DE1933664A1 - Verfahren zum Herstellen einer Schutzschicht aus SiO2 an der Oberflaeche eines Halbleiterkoerpers,z.B. Silicium - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer Schutzschicht aus SiO2 an der Oberflaeche eines Halbleiterkoerpers,z.B. Silicium

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Description

Verfahren zum Herstellen einer Schutzschicht aus SiO2 an der Oberfläche eines Halbleiterkörpers, z.B. aus Silicium.
Die Erfindung bezieht sich auf- ein Verfahren zum überziehen von Halbleiterscheiben, insbesondere aus einkristallinem Silicium, Germanium oder einer A B -Verbindung, mit einer gleichmäßigen Schicht aus SiO2 j bei dem die erhitzten Scheiben einem, zur Abscheidung von SiO2 befähigten Reaktionsgas ausgesetzt werden»
Es ist üblich, Siliciumeinkristalle durch thermische Oxydation mit einer solchen Schicht zu überziehen. Dies geschieht,, indem der Kristall in einem oxydierenden Medium, vorzugsweise Sauerstoff oder Wasserdampf, erhitzt wird. Zur Erzielung genügend dicker SiOp-Schichten sind jedoch verhältnismäßig hohe, weit über 500 C liegende Temperaturen an der Halbleiteroberfläche erforderlich, so daß sich die Erzeugung von SiOp-Schutzschichten auf bereits fertiggestellten Halbleiter-Bauelementen wegen der Gefahr eines Nachdiff.undierens von Dotierungsstoffen nicht empfiehlt.
Vorwiegend bei der Herstellung von Schutzschichten auf Germanium oder AB -Verbindungen ist es ferner üblich,
p aus einem Reaktionsgas abzuscheiden. Hierfür ist die Verwendung von leicht flüchtigen Siloxanen oder Kieselsäureeßtern bekannt, welche zum Verdampfen gebracht, mit einem inerten Trägergas vermengt, den zu beschichtenden erhitzten Halbleiterscheiben zugeführt werden. Da diese Verbindungen zugleich Silicium und Sauerstoff enthalten, entsteht das . gewünschte SiO2 durch pyrolytische Zersetzung, ohne daß
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2 -
dem Reaktionsgas ein die Oxydation "bewirkendes Agenz zugeführt werden muß.
Derartige Schichten müssen, um genügende Haftfestigkeit auf ihrer Unterlage zu entfalten, sowie um bei ihrer Verwendung als Diffusionsmaskierung einen ausreichenden Schutz gegen unerwünschtes Eindringen von Dotierungsstoff zu gewährleisten, ebenfalls bei hohen Temperaturen, z.B. 600 oder 7000C, aufgebracht werdeno Außerdem' sind derartige Reaktionsgase dann nicht immer günstig, wenn die Herstellung äußerst " gleichförmiger Schichten erwünscht ist, weil die Möglichkeit besteht, daß dennoch Spuren von J1remdbestandteilen9 Z0B, SiG, in die entstehende SiOp-Schicht eingebaut v/erden können. Dadurch werden üngleichmäßigkeiten bewirkt0
Zur Erzielung äußerst gleichförmiger SiOg-Schichten bei dem eingangs definierten Verfahren schlägt die Erfindung vor, daß über die auf einer Unterlage angeordneten, auf höchstens 500° C erhitzten Halbleiterscheiben ein aus SiH, und Inertgas bestehender Gasstrahl derart ge führ-': wird, daß die Unterlage mindestens im Bereich der aufliegenden Halbleiterscheiben vom Gasstrahl dicht bestrichen und dabei gleichzeitig Sauer-) stoff auf die erhitzten Halbleiterscheiben zur Einwirkung
gebracht wird» ·
Es ist ferner wesentlich, daß der Gasstrahl seine Richtung nicht verändert, daß er also unter konstantem Winkel, vorzugsweise senkrecht, auf der Unterlag« mit den zu beschichtenden H albleiterschaiben auftriffto Als Inertgas kommen in Betracht: Stickstoff, Argon sowie andere Edelgase; sie stellen bei weitem den Hauptanteil des in Form eines Strahles gegen die zu beschichtenden Scheiben gerichteten .Reaktionsgases, dessen Gehalt an SiH. höchstens 1 Vol$ betragen sollo Die zu beschichtende Halbleiteroberfläche soll auf mindestens 200° C und höchstens 550° C erhitzt werden,, Optimale Verhältnisse erhält man bei 450 - 500° G0
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Der Gasstrahl wird mit einer Geschwindigkeit von 1 cm/sek» über die zu beschichtenden Scheiben hinv/eggeführt» Er tritt vorzugsweise aus einer ständig vertikal nach unten gerichteten Düse aus, deren Abstand von der die zu beschichtenden Scheiben tragenden Unterlage so gering bemessen ist, daß das Gas auf der Unterlage und- den Halbleiterscheiben noch in Form eines Strahls auftrifft.
Für den zur Oxydation benötigten Sauerstoff kann ein aus reinem Op bestehendes Reservoir vorgesehen sein. Vorzugsweise wird man jedoch das Behandlungsgefäß nicht abschließen, so daß Luftsauerstoff Zutritt zu dem vorzunehmenden Prozeß hat und den für die Oxydation benötigten Partner zum SiH. lieferte Dies ist bei der an Hand der Figur beschriebenen Anlage der falle
Das erfindunjsgemäße Verfahren erlaubt, in einfacher Weise Silicium- und andere Halbleiterscheiben mit dichten;, sowohl als Schutzschicht als auch als Diffusionsmaskierung vorzüglich geeigneten SiOp-Schichten beliebiger Stärke, vorzugsweise von 100 - 25=000 S. Dicke, aufzubringen» Die Schichtdickenkonstanz hängt von der Gleichmäßigkeit der Führung des Gasstroms über die Unterlage ab und läßt sich ohne weitei"es auf Toleranzen von weniger als 5 $;. insbesondere von weniger als 2 $, abstimmen,, Es wird ohne weiteres verständlich, daß die Gleichmäßigkeit auch von der Gleichmäßigkeit der Gaszuführung abhängt» Es empfiehlt sich deshalb die Anwendung besonderer Regelventile„
Die in der Figur dargestellte Anordnung leistet das Verlangte in vollem Maßeo Sie kann auch als Durchlaufofen ausgebildet sein. Eine aus hitzebeständigem Metall wie V2A-Stahl bestehende Unterlage 1 ist durch nicht gezeichnete bekannte Mittel als elektrische Heizplatte ausgebildete Auf der Oberseite der Unterlage befinden sich die mit den SiO2-Schichten zu versehenen Halbleiterkristalle 2. Die
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Unterlage ruht auf einem Wagen 3, der auf Schienen 4 mit gleichförmiger Geschwindigkeit geradlinig unter der Düse verschoben wird» Gleichzeitig wird die Düse-, ohne ihren Abstand von der Unterlage 1 zu verändern, senkrecht dazu hin- und herbewegt0 Dies kann beispielsweise durch Anwendung eines Exzenters und einer geradlinigen Führung geschehen, Wichtig ist, daß auch die Geschwindigkeit der Düse - -wenigstens' solange der Strahl gegen die zu beschichtenden Scheiben gerichtet ist - gleichförmig ist„ Die Geschwindigkeit des Wagens 3 und der Düse 5 ist derart aufeinander und auf den Querschnitt des auf die Unterlage 1 und die Scheiben auftreffenden Gasstrahls 6 abzustimmen, daß die Unterlage und die Scheiben gleichförmig und dicht vom Strahl überstrichen 'werden,, Zur Kontrolle der Temperatur können Thermoelemente vorgesehen
Der für,die Oxydation erforderliche Sauerstoff wird zweckmäßig der atmosphärischen luft entnommer:.<, Er steht in ausreichender Menge zur Verfügung, wenn die Anordnung nicht in einem vollständig gegen Luft abgeschlossenen Gefäß betrieben wirdo
Die gleichförmige Beschichtung mit SiOp läßt sich unmittelbar an Hand von Verfärbungen bzw» an Hand des Auftretens von Interferenzfarben feststellen,,
5 Patentansprüche,
1 Figur.
PA 9/493/1020 - 5 -
00988 3/1090

