DE1696625B2 - Verfahren zum Erzeugen einer Nitridschutzschicht auf einem Halbleiterkörper - Google Patents

Verfahren zum Erzeugen einer Nitridschutzschicht auf einem Halbleiterkörper

Info

Publication number
DE1696625B2
DE1696625B2 DE1967Y0001211 DEY0001211A DE1696625B2 DE 1696625 B2 DE1696625 B2 DE 1696625B2 DE 1967Y0001211 DE1967Y0001211 DE 1967Y0001211 DE Y0001211 A DEY0001211 A DE Y0001211A DE 1696625 B2 DE1696625 B2 DE 1696625B2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
nitride
oxide layer
protective layer
colored
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE1967Y0001211
Other languages
English (en)
Other versions
DE1696625C3 (de
DE1696625A1 (de
Inventor
Syumpei Shizuoka Yamazaki (Japan)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
YAMAZAKI, SYUMPEI, SHIZUOKA, JP TDK CORPORATION, T
Original Assignee
Yamazaki Syumpei Yamazaki Industries Co Ltd Shizuoka Tdk Electronics Co Ltd Tokio Japan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yamazaki Syumpei Yamazaki Industries Co Ltd Shizuoka Tdk Electronics Co Ltd Tokio Japan filed Critical Yamazaki Syumpei Yamazaki Industries Co Ltd Shizuoka Tdk Electronics Co Ltd Tokio Japan
Publication of DE1696625A1 publication Critical patent/DE1696625A1/de
Publication of DE1696625B2 publication Critical patent/DE1696625B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE1696625C3 publication Critical patent/DE1696625C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/0217—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/314—Inorganic layers
    • H01L21/318—Inorganic layers composed of nitrides
    • H01L21/3185—Inorganic layers composed of nitrides of siliconnitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02126—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC
    • H01L21/0214—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC the material being a silicon oxynitride, e.g. SiON or SiON:H
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/02227—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
    • H01L21/02247—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by nitridation, e.g. nitridation of the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02299—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment
    • H01L21/02312—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment treatment by exposure to a gas or vapour
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
    • H01L21/02345—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to radiation, e.g. visible light
    • H01L21/02348—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to radiation, e.g. visible light treatment by exposure to UV light
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/043—Dual dielectric
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/106—Masks, special
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/112—Nitridation, direct, of silicon
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/113—Nitrides of boron or aluminum or gallium
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/114—Nitrides of silicon

