DD208886A1 - METHOD FOR SELECTIVE APPLICATION - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum selektiven Aetzen von Bereichen phosphordotierter Siliziumschichten oder ihnen benachbarten Schichten bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen. Ziel der Erfindung ist es, das selektive Aetzen von Bereichen phosphordotierter Siliziumdioxidschichten oder ihnen benachbarten Schichten auf einfache Weise, ohne den Einsatz von selektivwirkenden Zwischenschichten in einem flussaeurehaltigen Aetzmedium durch eine signifikante Modifizierung der Aetzrate der phosphordotierten Siliziumdioxidschichten zu ermoeglichen.Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die an die selektiv zu aetzenden Bereiche oder Schichten angrenzenden phosphordotierten Siliziumdioxidschichten in einer Wasserstoffatmosphaere bei 600 - 1000 Grad C getempert werden, wodurch deren Aetzrate signifikant verringert wird. Nach erfolgtem Aetzen mit einem flusssaeurehaltigen Aetzmedium kann durch eine Temperung der freiliegenden wasserstoffgetemperten Bereiche in Sauerstoffatmosphaere bei 700 bis 1100Grad C die urspruengliche Aetzrate der phosphordotierten Siliziumdioxidschichten wieder hergestellt werden.The invention relates to a method for the selective etching of areas of phosphorus-doped silicon layers or layers adjacent to them in the manufacture of semiconductor devices. The object of the invention is to enable the selective etching of regions of phosphorus-doped silicon dioxide layers or layers adjacent to them without the use of selective intermediate layers in a flux-containing etching medium by a significant modification of the etching rate of the phosphorus-doped silicon dioxide layers. According to the invention, the object is achieved by the phosphorous-doped silicon dioxide layers adjoining the selectively to be etched areas or layers are tempered in a hydrogen atmosphere at 600-1000 degrees C, whereby their etching rate is significantly reduced. After etching with a hydrofluoric acid etching medium, the initial etching rate of the phosphorous-doped silicon dioxide layers can be restored by annealing the exposed hydrogen-tempered areas in an oxygen atmosphere at 700 to 1100 ° C.

Description

Verfahren zum selektiven Ätzen Anwendungsgebiet der ErfindungMethod for selective etching Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum selektiven Ätzen von Bereichen phosphordotierter Siliziumdioxidschichten oder ihnen benachbarter Schichten bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen,The invention relates to a method for the selective etching of areas of phosphorus doped silicon dioxide layers or adjacent layers in the manufacture of semiconductor devices,

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, um ein selektives Ätzen von auf einem Halbleitersubstrat während des Herstellungsprozesses von Halbleiterbauelementen erzeugten Schichten, beispielsweise dotierter oder undotierter Siliziumdioxidschiehten oder Polysiliziumschichten, gegenüber phosphordotierten Siliziumdioxidschichten zu ermöglichen, selektivwirkende flußsäurehaltige Ätzmedien einzusetzen. Ein wesentlicher Nachteil-des Einsatzes von aelektivwirkenden. Ätzmedien besteht darin, daß nicht für alle bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen auftretenden Schichtfolgen, z, B, phosphordotiertes CVD-Siliziumdioxid als Silox 1 Unterlage und Polysilizium als Deckschicht, selektivwirkende Ätzmedien zur Verfugung stehen. Weiterhin ist bekannt_y durch den Einsatz von Zwischenschichten, die selbst selektiv wirken und ein Ätzen der durch sie abgedeckten Bereiche; verhindern, das selektive Ätzen von bestimmten Schichten zu erreichenfwie auch in der OS-DE 26 20 082),It is known to enable selective etching of layers produced on a semiconductor substrate during the fabrication process of semiconductor devices, such as doped or undoped silicon dioxide layers or polysilicon layers, over phosphorus doped silicon dioxide layers to employ selective fluoric acid etchants. A major disadvantage-the use of aelektivwirkenden. Etching media is that are not available for all occurring in the production of semiconductor devices layer sequences, z, B, phosphorus doped CVD silica as Silox 1 pad and polysilicon as a cover layer, selectively acting etching media available. Furthermore, _y is known through the use of intermediate layers which themselves act selectively and an etching of the areas covered by them; prevent the selective etching of certain layers to be achieved, as in OS-DE 26 20 082),

