DE2243285A1 - Verfahren zur herstellung einer isolierenden schicht - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer isolierenden schicht

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Description

Aktenzeichen der Anmelderin: FI 971 043
Verfahren zur Herstellung einer isolierenden Schicht
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch isolierenden Schicht auf einer Unterlage.
Dielektrische Schichten auf mikrominiaturisierten Halbleiteranordnungen werden dazu verwendet, elektrische Kurzschlüsse zu verhindern und, falls erforderlich, die Wanderung von Ionen zwischen verschiedenen Halbleitergebieten zu unterbinden. Da die isolierenden Schichten in der Regel sehr dünn sind, können infolge von Materialfehlern oder Verunreinigungen Kurzschlüsse auftreten und auch die Ionenwanderung kann oft nicht ausreichend verhindert werden, wodurch die elektrischen Eigenschaften der einzelnen Halbleitereiemente ungünstig beeinflußt werden.
Ein bekanntes Verfahren zur Bildung von Isolierschichten auf Halbleiteroberflächen'besteht darin, eine Oxidschicht durch Erhitzen der Halbleiteroberfläche auf eine Temperatur von etwa 1000 0C in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre als feste Schicht thermisch aufzuwachsen. Es wird hierbei angenommen, daß Kristallfehler an der Halbleiteroberfläche sieh in der Oscydschicht fort-
309814/1002
pflanzen und hierdurch eine ungenügende Oxydation erfolgt. Die entsprechenden Halbleiterbauelemente versagen dann infolge eines elektrischen Kurzschlusses durch die dünne Oxydschicht von beispielsweise weniger als 1000 8 Dicke bei Anlegen der Betriebsspannungen. Solche dünnen Oxydschichten sind beispielsweise die Isolierschichten zwischen Steuerelektroden und Halbleitersubstrat: bei Feldeffekttransistoren. Zur Stabilisierung dieser Transistoren ist es außerdem üblich, eine dotierte Glasschicht, z. B. eine Phosphorsilicatglasschicht, zu verwenden, die als Barriere bei der Bewegung von Ionen dient und die durch Dotierung des oberen Teils der Oxydschicht gebildet wird. Infolge von Polarisationseffekten kann bei zu starker Phosphorkonzentration diese Schicht jedoch auch nachteilige Auswirkungen auf die elektrischen Eigenschaften der Transistoren besitzen. Die Dicke der Phosphorsilicatglasschicht und ihr Phosphorgehalt sind somit begrenzt, so daß auch die Beeinträchtigung der Ionenbewegung in der Oxydschicht hierdurch beschränkt ist.
Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch isolierenden Schicht anzugeben, bei dem die gebildete Schicht im wesentlichen frei von Fehlstellen ist und außerdem die Bewegung von Ionen in erheblichem Maße einschränkt. Diese Aufgabe wird bei dem genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bildung der Schicht in Anwesenheit eines zusätzlichen Materials ausreichender Konzentration, um die isolierende Schicht bei der zu ihrer Bildung verwendeten Temperatur in flüssigem Zustand zu halten, durchgeführt wird. Vorzugsweise wird die isolierende Schicht auf einem Halbleiter gebildet, wobei die Halbleiteroberfläche in einer Sauerstoff atmosphäre bei Anwesenheit des zusätzlichen Materials erhitzt wird. Dabei wird vorteilhaft ein zusätzliches Material verwendet, das eine Ionenwanderung in der gebildeten isolierenden Schicht erschwert. Die an der Halbleiteroberfläche auftretenden Fehlstellen können sich im Oxyd nicht fortsetzen, da durch die Oberflächenspannung der sich bildenden flüssigen
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Schicht diese Fehlstellen überbrückt werden und so eine gleichförmige Schicht entsteht.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei auch die Figuren im einzelnen betrachtet werden. Diese zeigen die Herstellung eines Feldeffekttransistors in drei verschiedenen Verfahrensstufen.
