DE2623009A1 - Verfahren zur herstellung einer halbleiteranordnung und durch dieses verfahren hergestellte halbleiteranordnung - Google Patents
Verfahren zur herstellung einer halbleiteranordnung und durch dieses verfahren hergestellte halbleiteranordnungInfo
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Description
Verfahren ζητ Herstellung einer Halbleiteranordniing und
durch dieses Verfahren hergestellte Halbleiteranordnung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, bei dem eine Oberfläche eines aus Silicium bestehenden Kalbleitergebietes wenigstens teilweise mit einer siliciunioxidhaltigen Schicht versehen wird, sowie auf eine durch dieses Verfahren hergestellte Halbleiteranordnung, insbesondere eine mit einer genetischen Siliciumoxidschicht versehene Halbleiteranordnung» Als "genetisch" wird hier ein Teil der Halbleiteranordnung bezeichnet j der dxirch eine Behandlung
des Siliciuingebietes gebildet ist0 Im Falle einer Oxidschicht
zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, bei dem eine Oberfläche eines aus Silicium bestehenden Kalbleitergebietes wenigstens teilweise mit einer siliciunioxidhaltigen Schicht versehen wird, sowie auf eine durch dieses Verfahren hergestellte Halbleiteranordnung, insbesondere eine mit einer genetischen Siliciumoxidschicht versehene Halbleiteranordnung» Als "genetisch" wird hier ein Teil der Halbleiteranordnung bezeichnet j der dxirch eine Behandlung
des Siliciuingebietes gebildet ist0 Im Falle einer Oxidschicht
609850/0951
ORIGINAL INSPECTED
PHN.
14.5.7-· . - 2 -
2G23Ü09
ist die Behandlung eine Oxidationsbehandlung»
Unter dem Ausdruck "siliciumoxidhaltige Schicht"
sind hier Siliciumoxidschichten zu verstehen, wie sie vielfach in der Halbleitertcchnik, z.B. als Maskierung
bei der Diffusion von Dotierungsstoffen, zum Passivieren
von pn~Uebergangen, als Dielektrikum und zur Isolierung
von Leiterbahnen auf dex" Siliciumoberflache, verwendet
werden»
Das Siliciumgebiet kann durch einen einkristallinen Körper gebildet werden, aber kann auch ein Teil eines
solchen Körpers, z»B. eine homo- oder heteroepitaktische Schicht auf einem Substrat, sein. Das Gebiet kann auch
aus polykristallinem Silicium bestehen.
Die genannten Siliciumoxidschichten werden oft durch thermische Oxidation eines einkristallinen Siliciumkörpers
erhalten. An oder in der Nähe von der Grenzfläche zwischen dem Silicium und dem Siliciumoxid können Unvollkornmenheiten
auftreten, die die elektrischen Eigenschaften der herzustellenden Halbleiteranordnung beeinträchtigen
können. Es ist üblich, die Unvollkommenheiten in zwei
Arten zu unterteilen: erstens Oxidladungen, die gewöhnlich positiv sind, und zweitens Zentren ("surface states"),
die Ladung mit dem Silicium austauschen können.
Es sei bemerkt, dass für die obigen und für andere Anwendungen in der Halbleitei'technik ausser
6098 50/0951
Ρϊϋ-ί". 80*4-0 ο
ί'4.5.76. - 3 -
siliciumoxidhaltigen Schichten auch Schichten mit anderer Zusammensetzung, z.B. aus Siliciumnitrid, beschrieben sind.
Solche Schichten werden z.B. beim Maskieren von Siliciumoberflachen
während Oxidationsbehandlungen verwendet.
Die Bildung von Siliciumnitrid auf einer Siliciumoberflache,
die meist durch Ablagerung aus der Gasphase erfolgt, lässt sich jedoch schwer derart durchführen, dass
eine Siliciumoberflache mit den gewünschten Eigenschaften
erhalten wird. In der Praxis hat sich z.B. herausgestellt, dass unter dem Einfluss elektrischer Felder Ladungsaustausch zwischen dem Silicium und Unvollkommenheiten
an oder nahe bei der Siliciumoberflache möglich ist. Dies
beruht möglicherweise darauf, dass die Siliciumoberflache
in der Praxis wenigstens teilweise mit einer unerwünschten Oxidschicht überzogen ist, die sich schwer völlig entfernen
lässt.