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Description

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch Grenzfläche zwischen der Nitridscrm»zschicht und gekennzeichnet, daß in der Gasphase ein geringer 45 dem Halbleiterkörper bleibt in ihrem Ausgangszu-Anteil eines Titan- oder Vanadiumhalogenids ver- stand, und eine sehr hohe dielektrische Durchbruchs-
' " spannung bleibt erhalten.
Weitere Untersuchungen haben ergeben, daß man nach diesem Verfahren Nitridschutzschichten mit einer Dicke bis zu 1000 Ä erzeugen kann, wenn man nicht eine elektrochemische Beizung vornimmt, beispielsweise eine anodische Oxydation in einer Flußsäurelösung. Wenn also auch die spezifische Durchbruchsspannung der Nitridschutzschicht sehr groß ist.
reicht die Gesamtdurchbruchsspannung infolge der geringen Schichtdicke in manchen Fällen nicht vollständig aus.
Deshalb bezweckt die Erfindung in weiterer Ausbildung eine Vergrößerung der Schichtdicke der Nitridschutzschicht auf dem Halbleiterkörper bzw. die Ausbildung einer mehrlagigen Nitridschutzschicht. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß zusätzlich auf der ersten Nitridschicht eine oder meiircrc Nitridschutzschichten durch eine an sich bekannte Reaktion aus einer gasförmigen Mischung von einem Siliziumhalogcnid oder Silan und von Ammoniak oder Hydrazin oder durch einen an sich bekannten Zerstäubungsprozcß in einer Stickstoff- oder
belichtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß besagte farbige Oxidschicht auf
handlung mit einer dampfförmigen Mischung oder einer wäßrigen Lösung von Fluorwasserstoff und einem Oxydationsmittel hergestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine stickstoffhaltige Atmosphäre mit einem geringen Anteil von Sauerstoff oder Wasserstoff verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Temperatur im Bereich von 600° C bis 1200° C für eine Dauer bis zu 2 Stunden erhitzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß unter Ultraviolettbestrahlung bei e.;:ier Temperatur von etwa 100° C nitriert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich auf der ersten Nitridschicht eine oder mehrere Nitridschutzschichten durch eine an sich bekannte Reaktion aus einer gasförmigen Mischung von einem Siliziumhalogenid oder Silan und von Ammoniak oder Hydrazin oder durch einen an sich bekannten Zerstäubungsprozeß in einer Stickstoff- oder Ammoniakatmosphäre abgeschieden wird bzw. werden.
wendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise eine abschließende Wärmebehandlung bei einer Temperatur im Bereich von 800 bis 1000° C in einer Ammoniak- oder Hydrazinatmosphäre vorgenommen wird.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Nitridschutzsciiicht auf einem Halbleiterkörper.
Aus der Zeitschrift »Journal of the Elcktrochemical Society« 113 (1966), Heft 7, Seite 698, ist es bekannt, zur Oberflächenpassivierung von Halbleiterkörpern Siliziumnitrid zu verwende!:.
Zum Schutz und zur Passivierung der Oberflächen von Halbleiterbauelementen verwendet man in weitem Umfang farbige Oxidschichten, beispielsweise für
Ammoniakatmosphäre abgeschieden wird bzw. werden.
Diese mehrlagige Nitridschutzschicht kann in jeder gewünschten Dicke hergestellt werden, so daß man auch jeden gewünschten Wert dei Durchbruchsspannung erzielen kann. Die Nitridschutzschicht selbst weist ebenso wie die einlagige Nitridschutzschicht eine ausgezeichnete Alterungsstabilität auf.
Dabei geht man zweckmäßig so vor, daß in an sich bekannter Weise eine abschließende Wärmebehandlung bei einer Temperatur im Bereich von 800 bis 1000° C in einer Ammoniak- oder Hydrazüiatmosphäre vorgenommen wird. Die Abscheidung und Wärmebehandlung von Siliziumnitridschichten bei Temperaturen zwischen 700 und 900° C sind in der Zeitschrift »SoUf-State Electronics« 8 (1965), Heft 8, Seite 654, beschrieben.
Im folgenden sind zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.
Bildung einer einlagigen Nitridschutzschicht
Die Oberfläche eines Halbleite-körpers oder eines Halbleiterbauelements aus Silizium oder Germanium wird in einer Ultnschallspülmaschine gereinigt und einer Lösung aus Flußsäure und Salpetersäure oder Wasserstoffperoxid oder einem Dampfgemisch aus Fluorwasserstoff ^nd Ozon, Stickstoffoxid oder Stickstoffdioxid für eine entsprechen 's Zeitdauer ausgesetzt (bei einer Lösungsmisrhung für eine Minute bis 30 Minuten bei Zimmertemperatur :>der einige Minuten bis eine Stunde bei einer Temperatur von 0° C, bzw. einem Dampfgemisch für einige Sekunden bis zu 20 Minuten bei Zimmertemperatur oder einige 10 Sekunden bis 30 Minuten bei einer Temperatur von 0° C), so daß eine farbige Oxidschicht auf der Oberfläche des Grundkörpers entsteht. Da diese farbige Oxidschicht noch chemisch und physikalisch instabil ist, kann man sie durch Erhitzung in einer gereinigten Ammoniakatmosphäre innerhalb eines elektrischen Ofens auf eine Temperatur von etwa 600° C für die Dauer von einer Stunde nitrieren (bei gleichzeitiger Bestrahlung mit ultraviolettem Licht genügt die Erhitzung auf eine vergleichsweise niedrige Temperatur von etwa 100° C). Die Untersuchung der gebildeten Schicht mit Hilfe der Infrarotspektroskopie ergibt, daß die entstehende Schutzschicht von den bekannten Oxidschichten verschieden ist und eine Nitridschutzschicht darstellt.
