DE2136239A1 - Verfahren zum Passivieren eines Mesa-PN-Übergangs - Google Patents
Verfahren zum Passivieren eines Mesa-PN-ÜbergangsInfo
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Description
PATENTANWÄLTE
DIPL.-ING. LEO FLEUCHAUS
DIPL.-ING. LEO FLEUCHAUS
Motorola, Inc. 9401 West Grand Avenue Franklin Park, Illinois
V.St.A.
Verfahren zum Passivieren eines Mesa-PN-Übergangs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Passivieren eines Mesa-PN-Obergangs, wobei zunächst auf einer
Siliciumscheibe ein PN-Öbergang gebildet wird.
Das Passivieren von Mesa-PN-Obergängen läßt sich bisher nicht in voll befriedigender Weise ausführen. Derartige
Mesa-PN-Öbergänge werden bisher durch eine Siliciumdioxydschicht passiviert, die durch Eloxieren oder pyrolytische
Verfahren aufgebaut wird. Ein derart passivierter Mesa-Aufbau ist nicht zufriedenstellend passiviert, da die nach
den bekannten Verfahren aufgebrachten Schichten notwendigerweise bei verhältnismäßig niederer Temperatur hergestellt
werden, und infolgedessen im allgemeinen porös sind. Damit besitzen derartige Siliciumdioxydschichten nicht die, für
das Passivieren erwünschte Homogenität und Qualität thermisch gewachsener Siliciumdioxydschichten. Auch ist die
ionische Ladungsdichte für bei pyrolytisch aufgebrachten oder eloxierten Schichten größer, was zu Instabilitäten
an den PN-Übergängen beiträgt. Auch werden die seitlichen
Fs/ba Λ Flächen
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O M2O5P-579
Flächen des Mesa-Aufbaus bei durch pyrolytische Ablagung
hergestellte Siliciumdioxydschichten in der Regel im Bereich der oberen Fläche des Mesa-Aufbaus nicht hinreichend
bedeckt, was die Qualität insbesondere angrenzender Metallkontakte beeinträchtigt.
Es ist bereits bekannt, daß in einem Halbleiteraufbau die beste Passivierung durch Siliciumdioxydschichten
erfolgt, die durch thermisches Aufwachsen geschaffen sind. Es ist jedoch bisher nicht möglich, die seitlichen
Flächen von Mesa-Aufbauten durch thermisch gewachsene Siliciumdioxydschichten zu bedecken. Die Schwierigkeit
der Passivierung eines Mesa-Aufbaus mit einer hochqualitativen, thermisch gewachsenen Oxydschicht steht auch in
Verbindung mit der Herstellung von Metallkontakten auf der Oberfläche des Mesa-Aufbaüs. Daher wird bei bisher
bekannten Verfahren zur Herstellung von Mesa-Strukturen notwendigerweise zunächst der Metallkontakt hergestellt
und anschließend die Siliciumdioxydschicht durch thermisches Wachsen aufgebracht. Bei diesem Verfahren kann jedoch
die passivierende Schicht nicht.mit ausreichender Qualität sich ausbilden, da verhältnismäßig niedere
Temperaturen erforderlich sind, z.B. in der Größenordnung von 900°C, damit der bzw. die Metallkontakte auf
der Oberfläche des Mesa-Aufbaus nicht schmelzen und, oder legieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zum Passivieren von Mesa-PN-Obergängen zu schaffen, wobei
die passivierende Siliciumdioxydschicht eine sehr hohe Qualität besitzt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Siliciumnitridschicht auf demjenigen Teil der Oberfläche
des Siliciumkörpers angebracht wird, der anschließend die Oberfläche des Mesa-Aufbaus darstellt, daß die Silicium-
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- 2 - scheibe
η
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scheibe zur Herstellung des Mesa-Aufbaus geätzt wird, daß eine Siliciumdioxydschicht an den Seiten des Mesa-Aufbaus
thermisch aufgebracht wird, und daß die Siliciumnitridschicht von der Oberfläche des Mesa-Aufbaus entfernt
wird, in dem anschließend vorzugsweise ein Metallkontakt angeordnet wird.
Weitere Merkaale der Erfindung sind Gegenstand von
Unteransprüchen.
Weitere Merkmale und Vorteile gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung
mit den Ansprüchen und der Zeichnung hervor. Es zeigen:
Passivierung eines Mesa-PN-Obergangs gemäß der Erfindung.
Gemäß Fig. 1 wird von einer Siliciumscheibe mit einem PN-Übergang zwischen der Schicht 10 mit N-Leitung und
der Schicht 12 mit P-Leitung ausgegangen. Die Anordnung der Leitfähigkeit der beiden Schichten kann auch umgekehrt sein. Die Schicht 12 kann epitaxial oder durch
Diffusion in herkömmlicher Weise hergestellt sein, wobei für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch Halbleiterscheiben mit drei oder mehr
PN-Obergangen Verwendung finden können. Auf der Schicht
12 wird eine Schicht 14 aus Siliciumnitrid gebildet, wobei das Siliciumnitrid durch Erhitzen der Halbleiterscheibe auf eine Temperatur von ungefähr HOO0C aus
einem über die Halbleiterscheibe geführten Gemisch aus Silan, Ammoniak und Wasserstoff in herkömmlicher Weise
niedergeschlagen wird. Der sich dabei ergebende Aufbau ist in Fig. 2 dargestellt
- 3 - Ober
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Ober der Siliciumnitridschicht 14 wird eine Siliciumdioxydschicht 16 pyrolytisch niedergeschlagen, wodurch
man den Aufbau gemäß Fig. 3 erhält. Die Siliciumdioxydschicht 16 wird dann, unter Verwendung eines lithographischen
Verfahrens mit einem Muster versehen und in Fluorwasserstoff geätzt, um eine Siliciumdioxydmaske 18 zu
schaffen, die in Fig. 4 dargestellt ist. Diese Siliciumdioxydmaske 18 schützt den darunterliegenden Bereich
aus Siliciumnitrid, während die übrige Siliciumnitridschicht 14 weggeätzt wird. Der nach diesem Ätzvorgang
sich ergebende Aufbau ist in Fig. 5 dargestellt, und besitzt, zwei übereinanderliegende Masken 18 und 20.
