DE3925070A1 - Verfahren zum erhalt einer sauberen siliziumoberflaeche - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ganz allgemein ein Verfahren zur Behand­ lung einer Siliziumoberfläche. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Wegätzen einer organischen Sub­ stanz, die nach dem Wegätzen einer auf einer Siliziumoberfläche ausgebildeten dünnen Siliziumoxidschicht auf dieser zurück­ geblieben ist.

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 C _m F _n und H₂ weggeätzt. 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 C _x F _y -Gruppe bedeckt wird.

Genauer gesagt wird beim Einsatz des Gasgemischs aus C _m F _n und H₂ mit zunehmendem Verhältnis von m zu n (m : n) des C _m F _n -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 C _x F _y -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.

Darüberhinaus wird durch das Ätzen der dünnen Siliziumoxid­ schicht auf der Siliziumoberfläche eine angeätzte Schicht ge­ bildet. Diese angeätzte Schicht führt zu einer Verringerung der Zuverlässigkeit des Halbleiters.

Ein Verfahren zum Entfernen der organischen Substanz der C _x F _y - 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. Trockenprozess-Symposium herausgegebenen Unterlagen unter dem Titel "Oberflächenbehandlung von Silizium mittels tiefer UV-Bestrahlung", Seiten 25 bis 29, beschrieben.

Wenn man jedoch einen Fall betrachtet, in dem die organische Substanz der C _x F _y -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 C _x F _y -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 "Verfahren zum Entfernen von Kohlenstoffkontaminationen durch 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, Seiten 562 ff, beschrieben.

Beim Einsatz von O₂-Plasma wird jedoch auf der Siliziumoberflä­ che nach dem Entfernen der organischen Substanz der C _x F _y -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.

Desweiteren 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 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 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 C _x F _y -Gruppe und eine an­ geätzte Schicht 4.

Anschließend wird gemäß Fig. 6D das Siliziumsubstrat 2 mit der darauf verbliebenen organischen Substanz 3 der C _x F _y -Gruppe und der angeätzten Schicht 4 zum Entfernen der organischen Substanz 3 der C _x F _y -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.

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 angeätzt wird. Auch soll bei dem erfindungs­ gemäßen Verfahren der Anstieg des elektrischen Widerstandes in einem Kontaktbereich der Siliziumoberfläche mit einer darauf ausgebildeten Verbindungsschicht regulierbar sein. 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 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.

Desweiteren 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 Si­ liziumoberfläche 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 vorlie­ genden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und wei­ terzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprü­ che, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung zweier Aus­ führungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verwei­ sen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiele 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 mit zwei Elektroden ausgebildeten Ätzvorrichtung, die lediglich ein Beispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt,

Fig. 2 ein Diagramm mit den einzelnen Verfahrensschritten des erfindungsgemäßen Verfahrens, anhand dessen ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens erklärt wird,

Fig. 3A-3E Diagramme mit einem Siliziumsubstrat in den jeweiligen Verfahrensschritten gemäß Fig. 2,

Fig. 4 ein schematisches Diagramm einer photochemischen Ätzvorrichtung, die lediglich ein Beispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsge­ mäßen 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 jewei­ ligen Verfahrensschritten gemäß Fig. 5.

In der nachfolgenden Beschreibung wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Fig. 1 zeigt ein sche­ matisches Diagramm einer mit parallel zueinander angeordneten Elektroden ausgebildeten Ätzvorrichtung, die hier lediglich beispielhaft zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erörtert wird.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ätzvorrichtung ist in einem oberen Bereich einer 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 Hochfrequenzelek­ trode 13 ist über einen Kondensator 14 mit einem Hochfrequenz­ oszillator 15 verbunden. Der Hochfrequenzoszillator 15 ist ebenfalls geerdet.

In einem Seitenteil der Ätzreaktionskammer 11 ist ein Gaseinlaß 16 und im unteren Bereich der Ätzreaktionkammer 11 ist ein Gas­ auslaß 17 ausgebildet. Der Gaseinlaß 16 und der Gasauslaß 17 sind derart positioniert, daß Gas zwischen den Hochfrequenz­ elektroden 12, 13 strömen kann.

Nachfolgend wird das Wegätzen einer auf einer Siliziumoberflä­ che ausgebildeten dünnen Siliziumoxidschicht unter Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Ätzvorrichtung und ferner das Wegätzen einer nach dem Wegätzen der Siliziumoxidschicht verbleibenden organischen Substanz sowie einer angeätzten Schicht beschrie­ ben. Fig. 2 zeigt ein Diagramm mit den jeweiligen Verfahrens­ schritten 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. 1 gezeigten Ätz­ vorrichtung plaziert.