Bei der Durchführung der oben beschriebenen Nitrierungsreaktion erhält man durch Zusatz eines geringen Antei'.G von Sauerstoff oder Wasserdampf zu der Ammoniak-, Hydrazin- oder Stickstoff atmosphäre (in einem Anteil von etwa Vioooo bezüglich des Ammoniak-, Hydrazin- oder Stickstoffvolumens) eine Schutzschicht aus einer Mischung von Siliziumoxid und -nitrid, wenn der Halbleitergrundkörpcr aus Silizium besteht.
Nach der bekannten Technik zur Oberflächenpassivierung voi Halbleiterbauelementen wird eine Siliziumoxidschicht durch Erhitzen des Grundkörpcrs in einer Sauerstoff- oder Wasserdampratmosphäre erzeugt, wobei der Grundkörper aus einem gereinigten Werkstoff hergestellt ist. Wenn auch diese Siliziumoxidschicht eine gleichmäßige Struktur hat, ergeben sich durch Alterung zwangläulig Änderungen der Kenngrößen, so daß eine Siliziumdioxidschicht keine Ollständig befriedigende Oberflächenpassivierung eii'i^s Halblcitcrgrundkörpcrs ergibt.
Die Schutzschicht nach der Erfindung ist andererseits eine Nitridschutzschicht, die nicht nur überlegene elektrische Eigenschaften gegenüber einer Siliziumdioxidschicht aufweist, sondern auch andere vorteilhafte Kenngrößen besitzt, die sich aber infolge Alterung nicht ändern. Infolgedessen ist die vorliegende Erfindung für die Herstellung von Schutzschichten zur Oberflächenpassivierung von Transistoren, beispielsweise Feldeffekttransistoren, Dioden, ίο beispielsweise Gleichrichtern und Festkörperbauelementen geeignet, wo sie eine Schutzschicht für derartige Bauelemente darstellt.
Herstellung einer mehrlagigen Nitridschutzschicht Ein Halbleitergrundkörper oder -bauelement aus Silizium oder Germanium wird mit destilliertem Wasser gespült, danach wird die Oberfläche in Alkohol gespült, worauf eine Veresterung der gespülten Oberfläche erfolgt. Dieses Halbleiterbauelement kommt dann z. B. in einen Salpetersäure enthaltenden Glaskolben; für eine Dauer von 10 bis 20 Minuten hält man einen Siedevorgang aufrecht, so daß man eine dünne Oxidschicht auf der Oberfläche des Grundkörpers erhält, woduich man dieser hydrophile Eigenschaften verleiht. Der vorbehandelte Halbleitergrundkörper kommt dann in ein Gasgemisch aus Fluorwasserstoff und einem Oxydationsmittel wie Ozon, Distickstoffoxid, Stickstoffoxid oder Stickstoffdioxid im Verhältnis von einem Teil des Oxydationsmittels auf einige wenige hundert Teile des Fluorwasserstoffs.
Die Behandlungsdauer beträgt 5 see. bis 30 Minuten. In anderer Weise kann der Grundkörper auch in eine Mischungslösung von Flußsäure und Salpetersäure und/oder Wasserstoffperoxid als Oxydationsmittel im Verhältnis von einem Teil des Oxydationsmittels zu wenigen hundert Teilen der Flußsaure für die Dauer von einer Minute bis zu 30 Minuten eingetaucht werden. Dadurch wird jeweils ein farbiger Oxid- oder Beizfilm auf der Oberfläche des Grundkörpers gebildet. Diese Beizbehandlung ist die gleiche wie bei der Bildung einer einlagigen Nitridschutzschicht. Unmittelbar nach Bildung der farbigen Oxidschicht kommt der Grundkörper in eine Reaktionskammer, die mit hochgradig gereinigtem Ammoniak gefüllt und auf eine Temperatur zwischen 600° C und 10000C für eine Dauer von einigen Minuten bis zu einer Stunde erhitzt wird (nach Wunsch kann während dieser Reaktionsstufe eine Belichtung der farbigen Oxidschicht erfolgen). Wenn eine vollkommene Nitrierung der farbigen Oxidschicht gewünscht wird, kann die Erhitzungsdauer auf 1 Stunde bis zu 2 Stunden ausgedehnt oder die Erhitzungstemperatur auf 1000° C bis 1200° C erhöht werden. Dann wird beispielsweise in einem Wasserstoffträgergas Silan oder ein Siliziumhalogenid in die Reaktionskammer eingeleitet, in der sich das Halbleiterbauelement mit der Nitridschutzschicht befindet. Das Volurnenverhältnis dieses siliziumhaltigen Gases zu Ammoniak beträgt etwa 1:2 Es läuft nunmehr eine Reaktion zwischen dem Silan oder dem Siliziumhalogenid und dem Ammoniak oder Hydrazin ab, wobei Siliziumnitrid gebildet wird. Zusätzlich zu dem genannten Halogenid ist ein geringer Anteil von Titan- oder Vanadiumhalogenid in dem Wasserstoffträgergas empfehlenswert. Das so gebildete Siliziumnitrid lagert sich allmählich von selbst
5r, schachtförmig auf der in eine Nitridschicht umgewandelten farbigen Oxidschicht ab. Wenn die Dicke der Siliziumnitridschicht zwischen 500 Ä und 6000 Λ erreicht, wird die Einleitung des Silans oder Silizium-
halogenide in die Reaktionskammer abgestoppt. Darauf wird der Halbleitergrundkörper mit einer mehrlagigen Nitridschutzschicht aus der nitrierten farbigen Oxidschicht und einer Siliziumnitridablagerungsschicht in der Reaktionskammer in einer Ammoniak- oder Hydrazin atmosphäre auf eine Temperatur zwischen 800° C und 1000° C für die Dauer von einigen Minuten bis zu 30 Minuten erhitzt und danach abgekühlt. Das abgekühlte Bauelement wird dann aus der Reaktionskammer herausgenommen.
Die elektrischen Eigenschaften der mehrlagigen Schutzschicht wurden dann gemessen. Die Meßergebnisse zeigen, daß zwar die dielektrische Durchbmchsspannung von 5 X 106 V/cm geringer als die Durchbruchsspannung der farbigen Oxidschicht selbst von 107 V/cm ist, doch der spezifische Widerstand der mehrlagigen Schicht isi mit 5 X 1014 Ohm · cm größer als der der farbigen Oxidschicht, deren spezifischer Widerstand 109 bis 1011 Ohm-cm beträgt. Diese Verbesserung des spezifischen Widerstandes der mehrlagigen Schicht ist nicht nur für die Schaffung einer Schutzschicht eines Hochleistungshalbleiterbauelements wichtig, sondern ermöglicht auch die Ausbildung eines Halbleiterbauelements mit einer mehrlagigen Schutzschicht in Form eines Feldeffekttransistors und eines Festkörperbauelements.

