DE1933664C3 - Verfahren zum Überziehen von Halbleiterscheiben mit einer Schicht aus Siliciumdioxyd - Google Patents
Verfahren zum Überziehen von Halbleiterscheiben mit einer Schicht aus SiliciumdioxydInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überziehen von Halbleiterscheiben mit einer Schicht aus Siliciumdioxyd,
bei dem die auf einer Unterlage angeordneten Halbleiterscheiben in einem aus Silan und einem das
Silan zu Siliciumdioxyd oxydierenden Mittel bestehenden Reaktionsgas erhitzt werden.
Solche Verfahren sind in der US-PS 33 96 052 und in der GB-PS 11 36 218 beschrieben. Bei diesen Verfahren
wird der zu beschichtende Halbleiterkristall in einem aus verdünntem Silan und einem gasförmigen Oxydationsmittel
— bestehend aus einem Stickstoffoxyd oder Kohlendioxyd oder Wasserdampf — erhitzt oder einer
elektrischen Glimmentladung unterworfen. Solche Verfahren führen zwar zu brauchbaren SiO2-Schichten; sie
sind aber aufwendig.
Es ist Aufgabe der Erfindung mit einfacheren Mitteln zum Ziele zu kommen. Außerdem ist es die Aufgabe
der Erfindung, möglichst dichte SiO2-Schichten an der Oberfläche von Halbleiterkörpern auch dann zu erreichen,
wenn hohe Temperaturen der Scheiben aus diesem oder jenem Grand unerwünscht sind. Wesentlich
ist dabei, die SiO2-Abscheidung streng auf die Oberfläche der Halbleiterscheiben zu beschränken, also eine
SiO2-Bildung in der freien Gasphase zu unterdrücken, weil hierdurch wiederum die Porosität der Schicht begünstigt
würde. Wichtig ist auch, daß in die Schicht keine fremden Bestandteile mit eingebaut werden, wie sie
im Prinzip bei Anwendung von stickstoff- oder kohlenstoffhaltigen Reakiionsgasen möglich sind.
Erfindungsgemäß wird zur Lösung dieser Aufgabe den in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre erhitzten Halbleiterscheiben das Silan (S1H4) in Form eines aus einer gegen die Halbleiterscheiben gerichteten Düse austretenden Gasstrahles zugeführt, dabei der Gehalt des aus Inertgas und Silan bestehenden Gasstrahles auf höchstens 1 Volumprozent Silan und die Temperatur der Halbleiterscheiben auf mindestens 200 und höchstens 5000C gehalten und schließlich der Abstand der das Sihn liefernden Düse von den Halbleiterscheiben derart bemessen wird, daß das Silan-lnertgasgemisch die Oberfläche der Halbleiterscheiben noch als Strahl erreicht, dessen Auftreffstelle dicht über die Halbleiterscheiben geführt wird.
Diese Bedingungen sind so abgestimmt, daß eine SiO2-Bildung in der freien Gasphase unmöglich ist. Sie bleibt deshalb streng auf die Auftreffstelle des aus der Düse hervortretenden Gasstrahles beschränkt, was optisch leicht zu verfolgen ist.
Im Interesse gleichmäßiger Schichtstärken ist es wesent'iich, wenn der Gasstrahl seine Richtung nicht verändert, also unter konstantem Winkel, vorzugsweise senkrecht auf die zu beschichtenden Halbleiterscheiben auftnfft Als Inertgas kommen in Betracht: Stickstoff, Argon sowie andere Edelgase Die optimale Abscheidungstemperatur der Halbleiterscheiben ist bei 450 bis 5000C gegeben.
