus einem SF6-Gas abgespaltenen F-Radikal F* ausgesetzt.
Ätzverfahren, bei denen ein Ätzgas, z.B. CF4 oder SF6, verwen­ det wird, haben jedoch den Nachteil, daß eine Verbindung aus Fluorkohlenstoff, Schwefelkohlenstoff oder dgl., die gleichzei­ tig mit der Bildung des F-Radikals freigesetzt wird, sich auf der Siliziumoberfläche ablagert, so daß die Siliziumoberfläche nicht gänzlich gesäubert werden kann.
In H. Cerva, E.-G. Mohr und H. Oppolzer, Journal Vac. Sci. Technology, B5(2), März/April 1987, Seiten 590 bis 593 wird ein reaktiver Ionenätzprozeß von SiO₂ mittels eines CHF₃/O₂-Plasma sowie einer Nachbehandlung in einem NF₃/Ar-Plasma zur Entfernung der organischen Rückstände und der geschädigten Oberflächenschicht beschrieben. Durch die relativ hohe Ionenenergie entstehen hierdurch jedoch neue Schädigungen der Substratoberfläche.
In J.M. Brannon, Journal Vac. Sci. Technology B5(5), Septemper/ Oktober 1987, Seite 1399, wird ein Verfahren zur Laser-induzierten Dissoziation von NF₃ zum Ätzen von Silizium beschrieben.
In G.L. Loper und M.D. Tabat, Appl. Phys. Lett. 46(7), 1. April 1985, Seiten 654 bis 656, wird UV-Laser induziertes Fluor-Ätzen von polykristallinem Silizium beschrieben, wobei der zu ätzende Wafer in einer photolythischen Zelle, die Radikale von Carbonyldifluorid oder Stickstofftrifluorid sowie Helium enthält, einer senkrecht auftreffenden, gepulsten ArF-Laserstrahlung einer Wellenlänge von 193 nm ausgesetzt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum völligen Entfernen einer auf einer Siliziumober­ fläche ausgebildeten dünnen Siliziumoxidschicht anzugeben, bei dem keine Rückstände auf der Siliziumoberfläche verbleiben. Da­ bei sollen eine auf der Siliziumoberfläche durch das Ätzen ent­ standene angeätzte Schicht und eine auf der Siliziumoberfläche entstandene organische Substanz entfernbar sein. Desweiteren soll dann, wenn die auf der Siliziumoberfläche ausgebildete dünne Siliziumoxidschicht Unterschiede in der Dicke aufweist die Siliziumoxidschicht entfernbar sein, ohne daß das darunter­ liegende Silizium des Substrats angeätzt oder die Oberfläche anderweitig geschädigt wird. Schließlich soll Korrosion an einer auf der Siliziumoberfläche ausgebilde­ ten Aluminiumverbindung verhindert werden.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Mit diesem Verfahren wird von einer Siliziumoberfläche eine auf dieser ausgebildete dünne Siliziumoxidschicht weggeätzt. Zuerst wird die auf der Silizi­ umoberfläche ausgebildete dünne Siliziumoxidschicht unter Ver­ wendung eines dazu bestimmten Gases weggeätzt. Bei diesem Gas handelt es sich um ein Gas, das organische Substanzen auf der Siliziumoberfläche zurückläßt. Nach Entfernen der dünnen Sili­ ziumoxidschicht verbleibt daher die organische Substanz auf der Siliziumoberfläche. Die auf der Siliziumoberfläche verbliebene organische Substanz wird dann unter Verwendung von NF3-Gas und/oder F2-Gas unter UV-Aktivierung weggeätzt.
Durch die erfindungsgemäße Verwendung des NF3-Gases und des F2- Gases als Ätzgas verbleibt aufgrund der Bildung eines F-Radi­ kals kein die Siliziumoberfläche verschmutzender Rückstand.