Mit dem beanspruchten Verfahren wird der Ausfall von Halbleiterbauelementen infolge von Fehlstellen in der Isolierschicht reduziert. Dies wird dadurch erreicht, daß die Isolierschicht unter solchen Bedingungen erzeugt wird, daß jeder Teil dieser Schicht während seiner Bildung sich in flüssigen Zustand befindet. Die Herstellung der Schicht erfolgt hierzu in Anwesenheit von geeigneten zusätzlichen Materialien oder Dotierungsstoffen, die bewirken, daß sich die Isolierschicht bei ihrer Bildungstemperatur in flüssigem Zustand befindet und die die isolierenden, Eigenschaften der Schicht nicht beeinträchtigen. Um eine Schicht zu erhalten, die nicht nur ausgezeichnete dielektrische Eigenschaften aufweist, sondern die auch eine Barriere gegen sich bewegende Ionen darstellt, werden vorzugsweise zusätzliche Materialien verwendet, die diese Ionen binden. Geeignete Materialien hierfür sind beispie] F-,'eise Phosphor- oder Borverbindungen. Es können hierzu die; in eier Halbleitertechnologie bekannten Dotierungsstoffe verwenc t werden, so z. B. Phosphoroxychlorid (POCl ) und Bortribroni'" (DBr_) . Dieses zusätzliche Material wird dadurch in di<~ Isolierschicht gebracht, daß es dem Gasstrom, der zur Bildung der Isolierschicht benutzt wird, zugegeben wird. Beispielsweise νird Phosphoroxychlorid mit Sauerstoff vernascht, woraus durch Reaktion PnO- entsteht. Es kann auch das Po0c direkt verdampf! und in den Gasstrom gegeben werden.
Die Verwendung von Phosphor als zusätzlichem Material im vorliegenden Verfahren ist besonders geeignet, da es bewegliche verunreinigende Ionen, insbesondere Natriumionen, bindet und so die schädliche Ionenwanderung verhindert.
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BADORIGlNAi.
_ 4 - ■
Die Menge des zusätzlichen Materials oder Dotierungsmittel sollte ausreichend sein, um die gebildete Isolierschicht als flüssigen Film zu erhalten. Verbesserungen der Isolierschicht hinsichtlich der Eliminierung von Fehlstellen und zu schwach oxydierter Bereiche sind bereits gegeben, wenn das zusätzliche Material einige Zehntel eines Molprozents in der Isolierschicht aufweist. Wenn jedoch zusätzlich die Ionenbeweglichkeit in der Isolierschicht eingeschränkt werden soll, dann wird der Anteil des zusätzlichen Materials hierdurch bestimmt. Bevorzugte Konzentrationswerte liegen hierbei im Bereich von 1,5 bis 2 Molprozent. Ein weiterer Vorteil des vorliegenden Verfahrens besteht darin, daß das Dotierungsmittel im wesentlichen gleichmäßig in der isolierenden Schicht verteilt ist. Hierdurch können die schädlichen Polarisationseffekte so gering wie möglich gehalten werden.
Wenn ein Dotierungsmittel verwendet wird, das zu Beginn der Bildung der isolierenden Schicht auch in die Halbleiterunterlage eindringt und dort eine Umkehrung des Leitungstyps des Halbleitermaterials bewirkt, dann müssen entsprechende Maßnahmen durchgeführt werden, um diese Diffusion zu verhindern oder ihre Auswirkungen zu kompensieren. Dies kann z. B. dadurch geschehen, daß zuerst die Isolierschicht in Abwesenheit des Dotierungsmittels bis zu einer Dicke von etwa 50 8 gebildet wird, und daß erst anschließend das Dotierungsmittel zugegeben wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, zu Beginn des Bildens der isolierenden Schicht ein weiteres zusätzliches Dotierungsmittel zuzuführen, das die elektrische Wirkung des ersten zusätzlichen Dotierungsmittels im Halbleiter kompensiert. Auf diese Weise kann eine Inversion an der Halbleiteroberfläche vermieden werden.
Das vorgeschlagene Verfahren wird im folgenden an Hand einiger Ausführungsbeinpiele näher erläutert.
