DE1621522A1

DE1621522A1 - Verfahren zum Einbringen von nicht als Diffusionsmaske wirkenden Schichten oder OEffnungen in eine,einen Halbleiterkoerper bedeckende Siliziumnitridschicht

Info

Publication number: DE1621522A1
Application number: DE19671621522
Authority: DE
Inventors: Fraenz Dr Ilse; Langheinrich Dipl-Chem Werner
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1967-05-13
Filing date: 1967-05-13
Publication date: 1970-07-30
Also published as: DE1621522B2

Description

liVerfähren zum Einbringen von nicht als Diffu-' sionsmanke wirkendeaSchichten oder Öffnungen in eine, einen Halbleiterkörper bedeckende Siliziumnitridschicht" Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen von nicht als Diffusionsmaske wirkendEn-Schichten oder Öffnungen in eine, einen Halbleiterkörper mitttelbar oder unmittelbar bedeckende Siliziumnitridschicht.
Als diffusionshemmende und passivierende Schicht für. Halbleiter dient heute noch vorwiegend Siliziumdioxyd., Zum Einbringen von Öffnungen für die Diffusion von Dotierungsstoffen dient die bekannte Potolaekätztechnik* Siliziumdioxyd genügt jedoch nicht allen Anforderungen, die an diffusionshemmende und passivierende Schichten sowie an dielektrische Schichten für MOS-Strukturen gestellt werden. So ist die-Siliziumdioxydschicht als Diffusionsmaske bei dQm wichtigen Dotierstoff IndJum nicht brauchbar.
Es wurde bereits vorgeschlagen, sich der diffusionshemmenden Eigenschaften von Silizillinmitridschichten bei der Verwendung von Indium als Dotierungsmaterial zu bedienen, doch war man bisher nicht in der Lage, eine befriedigende Lösung zum Einbringen von nicht als Diffusionsmaske wirkendeiSchichten oder Öffnungen in diese Siliziumnitridschicht anzugeben.
Es war daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Diffusionsmaske anzugeben, die besser e diffusionshemmende Eigenschaften, insbesondere bei der Anwendung von Indium als Dötierungsmaterial aufweist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe da-durch gelöst, daß die freie Oberfläche der Siliiiumnitridschicht zunächst mit einer Siliziumdioxydschicht bedeckt wird und in diese Siliziumdioxydschicht in an sich bekannter Weise Öffnungen in der gewünschten' Struktur bis auf die Siliziumnitridschicht durchgehend-eingeätzt werden, daß dann die Siliziumnitridschicht an-den freigelegten Stellen in Siliziumdioxydumgewandelt wird und daß im Falle des Einbringens von Öffnungen in die Siliziiimmitridschicht die in Siliziumdioxyd umgewandelten-Teile der Sillziumnitridschicht sowie eine eventuell vorhandene weitere Siliziumdioxydschicht bis auf den Halbleiterkörper durchgehend entfernt werden. Das erwähnte Verfahren ermöglicht also das Einbringen von beliebig geformten Öffnungen bzw. nicht als Diffusionsmaske wirkenden Schichten in eine Siliziiimnitridschicht, die einen Halbleiterkörper mittelbar oder unmittelbar bedeckt, ohne daß durch dieses Verfahren der HalbleiterköPper unerwünscht beeinträchtigt wird. In den Fällen, in denen eine Si027Schicht gegen die zu diffundierende Substanz" wie z. B. Indium, nicht maskiert, Siliziumnitrid dagegen als Maske wirkt, kann auf das Abätzen der Sio 2-Schicht verzichtet werden, da eine SiO 2-Schicht ja in diesem Fall kein Diffusionshindernis ist. Es tritt vielmehr noch -der Vorteil auf, daß die Halbleiteroberfläche vor einer Anätzung bei der Diffusion, z. B. durch die Gasatmosphäre, geschätzt wird. Sonst ist in Weiterbildung der Erfindung die-aus Si3g4 erzeugte Sio2-Schicht auch als Schutzschicht verwendbar.
Eine Si.N4-Schicht ist nicht nur in den Fällen, in denen eine SiorSchicht nicht maskiert von Interessel sondern auch in denjenigen Fällen mit Erfolg anzuwenden, in denen Diffusionsmasken kleiner Schichtdicke gefordert werden.
Es ist an sich bekannt, daß man Siliziumnitrid z. B. durch erhitzte Phosphorsäure ätzen kann. Die Anwendung eines solchen Ätzverfahrens in der Halbleitertechnik führte jedoch nicht zu befriedigenden Ergebnissen.
Das Bedecken der Siliziumnitridschicht mit einer Siliziumdiox7d schicht kann-zweokmäßig in der Weise erfolgene daß man Eiliziu mverbindungen, wie z. B. Si(OCPR%)4. Oder SiG149 durch Pyrolyse oder Hydrolyse auf die Siliziumnitridschicht aufbringt.

