DE1564108A1 - Foreign material layer for semiconductor components and method for producing the same - Google Patents

Foreign material layer for semiconductor components and method for producing the same

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DE1564108A1 DE19661564108 DE1564108A DE1564108A1 DE 1564108 A1 DE1564108 A1 DE 1564108A1 DE 19661564108 DE19661564108 DE 19661564108 DE 1564108 A DE1564108 A DE 1564108A DE 1564108 A1 DE1564108 A1 DE 1564108A1
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Description

Internationale Büro-Maschinen Gesellschaft mbHInternationale Büro-Maschinen Gesellschaft mbH

14. Januar 1966 sa-soJanuary 14, 1966 sa-so

Aktenzeichen: NeuanmeldungFile number: New registration

Aktenz. ο Anmeld.: Docket 25 518; Ge 16/65File ο Registration: Docket 25 518; Ge 16/65

'remdstoffschicht für Halbleiterbauelemente und Verfahren zum Herstellen derselben'Remdstoffschicht for semiconductor components and method for Manufacture of the same

Die Erfindung betrifft eine Fremdstoffschicht für Halbleiterbauelemente, die beispielsweise als Schutzschicht gegen Umwelteinflüsse der ijegen Eindiffusion von Fremdstoffen, als elektrische Isolierschicht oder auch als Dielektrikum bei kapazitiven Elementen verwendet werden kann.The invention relates to a foreign substance layer for semiconductor components, which can be used, for example, as a protective layer against environmental influences from the diffusion of foreign substances, as an electrical insulating layer or also as a dielectric in capacitive elements.

Die W -vungsweise und die Zuverlässigkeit von Haibleiterbaueleaen.< . tst in sehr starkem Maße von Oberflächeneffekten abhängig. Die dadurch entstehenden Schwierigkeiten treten besonders bei den in der Planartechnik hergestellten Bauelementen oder integriertenThe W-way and the reliability of semiconductor building areas. <. t is very dependent on surface effects. The difficulties that arise as a result occur particularly with the components or integrated components manufactured using planar technology

0 9 839/080 9 BAD 0 9 839/080 9 BAD

Schaltungen zutage, da diese Bauelemente aus in geometrisch begrenzten Bereichen eindiffundierten oder durch Epitaxie aufgewachsenen Schichten von nur wenigen « Dicke aufgebaut sind. Die Oberflächen dieser Bauelemente werden deshalb zum Schutz gegen .einwirkungen der Umgebung mit Schutzschichten überzogen, die, um eine große Lebensdauer der Bauelemente zu erreichen, eine ausgezeichnete Stabilität besitzen müssen. Derartige Schichten dienen ferner zur elektrischen Isolation des Bauelementes oder auch, besonders bei integrierten Schaltungen, als Dielektrikum von kapazitiven Elementen.Circuits come to light, since these components are geometrically limited Areas diffused or epitaxially grown layers of only a few «thickness are built up. The surfaces of these components are therefore covered with protective layers to protect against the effects of the environment, which, in order to achieve a long service life for the components, must have excellent stability. Such layers also serve to electrically isolate the component or, especially in the case of integrated circuits, as a dielectric of capacitive elements.

Es ist bekannt, zu diesem Zweck Glasschichten auf die Oberfläche des Kristalls aufzubringen. Diese Schichten weisen jedoch eine Reihe von schwerwiegenden Nachteilen auf. So muß der thermische Ausdehnungskoeffizient der Glasschicht dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Kristalls angeglichen werden, was einen sehr niedrigen Schmelzpunkt dieser Schicht zur Folge hat. Außerdem kann der hohe Gehalt an Verunreinigungen der verwendeten Gläser vor allem bei höheren Temperaturen zu Störungen der elektrischen Eigenschaften der Kristalloberfläche führen.It is known to apply layers of glass to the surface of the crystal for this purpose. However, these layers have a Number of serious disadvantages. So the thermal expansion coefficient of the glass layer must match the thermal expansion coefficient of the crystal, which results in a very low melting point of this layer. aside from that can be the high content of impurities in the glasses used lead to disturbances in the electrical properties of the crystal surface, especially at higher temperatures.