Des weiteren ist die Bindungsenergie N-F und F-F geringer als die Bindungsenergie C-F oder S-F. Somit bilden ein NF3-Gas und ein F2- Gas das F-Radikal leichter als das konventionelle Gas wie z.B. CF4 oder SF6. Folglich läßt sich erfindungsgemäß die auf der Siliziumoberfläche ausgebildete organische Substanz leicht entfernen.
Für den Fall, daß nach dem Entfernen der organischen Substanz von der Siliziumoberfläche eine Aluminiumverbindung auf der Siliziumoberfläche angebracht wird, wird auch bei einem Verbleib von NF3 und F2 auf der Siliziumoberfläche das Aluminium durch das NF3 und das F2 nicht korrodiert.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung zweier Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 ein schematisches Diagramm einer photochemischen Ätzvorrichtung, die lediglich ein Beispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens darstellt,
Fig. 2 ein Diagramm mit den einzelnen Verfahrensschritten des erfindungsgemäßen Verfahrens, anhand dessen ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens erklärt wird,
Fig. 3A-3E Diagramme mit einem Siliziumsubstrat in den jeweiligen Verfahrensschritten gemäß Fig. 2,
Fig. 4 ein schematisches Diagramm einer mit zwei Elektroden ausgebildeten Ätzvorrichtung, die lediglich ein Beispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens darstellt,
Fig. 5 ein Diagramm mit den einzelnen Verfahrensschritten eines konventionellen Verfahrens zur Behandlung einer Siliziumoberfläche und
Fig. 6A-6D Diagramme mit einem Siliziumsubstrat in den jeweiligen Verfahrensschritten gemäß Fig. 5.
In der nachfolgenden Beschreibung wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben.
Nachfolgend wird das Wegätzen einer auf einer Siliziumoberfläche ausgebildeten dünnen Siliziumoxidschicht unter Verwendung der in Fig. 4 gezeigten Ätzvorrichtung und ferner das Wegätzen einer nach dem Wegätzen der Siliziumoxidschicht verbleibenden organischen Substanz sowie einer angeätzten Schicht unter Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Ätzvorrichtung beschrieben.
Fig. 1 zeigt in einem Diagramm den Aufbau einer photochemischen Ätzvorrichtung.
In einem oberen Bereich einer Ätzreaktionskammer 31 ist ein Quarzglasfenster 32 ausgebildet. Durch das Quarzglasfenster fällt ultraviolette Strahlung in die Ätzreaktionskammer 31 ein. In einem unteren Bereich der Ätzeaktionskammer 31 ist ein dem Quarzglasfenster 32 gegenüberliegend angeordneter Probenträger 33 vorgesehen. Auf dem Probenträger 33 wird eine Probe mit einer Siliziumoberfläche plaziert. Eine als Lichtquelle dienende Niederdruckquecksilberlampe 34 ist oberhalb des Quarzglasfensters 32 vorgesehen.
In einem Seitenteil der Ätzreaktionskammer 31 ist ein Gaseinlaß 35 und in dem unteren Bereich der Ätzreaktionskammer 31 ist ein Gasauslaß 36 ausgebildet. Der Gaseinlaß 35 und der Gasauslaß 36 sind so lokalisiert daß das Gas über den Probenträger 33 strömt.
Bei der in Fig. 4 gezeigten Ätzvorrichtung ist in einem oberen Bereich der Ätzreaktionskammer 11 eine Hochfrequenzelektrode 12 und in einem unteren Bereich der Ätzreaktionskammer 11 eine Hochfrequenzelektrode 13 vorgesehen. Die Hochfrequenzelektroden 12, 13 sind dabei einander gegenüberliegend angeordnet. Eine Probe mit einer Siliziumoberfläche, z. B. eine Siliziumscheibe, wird auf der Hochfrequenzelektrode 12 plaziert.
Die Hochfrequenzelektrode 12 ist geerdet. Die Hochfrequenzelektrode 13 ist über einen Kondensator 14 mit einem Hochfrequenzoszillator 15 verbunden. Der Hochfrequenzoszillator 15 ist ebenfalls geerdet.