Die Erfindung bezweckt u.a., ein Verfahren zu schaffen, bei dem an der Siliciumoberflache eine Schicht
gebildet wird, durch die diese Oberfläche bessere Eigenschaften als die bisher vorhandenen Eigenschaften erhält.
Der Erfindung liegt u.a. die Erkenntnis zugrunde, dass, obgleich Siliciumnitrid bei der Oxidation von Silicium
zu Siliciumoxid maskiert, das Umgekehrte, nämlich eine Maskierung durch Siliciumoxid bei KUtridation der Siliciumoberf
lache, nicht zu erfolgen brauch c. *
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PHN.8040. Ι4β5.76ο
- 4 -
Das eingangs genannte Verfahren ist daher
dadurch gekennzeichnet, dass das Siliciumgebiet anschliessend
einer Nitridationsbehandlung unterworfen wird, wobei
zwischen der Siliciumoxidschicht und dem Siliciumgebiet eine funktioneile Zone gebildet wird, die aus einem
stickstoffhaltigen Material besteht. Unter dem Ausdruck
"funktioneile Zone" ist eine Zone zu verstehen, die in einer weiterenStufe der Herstellung und/oder in der hergestellten
Halbleiteranordnung eine wesentliche Rolle spielt.
Aus Nachstehendem geht hervor, dass die gebildete genetische Zone Eigenschaften aufweist, die oft von
Siliciumnitridschichten schon bekannt sind. Die gebildete
Zone wird nachstehend also als Siliciumnitridzone bezeichnet, obgleich nicht auszuschliessen ist, dass das
Material in der Zone auch Wasserstoff oder Stickstoff enthalten kann» Hier kann bereits bemerkt werden, dass die
Qualität der Siliciumnitridzone sowohl durch die geringe Anzahl von Unvollkommenheiten an der Grenzflache zwischen
dem Silicium und der Siliciumnitridzone als auch durch ihre homogene Bildung unter einer absichtlich angebrachten
Siliciumoxidschicht reproduzierbar und homogen ist«
Es hat sich herausgestellt, dass das Verfahren nach der Erfindung bereits zweckmiissig verwendet werden
kann, v:errn verhältnismMssig cV!lnne siliciumoxidhaltige
Schichtsn auf der SiIiciuracberflache vorhanden sind.
60 9850/0 951
Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemässen
Verfcihren für die siliciumoxic 'laltige Schicht eine Dicke
von mehr als 100 A gewählt,,
Was die obere Grenze der Dicke der Siliciumoxidschicht
anbelangt« lässt sich sagen, dass die normalerweise angewandten Dicken (bis zu etwa 4 /um) auch bei dem Verfahren
nach der Erfindung vorteilhaft anwendbar sind» Vorzugsweise wird als Siliciumoxidschicht eine Schicht
verwendet, die das Siliciumgebiet teilweise bedeckt und wenigstens über einen Teil ihrer Dicke in das Siliciumgebiet
versenkt ist,
Wenn das Siliciumgebiet nur teilweise mit der Siliciumoxidschicht überzogen ist, kann sich die Siliciumnitridzone
auch über den nicht mit Oxid überzogenen Teil des Gebietes erstrecken.
Günstige Eigenschaften werden bereits mit dünnen Siliciumnitridzonen erhalten. Vorzugsweise wird die Dicke
der Siliziumnitridzone gtrösser als 5 ·& gewählto Silicittmnitridzonen
mit einer Dicke, die von zeB, 5 A zu einigen
Zehn A variiert und z.B. 50 A beträgt, werden besonders
einfach bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens
nach der Erfindung erhalten, bei der die Nitridationsbehandlung eine Behandlring des Siliciumgebietes und der
Oxidschicht bei erhöhter Temperatur in einer ammoniakhaltigen Atmosphäre umfasst. Die Atmosphäre enthält z,B.
einige Vol.$ Ammoniak.
