DE1260574B - Verfahren zur Herstellung von Glasschichten oder anderen Isolierschichten auf Substratoberflaechen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Glasschichten oder anderen Isolierschichten auf Substratoberflaechen

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DE1260574B
DE1260574B DET30807A DET0030807A DE1260574B DE 1260574 B DE1260574 B DE 1260574B DE T30807 A DET30807 A DE T30807A DE T0030807 A DET0030807 A DE T0030807A DE 1260574 B DE1260574 B DE 1260574B
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DE
Germany
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glass
substrates
layers
substrate
insulating
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DET30807A
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Dipl-Phys Dr Hans-Jue Schuetze
Dipl-Phys Dr Klaus Hennings
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Telefunken Patentverwertungs GmbH
Original Assignee
Telefunken Patentverwertungs GmbH
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Publication date
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    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
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    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
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    • H01B3/02Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
    • H01B3/08Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances quartz; glass; glass wool; slag wool; vitreous enamels
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Description

  • Verfahren zur Herstellung von Glasschichten oder anderen Isolierschichten auf Substratoberflächen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Glasschichten oder anderen Isolierschichten auf Substratoberflächen.
  • In der Halbleitertechnologie sind verschiedene Verfahren bekannt, ausgedehnte oder lokal begrenzte Glas- oder andere Isolierschichten auf Festkörperoberflächen, insbesondere Halbleiteroberflächen herzustellen. Die Herstellung dünner Glasschichten auf Hal,bleiterscheiben nach dem Stand der Technik geschieht z. B. vielfach durch Sedimentieren. Bei diesem Verfahren bringt man das zu beschichtende Substrat in eine Suspension, bestehend aus Glaspulver und einer meist organischen Flüssigkeit. Nach einem bestimmten Zeitraum schlägt sich dann das kolloidale Glas auf dem Substrat nieder. Dabei ist es bekannt, den Abscheidungsprozeß durch Zentrifugieren zu beschleunigen. Bei einem anschließenden Temperungsprozeß wird das Glas auf die Halbleiteroberfläche aufgesintert. Es ist weiterhin bekannt, Isolierschichten entweder durch Aufstreichen einer Glaspaste und nachträgliches Sintern, durch Aufsprühen, durch Aufdampfen von Isoliermaterial oder durch Aufdrücken einer Kunststoffolie mit hohem Glasgehalt auf Substratoberflächen herzustellen.
  • Die erwähnten bekannten Verfahren sind jedoch alle mit dem Nachteil behaftet, daß sie keine Glas-oder anderen Isolierschichten mit völlig gleichmäßiger Dicke, frei von Poren und resistent gegen mechanische Beanspruchung, liefern. Die Haftfestigkeit der aufgebrachten Isolierschichten genügt bei Anwendung der bekannten Verfahren häufig nicht den gestellten Forderungen. Hohe Dichte des aufzubringenden Isoliermaterials, z. B. des Glaspulvers, und gute Haftfestigkeit sind zwei Forderungen, die sich mit dem bekannten Verfahren nicht gleichzeitig erreichen lassen. Beim Sedimentieren ist die geringe Haftfestigkeit und die Gefahr einer Veränderung der Schicht beim Herausnehmen aus dem Lösungsmittel unbefriedigend. Einfaches Aufstreichen oder Aufsprühen ergibt ungleichmäßige Schichtdicken, Porigkeit und Rauhigkeit. Beim Aufkleben von Kunststoffglasfolien stört der hohe Schwund in der Dicke beim Aufsintern sowie die Porigkeit der Schichten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von -Glasschichten oder anderen Isolierschichten auf Substratoberflächen anzugeben, mit dessen Hilfe es möglich ist, Glas- oder andere Isolierschichten -mit völlig gleichmäßiger Dicke ohne Poren und mit geringer Rauhigkeit sowie guter Haftfestigkeit auf Substratoberflächen