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    Feldeffekttransistoren, Dioden und Festkörperbaugruppen. Da jedoch diese farbigen Oxidschichten normalerweise chemisch instabil sind, sind sie nicht in vollem Umfang für eine Oberflächenpassivierung ausreichend. Zur vollständigen Oberflächenpassivierung von Halbleiterbauelementen unter Verwendung solcher farbiger Oxidschichten hat man dieselben erhitzt oder bei vergleichsweise niedriger Temperatur zwischen Zimmertemperatur bis zu 100° C belichtet
    I. Verfahren zur Erzeugung einer Nitridschutzschicht auf einem Halbleiterkörper, dadurch
    gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper,
    dessen Oberfläche zur Bildung einer farbigen
    Oxidschicht oxidiert worden ist, zwecks chemischer Umwandlung dieser farbigen Oxidschicht in · ,. , , ., . ,
    die Nitridschicht in Gegenwart von Hydrazin, ίο und in einer reaktionsfreudigen, luftenthaltenden Stickstoff oder Ammoniak erhitzt oder erhitzt und Atmosphäre behandelt, damit die Oxidschicht mit der
    Luft chemisch reagiert und sich eine stabilere Oxidschicht bildet. Doch auch diese Oxidschichten besitzen keine gleichmäßige Feinstruktur und zeigi-a eben-
    einem Halbleiterkörper aus SÜizhim durch Be- 15 falls eine gewisse chemische Instabilität Wenn z.B.
    bei Transistoren das Halbleiterbauelement mit solchen Oxidschichten überzogen ist, weisen die Transistoren immer noch Änderungen der elektrischen Kenngrößen infolge einer Verschlechterung der Schutzwirkung im Laufe der Zeit auf.
    Aufgabe der Erfindung ist eine Stabilisierung der genannten farbigen Oxidschichten, so daß diese alterungsbeständig sind.
    Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch 25 gelöst, daß der Halbleiterkörper, dessen Oberfläche zur Bildung einer farbigen Oxidschicht oxidiert worden ist, zwecks chemischer Umwandlung dieser farbigen Oxidschicht in die Nitridschicht in Gegenwart von Hydrazin, Stickstoff oder Ammoniak erhitzt oder 30 erhitzt und belichtet wird. Hierdurch werden die in der farbigen Oxidschicht in großem Anteil vorhandenen, chemisch instabilen Siliziumatome in stabile^ Siliziumnitrid mit günstigen elektrischen Eigenschaften umgewandelt. Durch die genannte Behandlung 35 werden alle beweglichen Verunreinigungen aus der Grenzschicht zwischen der Nitridschutzschicht und dem Halbleiterkörper entfernt, also insbesondere Ionen oder dgl., die sonst die elektrischen Kenngrö-Ben der Anordnung nachteilig beeinflussen. Da die
    7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch ge- 4° farbige Oxidschicht durch chemisches Beizen erzeugt kennzeichnet, daß eine Mischung mit einem Ver- wird, erhält man eine saubere Grenzfläche. Eine derhältnis des siliziumhaltigen Gases zu Ammoniak artige Nitridschutzschicht ist bekannten Schutzschichim Verhältnis von 1:2 verwendet wird. ten für Halbleiterbauelemente weit überlegen. Die
DE67Y1211A 1966-10-07 1967-10-03 Verfahren zum Erzeugen einer Nitridschutzschicht auf einem Halbleiterkörper Expired DE1696625C3 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6600066 1966-10-07
JP207767 1967-01-11