α 7α 7

Nicht in jedem Pall können Zwischensichten mit selektiver Wirkung zum Einsatz kommen, da sie insbesondere in ihrer Ätzbarke it für ein flußsäurehaltiges Ätzmedium nicht modifizierbar sind.Intermediate layers with a selective effect can not be used in every pall, since they can not be modified, in particular in their etch bar, for a hydrofluoric acid-containing etching medium.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist esj.ein Verfahren zum selektiven Ätzen von Bereichen phosphordotierter Siliziumdioxidschichten oder ihnen benachbarter Schichten zur Verfügung zu stellen, bei dem diese auf einfache Weise ohne den Einsatz von selektivwirkenden Zwischenschichten in einem flußsäurehaltigen Ätzmedium geätzt werden,The aim of the invention is to provide a method for the selective etching of areas of phosphorus-doped silicon dioxide layers or layers adjacent to them, in which case they are etched in a simple manner without the use of selective intermediate layers in a hydrofluoric acid-containing etching medium.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu gründe, das selektive Ätzen von Bereichen phosphordotierter Siliziumdioxidschichten oder ihnen benachbarter Schichten in einem flußsäurehaltigen Ätzmedium;,durch eine signifikante Ätzra.tenmcdifizierung^; der: phos-phordotierten-Siliziuindioxidschichten zu ermöglichen.The invention has for its object to establish the selective etching of areas of phosphorus doped silicon dioxide layers or adjacent layers in a hydrofluoric acid-containing etching medium, by a significant Ätzra.tenmcdifizierung ^; the: phos phordotierten-Siliziuindioxidschichten to allow.

Erfindungsgemäß wird die Aufgäbe· dadurch gelöst, daß die den selektiv zu ätzenden Bereichen oder Schichten benachbarten., phos'pordotierten. Siliziumdioxidschichten bei einer Temperatur von 600 bis 1000⁰C in einer Wasserstoffatmosphäre getempert, werden. Außer einer Temperung mit reinem Wasserstoff können auch/Prozesse, die im angegebenen Temperaturbereich erfolgen und bei denen Wasserstoff nur als Trägergaa oder erst durch chemische Reaktionen (z, B. thermische Silanzersetzung) unmittelbar auf die Pestkörperoberfläche gelangi", zur Tempermng der phosphordotierten Siliziumdioxidschichten ausgenutzt werden.According to the invention, the application is achieved by the fact that the particles which are to be selectively etched or etched next to one another are "phosporally doped". Silicon dioxide layers at a temperature of 600 to 1000 ⁰ C in a hydrogen atmosphere annealed. Apart from annealing with pure hydrogen, it is also possible to use processes which take place in the specified temperature range and in which hydrogen is only used as carrier gas or only through chemical reactions (eg thermal silane decomposition) directly on the surface of the plague body for tempering the phosphorus-doped silicon dioxide layers ,

In Abhängigkeit von Temperatur, Zeit und Phosporgehalt im Siliziumdioxid bildet sich infolge der Wasserstoffeinwirkung auf der Oberfläche der phosphordotierten Siliziumdioxidschicht ein gegenüber, der ursprünglichen chemischenDepending on the temperature, time and phosphorus content in the silicon dioxide, the hydrogen doping on the surface of the phosphorous-doped silicon dioxide layer forms an opposite, the original chemical

Suaaounensetsung veränderter Oberflächenfilm aus, der 100 mm Dicke erreichen kann und gegenüber einer nicht getemperten phosphordotierten Siliziumdioxidachicht oder einer anders dotierten bzw, undotierten Siliziumdioxidschicht oder einer Polyailiziumachicht in einem flußsäureaaltigen Ätzmediusi . eine signifikant geringe Ätzrate aufweist. Durch ein der Dicke des gebildeten Oberflächenfilina entaprechend langea Einwirken dea flußsäurehaltigen Ätzmediums wird die darunterliegende phoaphordotierte Siliziunidioxidschicht mit der ursprünglichen Ätzrate freigelegt.Suaaounensetsung modified surface film, which can reach 100 mm thickness and against a non-annealed Phosphordotierten Siliziumdioxidachicht or another doped or, undoped silicon dioxide layer or a Polyailiziumachicht in a hydrofluoric Acid Ätzmediusi. has a significantly low etch rate. By one of the thickness of the surface film formed entaprechend langea acting dea flusssäurehaltigen etching medium, the underlying Phoaphodotierte Siliziunidioxidschicht exposed at the original etch rate.

Die ursprüngliche Ätsrate dea durch die Wasseratofftemperung gebildeten, in flußsäurehaltigen Ätzmedien relativ ätzresistenten Oberflächenfilina der phosphordotierten SiIiziumdioxidschichten kann durch eine Säuerstofftemperung bei Temperaturen von 700 bis 1100⁰C und einer der Oberflächenfilmdicke angemessenen Zeitdauer so modifiziert werden, daß die Ätzrate in dem flußaäur ehalt igen Ätzmediuin' Werte erreicht, die der ursprünglichen, vor der Wasserstofftemperung im gleichen Ätzmedium vorherrschenden Ätzrate entspricht.The original rate of as formed by the Wasseratofftemperung, relatively etch-resistant Ätzmedien in fluoric acid Ätzmedien Oberflächenfilina the phosphorous doped SiIiziumdioxidschichten can be modified by a Säuerstofftemperung at temperatures of 700 to 1100 ⁰ C and a surface film thickness appropriate period of time that the etch rate in the hydrofluoric acid-containing Ätzmediuin ' Achieved values corresponding to the original, before the hydrogen tempering in the same etching medium prevailing etching rate.