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Beispiel 1:
SiIieiumscheiben mit einem.Durchmesser von 3,2 cm, einem spezifischen Widerstand von 2 ß*cm, vom P-Leitungstyp und einer D-00I-Orientierung wurden chemisch gereinigt und in einen Oxydationsofen gebracht, der auf eine Temperatur von etwa 1000 0C aufgeheizt war. Die Siliciumscheiben wurden in trockenem Sauerstoff voroxydiert, der für vier Minuten in einer Menge von
3
800 cm /min durch den Ofen geführt wurde. Die Scheiben wurden dann für eine Zeit, die im Bereich von 19 bis 52 Minuten lag, einer Sauerstoffatmosphäre, der auf eine Million Teile 0,8 Teile Phosphoroxychlorid (P0C1-) zugesetzt waren, ausgesetzt. Die Voroxydation ohne die Anwesenheit des Phosphoroxychlorids bewirkte, daß an der Halbleiteroberfläche eine mögliche Inversion durch den Phosphor nicht erfolgte. Der Oxydationsvorgang in Anwesenheit des Phosphoroxychlorids ergab SiO3-P3O5-SChXChten, deren Dicke in Abhängigkeit von der Oxydationszeit zwischen 300 und 500 8 lag. Einige der so hergestellten Halbleiteranordnungen wurden anschließend noch für eine Dauer bis zu 10 Minuten bei einer Temperatur zwischen 1000 und 1050 0C geglüht.
Die so erzeugten isolierenden Schichten wurden mit Hilfe der bekannten Ätzschritt-Technik auf ihren p 2°5~ Gehalt hin untersucht. Die Ätzgeschwindigkeit ist dabei abhängig von der P3Og-Konzentration. Es ergaben sich hierfür Werte im Bereich von 1,3 bis 2,1 Molprozent.
Es wurden verschiedene elektrische Messungen an den in der beschriebenen Weise hergestellten Halbleiteranordnungen durchgeführt. Hierzu wurden mit Hilfe von Elektronenstrahlen Anschlüsse aus Aluminium an den einzelnen Proben angebracht. Die Anschlüsse besaßen einen Durchmesser von 0,5 mm und eine Dicke von etwa einem μΐη. Sie wurden nach ihrem Aufbringen für etwa 30 Minuten bei 400 0C in einer Stickstoffatmosphäre geglüht.
Es wurde bei Zimmertemperatur eine linear ansteigende Gleich-Pi 971 043 309814/1062
spannung bis zum Durchbruch an die einzelnen Proben angelegt. Die dabei erzielten mittleren Durchbruchfeidstärken sind in der folgenden Tabelle I aufgeführt. Dieser Test wurde auch für eine Vergleichsprobe durchgeführt, bei der auf einer Halbleiterscheibe eine reine Oxydschicht von etwa 500 8 Dicke aufgebracht wurde. Die Oxydschicht wurde anschließend mit Phosphoroxychlorid behandelt und dann bei 1050 0C für 15 Minuten geglüht. Es bildete sich so eine Phosphorsilicatglasschicht mit einer Dicke von etwa 100 Ä im oberen Bereich der isolierenden Siliciumdioxydschicht.
Tabelle I
Oxydations- Vergleichs-
probe
P3O5-KOnZ. Dicke Durchbruchfeld
Probe zeit (Min.) (Mol %) (8) stärke (V/cm)
A 52 2,1 536 9,9 χ 106
B 52 1,8 5 32 9,8 χ 106
C 52 1,5 552 8,7 χ 106
D 33 1,3 422 9,2 χ 106
E 19 315 1,0 χ 107
500 7,0 χ 106
Die Tabelle I zeigt, daß höhere Durchbruchfeidstärken bei Zimmertemperatur an den Isolierschichten erreicht werden, wenn diese anstatt nach der herkömmlichen Methode nach den vorgeschlagenen Verfahren hergestellt werden.