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE1696625A1 DE1696625A1 (de) 1972-01-13
DE1696625B2 true DE1696625B2 (de) 1972-11-09
DE1696625C3 DE1696625C3 (de) 1979-03-08

Family

ID=26335394

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE67Y1211A Expired DE1696625C3 (de) 1966-10-07 1967-10-03 Verfahren zum Erzeugen einer Nitridschutzschicht auf einem Halbleiterkörper

Country Status (2)

Country Link
US (1) US3798061A (de)
DE (1) DE1696625C3 (de)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3924024A (en) * 1973-04-02 1975-12-02 Ncr Co Process for fabricating MNOS non-volatile memories
NL7506594A (nl) * 1975-06-04 1976-12-07 Philips Nv Werkwijze voor het vervaardigen van een halfge- leiderinrichting en halfgeleiderinrichting ver- vaardigd met behulp van de werkwijze.
US4279947A (en) * 1975-11-25 1981-07-21 Motorola, Inc. Deposition of silicon nitride
EP0154670B1 (de) * 1978-06-14 1991-05-08 Fujitsu Limited Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit einer Isolierschicht
EP0072603B1 (de) * 1978-06-14 1986-10-01 Fujitsu Limited Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit einer Isolierschicht aus Siliziumdioxid, die mit einer Schicht aus Siliziumoxynitrid bedeckt ist
JPS5559729A (en) * 1978-10-27 1980-05-06 Fujitsu Ltd Forming method of semiconductor surface insulating film
EP0023925B1 (de) * 1979-02-19 1985-07-10 Fujitsu Limited Verfahren zur herstellung eines isolierenden films für halbleiter- oberflächenund halbleiterbauelement mit diesem film
JPS5845177B2 (ja) * 1979-03-09 1983-10-07 富士通株式会社 半導体表面絶縁膜の形成法
US4266985A (en) * 1979-05-18 1981-05-12 Fujitsu Limited Process for producing a semiconductor device including an ion implantation step in combination with direct thermal nitridation of the silicon substrate
US4501777A (en) * 1982-09-22 1985-02-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Method of sealing of ceramic wall structures
JPS59215732A (ja) * 1983-05-24 1984-12-05 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 窒化珪素被膜作製方法
JPS61117841A (ja) * 1984-11-14 1986-06-05 Hitachi Ltd シリコン窒化膜の形成方法
US4610896A (en) * 1985-04-08 1986-09-09 United Technologies Corporation Method for repairing a multilayer coating on a carbon-carbon composite
DE3545242A1 (de) * 1985-12-20 1987-06-25 Licentia Gmbh Strukturierter halbleiterkoerper
US6373093B2 (en) 1989-04-28 2002-04-16 Nippondenso Corporation Semiconductor memory device and method of manufacturing the same
US5017979A (en) 1989-04-28 1991-05-21 Nippondenso Co., Ltd. EEPROM semiconductor memory device
DE4342730A1 (de) * 1993-12-15 1995-06-22 Peter Dr Peppler Verfahren zur thermochemischen Diffusionsbehandlung metallischer Werkstoffe in Gasatmosphären
JPH07335641A (ja) * 1994-06-03 1995-12-22 Sony Corp シリコン酸化膜の形成方法及び半導体装置の酸化膜
US5970384A (en) * 1994-08-11 1999-10-19 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Methods of heat treating silicon oxide films by irradiating ultra-violet light
JPH08330271A (ja) * 1995-06-02 1996-12-13 Shin Etsu Handotai Co Ltd シリコンウエーハ表面のエッチング方法及び装置
JPH1154438A (ja) * 1997-07-31 1999-02-26 Matsushita Electron Corp 立方晶窒化物半導体装置およびその製造方法
US6451714B2 (en) * 1998-08-26 2002-09-17 Micron Technology, Inc. System and method for selectively increasing surface temperature of an object
US6495800B2 (en) 1999-08-23 2002-12-17 Carson T. Richert Continuous-conduction wafer bump reflow system
US20060105106A1 (en) * 2004-11-16 2006-05-18 Applied Materials, Inc. Tensile and compressive stressed materials for semiconductors
TWI255510B (en) * 2004-12-21 2006-05-21 Ind Tech Res Inst Method of forming ultra thin oxide layer by ozonated water
US7247582B2 (en) * 2005-05-23 2007-07-24 Applied Materials, Inc. Deposition of tensile and compressive stressed materials
CA2753853C (en) * 2009-03-06 2017-04-25 Daniel S. Levi Thin film vascular stent and biocompatible surface treatment
EP2575675A4 (de) 2010-05-25 2015-07-29 Univ California Flussumleiter mit ultrageringer bruchbereichsabdeckung zur behandlung von aneurysmen und gefässerkrankungen