An die Hochfrequenzelektroden 12, 13 wird dann über den Hoch­ frequenzoszillator 15 zur Erzeugung eines Plasmas eine hochfre­ quente Spannung angelegt. Zur gleichen Zeit wird über den Gaseinlaß 16 ein CHF₃-Gas in die Ätzreaktionskammer 11 einge­ leitet. 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 C _x F _y -Gruppe auf dem Siliziumsubstrat. Darüberhinaus hat sich auf dem Siliziumsubstrat 22 durch das Ätzen eine angeätzte Schicht 24 ausgebildet.

Anschließend wird ein N₂-Gas, ein inertes Gas, über den Gasein­ laß 16 in die Ätzreaktionskammer 11 eingeleitet. In Folge dar­ auf wird das in der Ätzreaktionskammer 11 verbliebene CHF₃-Gas über den Gasauslaß 17 ausgestoßen.

Danach wird zur Erzeugung eines Plasmas über den Hochfrequenz­ oszillator 15 an die Hochfrequenzelektroden 12, 13 eine hoch­ frequente elektrische Spannung mit 13,56 MHz und 0,15 W/cm² an­ gelegt. Zusätzlich wird über den Gaseinlaß 16 ein Gasgemisch mit einem Verhältnis von 5 cm³ NF₃ zu 200 cm³ He in die Ätzre­ aktionkammer 11 eingeleitet. Der in der Ätzreaktionskammer 11 herrschende Druck wird auf 300 mTorr festgelegt. Die hochfre­ quente elektrische Spannung wird über einen Zeitraum von 30 Se­ kunden angelegt. In dem hier bevorzugten Ausführungsbeispiel wird zum Erreichen einer Stabilität des NF₃-Gases das He-Gas mit dem NF₃-Gas gemischt, wodurch die Ätzrate verringert wird. Das NF₃-Gas dissoziiert in dem in der zuvor beschriebenen Weise entstandenen Plasma, so daß sich ein F-Radikal bildet. Dieses F-Radikal wird gemäß der Darstellung in Fig. 3D dem Silizium­ substrat 22 dort zugeführt, wo die organische Substanz 23 der C _x ,F _y -Gruppe und die angeätzte Schicht 24 verblieben sind.

Gemäß Fig. 3E sind die organische Substanz 23 und die angeätzte Schicht 24 vom Siliziumsubstrat 22 entfernt worden. Die ent­ fernte organische Substanz oder dgl. ist über den Gasauslaß 17 ausgestoßen worden.

Wenn man die Siliziumoberfläche nach Entfernen der organischen Substanz oder dgl. röntgenstrahlspektroskopisch untersucht, läßt sich kein verbliebener Rückstand feststellen, so daß er­ wiesenermaßen eine saubere Siliziumoberfläche erreicht ist.

Unterdessen läßt sich die Ätzrate durch Änderung der Menge des zum NF₃-Gas gemäß voranstehender Beschreibung geleiteten iner­ ten Gases regulieren.

In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgten das Ätzen der dünnen Siliziumoxidschicht auf der Siliziumoberfläche und das Ätzen der nach dem Entfernen der Siliziumoxidschicht auf der Siliziumoberfläche verbliebenen organischen Substanz oder dgl. in derselben Ätzreaktionskammer. Die Ätzvorgänge kön­ nen jedoch ebenso in unterschiedlichen Ätzreaktionskammern er­ folgen. Beispielsweise kann das Ätzen der dünnen Siliziumoxid­ schicht auf der Siliziumoberfläche in einer Ätzvorrichtung mit parallelen Elektrodenplatten erfolgen. Das Ätzen der auf der Siliziumoberfläche nach Entfernen der dünnen Siliziumoxid­ schicht verbliebenen organischen Substanz und der angeätzten Schicht kann dann in einer photochemischen Ätzvorrichtung er­ folgen.

Fig. 4 zeigt in einem Diagramm den Aufbau einer solchen photo­ chemischen 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 Ätzreaktionskammer 31 ist ein dem Quarzglasfenster 32 gegenüberliegend angeordneter Probenträger 33 vorgesehen. Auf dem Probenträger 33 wird eine Probe mit ei­ ner Siliziumoberfläche plaziert. Eine als Lichtquelle dienende Niederdruckquecksilberlampe 34 ist oberhalb des Quarzglasfen­ sters 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.

Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf ein Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung bei dem eine Ätzvorrich­ tung mit zwei parallel angeordneten Elektrodenplatten und eine photochemische Ätzvorrichtung verwendet werden.