An den ersten drei in Tabelle I aufgeführten Proben wurde außerdem ein beschleunigter Lebensdauertest vorgenommen. Die Halbleiterscheiben wurden einer thermischen Beanspruchung von 250 0C und einer negativen elektrischen Vorspannung von -25 Volt, d. h. -5 χ 10 Volt/cm, unterworfen. Der Test wurde für eine Dauer von 16 Stunden durchgeführt. Jeder Probe wurde eine VergIeichsprobe zugeordnet, die wie die in Tabelle I erwähnte Probe aufgebaut war, d. h. auf der Halbleiterscheibe befand sich eine Silicium-
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«= *7 —
dioxydschicht von etwa 500 8 Dicke, deren oberer Teil in eine Phosphorsilicatglasschicht umgewandelt war. Die Ergebnisse des beschleunigten Lebensdauertests sind in der folgenden Tabelle II enthalten.
P3O5-KOnZ
(MOl %)
Tabelle II 40
30
10
Ausfälle Γ%Ί
2,1
1,8
1,5
Vergleichs-
probe
Probe Dicke
A
B-
C
536
532
552
60
60
50
Die Ergebnisse in Tabelle II zeigen, daß die Ausfallrate bei den in bekannter Weise hergestellten Vergleichsproben zwischen 50 und 60 % lag, während die Ausfallrate bei den nach dem vorgeschlagenen Verfahren zwischen 10 und 40 %, d. h. erheblich niedriger, lag.
Es wurden weiterhin die Flachbandspannungen (V_) der einzelnen Proben und deren Verschiebung infolge von beweglichen Ionen von Verunreinigungen nach einer elektrothermischen Beanspruchung bei 200 0C und +10 Volt für eine Dauer von 10 Minuten gemessen. Die hierbei erzielten Resultate sind in der Tabelle III enthalten.
Glühzeit Tabelle III -Konz. Dicke VFR 81 Δ VFB
(Min.) Glühtemp. : P 0 %)- (S) (V) 08 (V)
J robe 10 (°C) (Mol ,0 5 36 -o, 89 -0,04
A 0 1050 2 ,8 532 -ι, -0,10
B 10 1 ,5 552 -o, -0,15
C 04 3 . 1000 1 ι ft r t\
FI 971 *i η rt η A It«
Die Tabelle III zeigt, daß die Verschiebung der Flachbandspannungen unter der beschriebenen Beanspruchung in durchaus zulässigen Grenzen liegt.
Die Polarisation bei länger anhaltender Beanspruchung (bis zu 20 Stunden) wurde ebenfalls ermittelt, wobei das Verfahren zur Messung der Flachbandspannung angewendet wurde. Zwei Vergleichsproben mit einer Phosphorsilicatglasschicht über"der Isolierschicht aus Siliciumdioxyd wurden ebenfalls geprüft. Die Ergebnisse dieser Messungen sind in der folgenden Tabelle IV enthalten .
Tabelle IV
P2 . 1,8 S)* Dicke rel. Phosphor Polarisa
0,,-Konz. 1,5 1 S)* (S) gehalt tion (V)
Probe (Mol %) 1,3 5 32 968 0,05
B 3,0 (70 552 828 0,10
C 4,7 (15 422 550 0,05
D 210 210 0,05
Vergleichs
probe 1
710 710 0,14
Vergleichs
probe 2
* Dicke der Phosphorsilicatglasschicht
Die Tabelle IV zeigt, daß die Änderung der Spannung durch die Polarisation infolge der Anwesenheit des P2 0C bei den Proben B, C und D vergleichbar mit der bei den beiden Vergleichsproben ist, obwohl der Phosphorgehalt der nach dem vorgeschlagenen Verfahren hergestellten Oxydschichten in der Regel höher liegt als derjenige der Isolierschichten bei den Vergleichsproben.