Zwischen der Wasserstoff- und Sauerstofftemperung können weitere zur Herstellung von Halbleiterbauelementen notwendige Verfahrensschritte, wie Metallisierung, plasma-ehemiaehe und naßchemisehe Prosesse, durchgeführt werden.Between the hydrogen and oxygen annealing further process steps necessary for the production of semiconductor devices, such as metallization, plasma-past and wet chemical proseße, can be performed.

Es ist denkbar, die Sauerstofftemperung. im aufgezeigten Temperaturbereich unabhängig von der vorherigen'Wasserst of ft emperang der phosphordotierten Siliziumdioxidachicht, dem Ätzprozeß und gegebenenfalls weiteren Prozeßschritten durchzuführen, wenn bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen durch Prozeßschritte eine ungewollte Veränderung der Ätzrate der phosphordotierten Siliziumdioxidschicht, im Sinne der Wasserstofftemperung, erfolgt ist.It is conceivable, the oxygen annealing. in the indicated temperature range, irrespective of the previous water level of the phosphorus doped silicon dioxide layer, the etching process and optionally further process steps if an unintentional change in the etching rate of the phosphorus doped silicon dioxide layer, in terms of hydrogen tempering, has occurred during the production of semiconductor components by process steps.

AusführungabeispielAusführungabeispiel

Die Erfindung soll an folgendem Beispiel näher erläutert werden* Während des Herstellungprozesses von Halbleiterbauelementen werden auf einem Halbleitersubstrat eine phosphordotierte Siliziumdioxidschicht als Silos und Polysilizium als Deckschicht erzeugt.The invention will be explained in more detail with reference to the following example: During the production process of semiconductor components, a phosphorous-doped silicon dioxide layer is produced on a semiconductor substrate as silos and polysilicon as cover layer.

Die Schichtdicke der phosphordotierten Siliziumdioxidschicht, die durch CYD-Abscheidung erzeugt worden ist, beträgt 800 nm und hat einen Phosphorgehalt von 7,5 Gew.%. Hach der Abscheidung erfolgt eine dreißigminütige Verdichtung der erzeugten Schicht bei 1050⁰C in einer Stickstoffatmosphäre» Die als Deckschicht aufgebrachte. Polysiliziumschioht mit einer Dicke von 50p nm soll mit einem flußsäurehaltigen Ätzmedium mit der Zusammensetzung Volumenanteile Flußsäure (38 ... 40 %ig): Salpetersäure (65 %ig) : Eisessig wie 1 : 1 : 18 strukturiert werden, ·The layer thickness of the phosphorus doped silicon dioxide layer, which has been produced by CYD deposition, is 800 nm and has a phosphorus content of 7.5 wt.%. Hach the deposition is carried out a 30-minute compression of the layer produced at 1050 ⁰ C in a nitrogen atmosphere »The applied as a topcoat. Polysiliziumschioht with a thickness of 50p nm is to be structured with a hydrofluoric acid-containing etching medium with the composition volume fractions hydrofluoric acid (38 ... 40%): nitric acid (65%): glacial acetic acid such as 1: 1: 18

Die Ätzraten von Polysilizium und. der phosphordotierten Siliziumdioxidschicht liegen bei einer Temperatur von 20⁰C bei 450 nm/min. bzw« 1000nm/min. Durch die.Strukturierung der 500: ηώ dicken- Polys'iliziums'chicht unter; Beachtung' eines 10 %igen Itzzeitzuschlages werden von den freigelegten Gebieten der darunter befindlichen phoaphordotierten Siliziumdioxidschicht 117 nm abgetragen·The etch rates of polysilicon and. The phosphorus doped silicon dioxide layer are at a temperature of 20 ⁰ C at 450 nm / min. or «1000nm / min. Due to the structuring of the 500: ηώ thick polysilicon layer below; Consideration of a 10% Itzzeitza supplement is removed from the exposed areas of the underlying phoanopodied silicon dioxide layer 117 nm.