Zuerst wird ein Siliziumsubstrat mit einer darauf ausgebildeten dünnen Siliziumoxidschicht auf der Hochfrequenzelektrode 13 der in Fig. 1 gezeigten, mit zwei Elektrodenplatten ausgebildeten Ätzvorrichtung plaziert.

Danach wird über den Gaseinlaß 16 ein CHF₃-Gas in die Ätzreak­ tionskammer 11 eingeleitet. Zur selben Zeit wird zur Erzeugung eines Plasmas über den Hochfrequenzoszillator 15 an die Hoch­ frequenzelektroden 12, 13 eine hochfrequente elektrische Span­ nung angelegt. In Folge darauf dissoziiert das CHF₃-Gas, so daß sich CF₃⁺ bildet.

Anschließend wird die dünne Siliziumoxidschicht von dem Silizi­ umsubstrat entfernt. Anstelle des Siliziumoxidfilms verbleibt auf dem Siliziumsubstrat eine organische Substanz der C _x F _y - Gruppe. Zusätzlich kann beim Ätzen an der Oberfläche des Sili­ ziumsubstrats eine angeätzte Schicht entstehen.

Im Anschluß danach wird das Siliziumsubstrat mit der organi­ schen Substanz und der angeätzten Schicht auf dem Probenträger 33 der in Fig. 4 dargestellten photochemischen Ätzvorrichtung plaziert.

Danach wird die Ätzreaktionskammer 31 auf 5×10^-8 Torr evaku­ iert. Anschließend wird über den Gaseinlaß 35 ein NF₃-Gas in die Ätzreaktionskammer 31 eingelassen, bis der in der Ätzreak­ tionskammer 31 herrschende Druck 500 mTorr 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. Die organische Substanz und die angeätzte Schicht wer­ den durch ein aus dem NF₃-Gas dissoziiertes F-Radikal entfernt. Die entfernte organische Substanz und dgl. werden über den Gas­ auslaß 36 ausgestoßen. Bei einer röntgenstrahlspektroskopischen Untersuchung der Siliziumoberfläche nach Entfernen der organi­ schen Substanz oder dgl. konnte keine verbliebene Ablagerung festgestellt werden, so daß eine saubere Siliziumoberfläche er­ reicht 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 desgleichen Effektes statt des NF₃-Gases auch ein F₂-Gas verwenden.

Darüberhinaus ist zu erwähnen, daß anstelle des zuvor im Rahmen des bevorzugten Ausführungsbeispiels beschriebenen photochemi­ schen Ätzens und reaktiven Ionenätzens auch andere Ätzverfahren bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Anwendung finden können.

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 dergleichen 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) Bei der zuvor beschriebenen Ausgestaltung erfolgt das Ät­ zen durch reaktives Ionenätzen.
• (4) Das Entfernen der dünnen Siliziumoxidschicht und das Ent­ fernen der organischen Substanz erfolgen in unterschiedlichen Ätzreaktionskammern. Bei dieser Ausgestaltung lassen sich die dünne Siliziumoxidschicht und die organische Substanz durch die jeweils geeignetsten Ätzverfahren ätzen.
• (5) Bei der zuvor erörterten Ausgestaltung (4) wird die dünne Siliziumoxidschicht durch reaktives Ionenätzen und die organi­ sche Substanz durch photochemisches Ätzen entfernt.
• (6) 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.
• (7) Bei der zuvor beschriebenen Ausgestaltung (6) wird ein CHF₃-Gas oder ein Gasgemisch aus C _m F _n und H₂ als Gas zum Ent­ fernen der dünnen Siliziumoxidschicht verwendet.
• (8) 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 durch ein NF₃-Gas und/oder ein F₂-Gas weggeätzt. Daher ist auf der Siliziumoberfläche kein die Siliziumoberfläche verschmut­ zender Rückstand abgelagert.

Desweiteren 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.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand zweier Ausführungsbei­ spiele detailliert beschrieben und illustriert worden ist, wird die erfindungsgemäße Lehre gemäß der nachfolgenden Pa­ tentansprüche durch die erörterten Ausführungsbeispiele nicht eingeschränkt.

Claims (10)

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 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 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem in der Ätzreaktionskammer (11) durchgeführ­ ten Ätzverfahren um reaktives Ionenätzen handelt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen der dünnen Siliziumoxidschicht und das Entfernen der organischen Substanz in unterschiedlichen Ätzreaktionskammern (11, 31) erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Siliziumoxidschicht durch reaktives Ionenätzen und die organische Substanz durch photochemisches Ätzen entfernt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 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.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas zum Entfernen der dünnen Siliziumoxidschicht ein CHF₃-Gas oder ein Gasgemisch aus C _m F _n und H₂ verwendet wird.

10. 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.