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2623003
Das Verfahren nach e'er Erfindung- beschränkt sich
nicht auf die obengenannten D: oken der Siliciumnitridzoneo
Bei erhöhtem Druck der Gasatniospihäre können dickere
Siliciumnitridzonen gebildet vrerdene
U.a. zur Erhöhung der Sicherheit wird vorzugsweise bei der Nitridationsbeliandlung ein Gasstrom mit
einer Volvimenkonzentration an Ammoniak von weniger als 50 Vol.$ verwendet. Als Trägergas für das Ammoniak wird ein
inertes Trägergas, z.B. Stickstoff, oder ein Edelgas verwendet. ·
Bei erhöhter· Temperatur zersetzt sich Ammoniak
in erheblichem Masse und daher ist es wahrscheinlich, dass Stickstoff in einer aktiven Form durch das Siliciumoxid
zu der Siliciumoberfläche transportiert wird und dort mit dem Silicium zu Siliciumnitrid reagiert.
Die Erfindung beschränkt sich daher nicht auf eine Nitridationsbehandlung mit Ammoniak oder z.B.Hydrazin;
im allgemeinen kommen Bo-handlungen in Betracht, bei denen
aktiver durch Siliciumoxid hindurchdiffundierender Stickstoff gebildet wird. Ein solcher aktiver Stickstoff
wird z.B. über eine Gasentladung in einer stickstoffhaltigen Atmosphäre erhalten.
Es ist sogar nicht notwendig, dass die Quelle für den aktiven Stickstoff gasförmig ist^ Bei einem
Oxidationsvorgang wird unter geeigneten Bedingungen
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14.5.76· - 7 -
entlang des Randes einer Oxidationsmaske, die aus einer Siliciumnitridscliicht und einer Siliciumoxidschicht bestellt,
eine verhältnismässig schmale Siliciumnitridzone gebildet.
Daher wird bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung auf der Siliciumoxidschicht
eine Siliciumnitridschicht niedergeschlagen und in den beiden zuletzt genannten Schichten ein Muster gebildet,
das als Maske bei Oxidation mit Dampf des Siliciumgebietes zum Erhalten eines versenkten Oxidmusters dient, wobei
unter der Maske und in geringer Entfernung von dem Rand der Maske eine schmale Siliciumnitridzone gebildet wird,
wonach die Siliciumnitridzone in einer fo3.genden Stufe der Herstellung verwendet wird. Z.B. kann die Zone als Oxidationsmaske
verwendet werden.
Dies geschieht bei einer Abwandlung der zuletzt genannten bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens nach
der- Erfindung, bei der die Oxidationsmaske eine Oeffnung aufweist, durch die in dem Siliciuingebiet eine Mesa gebildet
wird, die von versenktem Oxid umgeben ist, wonach die Siliciumnitx-idschicht entfernt und aufs neue eine
Oxidationsbehandlung durchgeführt wird, wobei angrenzend an die Siliciumnitridzone die Dicke der Siliciumoxidschicht
zunimmt und mit der verdickten Silieiumoxidschicht als Maske ein Dotierungsstoff in das S:*."".icitrmgebiet eingeführt
wird, um eine an das Oxidmuster grenr-ionde x-ing^örmi
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ΡΙΙίί.8θ4θ.
14.5.76. - 8 -
dotierte Schicht zu erhalten. Die erhaltene ringförmige
dotierte Schicht kann zweckmässig benutzt werden« Wenn diese Schicht den gleichen Leitfähigkeitstyp wie das
Gebiet aufweist, kann die Schicht zur Verhinderung von Kanalbildung verwendet werden, Wenn der Leitfähigkeitstyp
der ringförmigen dotierten Schicht dem des Gebietes entgegengesetzt
ist, kann die Schicht Z0B. dazu benutzt werden, die Durchschlagspannung von UebergSngen an der Oberfläche
z.B. von Schottky-Dioden zu erhöhen.