In einem Seitenteil der Ätzreaktionskammer 11 ist ein Gaseinlaß 16 und im unteren Bereich der Ätzreaktionskammer 11 ist ein Gasauslaß 17 ausgebildet. Der Gaseinlaß 16 und der Gasauslaß 17 sind derart positioniert, daß Gas zwischen den Hochfrequenzelektroden 12, 13 strömen kann.
Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine Ätzvorrichtung mit zwei parallel angeordneten Elektrodenplatten und eine photochemische Ätzvorrichtung verwendet werden.
Fig. 2 zeigt ein Diagramm mit den jeweiligen Verfahrensschritten des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Fig. 3A bis 3E zeigen Diagramme mit einem Siliziumsubstrat in den jeweiligen Verfahrensschritten.
Zuerst ist gemäß Fig. 3A auf einem Siliziumsubstrat 22 eine dünne SiO₂-Schicht ausgebildet. Das Siliziumsubstrat 22 wird auf der Hochfrequenzelektrode 13 der in Fig. 4 gezeigten Ätzvorrichtung platziert.
An die Hochfrequenzelektroden 12, 13 wird dann über den Hochfrequenzoszillator 15 zur Erzeugung eines Plasmas eine hochfrequente Spannung angelegt. Zur gleichen Zeit wird über den Gaseinlaß 16 ein CHF₃-Gas in die Ätzreaktionskammer 11 eingeleitet. Danach dissoziiert das CHF₃-Gas und es entsteht CF₃⁺. Gemäß der Darstellung in Fig. 3B gelangt CF₃⁺ zu dem die dünne SiO₂-Schicht 21 tragenden Siliziumsubstrat 22.
Die SiO₂-Schicht 21 wird gemäß Fig. 3C von dem Siliziumsubstrat 22 entfernt. Dafür verbleibt eine organische Substanz 23 der CxFy- Gruppe auf dem Siliziumsubstrat. Darüber hinaus hat sich auf dem Siliziumsubstrat 22 durch das Ätzen eine angeätzte Schicht 24 ausgebildet.
Im Anschluß danach wird das Siliziumsubstrat mit der organischen Substanz und der angeätzten Schicht auf dem Probenträger 33 der in Fig. 1 dargestellten photochemischen Ätzvorrichtung plaziert.
Danach wird die Ätzreaktionskammer 31 auf 6,5·10-8 mbar evaku­ iert. Anschließend wird über den Gaseinlaß 35 NF3-Gas in die Ätzreaktionskammer 31 eingelassen, bis der in der Ätzreaktionskammer 31 herrschende Druck 0,65 mbar beträgt. Von der Niederdruckquecksilberlampe 34 wird eine Ultraviolettstrahlung mit einer Wellenlänge von 184,9 nm und einer Beleuchtungsstärke von 100 mV/cm2 abgestrahlt. Bei diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erfolgt das Ätzen ausschließlich mittels eines NF3- Gases, ohne dabei ein inertes Gas mit dem NF3-Gas zu mischen. Gemäß Fig. 3E sind die organische Substanz 23 und die angeätzte Schicht 24 durch ein aus dem NF3-Gas dissoziiertes F-Radikal vom Siliziumsubstrat 22 entfernt worden. Die entfernte organische Substanz oder dgl. ist über den Gasauslaß 17 ausgestoßen worden.
Bei einer röntgenstrahlspektroskopischen Untersuchung der Siliziumoberfläche nach Entfernen der organischen Substanz oder dgl. konnte keine verbliebene Ablagerung festgestellt werden, so daß eine saubere Siliziumoberfläche erreicht worden ist.
Wie zuvor beschrieben, werden nach der vorliegenden Erfindung sowohl die organische Substanz als auch die angeätzte Schicht entfernt. Wenn jedoch beim Entfernen der dünnen Siliziumoxid­ schicht von der Siliziumoberfläche an dieser keine angeätzte Schicht entsteht, reicht das Entfernen der organischen Substanz im nachfolgenden Verfahrensschritt aus.