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Beispiel 2:
Die einzelnen Proben wurden hier in gleicher Weise wie die im Beispiel 1 beschriebenen Proben hergestellt/ wobei jedoch zusätzlich eine vorbestimmte Verunreinigung durch Natriumionen in den Isolierschichten erzeugt wurde, um das Verhalten dieser Schichten bei einer Wanderung dieser Ionen zu untersuchen. Es wurde wiederum die Verschiebung der Flachbandspannung nach einer 10 minütigen thermoelektrische^ Beanspruchung bei 200 0C und +1O Volt gemessen. Eine Vergleichsprobe mit einer Isolierschicht aus Siliciumdioxyd und einer darüberliegenden Phosphorsilicatglasschicht wurde ebenfalls untersucht. Die Konzentration der verunreinigenden Natriumionen war bei dieses? Vergleichs probe jedoch nur halb so groß wie die Verunreinigung der nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten Probe. Die Üntersuchungsergebnisse zeigt die folgende Tabelle V.
Tabelle V
Oxydations- Glühzeit Glühtemp.* Δ VF
Probe zeit (Min.) (Min.) (0C) Na*·*Ionen/cm2 (V)
F 52 10 1050 4 X ΙΟ11 -0 ,02
Vergleichs
probe
—_ „. 2 X 1011 -0 ,10
Aus der Tabelle V ist ersichtlich, daß trotz der höheren Verunreinigung durch Natriumionen die Verschiebung der Flächbandspannung bei der nach dem beanspruchten verfahren hergestellten Isolierschicht erheblich niedriger ist als bei den in bekannter Welse hergestellten Oxydsctiiehten«
Beispiel 3:
um die Wirksamkeit der kurzen Vogoxydätlon in Abwesenheit des Phösphoroxychlorids zu demonstriere»? wurden mehrere Proben her-
** sm °43 3098U/10S2
gestellt, bei denen die Zeiten für die Voroxydation zwischen 0 und 4 Minuten lag. Die Untersuchungsergebnisse für diese Proben sind in der folgenden Tabelle VI dargestellt.
Dauer der Vor Tabelle VI Glühtemp. Ergebnis
oxydation (Min.) Glühzeit (0C) ■ Inversion
Probe 0 (Min.) 1050 Inversion
G 0 10 keine Inversion
H 1 0 keine Inversion
I 2 0 keine Inversion
J 3 0 keine Inversion
K 4 0
L 0
Nur bei den Proben G und H, bei denen keine Voroxydation erfolgte, fand eine Inversion an der entsprechend vordotierten Halbleiteroberfläche statt. Eine Voroxydationszeit von nur einer Minute, das entspricht einer reinen Oxydschicht von etwa 50 S Dicke, ist dagegen ausreichend, um eine Inversion zu verhindern.
Beispiel 4:
Die Proben wurden hier wie im Beispiel 1 hergestellt, jedoch be' trug das Mengenverhältnis von Phosphoroxychlorid zu Sauerstoff jetzt 0,03 Teile zu einer Million Teile. Der P2O,.-Gehalt der hergestellten Isolierschicht ergab sich somit zu 0,3 Molprozent. Es wurde eine Oxydschicht mit einer Dicke von 515 8 erzeugt. Die Durchschlagsprüfung und der beschleunigte Lebensdauertest wurden wie im Beispiel 1 durchgeführt. Die Probe hatte eine Durchbruchfeldetärke von 1,1 χ 10 Volt/cm. Beim Lebensdauertest wurde eine Ausfallrate von 20 % festgestellt, während diese bei einer entsprechenden Vergleichsprobe mit einer auf einer Siliciumdioxydschicht angeordneten Phosphors!licatglasachicht bei €0 I
PI 971 043
3U98U/ 1052
lag. Diese Versuche zeigten, daß sogar ein P2O5-GeIIaIt von 0,3 Molprozent der Isolierschicht ausgezeichnete dielektrische Eigenschaften verleiht. Diese Konzentration ist jedoch nicht ausreichend, um die Ionenbeweglichkeit im gewünschten Maße einzuschränken.