909 839/0809909 839/0809

BADBATH

25 518 _ 3 -25 518 _ 3 -

Die an diese Schichten gestein en Anforderungen werden besser durch auf den Kristall aufgewachsene Schichten, insbesondere durch Oxydschichten erfüllt. Hierfür sind vor allem SiO -Schichten bekannt geworden, da diese Schichien stabil sind, gut auf der Kristalloberiläche haften und relativ leicln aufzubringen sind. Dies trifft besonders für Si-Bauelemente zu, auf denen die SiO0-Schichten durch thermische Oxydation gebildet werden können. Auch Schichten aus SiO "said bekannt. Doch weisen auch derartige Schichten Nachteile auf. Sie sind beispielsweise chemisch wenig resistent, so daß sie von ätzenden Substanzen leicht beschädigt oder gar abgelöst werden können. Ferner besitzen sie für manche Dotierungssubstanzen, z. B. Bor. eine höhere Löslichkeit als der Halbleiterkristall, so daß es beim Aufwachsen der Schicht zu einer Verarmung von Ladungsträgern in der Nähe der Kristalloberfläche kömmt. Schließlich ist auch der Temperaturbereich, in welchem diese aufgewachsenen Oxydschichten stabil sind, nicht sehr groß. The rock requirements for these layers are better met by layers grown on the crystal, in particular by oxide layers. For this purpose, SiO 2 layers in particular have become known, since these layers are stable, adhere well to the crystal surface and are relatively easy to apply. This is particularly true for Si components on which the SiO 0 layers can be formed by thermal oxidation. Layers of SiO "are also known. However, such layers also have disadvantages. For example, they have little chemical resistance, so that they can be easily damaged or even detached by corrosive substances. a higher solubility than the semiconductor crystal, so that during the growth of the layer there is a depletion of charge carriers in the vicinity of the crystal surface. Finally, the temperature range in which these grown oxide layers are stable is not very large.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fremdstoffschicht für Halbleiterbauelemente anzugeben, die diese Nachteile vermeidet, und die sich durch besondere chemische und thermische Stabilität auszeichnet.The object of the invention is to provide a layer of foreign matter for semiconductor components indicate which avoids these disadvantages and which is characterized by particular chemical and thermal stability.

BAD ORIGINAL 9098 3 9/0809-,·BAD ORIGINAL 9098 3 9 / 0809-, ·

25 51Γ5 ' - 4 -25 51Γ5 '- 4 -

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß auf die Halbleiteroberfläche eine Carbide enthaltende Schicht aufgebracht ist.According to the invention, this is achieved in that a layer containing carbides is applied to the semiconductor surface is.

In vorteilhafter Weise wird diese Schicht, je **. .. u nissen des AnwendungsZweckes, aus einem Carbid oder aus t ner Carbide und Oxyde enthaltenden Mischung gebildet. Dabei ist es vorteilhaft, daß die aufgebrachte Schicht Carbide und Oxyde der verwendeten Halbleitersubstanzen enthält.This layer is advantageously used, depending on **. .. u ness of the application, from a carbide or from t ner Mixture containing carbides and oxides is formed. It is advantageous that the applied layer of carbides and oxides contains semiconductor substances used.

Bei Verwendung von Si-Halbleiterbauelementen ist es von Vorteil, " daß die aufgebrachte Schicht aus SiC oder einer Kombination von SiC mit SiO, SiO- oder erschmolzenen Gläsern besteht.When using Si semiconductor components, it is advantageous " that the applied layer consists of SiC or a combination of SiC with SiO, SiO or fused glasses.

Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgem&e- sen Fremdstoffschicht besteht darin, daß kristallines SiC durch Erhitzen auf etwa 2000° C verdampft und auf der Halbleiteroberfläche niedergeschlagen wird. Eine besonders gute Haftung der aufgebrachten Schicht wird dabei dadurch erzielt, daß die Halbleiteroberfläche während der Bedampfung auf eine Temperatur von mehreren hundert Grad Celsius erhitzt wird. An advantageous process for the preparation of an inventive & e- sen impurity layer is that crystalline SiC evaporated by heating to about 2000 ° C and is deposited on the semiconductor surface. A particularly good adhesion of the applied layer is achieved in that the semiconductor surface is heated to a temperature of several hundred degrees Celsius during the vapor deposition.

909839/0809 BAD ORiGtMAL909839/0809 BAD ORiGtMAL

25 518 ' . g _25 518 '. g _

Ein anderes vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Fremdstoffschicht besteht darin, daß die Aufbringung der Schicht durch eine Transportreaktion aus der Gasphase erzeugt wird.Another advantageous method of making one according to the invention The layer of foreign matter consists in the application of the layer by means of a transport reaction from the gas phase is produced.

Die Herstellung einer erfindungsgemäßen Schicht wird am Ausführungsbeispiel einer SiC-Schicht, die auf ein in der Planartechnik aufgebautes Si-Bauelement aufgebracht wird, beschrieben.The production of a layer according to the invention is illustrated using the exemplary embodiment a SiC layer which is applied to an Si component constructed using planar technology.

Die Herstellung der Schicht erfolgt in einem Reaktionsgefäß, inThe layer is produced in a reaction vessel in

-5-5

dem ein Vakuum von < 10 Torr erzeugt wird. In dem Reaktionsgefäß befindet sich ein wassergekühlter Tiegel, der kristallines SiC enthält. Nach Einbringen des fertigen Bauelementes in das Reaktionsgefäß wird das kristalline SiC einem. Elektronenstrahl ausgesetzt und dadurch auf etwa 2000 C erhitzt. Dabei geht das SiC aus dem fe.sten Zustand direkt in die Gasphase über und schlägt sich auf dem zu beschichtenden Halbleiterplättchen nieder. Um eine bessere Haftung der SiC-Schicht zu erzielen, wird das Si-Plättchen während der Dauer der Reaktion auf eine Temperatur von mehreren 100°, beispielsweise etwa 400 C erhitzt. Wegen der Resistenz der Siliziumcarbidschicht gegenüber allen bekannten Ätzmitteln werdenwhich creates a vacuum of <10 Torr. A water-cooled crucible, crystalline SiC, is located in the reaction vessel contains. After the finished component has been introduced into the reaction vessel, the crystalline SiC becomes a. Exposed to electron beam and thereby heated to about 2000 C. In the process, the SiC goes from its most solid state directly into the gas phase and beats itself up on the semiconductor wafer to be coated. In order to achieve better adhesion of the SiC layer, the Si platelet is used heated to a temperature of several 100.degree. C., for example about 400.degree. C., for the duration of the reaction. Because of the resistance of the Silicon carbide layer against all known etchants

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während des Bedampfungsprozesses die erforderlichen Kontaktöffnungen in der SiC-Schicht in an sich bekannter Weise durch Maskieren hergestellt. Die so gebildete SiC-Schicht, deren Dicke bis zu einigen ja betragen kann, haftet dabei auf der reinen Si-Oberfläche ebenso gut wie auf einer durch die Herstellung der Bauelemente bedingten Oberflächenschicht aus SiO0. Somit kann auch, wenn es der Anwendungszweck erfordert, eine kombinierte Schicht aus SiC und SiO bzw. SiO, eventuell auch in Kombination mit erschmolzenen Gläsern hergestellt werden.·during the vapor deposition process, the necessary contact openings are produced in the SiC layer in a manner known per se by masking. The SiC layer formed in this way, the thickness of which can be up to a few yes , adheres to the pure Si surface just as well as to a surface layer made of SiO 0 resulting from the manufacture of the components. Thus, if the application requires it, a combined layer of SiC and SiO or SiO, possibly also in combination with melted glasses, can be produced.