Obwohl bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung NF3-Gas zum Ätzen verwendet wurde, läßt sich zum Erhalt des gleichen Effektes statt des NF3-Gases auch ein F2-Gas verwenden.
Obwohl die voranstehende Beschreibung bevorzugte Ausführungs­ formen umfaßt, sind nachfolgend Ausgestaltungen der vorliegen­ den Erfindung aufgezeigt:
  • (1) Das Entfernen der dünnen Siliziumoxidschicht und das Ent­ fernen der organischen Substanz erfolgt in der gleichen Ätzreak­ tionskammer. In diesem Falle ist die Effizienz bei der Herstel­ lung eines Halbleiters verbessert. Darüberhinaus bildet sich auf der Siliziumoberfläche nach Entfernen der dünnen Silizium­ oxidschicht keine natürliche Oxidschicht, da die Siliziumober­ fläche nach Entfernen der dünnen Siliziumoxidschicht keiner sauerstoffhaltigen Atmosphäre ausgesetzt werden muß.
  • (2) Bei der zuvor beschriebenen Ausgestaltung (1) wird nach dem Entfernen der dünnen Siliziumoxidschicht und vor dem Ent­ fernen der organischen Substanz inertes Gas in die Ätzreakti­ onskammer geleitet und ein Gas zum Entfernen der dünnen Silizi­ umoxidschicht aus der Ätzreaktionskammer herausgeführt.
  • (3) Die dünne Siliziumoxidschicht wird durch Verwendung eines Gases entfernt, bei dem die Ätzrate bzgl. der dünnen Silizium­ oxidschicht größer ist als die Ätzrate bzgl. des Siliziums. Bei dieser Ausgestaltung wird auch dann, wenn die dünne Siliziumo­ xidschicht eine ungleichmäßige Dicke aufweist, das unter der Siliziumoxidschicht liegende Silizium nach Wegätzen eines dün­ nen Bereichs der Siliziumoxidschicht solange nicht ohne wei­ teres angeätzt, bis das Ätzen eines dicken Bereichs der Silizi­ umoxidschicht abgeschlossen ist, so daß das darunterliegende Silizium vor einem übermäßigen Ätzen geschützt ist.
  • (4) Bei der zuvor beschriebenen Ausgestaltung (3) wird ein CHF3-Gas oder ein Gasgemisch aus CmFn und H2 als Gas zum Ent­ fernen der dünnen Siliziumoxidschicht verwendet.
  • (5) Ein inertes Gas wird mit dem Gas zum Entfernen der organi­ schen Substanz zum Einstellen der Ätzrate gemischt. Bei dieser Ausgestaltung ist es erforderlich, die Ätzrate zu verringern, wenn z.B. das zum Entfernen der organischen Substanz bestimmte Gas stabilisiert werden muß.
Gemäß der voranstehenden Beschreibung der vorliegenden Erfin­ dung wird die nach dem Entfernen der dünnen Siliziumoxidschicht auf der Siliziumoberfläche verbleibende organische Substanz unter Verwendung eines durch UV-Bestrahlung der Siliziumoberfläche aktivierten NF3-Gases und/oder ein F2-Gases weggeätzt. Daher ist auf der Siliziumoberfläche kein die Siliziumoberfläche verschmut­ zender Rückstand abgelagert.
Des weiteren läßt sich nach der vorliegenden Erfindung die auf der Siliziumoberfläche ausgebildete organische Substanz leich­ ter entfernen als nach herkömmlichen Verfahren, da durch Ver­ wendung des NF3-Gases und des F2-Gases leichter ein F-Radikal gebildet werden kann als durch Verwendung von CF4 und SF6.