Erfindungsgemäß wird zur Lösung dieser Aufgabe den in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre erhitzten Halbleiterscheiben das Silan (S1H4) in Form eines aus einer gegen die Halbleiterscheiben gerichteten Düse austretenden Gasstrahles zugeführt, dabei der Gehalt des aus Inertgas und Silan bestehenden Gasstrahles auf höchstens 1 Volumprozent Silan und die Temperatur der Halbleiterscheiben auf mindestens 200 und höchstens 5000C gehalten und schließlich der Abstand der das Sihn liefernden Düse von den Halbleiterscheiben derart bemessen wird, daß das Silan-lnertgasgemisch die Oberfläche der Halbleiterscheiben noch als Strahl erreicht, dessen Auftreffstelle dicht über die Halbleiterscheiben geführt wird.
Diese Bedingungen sind so abgestimmt, daß eine SiO2-Bildung in der freien Gasphase unmöglich ist. Sie bleibt deshalb streng auf die Auftreffstelle des aus der Düse hervortretenden Gasstrahles beschränkt, was optisch leicht zu verfolgen ist.
Im Interesse gleichmäßiger Schichtstärken ist es wesent'iich, wenn der Gasstrahl seine Richtung nicht verändert, also unter konstantem Winkel, vorzugsweise senkrecht auf die zu beschichtenden Halbleiterscheiben auftnfft Als Inertgas kommen in Betracht: Stickstoff, Argon sowie andere Edelgase Die optimale Abscheidungstemperatur der Halbleiterscheiben ist bei 450 bis 5000C gegeben.
Der Gasstrahl wird mit einer Geschwindigkeit von 1 cm/sek. über die zu beschichtenden Scheiben hinweggeführt.
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 O2 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 S1H4 liefert. Dies ist
bei der an Hand der Figur beschriebenen Anlage der Fall.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt, in einfacher Weist Silicium- und andere Halbleiterscheiben mit
dichten, sowohl als Schutzschicht als auch als Diffusionsmaskierung vorzüglich geeigneten SiO2-Schichten
beliebiger Stärke, vorzugsweise von 100 bis 25 000 A Dicke, aufzubringen. Die Schichtdickenkonstanz hängt
von der Gleichmäßigkeit der Führung des Gasstroms über die Unterlage ab und läßt sich ohne weiteres 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 Regelventiie.
Die in der Figur dargestellte Anordnung leistet das Verlangte in vollem Maße. 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 ausgebildet. Auf der Oberseite der Unterlage befinden
sich die mit den SiCte-Schichten zu versehenden Halbleiterkristalle
2. Die Unterlage ruht auf einem Wagen 3, der auf Schienen 4 mit gleichförmiger Geschwindigkeit
geradlinig unter der Düse 5 verschoben wird. Gleichzeitig wird die Düse, ohne ihren Abstand von der Unterlage
1 zu verändern, senkrecht dazu hin- und herbewegt. Dies kann beispielsweise durch Anwendung eines
Exzenters und einer geradlinigen Führung geschehen. Wichtig ist, daß auch die Geschwindigkeit der Düse —
wenigestens 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 I und die Scheiben 2 auftreffenden Gasstrahls 6 abzustimmen, daß die Unterlage und die
Scheiben gleichförmig und dicht vom Strahl überstrichen werden. Zur Kontrolle der Temperatur können
Thermoelemente vorgesehen sein.
Der für die Oxydation erforderliche Sauerstoff wird zweckmäßig der atmosphärischen Luft entnommen. Er
steht in ausreichender Menge zur Verfügung, wenn die Anordnung nicht in einem vollständig gegen Luft abgeschlossenen
Gefäß betrieben wird.