Der Vorteil der auf die beschriebene Weise erzeugten, erfindungsgemäßen Schicht besteht vor allem darin, daß der Einbau von störenden Kremdatomen, z. B. von Sauerstoffatomen, weitgehend ausgeschlossen ist. Der Vorteil besteht ferner darin, daß Si und SiC in einem von Zimmertemperatur bis etwa 900 C reichenden Temperaturbereich nahezu dieselben Ausdehnungskoeffizienten besitzen, so daß die Gefahr einer Beschädigung der Schutzschicht durch thermische Spannungen sehr gering ist. Infolge dieser günstigen Eigenschaften wird der Temperaturbereich für die Kontaktierung derartiger Bauelemente beträchtlich erweitert. Der erzielte Vorteil besteht schließlich auch darin, daß die erzeugte Schicht thermisch und chemisch außerordentlich resistent ist.The advantage of the produced in the manner described, according to the invention Layer consists mainly in the fact that the incorporation of troublesome Kremdatomen, z. B. of oxygen atoms, largely excluded is. Another advantage is that Si and SiC can be used in a temperature range from room temperature to about 900.degree have almost the same expansion coefficients, so that there is a risk of damage to the protective layer by thermal Tension is very low. As a result of these favorable properties, the temperature range for contacting becomes more such Components expanded considerably. Finally, the advantage achieved is that the layer produced is thermal and is extremely chemically resistant.

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Claims (7)

14. Januar 1966 sa-so Pa tentanspr ü_c h eJanuary 14, 1966 sa-so patent claims 1. Fremdstoff schicht für Halbleiterbauelemente, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Halbleiteroberfläche eine Carbide enthaltende Schicht aufgebracht ist.1. Foreign substance layer for semiconductor components, characterized in that a carbide is applied to the semiconductor surface Layer is applied. 2. Fremdstoff schicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Halbleiteroberfläche aufgebrachte Schicht aus einem Carbid oder aus einer Carbide und Oxyde enthaltenden Mischung gebildet wird.2. foreign matter layer according to claim 1, characterized in that the layer applied to the semiconductor surface a carbide or from a mixture containing carbides and oxides. 3. Fremdstoff schicht nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Halbleiteroberfläche aufgebrachte Schicht Carbide und Oxyde der verwendeten Halbleitersubstanzen enthält. 3. foreign matter layer according to claims 1 and 2, characterized in that that the layer applied to the semiconductor surface contains carbides and oxides of the semiconductor substances used. 909839/0809909839/0809 518 - 8 -518 - 8 - 4. Fremdstoffschicht nach den Ansprüchen 1 bis 3, insbesondere bei Si-Halbleiterbauelementen, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgebrachte Schicht aus SiC oder einer Kombination von SiC mit SiO, SiO0 oder erschmolzenen Gläsern besteht.4. Foreign matter layer according to Claims 1 to 3, in particular in the case of Si semiconductor components, characterized in that the applied layer consists of SiC or a combination of SiC with SiO, SiO 0 or fused glasses. 5. Verfahren zur Herstellung einer Fremdstoff schicht nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß kristallines SiC durch Erhitzen auf etwa 2000 C verdampft und auf der Halbleiteroberfläche niedergeschlagen wird.5. A method for producing a foreign matter layer according to claims 1 to 4, characterized in that crystalline SiC is evaporated by heating to about 2000 C and deposited on the semiconductor surface. 6. Verfahren nach Anspruch !>, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiteroberfläche während der Bedampfung auf eine Temperatur von mehreren hundert Grad Celsius erhitzt wird.6. The method according to claim!>, Characterized in that the Semiconductor surface is heated to a temperature of several hundred degrees Celsius during vapor deposition. 7. Verfahren zur Herstellung einer Fremdstoff schicht nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufbringung der Schicht durch eine Transportreaktion aus der Gasphase erzeugt wird.7. A method for producing a foreign matter layer according to claims 1 to 4, characterized in that the application the layer is generated from the gas phase by a transport reaction. 909839/0809909839/0809
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