Vorzugsweise wird bei dev letzteren Abwandlung
nach Entfernung der Siliciumoxidschicht aufs neue ein
Dotierungsmaterial in das Siliciumgebiet eingeführt, um
eine zweite dotierte Schicht über die ganze Mesa zu erhalten. Wird z.Bβ der ringförmigen und der zweiten dotierten
Schicht ein dem des Siliciumgebietes entgegengesetzter
leitfähigkeitstyp gegeben, wobei die erste ringförmige
dotierte Schicht einen kleineren Konzentrationsgrädienten
und/oder eine niedrigere Konzentration des Dotierungsmaterials als die zweite dotierte Schicht aufweist, so
wird, wie noch näher erläutert werden wird, die Durchschlagspannung des gebildeten pn-Uebergangs durch das Vorhandensein
der ersten dotierten Schicht in günstigem Sinne beeinflusst»
Bei einer weiteren Abwandlung des erfindungsgeinässeii
Verfahrens wird nach der Bildung der ringförmigen
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Ik.5.76
- 9 -
dotierten Schicht mit einem dem des Siliciurngebietes
entgegengesetzten -^eitfilhigked bstyp und nach Entfernung
der Siliciumoxidschicht auf der Mesa eine Elektrode angebracht, die eine Schicht enthält, die mit dem Siliciuragebiet
und der ringförmigen Schicht einen Schottky-Uebergang
bildet ο
Die Bildung der genannten schmalen Siliciumnitridzone kann wie folgt annehmbar gemacht werden. Bei
der Bildung des versenkten Oxidmusters wird Dampf durch das bereits gebildete Siliciumoxid zu der SiliciumoberflSche
transportiert, an der das Silicium oxidiert. Dabei wird auch Silicium entlang des Randes unter der Maskierungs—
schicht oxidiert» Obgleich Siliciumnitrid während der beschriebenen Oxidation maskiert, tritt meist eine gewisse
Umwandlung auf0 Das Siliciumnitrid kann mit Dampf reagieren
und aktiven Stickstoff bilden. Der aktive Stickstoff wird von dem Siliciumoxid unter der Maskierungsschicht
zu der Siliciumoberflache transportiert, an der die schmale
Siliciumnitridzone gebildet wird.
Diese Zone ist schmal, weil einerseits der aktive Stickstoff schon mit der Stickstoffoberfläche
reagiert hat, bevor er weit entlang der Oberfläche von der Siliciumoxidschicht transportiert ist, und andererseits
weil unter dem versenkten Oxidmuster die Dampf— konzentration zu hoch ist, um dort Nitridbildung an der
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14.5.76. - 10 -
Siliciumoberflache zu ermöglichen<>
Dies wird nachstehend an Hand der Beispiele noch veranschaulicht wurden.
Man bekommt den Eindruck, dass die gebildete Siliciumnitridzone das unterliegende Silicium gegen fortschreitende
Nitridation abschirmt.
Die abschirmende ¥irkung von Siliciumnitrid
■wird bei einer Abwandlung des Verfahrens nach der Erfindung,
bei der nicht entlang der ganzen Oberfläche zwischen der Oxidschicht und dem Siliciumgebiet die Siliciumnitridzone
gebildet wird, dadurch benutzt, dass eine Siliciumnitridschicht» die einen Teil der SilicxTimoxidschicht bedeckt,
als Nitridatxonsmaske verwendet wird. Dies erfolgt z.B.
auf übliche Weise durch Ablagerung aus der Dampfphase und eine anschliessende Photoätzbehandlung.
Ein aus einer Siliciumoxidschicht und einer Siliciumnitridschicht bestehendes Schichtensystem kann
als Oxidationsmaske verwendet werden» Da die Bildung einer
schmalen Siliciumnitridzone nicht immer erwünscht ist, aber eine Siliciumnitx'idzone unter der ganzen Oxidationsmaske
dann oft unbedenklich und manchmal sogar besonders zweckniässig ist, wird vorzugsweise /nach der Nitridationsbehandlung
auf der Siliciumoxidschicht eine Silicium— nitridschicht gebildet und in einer folgenden Stufe der
Herstellung das durch die Siliciumnitridzone, die Siliciumoxidschicht und die Siliciumnitridschicht gebildete
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PIiN". 80^0. 14.5.76. - 11 -
Schichtensystem als Maskierung bei einer Oxidationsbehandlung verwendet»
Auch ohne eine Siliciumnitridschicht wird
vorzugsweise die Siliciumnitridzone, wenigstens ein Teil
derselben, in einer Stufe der Herstellung als Oxidationsmaskierung verwendete
Da die Siliciumoberflache auch unter der dünnen
Siliciumnitridzone eine hohe Güte aufweist, sind die gebildeten Siliciumnitridzonen für eine Passivierung
besonders geeignet o
Auch Siliciumoxidschichten, die nicht auf thermischem
Wege, sondern z.B» durch Ablagerung aus einer Gasphase erhalten sind (im allgemeinen nichtgenetische Oxidschichten)
können verwendet werden.