zu erzeugen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Verfahren vorgeschlagen wird, bei dem die Substrate in eine Zentrifuge derart eingesetzt oder eingespannt werden, daß ihre Oberflächen senkrecht zu dem von der Drehachse zum Substrat gezogenen Ra#diusvektor liegen und die Substrate anschließend während der Drehung der Zentrifuge auf ihrer gesamten Oberfläche oder stellenweise mit Isoliermaterial besprüht werden. Diese Besprühung erfolgt zweckmäßig in an sich bekannter Weise mit Hilfe einer Sprühpistole, welche in Richtung auf die zu besprühenden Oberflächen ausgerichtet ist und in einem Vorratsbehälter Isoliermaterialpulver, ein organisches Bindemittel und ein Lösungsmittel enthält. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich sehr gut zum überziehen von Halbleiterscheiben mit sehr gleichmäßigen und haftfesten Glas- oder Isolierschichten oder zur Herstellung lokaler begrenzter Isoliersichtbereiche, wie sie für die Herstellung von kapazitiv entkoppelten Anschlüssen und Leitungsbahnen für Transistoren und Dioden benötigt werden. Daß man sehr gleichmäßige und haftfeste Glas- oder Isolierschichten erhält, ist eine Folge der Zentrifugalkräfte, welche während des Aufsprähprozesses senkrecht zur Fläche der aufgesprühten Schichten auf diese wirken, insbesondere auf die Lösungs- und Bindemittel enthaltenen Isolierkörner. Diese werden unmittelbar auf die Substratoberfläche angepreßt, wobei das Lösungsmittel automatisch verdunstet und das Bindemittel vorwiegend zwischen den Isolierkörnern und als Film über diesen vorhanden ist. Es hat sich gezeigt, daß die Haftfestigkeit solcher noch nicht aufgesinterter Filme extrem gut ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sei an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In F i g. 1 ist 1 eine Halbleiterscheibe, welche an der Wand eines Zylinders 2 derart befestigt wird, daß die zu besprühende Oberfläche dem Inneren des Zylinders zugewandt ist. Die Halbleiterscheibe 1 ist z. B. in eine in die Wand des Zylinders 2 einsetzbare oder einspannbare Halterung 3 eingelegt. Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Halterung ist im Querschnitt in F i g. 2 dargestellt. Die napfförmige Halterung 3 ist mit einem Rand 3' versehen und z. B. in die Wand des Zylinders 2 einsetzbar. 1 ist die in die Halterung eingelegte Halbleiterscheibe und 4 eine darüber angeordnete Maske mit öffnungen, die sich vorzugsweise zum Substrat hin etwas konisch erweitern. Es werden mehrere Halterungen mit eingelegten Halbleiterscheiben an der Innenwand des Zylinders 2 befestigt, so daß an der gesamten Peripherie des Zy- linders 2 Halbleiterscheiben angeordnet sind (dies ist in F i g. 1 angedeutet). Nach Einführen einer Sprühpistole 5 in den Innenraum des Zylinders 2 wird dieser um seine Achse 6 (mit Hilfe eines nicht eingezeichneten Motors) in Rotation versetzt. Gleichzeitig werden die Halbleiterscheiben 1 mit Hilfe der Sprühpistole 5 mit Isoliermaterial besprüht (die Sprühstrahlen sind durch die Pfeile in F i g. 1 angedeutet). Nach einigen Umdrehungen des Zylinders 2 sind die nicht von der Maske 4 abgedeckten Stellen einer jeden Halbleiterscheibe mit Isoliermaterial bedeckt, so daß man - nachdem man Motor und Sprühvorrichtung abgeschaltet hat und nach einer kurzen Trockenzeit die Halterung aus dem Zylinder herausgenommeii hat - die mit einer aufgebrachten Isolierschicht oder Isolierschichtbereichen versehenen Halbleiterscheiben aus ihren Halterungen herausnehmen kann. Soll die aesamte Oberfläche der Halbleiterscheibe mit einer Isolierschicht bedeckt werden, so wird natürlich die Maske 4 der F i g. 2 wegim gelassen. Das Sprühmaterial besteht z. B. aus feinstkörnigem Glaspulver mit Korndurchmesser zwischen 0,1 und 0,5 #tra, das in einer Mischung aus Binde- und Lösungsmittel aufgeschlemmt ist. Als Bindemittel haben sich Kollodium oder Methacrylate und als Lösungsmittel z. B. Buthylacetat bewährt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders zum Überziehen von Halbleiterscheiben mit einer sehr gleichmäßigen Glasschicht. Dabei wird aus der Sprühpistole 5 eine Glassuspension