Um diesen großen Abtrag zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vor dem Aufbringen der Polysiliziumschicht eine Wasserstofftemperung bei 90O⁰C zehn Minuten lang durchgeführt. Durch diese Wasserstofftemerung wird die.Ätzrate der phosphordotierten .Siliziumdioxidschicht derart signifikant modifiziert, daß sie nur noch 20 nm/min* bei einer Ätzung in dem flußsäurehaltigen Ätzniedium obiger Zusammensetzung beträgt. Dadurch werden von der phosphordotierten Siliziumdioxidschicht während des Ätzprozesses zur Strukturierung der abgeschiedenen Polysiliziumschicht nur noch 3. run abgetragen.To avoid this great removal, a hydrogen anneal is performed C for ten minutes at 90O ⁰ according to the invention prior to the application of the polysilicon layer. This hydrogenation significantly modifies the etch rate of the phosphorus-doped silica layer to be as low as 20 nm / min * when etched in the hydrofluoric acid etchant of the above composition. As a result, only 3. run are removed by the phosphorus-doped silicon dioxide layer during the etching process for structuring the deposited polysilicon layer.

. 5 - L * L υ ΰ 4 if, 5 - L * L υ ΰ 4 if

2Taoh dem Ätzprozeß erfolgt eine Sauerstofftempering der freiliegenden wasserstoffgetremperten Bereiche bei 900⁰C ca. 45 Minuten lang, urn die ursprünglich vorhandene Ätzrate der phosphordotierten Siliziumdioxidschicht wieder herzustellen. Danach erfolgen weitere bekannte Verfahrensschritte zur Vervollständigung der herzustellenden Halbleiterbauelemente,2Taoh the etching process is carried out an oxygen tempering of the exposed hydrogen-tempered areas at 900 ⁰ C for about 45 minutes to restore the originally existing etch rate of phosphorus doped silicon dioxide layer. Thereafter, further known method steps for completing the semiconductor components to be produced,

Claims (5)

Erf indungsanst>ruch "•οInventory "• o 1. Verfahren zum. selektiven Ätzen von Bereichen phoaphordotierter Silisiumdioizidachichten oder ihnen benachbarter Schichten, inabesondere undotierte oder dotierte Siliziumdioxidschichten oder Polysiliziumsehichten, in einem flußsäurehalt igen Ätzmediuin_; gekennzeichnet dadurch, daß die an die selektiv zu ätzenden Bereiche oder Schichten angrenzenden phosphordotierten Siliziumdioxid-, schichten in einer Wasserstoffatmosphäre bei 600 bis 100O⁰C getempert werden,1. Method for. selective etching of regions of phosphorous doped silicide dioicidachines or layers adjacent thereto, in particular undoped or doped silicon dioxide layers or polysilicon layers, in a hydrofluoric acid etchant _; characterized in that the phosphorus doped selectively to the regions to be etched or layers adjacent silica, layers in a hydrogen atmosphere at 600 to 100O ⁰ C are annealed 2, Verfahren nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß nachfolgend eine Temperung der freiliegenden waaaerstoffgetemperten Bereiche bei 700 bis 110O⁰C in Sauerstoffatmosphäre durchgeführt wird, 2, method according to item 1, characterized in that subsequently a tempering of the exposed waaaerstoffgtemperten areas is carried out at 700 to 110O ⁰ C in an oxygen atmosphere, 3* Verfahren nach Punkt 2 gekennzeichnet dadurch, daß die3 * Method according to item 2, characterized in that the Temperung in Säuerstoffatmosphäre nach erfolgter Ätzung . mit dem flußsäurehaltigen Ätzmedium erfolgt,Tempering in Säutrstoffatmosphäre after etching. takes place with the hydrofluoric acid-containing etching medium, 4. Verfahren nach Punkt t und 2 gekennzeichnet dadurch, daß zwischen der Temperung in Wasserstoffstmosphäre und der4. The method according to point t and 2, characterized in that between the annealing in hydrogen atmosphere and the Tetnperiing in Sauerat off atmosphäre, weitere Prczeßachritte, insbesondere Metalliaierungsachritte, naß- und plasmachemisches Ätzen, ausgeführt werden,Tetnperiing in Sauerat off atmosphere, further Prczeßachritte, in particular Metalliaierungsachritte, wet and plasma chemical etching, running, 5, Verfahren nach Punkt t gekennzeichnet dadurch, daß vor der Temperung in Wasserstoffatmosphäre von durch CVD-Verfahren erzeugten phosphordotierten Siliziuiadiozidschichten eine Verdichtungstemperung bei hohen Temperaturen in einer Inertgasatmosphäre durchgeführt wird.5, method according to point t, characterized in that prior to the annealing in a hydrogen atmosphere of CVD-produced phosphorus doped Siliziuiadiocidschichten a compression annealing is carried out at high temperatures in an inert gas atmosphere.