Schließlich wird für den Fall, daß nach dem Entfernen der orga­ nischen Substanz von der Siliziumoberfläche eine Aluminiumver­ bindung auf der Siliziumoberfläche angebracht wird, auch dann, wenn NF3 und F2 auf der die Aluminiumverbindung aufweisenden Siliziumoberfläche verbleiben, das Aluminium durch die verwen­ deten Gase wie z.B. NF3 und F2 nicht korrodiert.

Claims (16)

1. Verfahren zum Erhalt einer sauberen Siliziumoberfläche (22) durch Entfernen einer auf einer Siliziumoberfläche (22) ausge­ bildeten dünnen Siliziumoxidschicht (21), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
die auf der Siliziumoberfläche (22) befindliche dünne Sili­ ziumoxidschicht (21) wird unter Verwendung eines organische Substanzen auf der Siliziumoberfläche (22) zurücklassenden Gases weggeätzt,
nach Entfernen der dünnen Siliziumoxidschicht (21) wird die auf der Siliziumoberfläche (22) zurückgelassene organische Sub­ stanz (23) unter Verwendung eines durch UV-Bestrahlung der Siliziumoberfläche aktivierten NF3-Gases und/oder eines F2- Gases ebenfalls weggeätzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen der organischen Substanz (23) das Entfernen einer an­ geätzten Schicht (24) umfaßt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Entfernen der dünnen Siliziumoxidschicht (21) als auch das Entfernen der organischen Substanz (23) in der­ gleichen Ätzreaktionskammer (11) erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Entfernen der dünnen Siliziumoxidschicht (21) und vor dem Entfernen der organischen Substanz (23) ein inertes Gas in die Ätzreaktionskammer (11) eingeleitet und zum Abführen der dünnen Siliziumoxidschicht aus der Ätzreaktionskammer (11) ausgelassen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen der dünnen Siliziumoxidschicht und das Entfernen der organischen Substanz in unterschiedlichen Ätzreaktionskammern (11, 31) erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Siliziumoxidschicht durch reaktives Ionenätzen und die organische Substanz durch photochemisches Ätzen entfernt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die dünne Siliziumoxidschicht durch Verwendung eines Gases entfernt wird, bei dem die Ätzrate hinsichtlich der dünnen Siliziumoxidschicht größer ist als die Ätzrate hinsicht­ lich des Siliziums.
8. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas zum Entfernen der dünnen Siliziumoxidschicht ein CHF3-Gas oder ein Gasgemisch aus CmFn und H2 verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen der Ätzrate ein inertes Gas mit einem Gas zum Ent­ fernen der organischen Substanz gemischt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen der organischen Substanz durch reines NF₃ mit einem Druck von 0,65 mbar erfolgt.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß NF₃ mit einer Durchflußrate von 5 Sccm mit Helium mit einer Durchflußrate von 200 sccm gemischt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Gasgemisches 0,65 mbar beträgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als UV-Lichtquelle eine Hg- Niederdruckdampflampe mit einer Wellenlänge von 184,9 nm verwendet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsstärke der UV- Strahlung 100 mW/cm² beträgt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Verfahrensschritten in einem Zwischenschritt die Ätzreaktionskammer auf 6,5·10-8 mbar evakuiert wird.
16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch eine Ätzreaktionskammer (31) mit einem Quarzfenster (32) zum Eintritt von UV-Strahlen, einem im Inneren der Ätzreaktionskammer dem Quarzfenster gegenüberliegenden Probenhalter (33), einer außerhalb der Ätzreaktionskammer am Querfenster und dem Probenhalter gegenüberliegend angeordnete Hg-Niederdruckdampflampe (34) sowie einem Gaseinlaß (35) und einem Gasauslaß (36) im Seitenabschnitt bzw. im unteren Abschnitt der Ätzreaktionskammer in einer solchen Lage realtiv zum Probenhalter, daß dieser vom Gasfluß zwischen Gaseinlaß und Gasauslaß überstrichen wird.
DE3925070A 1988-07-29 1989-07-28 Verfahren zum Erhalt einer sauberen Siliziumoberfläche Expired - Fee Related DE3925070C2 (de)

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