Vor allem die aus der Gasphase niedergeschlagenen Siliciumoxidschichten weisen oft eine schlecht definierte
Grenzfleiche mit dem Silicium auf»
Beim Vorhandensein einer Siliciumoxidschicht
auf dem Siliciumgebiet kann die Oberflachenleitung des
Siliciums durch Implantation von Ionen in die Siliciumoxidschicht und/oder in. das Siliciumgebiet beeinflusst
werden. Dann ist eine Wärmebehandlung erforderlich, um Oberflächenbeschädigungen des Gebietes zu entfernen.
Bei einem anderen Vorgang zur Beeinflussung
der Oberflächenleitung wird eine Wärmebehandlung bei
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z.B. 6OO°C In Sauerstoff verwendet, wodurch sowohl die
Ladung im Oxid als auch die Anzahl von Oberflächenzentren geändert werden.
Da bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung eine Siliciumnitridzone mit einer gut definierten Grenzfläche
erhalten wird, wird vorzugsweise nach der JNTitridationsbehandlung
ein Vorgang zur Aenderung der elektrischen Oberflächenleitung in dem Siliciumgebiet unter der Siliciumnitridzone
durchgeführt. Der genannte Vorgang umfasst
vorzugsweise eine Wärmebehandlung. Es hat sich herausgestellt, dass bei einer Wärmebehandlung bei 600°C, die
vorzugsweise in einer Sauerstoffatmosphäre durchgeführt
wird, die Oxidladung positiver wird, aber die Anzahl von Oberflächenzentren gering bleibt. Vorzugsweise wird zur
Aenderung der Oberflächenleitung nach der Nitridationsbehandlung
eine Ionenimplantationsbehandlung durchgeführte
Danach kann oft eine Wärmebehandlung weggelassen v/erden.
Eine so behandelte Siliciumoxidschicht wird vorzugsweise als Gate-Isolierung in einem MOS-Transistor
verwendet·
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen an einigen Ausführungsbeispielen nähe**
erläutert» Dabei werden häufig Eigenschaften benutzt,
die an sich für Siliciumnitrid bekannt sind, wie Maskierung bei Oxidations- und Diffusionsvorgängen,
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PHN.8O4O.
14.5.76. - 13 -
So werden vorzugsweise in der Siliciumoxidschient
mit Hilfe einer einzigen Maske mindestens zwei Oeffnungen gebildet, die bei aufeinanderfolgenden Behandlungen verwendet
werden, während die bei der betreffenden Behandlung nicht verwendete(n) Oeffnung(en) von der Siliciumnitridzone
maskiert wird (werden). Es wird sich u.a. ergeben, dass die Herstellung von Halbleiteranordnungen durch das
erfindungsgemässe Verfahren oft einfacher wird und dass
Techniken Anwendung finden können, die wegen bisher bestehender Nachteile nahezu nicht verwendet wurden.
So wird vorzugsweise die Siliciumnitridzone als Maske beim Einführen und/oder beim Heraustreten eines
Dotierungsmaterial verwendet» Dotierungsmaterialien, bei denen Siliciumoxid nicht als Maske wirkt, können nun
verwendet werden»
Vorzugsweise wird die Siliciumnitridzone als Maske bei Eindiffusion eines Dotierungsmaterials in das
Siliciumgebiet verwendet oder wird vor der Anwendung der
Siliciumnitridzone als Austrittsmaske das Dotierungsmaterial durch Ionenimplantation über die Siliciumnitridzone
in das Siliciumgebiet eingeführte Als Dotierungsmaterial wird dann insbesondere ein zu der durch Bor,
Aluminium, Gallium, Gold und Platin gebildeten Gruppe gehöriger Stoff verwendet.
Mit Hilfe des Verfahrens nach der Erfindung
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PHN.8040· 14.5 ο 76.