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3147152A (en) * 1960-01-28 1964-09-01 Western Electric Co Diffusion control in semiconductive bodies
DE1193766B (de) * 1961-01-27 1965-05-26 Siemens Ag Verfahren zur Stabilisierung der durch AEtzen erzielten Sperreigenschaften von Halbleiteranordnungen
US3385729A (en) * 1964-10-26 1968-05-28 North American Rockwell Composite dual dielectric for isolation in integrated circuits and method of making
US3597667A (en) * 1966-03-01 1971-08-03 Gen Electric Silicon oxide-silicon nitride coatings for semiconductor devices
US3422321A (en) * 1966-06-20 1969-01-14 Sperry Rand Corp Oxygenated silicon nitride semiconductor devices and silane method for making same
US3465209A (en) * 1966-07-07 1969-09-02 Rca Corp Semiconductor devices and methods of manufacture thereof

Also Published As

Publication number Publication date
DE1696625C3 (de) 1979-03-08
DE1696625A1 (de) 1972-01-13
US3798061A (en) 1974-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1696625C3 (de) Verfahren zum Erzeugen einer Nitridschutzschicht auf einem Halbleiterkörper
DE1564963C3 (de) Verfahren zum Herstellen eines stabilisierten Halbleiterbauelements
DE69635236T2 (de) Verbesserungen an Halbleiteranordnungen
DE1614540A1 (de) Halbleiteranordnung
DE2513459B2 (de) Halbleiterbauelement mit einer polykristallinen Siliciumabdeckung und Verfahren zu seiner Herstellung
DE10123858A1 (de) Verfahren zum Bilden von Silicium-haltigen Dünnschichten durch Atomschicht-Abscheidung mittels SI2CL6 und NH3
DE3206376A1 (de) Verfahren zur herstellung von siliziumoxidschichten
DE2656396A1 (de) Verfahren zur herstellung einer oxidschicht auf einer halbleiter-verbindung
DE2547304C2 (de)
DE2641387B2 (de) Verfahren zum Abscheiden einer Glasschicht
DE2539943A1 (de) Verfahren zum stabilisieren von mos-bauelementen
DE1913718C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements
EP0066730B1 (de) Gateisolations-Schichtstruktur, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
DE2550371A1 (de) Verfahren zum thermischen oxydieren von silicium
DE2028640C3 (de) Halbleiterelement mit einer auf der Oberfläche einer Halbleiterbasis befindlichen TiO tief 2 - SiO tief 2 -Mischschicht
DE3434727C2 (de)
DE2063726C3 (de) Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements
DE1589063A1 (de) Halbleiterbauclement mit einem Schutzueberzug und Verfahren zu seiner Herstellung
DE1521503A1 (de) Halbleiteranordnung mit Siliciumnitridschichten und Herstellungsverfahren hierfuer
DE1589866A1 (de) Halbleiterbauelement mit einem Schutzueberzug und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2422970B2 (de) Verfahren zum chemischen Niederschlagen von Silicium-Dioxyd-Filmen aus der Dampfphase
EP0706207B1 (de) Verfahren zur Reduzierung der Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit von Silizium
DE4320089A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Kondensators einer Halbleiterspeicherzelle
DE2750805A1 (de) Verfahren zur herstellung metallhaltiger schichten auf oberflaechen von halbleiterbauelementen
DE1809249A1 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: YAMAZAKI, SYUMPEI, SHIZUOKA, JP TDK CORPORATION, T