auf die Halbleitersubstrate gesprüht. Isolierschichten aus Glas besitzen den großen Vorteil, daß sie in ihrer thermischen Ausdehnung sehr gut den üblichen Halbleitern Silizium und Germanium angepaßt sind. Sie sind darüber hinaus im Gegensatz zu verschiedenen anderen Isoliermaterialien - wie z. B. SiO - weder dicken- noch flächenmäßig irgendeiner Begrenzung unterworfen. Hinzu kommt, daß Glasschichten auf Substraten leicht so hergestellt werden können, daß keine steilen Kanten entstehen, so daß auf entsprechende Anordnungen aufgebrachte Leitungsbahnen ohne die Gefahr des Abreißens oder mangelhafter Verbindung auf die Isolierschichten heraufgeführt werden können (es ist dann z. B. keine Schrägbedampfung erforderlich). Dies ist in F i g. 3 dargestellt. 1 ist ein Ausschnitt aus einem Halbleiterkörper z. B. aus Silizium, der in bekannter Weise mit einer dünnen Isolierschicht 7 z. B. aus SiO, überzogen ist. 8 ist ein in den Halbleiterkörper z. B. mit Hilfe der bekannten Planartechnik eingebrachter pn-Übergang. 9 ist eine mit Hilfe des erfmdungsgemäßen Verfahrens auf die Halbleiteranordnung aufgebrachte Glasschicht oder ein lokal begrenzter Glasschichtbereich, welche bzw. welcher bei der nachfolgenden Durchführung des Planarprozesses auf die Oberfläche der Anordnung aufschmilzt. Das erfindungsgemäße Aufbringen der Glasschicht 9 auf die Anordnung ist in sehr guter Weise kompatibel mit der Durchführung des Planarprozesses, da die Sintertemperaturen für die Gläser mit passender Ausdehnung zwischen etwa 600 und 850' C liegen, also weit unter den Diffusionstemperaturen des Planarprozesses und weiterhin passend zu den Legierungstemperaturen für die Kontakte, die z. B. bei Silizium zwischen 450 und 6001 C liegen. Die Glasschicht 9 bildet beim Sintern einen abgerundeten Übergang zur Isolierschicht 7, so daß die metallische Leitungsbahn 10 zur Kontaktierung des pn-übergangs 8 ohne die Gefahr des Abreißens oder mangelhafter Verbindung auf die Oberfläche der Anordnung aufgebracht werden kann. Die Glasschicht 9 kann natürlich auch so auf die Anordnung aufgebracht werden, daß sie auch noch den Rand des pn-Übergangs 8 überdeckt, also bis an die Berandung der Isolierschicht 7 heranreicht.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Glasschichten oder anderen Isolierschichten auf Substratoberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrate in eine Zentrifuge derart eingesetzt oder eingespannt werden, daß ihre Oberflächen senkrecht zu dem von der Drehachse zum Substrat gezogenen Radiusvektor liegen und daß die Substrate anschließend während der Drehung der Zentrifuge auf ihrer gesamten Oberfläche oder stellenweise mit Isoliermaterial bespräht werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Besprühung in an sich bekannter Weise mittels einer Sprühpistole erfolgt. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Halbleiterkörper mit einer Glassuspension besprüht werden. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrate mit einer Maske abgedeckt werden. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen in der Maske sich zum Substrat hin konisch erweitern. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem um seine Achse drehbaren Zylinder besteht, an dessen Innenwandung die Substrate derart eingesetzt sind, daß die zu besprühenden Oberflächen der Rotationsachse des Zylinders zugekehrt sind. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Aufnahme der Substrate napfförmige Halterungen enthält, die auf der Innenwand des Zylinders befestigt werden.
DET30807A 1966-03-30 1966-03-30 Verfahren zur Herstellung von Glasschichten oder anderen Isolierschichten auf Substratoberflaechen Pending DE1260574B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2402303A1 (fr) * 1977-09-03 1979-03-30 Semikron Gleichrichterbau Traitement de surface de stabilisation de corps semi-conducteurs

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2402303A1 (fr) * 1977-09-03 1979-03-30 Semikron Gleichrichterbau Traitement de surface de stabilisation de corps semi-conducteurs

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