Beispiel 5.:
In diesem Beispiel wird die Anwendung des beanspruchten Verfahrens bei der Herstellung eines Feldeffektransistors beschrieben. In ein Halbleitersubstrat 11 sind ein Quellengebiet 13 und ein Abflußgebiet 15 eingebracht. In der das Halbleitersubstrat 11 bedeckenden Oxydschicht 17 sind öffnungen 19 vorgesehen. Die Halbleiteranordnung wird in einem sauberen Schiffchen untergebracht und in den Oxydationsofen eingeführt. Dort erfolgt eine Oxydation in Sauerstoff bei einer Temperatur von 1000 0C für die Dauer von vier Minuten. Der Ofen v/ird dann mit Stickstoff gereinigt. Anschließend wird wieder ein Sauerstoffstrom durch den Ofen geführt, dem PhosphorossyChlorid in einer Konsentration von 8 zu einer Million Teilen beigegeben ist. Dieser Vorgang dauert 52 Minuten, wobei nachfolgend der Ofen wiederum mit Stickstoff durchspült wird. Die Halbleiteranordnung wird dann aus dem Ofen genommen. In den öffnungen 19 hat sich eine mit ^2 0B dotierte Oxydschicht 21 gebildet, wie Fig. 2 zeigt. Es folgen nun die bekannten Prozeßschritte der Kontaktlochöffnung, der Metallisierung und der Metallätzung, um die Steuerelektrode 23 und die nicht gezeigten Anschlüsse zum Quellengebiet 13 und Abflußgebiet 15 herzustellen. Der auf diese Weise hergestellte Feldeffekttransistor besitzt eine Isolierschicht 21 unter der Steuerelektrode, die ausgezeichnete 'dielektrische Eigenschaften aufweist und die eine Ionenbeweglichkeit in hohem Maße einschränkt, wobei gleichzeitig die Polarisationseffekte infolge der Anwesenheit des P->Ot- so niedrig wie möglich gehalten sind.
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Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    Verfahren zur Herstellung einer elektrisch isolierenden Schicht auf einer Unterlage, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung der Schicht in Anwesenheit eines zusätzlichen Materials ausreichender Konzentration, um die isolierende Schicht bei der zu ihrer Bildung verwendeten Temperatur in flüssigem Zustand zu halten, durchgeführt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Schicht auf einem Halbleiter gebildet wird, wobei die Halbleiteroberfläche in einer Sauerstoffatmosphäre bei Anwesenheit des zusätzlichen Materials erhitzt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzliches Material verwendet wird, das eine Ionenwanderung in der gebildeten Schicht erschwert.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleitermaterial Silicium und als zusätzliches Material Phosphoroxychlorid (POC1-) verwendet werden.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Phosphoroxychlorid in einer solchen Konzentration zugeführt wird, daß die P20_-Konzentration in der gebildeten SiO2~Schicht zwischen 1,3 und 2,1 Molprozent liegt.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der direkt an das Halbleitermaterial angrenzende Teil der isolierenden Schicht in Abwesenheit des zusätzlichen Materials gebildet wird.
    Fi 971 043 309814/1052
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis.5,-dadurch gekennzeichnet, daß der direkt an das Halbleitermaterial angrenzende Teil der isolierenden Schicht in Anwesenheit eines weiteren, das Halbleitermaterial entgegengesetzt zum ersten zusätzlichen Material dotierenden zusätzlichen Materials gebildet wird.
    Fi 971 043 3 0 9814/1052
    Leerseite
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8507601D0 (en) * 1985-03-23 1985-05-01 Standard Telephones Cables Ltd Integrated circuits
US5262336A (en) * 1986-03-21 1993-11-16 Advanced Power Technology, Inc. IGBT process to produce platinum lifetime control
KR910006164B1 (ko) * 1987-03-18 1991-08-16 가부시키가이샤 도시바 박막형성방법과 그 장치
US6838741B2 (en) * 2002-12-10 2005-01-04 General Electtric Company Avalanche photodiode for use in harsh environments

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Publication number Publication date
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JPS5338916B2 (de) 1978-10-18
JPS4842678A (de) 1973-06-21
CA974153A (en) 1975-09-09
FR2154664A1 (de) 1973-05-11
FR2154664B1 (de) 1976-05-21
IT964137B (it) 1974-01-21

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