Claims (1)

  1. -'5 Patentansprüche
    Verfahren zum Überziehen von Halbleiterscheiben, insbesondere aus einkristallinem Silicium, Germanium oder einer A 3 -Verbindung, mit einer gleichmäßigen Schicht aus SiOpj bei dem die erhitzten Halbleiterscheiben einem zur Abscheidung von SiOp befähigten Reaktionsgas ausgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß über die auf einer beheizten Unterlage angeordneten, höchstens auf 500° C erhitzten Halbleiterscheiben ein aus SiH, und Inertgas bestehender Gasstrahl derart geführt wird, daß ' die Unterlage mindestens im Bereich der aufliegenden Halbleiterscheiben vom Strahl dicht bestrichen und gleichzeitig Sauerstoff auf die erhitzten Halbleiterscheiben zur Einwirkung gebracht wird„
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt des SiH.-Inertgas-Gemisches an SiH, auf höchstens 1 Volfo (insbesondere auf 0,5 - 0,8 Vol$) eingestellt wird»
    Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der zu beschichtenden Scheiben, insbe- ä sondere Siliciumscheiben, auf 450° G eingestellt wird»
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung des aus einer Düse austretenden Gasstrahls in Bezug auf die Oberfläche der zu beschichtenden Scheiben und ihre Unterlage sowie der Vertikalabstand der Düsenmündung von dieser Unterlage während des gesamten Verfahrens konstantgehalten v/irdo
    Verfahren nach einem de.r Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß Luftsauerstoff zur Erzielung der Oxydation des SiH. verwendet wird«
    009883/1090
    Leerseite
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