* Diese Siliciumdioxydmaske 18 und Siliciumnitridmaske
schützt den Oberflächenbereich der Siliciumscheibe während dem Ätzten der Siliciumschichten 10 und 12 in
einer herkömmlichen Lösung aus Salpetersäure, Fluorwasserstoffsäure und Acetylsäure um den Mesa-Aufbau zu
bilden. Dieser Mesa-Aufbau ist in Fig. 6 dargestellt und besitzt einen oberen Teil 22, einen mittleren Teil 24
und einen Basisteil 1OA.
Anschließend wird die Siliciumdioxydmaske 18 entfernt, sodaß nur noch die Siliciumnitridmaske 20 gemäß Fig. 7
auf der Mesastruktur vorhanden ist. Diese Siliciumdioxydmaske wird in herkömmlicher Weise mit Fluorwasserstoffsäure
entfernt, wobei die Siliciumnitridschicht im wesentlichen nicht beeinträchtigt wird.
Der nach diesem Ätzvorgang vorhandene Mesa-Aufbau mit der Siliciumnitridmaske 20 wird auf eine Temperatur von
etwa 9000C gebracht, und dabei in einer oxydierenden Atmosphäre gehalten, um eine Siliciumdioxydschicht 26
thermisch aufzutragen, die die freiliegende Oberfläche der Siliciumscheibe gemäß Fig. 8 bedeckt. Damit werden
die Seiten des Mesa-Aufbaus von der Siliciumdioxydschicht 26,
- 4 - das
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das heißt die freiliegenden Flächen des oberen Teils 22, des mittleren Teils 24 und die Oberfläche des Basisteils
IO a des Mesa-Aufbaus passiviert. Die Siliciumdioxydschicht
26 stellt eine hochwertige Schicht gleichförmiger Dicke dar. Es ist von besonderer Wichtigkeit, daß die Dicke
dieser Siliciumdioxydschicht 26 in dem Bereich des oberen Teils 22, das heißt in dem Bereich der in der
Nähe der Siliciumnitridmaske 20 liegt, ausreichend dick ist.
Anschließend wird die Siliciumnitridschicht 20 durch Ätzen mit phosphoriger Säure entfernt, um die Oberfläche
28 des Mesa-Aufbaus gemäß Fig. 9 freizulegen, wobei jedoch die Siliciumdioxydschicht 26 im wesentlichen
unversehrt bleibt. Auf der Oberfläche 28 kann als nächster Verfahrensschritt ein nicht dargestellter
Metallkontakt angebracht werden.
- 5 - Patentansprüche
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Claims (5)
- M2O5P-579Pa tentansprücheVerfahren zum Passivieren eines Mesa-PN-Übergangs, wobei zunächst auf einer Siliciumscheibe ein PN-Übergang gebildet wird, dadurch g e k e η η zeichnet, daß eine Siliciumnitridschicht ™ auf demjenigen Teil der Oberfläche des Silicium-körpers angebracht wird, der anschließend die Oberfläche des Mesa-Aufbaus darstellt, daß die Siliciumscheibe zur Herstellung des Mesa-Aufbaus geätzt wird, daß eine Siliciumdioxydschichtan den Seiten des Mesa-Aufbaus thermisch aufgebracht wird, und daß die Siliciumnitridschicht von der Oberfläche des Mesa-Aufbaus entfernt wird, indem anschließend vorzugsweise ein Metallkontakt angeordnet wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η fc zeichnet, daß über der auf der Siliciumscheibe angebrachten Siliciumnitridschicht eine erste Schicht aus Siliciuadioxyd aufgebaut wird, daß ein Teil dieser Siliciumdioxydschicht entfernt wird, um eine Siliciummaske zu bilden, die denjenigen Teil der Siliciuanitridschicht und der Siliciumscheibe bedeckt, der die Oberfläche des Mesa-Aufbaus sein soll, daß die Siliciumnitrid schicht bis auf diejenigen Teile, die von der Siliciumdioxydmaske bedeckt sind zur Bildung209808/1220M2O5P-579einer Siliciumnitridmaske entfernt wird, daß die auf der Silciunnitridinaske befindliche Silicium* dioxydmaske entfernt wird, daß auf den freigelegten Teilen der Siliciumscheibe, soweit sie nicht von der Siliciumnitridschicht bedeckt sind, eine zweite Siliciumdioxydschicht aufgebaut wird, und daß anschließend die Siliciumnitridschicht zum Freilegen der Oberfläche des Mesa-Aufbaus entfernt wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Siliciumdioxydschicht thermisch aufgebracht wird.
- 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Siliciumdioxydschicht durchXtzen nit Fluorwasserstoff entfernt wird.
- 5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Siliciumnitridschicht durch Ätzen mit phosphoriger Säure entfernt wird.2 09808/1220Leerseite
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