Ein besondera zweckmäßigea Verfahren zum Aufbringen der Biliziumdi*x7dsähicht besteht darin, daß man die freie Oberfläche der Siliziumnitridschicht oberflächlich in eine Siliziumdioxydsohicht#umwandelt, Z. B. du-roh Anwendung erhöhter Temperaturen, etwa 1000 0, und bei Anwesenheit einer feuohten Sauerstoffatmosphäre. In diesem Falle ist natürlich die Siliziumnitridschicht von vornherein entsprechend dicker-zu bemessen., damit in jedem.Fall sichergestellt ist, daß auch nach Umwandlung der Oberfläche in Siliziumdioxyd noch eine hinreichend dicke Maskierungsschicht aus Siliziumnitrid bestehen bleibt, Es-kann gegebenenfalls von Vorteil seing die Nitridschicht nicht direkt auf den Halbleiterkörper aufzubringen, sondern den ffalbleiterkÖrper zunächst mit einer Siliziumdioxydschicht

zu bedecken.und dann auf diese Siliziumdioxydschicht die

eigentliche Maskierungsschicht aus Siliziumnitrid aufzu-

bringen. Wie aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungs-

beispielen ersichtlich, ergeben sich.für-das erfindungsgemäße

Verfahren durch das Vorhandensein einer weiteren Siliziuk-

dioxydschicht unter der Siliziufanitridschicht keine wesent-

liehen Nachteile oder Verfahrensänderungen.

Anhand der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungs-

beispiele wird der Anmeldungsgegenstand nachfolgend näher

erläutert.

In den Figuren 1 bis Id ist das erfindungsgemäßeVerfahren

bei einer Anordnung erläutert, bei der die Siliziumnitrid-

schicht unmittelbar auf den Halbleite: orper aufgebracht

rkö

ist, wohingegen bei dem Ausführungsbeispiel n-ach-den Figu-

ren 2 bis 2d zwischen der Siliziumnitridschicht und dem Halb-

leiterkörper noch eine Siliziumdioxydschicht angeordnet ist.

In Figur 1 ist auf einen Halbleiterkörper 1 die Silizium,--

nitridschicht 2 aufgebracht. Diese Silizifflüitridschicht 2

wird mit einer Biliztumdioxydschioht 3 bedeckt, die durch

Aufbringen oder Umwandlung der Biliziumnitridschiohtober-

fläche entstanden Ist (Figur la), Nach einem bekannten Ver-

fahren werden, wie in Figur lb dargestellt, in die Siliziumdioxydschicht 3 bis auf die Siliziumnitridschicht 2 hindurchgehend Öffnungen 4 an den gewÜnschten Stellen in dengewünschten Formen einge bracht. Figur le zeigt nunmehr den Verfahrensstandl bei welchem die durch die Öffnung 4 freigelegten Stellen 5 der Siliziiimmitridschicht 2 in Siliziumdioxyd umgewandelt worden sind. In Figur Id ist der fertig maskierte Halbleiterkörper mit den-Diffusionaöffnungen 6 in der Siliziumnitridschicht 2-dargestellt, der dadurch entstanden ist,_daß die Siliziumdioxydschichten 3 und 5 der Figur le in an sich bekannter Weise weggeätzt wurden. Beim Halbleiterkörper der Figur ld zeigt sich außerdk noch der Vorteil, daß keine Siliziumdioxydschicht mehr vorhanden ist. Eine Siliziumdioxydschicht enthält bewegliche positive Ladungen, die in angrenzenden Halbleiterbauelementen Drifteffekte hervorrufen.

In den Figuren 2 bis 2d sind die gleichen Teile mit den gleichen Ziffern bezeichnet wie in den Figuren 1 bis ld. Zwischen der Halbleiterschicht 1 und der Siliziumnitridschicht 2 befindet sich lediglich noch eine Siliziumdioxydschicht 7. Die Verfahrensachritte laufen in gleicher Weise ab. Beim Entfernen der Siliziumdioxydschichten 3 und 5 in Figur 2c werden dann auch die Teile der Siliziumdioxydochicht 7 mitentfernt, die unter den umgewandelten Siliziumdioxydteilen 5 liegen. Das Fertigprodukt nach Figur 2d besteht folglich aus einem Halbleiterkörper 1 -und zwei übereinander liegenden Maskierungsschichten '7 und 2 und den Öffnuagen 6, die,durch beide Maskierungsschichten bis auf den HalbleiterkQxPer 1 hindurchragen. -

Claims

P a t e n t a n a 1) r ü 0 h e 1. Verfahren zum Einbrinsen von nicht als Diffusionemaoke wirkenden Schichten oder Öffnungen in eine einen Halbleiterkörper mittelbar oder unmittelbar bedeckende Siliziumnitridschicht, dadurch geL-ennzeichnet..daß-die freie-Oberfläche der Siliziumni ridschicht zunächst mit einer Siliziumdioxydschicht bedeckt wird und in diese Siliziumd:Loxydschicht in an sich bekannter Weise Öffnungen in der gewünschten Struktur bis auf die Siliziumnitridschicht durchgehend eingeätzt werden" daß dann die Siliziumnitridochicht an den freigelegten Stellen in Siliziumdioxyd umgewandelt wird und daß im Falle des Einbringens von Öffnungen in die Siliziumni ridochicht die in Siliziumdioxyd umgewandelten Teile der Siliziumnitridschicht sowie-eine eventuell vorhandene weitere Siliziumdioxydochicht bis auf den Halbleiterkörper durchgehend entfernt werden. .
2. Verfahren nach-Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß -die Bedeckung der Siliziumnitridschicht mit einer Siliziumdioxydschicht durch Umwandlung der Oberfläche der Siliziumnitridochicht erfolgt. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet., daß die Umwandlung der Oberfläche der Siliziumnitridsehicht in eine oberflächliche Biliziumdioxydochicht bei, erhO*'hten-Temperaturen in feuchter SauerstOffatmosphäre erfolgte-4.
Verfahren nach Anspruch l oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Halbldterkörper und der Silizilimnitridschicht eine weitere Biliziumdioxydochicht angebracht wird.