- Il· -
können Halbleiteranordnungen mit sehr günstigen Eigenschaften
hergestellt werden, in denen die Siliciumnitridzone eine dauernde Funktion erfüllte Die Erfindung bezieht
sich daher auch auf eine durch das Verfahren gemäss der
Erfindung hergestellte Halbleiteranordnung und insbesondere auch auf eine Halbleiteranordnung mit einem Siliciumgobiet,
das wenigstens teilweise mit einer genetischen Siliciumnitridzone überzogen ist, auf der sich eine genetische
Siliciumoxidschicht befindete
Vorzugsweise ist das Siliciuingebiet teilweise
mit einer Sillciumoxidschicht überzogen, die wenigstens über einen Teil ihrer Dicke in das Siliciumgebiet versenkt
und durch eine genetische Siliciurnnitridzone von dem Siliciumgebiet getrennt ist»
Fig. 1 bis 3 zeigen schematisch im Schnitt einen Teil eiixer ersten Halbleiteranordnung nach der
Erfindung in einer Anzahl aufeinanderfolgender Herstellungsstufen,
Fig. K bis 8 zeigen schematisch im Schnitt einen Teil einer zweiten Halbleiteranordnung in einer Anzahl
aufeinanderfolgender Herstellungsstufen des erflndvingsgemässen
Verfahrens,
Fig. 9 bis 12 zeigen schematisch im Schnitt einen Teil einer dritten Halbleiteranordnung nach der
Erfindung in einer Anza.hl aufeinanderfolgender Herstellungsstuf
en,
609850/09 51
fun.8c4o.
14.5.76. - 15 -
Fig, 13 "bis 16 zeigen schematise!! im Schnitt
einen Teil einer vierten Halbleiteranordnung nach der
Erfindung in einer Anzahl aufeinanderfolgender Herstellungsstufen,
Fig. 17 und 18 zeigen schematisch im Schnitt
einen Teil einer fünften Halbleiteranordnung nach der Erfindung in einer Anzahl aufeinanderfolgender Herstellungsstufen,
Fig, 19 zeigt schematisch im Schnitt einen Teil
einer sechsten Halbloiteranordnimg nach der Erfindung in.
einer Stufe der Herstellung, und
Fig. 20 zeigt schematisch im Schnitt einen Teil einer siebenten Halbleiteranordnung nach der Erfindung in
einer Stufe der Herstellung,,
BEISPIEL I
BEISPIEL I
In diesem Beispiel (siehe Fig. 1 bis 3) wird
die Herstellung einer Ladungsübertragungsanordnung (charge transfer device) beschrieben, die ein Elektrodensystem
enthält, das durch eine Anzahl durch ein siliciumoxidhaltiges isolierendes Schichtensystem 2, 3 von einem
Siliciumgebiet 1 getrennter Elektroden k,5»6»7»8 gebildet
wird ο Mit Hilfe dieser Elektroden kann Ladung in dem Siliciumgebiet gespeichert und von einer Speicherstelle
zu der anderen Speicherstelle in dem Siliciumgebiet transportiert werden.
•609850/0951
PHN. 8O'iO
14.5.76ο
- 16 -.
Bei der Herstellung einer solchen Anordnung sind die Kapazität der Elektroden in bezug auf das Gebiet
und das Erzielen eines kleinen Abstandes zwischen den Elektx'oden" von Bedeutung.
Bei einer üblichen Herstellung, bei der die Schicht 2 nicht vorhanden ist, werden, um die Elektroden
^i5i6,7*8 in kleinen gegenseitigen Abständen anbringen
zu können, die Elektroden 5 und 7 auf übliche Weise aus polykristallinen! Silicium, dux'ch Ablagerung aus der Gasphase
und Photoatzen, hergestellt. Dann wird das poly— kristalline Silicium durch Oxidation mit einer Siliciumoxidschicht
9 versehen und werden auf der Siliciumoxidschicht
die Elektroden 4,6,8 angebracht» Die Elektroden 4,6 und 8 können ebenfalls aus polykristallinen! Silicium oder aus
Metall bestehen.