Die gleichförmige Beschichtung mit S1O2 läßt sich
unmittelbar an Hand von Verfärbungen bzw. an Hand des Auftretens von Interferenzfarben feststellen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Verfahren zum Oberziehen von Halbleiterscheiben mit einer Schicht aus Siliciumdioxyd, bei
dem die auf einer Unterlage angeordneten Halbleiterscheiben in einem aus Silan und einem das: Silan
zu Siliciumdioxyd oxydierenden Mittel bestehenden Reaktionsgas erhitzt werden, dadurch
gekennzeichnet, daß den in einer sauerstoffhaltigen
Atmosphäre erhitzten Halbleiterscheiben das Silan (SiH4) in Form eines aus einer gegen die
Halbleiterscheiben gerichteten Düse austretenden Gasstrahls zugeführt, dabei der Gehalt des aus Inertgas
und Silan bestehenden Gasstrahles auf höchstens 1 Volumprozent Silan und die Temperatur der
Halbleiterscheiben auf mindestens 200 und höchstens 5000C gehalten und schließlich der Abstand
der das Silan liefernden Düse von den Halbleiterscheiben derart bemessen wird, daß das Silan-Inertgasgemisch
die Oberfläche der Halbleiterscheiben noch als Strahl erreicht, dessen Auftreffstelle dicht
über die Halbleiterscheiben geführt wird.
2. Verfahren nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt des Silan-Inertgasgemisches
an S1H4 auf 0,5 bis 0,8 Volumprozent eingestellt wird.
3. Verfahren nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der zu beschichtenden
Halbleiterscheiben auf 450°C eingestellt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung des aus
der Düse austretenden Strahles aus dem Silan-Inertgasgemisch
in bezug auf die Oberfläche der zu beschichtenden Halbleiterscheiben und deren Unterlage
sowie der Vertikalabstand der Düsenmündung von dieser Unterlage während des Gesamtverlaufs
des Abscheideverfahrens auf konstante Werte gehalten werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Unterlage für die
zu beschichtenden Halbleiterscheiben ein auf Schienen (4) bewegbarer und als elektrische Heizplatte
ausgebildeter Wagen (3) verwendet und im aufgeheizten Zustand zusammen mit den auf ihm liegenden
Halbleiterscheiben (2) geradlinig unterhalb der das Silan-Inerlgasgemisch liefernden und sich senkrecht
zur Bewegungsrichtung des Wagens (3) bewegenden Düse (6) verschoben wird.
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19691933664 DE1933664C3 (de) | 1969-07-02 | Verfahren zum Überziehen von Halbleiterscheiben mit einer Schicht aus Siliciumdioxyd | |
| NL7005770A NL7005770A (de) | 1969-07-02 | 1970-04-21 | |
| CA086,393A CA942602A (en) | 1969-07-02 | 1970-06-24 | Production of a protective layer of sio2 on the surface of semiconductor plates |
| US49618A US3681132A (en) | 1969-07-02 | 1970-06-25 | Method of producing a protective layer of sio2 on the surface of a semiconductor wafer |
| AT588570A AT324423B (de) | 1969-07-02 | 1970-06-30 | Verfahren zum überziehen von halbleiterscheiben mit einer gleichmässigen schicht aus siliciumdioxyd |
| FR7024184A FR2056427A5 (de) | 1969-07-02 | 1970-06-30 | |
| CH985270A CH542936A (de) | 1969-07-02 | 1970-06-30 | Verfahren zum Überziehen von Halbleiterscheiben mit einer gleichmässigen Schicht aus SiO2 |
| GB31837/70A GB1281298A (en) | 1969-07-02 | 1970-07-01 | IMPROVEMENTS IN OR RELATING TO THE PRODUCTION OF A PROTECTIVE LAYER OF SiO2 ON THE SURFACE OF SEMICONDUCTOR PLATES |
| SE09223/70A SE359195B (de) | 1969-07-02 | 1970-07-02 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19691933664 DE1933664C3 (de) | 1969-07-02 | Verfahren zum Überziehen von Halbleiterscheiben mit einer Schicht aus Siliciumdioxyd |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1933664A1 DE1933664A1 (de) | 1971-01-14 |
| DE1933664B2 DE1933664B2 (de) | 1976-01-22 |
| DE1933664C3 true DE1933664C3 (de) | 1976-09-09 |
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