Zur Bildung der Siliciumoxidschicht 9 auf dem polykristallinen Silicium muss die Schicht 3 zwischen
den Elektroden 5 und 7 mit einer Oxidationsmaske abgeschirmt
werden, was ausser einem Aufdampfschritt auch einen Ausricht-
und Photoätsschritt erfordert, während, wenn nicht
maskiert wird, auch die Siliziumoxidschicht 3 zwischen den Elektroden 5 und 7 und ausserhalb dieser Elektroden
anwächst, wodurch das Dielektrikum unter den Elektroden 4, 6 und 8 eine Dicke erhält, die von der des Dielektrikums
unter den Elektroden 5 und 7 verschieden istt Dadurch ist
609850/0951
. & Qk Or
2623003
d±e Kapazität der Elektroden ht 6 und 8 in bezug auf das
Gebiet kleiner als die der Elektroden 5 und 7i was die
¥irkung der Anoi^dnung beeinträchtigen kann»
Um mit einer Mindestanzahl von Bearbeitungsschritten dennoch ein gleichmassig dickes Dielektrikum
zu erhalten, ist ein Verfahren, bei dem eine Oberflache
des Siliciumgebietes 1 mit einer siliciumoxidhciltigen
Schicht 3 versehen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Siliciumgebiet 1 anschliessend einer Nitridationsbehandlung
unterworfen wird, wobei zwischen der Siliciunioxidschicht und dem Siliciumgebiet 1 eine funktionelle Zone 2 gebildet
wird, die aus einem stickstoffhaltigen Material besteht ο
Die Schicht 3 wird z.B. durch thermische Oxidation des Gebietes 1 während 45 Minuten in Sauerstoff bei 1100°C
gebildet und weist eine Dicke von 0,1 /um auf. Die Zone
erstreckt sich als Schicht unter der ganzen Schicht 3 und wird dadurch gebildet, dass über das Gebiet 1 und die
Schicht 3 bei 1000°C während 16 Stunden ein Gasstrom mit 5 $ NHo in N2 als Träger geführt wird» Die gebildete
Schicht 2 weist dann eine Dicke von etwa 10 S. auf, Nachdem die Elektroden 5 und 7 gebildet sind,
können nun ohne Maskierung die Schicht 3 und die Elektroden
5 und 7 einer üblichen Oxidationsbehandlung zur Bildung
der Schicht 9 unterworfen werden, ohne dass dabei die
609850/0951
PHN.8θ4θ c
14.5.76ο - 18 -
Schicht 3 zwischen den Elektroden 5 und 7 anwächst0
In diesem Falle maskiert namlich die Zone 2 gegen weitere
Oxidation des Gebietes 1,
In der so hergestellten Halbleiteranordnung
ergibt das Vorhandensein der Siliciumnitridzone 2 ausserdem
den Vorteil, dass die Anzahl von Zentren an odex* nahe bei
der Oberfläche 10, die die Wirkung einer derartigen Halbleiteranordnung beeinti-achtigen können, gering ist«,
Der verwendete Ammoniakstrom kann einen höheren Prozentsatz; an Ammoniak enthalten» Aus Sicherheitserwägungen
bleibt!dieser Prozentsatz vorzugsweise unterhalb 50»
Wurde in diesem Beispiel die Nxtridationsbehandlung
des Si3.iciumgebietes und der Siliciumoxidschicht bei erhöhter Temperatur in einer ammoniakhaltigen Atmosphäre
durchgeführt, bei dem nächstfolgenden Ausführungsbeispiel
wird eine andere Nitridationsbehandlung beschrieben»
BEISPIEL II
In diesem Beispiel (siehe Fig« h bis 8) wird die Herstellung einer planaren Halbleiteranordnung mit
einem pn-Uebergang beschrieben, dessen Durchschlagspannung an der Stelle, an der er eine Oxidschicht berührt, dadurch
erhöht wird,dass das Konzentratioiisprofil des pn-Uebergangs
bei der Oxidschicht auf geeignete Weise verschieden von dem des mittleren Teiles des pn-Uebergangs gewählt wird»
Obgleich an sich bekannt ist, dass durch passende Wahl
609850/0951
PHN. 8Oi-O. 14.5.76. - 19 -
des Konzentrationsprofils die Durchschlagspannung günstig beeinflusst werden kann, "bietet das Verfahren nach der
Erfindung die Möglichkeit, mit grosser Genauigkeit eine derartige Anordnung auf einfache Weise herzustellen. Bei
dieser Herstellung wird auf einem η-leitenden Siliciumgebiet 40 in üblicher Weise eine 0,05/um dicke Siliciumoxidschicht
41 gebildet, und auf der Schicht 41 eine
0,15/U-111 dicke Siliciumnitrid schicht 42 aus einer Gasphase
abgelagert β
Die Schichten 41 und 42 bilden ein Muster, das
als Maske bei Oxidation mit Dampf des Siliciumgebietes zum Erhalten eines versenkten Oxidmusters 43 dient.
Dabei wird unter der Siliciumnitridschicht 42 und der Siliciumoxidschicht 41 und in geringer Entfernung von dem
Rand der Maske eine schmale Siliciumnitridzone 44 gebildet,
wonach die Siliciumnitridzone 44 in einer folgenden Stufe
der Herstellung verwendet wird»
Es sei bemerkt, dass, obgleich die Schicht 42 die eigentliche Maskierungsschicht ist, meistens auch die
Oxidschicht 41 verwendet wird, weil eine direkt auf Silicium niedergeschlagene Siliciumn.itridschicht eine
Vielzahl von Unvollkomme'nheiten an der Silicium~Silitxium~
nitrid-Grenzflache hervorruft.
Bei der Oxidation mit Dampf z,B, während 16 Stunden
bei 10000C, wobei das Muster 43 mit einer Dicke von 2/um
6Ό9850/0951
PHN. 80^:0.
14.5.76.
α - 20 -
gebildet wird, reagiert Dampf, wenn auch in erheblich
geringerem Masse als mit dem Silicium, auch mit dem Siliciumnitrid an der Oberfläche der Schicht 42, z.B.
an der Grenzfläche 45 zwischen der Schicht 42 und der
Schicht 4i bzw. dem Muster 43.
Dabei wird aktiver Stickstoff gebildet, der durch das Oxid zu dem Gebiet 40 transportiert wird und
sich durch die Bildung der Siliciumnitridzone 44 bemerkbar macht·
Die Zone 44 hat eine Breite von etwa 1 /um und liegt in einem Abstand von etwa 2/tun von dem Rand der
SiIiciumnitridschicht 42. Die Dicke der Zone kann nicht
direkt gemessen werden, aber ihre Eigenschaften sind denen der Zone im vorhergehenden Beispiel ähnlich, so
dass ihre Dicke in etwa der gleichen Gr8ssenordnung liegen
wird.
Wie bemerkt wurde, ist die Reaktion von Dampf mit Siliciumnitrid beschränkt. Die Zone 44 wird sich
also nicht weit unterhalb der Schicht 42 erstrecken, aber auch nicht aus der Schicht 42 hervorragen, weil dort
die konkurrierende Reaktion von Dampf .mit Silicium vorherrschend ist.
In diesem Beispiel weist die Oxidationsmaske eine Oeffnung auf, durch die in dem Siliciumgebiet eine
Mesa gebildet wird, die von versenktem Oxid umgeben ist,
609850/0951
pun.εο4ο. 14.5.76. - 21 -
wonach die Siliciumnitridschicht 42 entfernt wird. Danach wird aufs neue eine Oxidationsbehandlung durchgeführt,
wobei die Zone 44 auf gleiche Weise wie im vorhergehenden Beispiel, und zwar bei einem Oxidationsschritt in Sauerstoff
während 45 Minuten bei 11OO*C, verwendet wird,
wobei die Dicke des Musters 43 und der Schicht 41 zunimmt
(die Dicke der letzteren Schicht um 0,1 /um), jedoch mit Ausnahme des Teiles der Schicht 41, der oberhalb der
Zone 44 liegt.
Dann, wird auf übliche Weise die Schicht 41 teilweise
entfernt, derart, dass die Zone 44 freigelegt wird, wonach die Zone 44 entfernt wird. Dabei entstehen Oeffnungen
50 in der Schicht 41, über welche Oeffnungen eine ringförmige
dotierte Schicht 46 vom p-Typ, die an das versenkte Oxidmuster 43 grenzt, diffundiert wird.
Auch kann ohne Entfernung der Zone 44 und ohne teilweise Entfernung der Schicht 41 mit der verdickten
Siliciumoxidschicht als Maske ein Dotierungsmaterial in das Siliciumgebiet implantiert werden, um die Schicht
zu erhalten. Anschliessend wird die Schicht 4i entfernt und wird aufs neue ein Dotierungsmaterial in das Siliciumgebiet
eingeführt, um eine zweite dotierte Schicht 48 vom p-Typ mit einer geringeren Tiefe als die Schicht 46
zu erhalten, wobei der pn-Uebergang 49 gebildet wird.
Die Schicht 46 wird niedriger dotiert und/oder
6 0 9 8 5 0 / 0 9 5.1
PKN.8o40. 14.5.76. - 22 -
2623003
ihr wird ein kleinerer Konzentrationsgradient als der
der Schicht 48 gegeben, wodurch die Durchschlagspannung
des pn-Uebergangs an dem Muster erhöht wird.
Die Anwendung der Siliciumnitridzone zum Erhalten der Schicht 46 hat den Vorteil, dass kein besonderer
Ausrichtschritt erforderlich ist.
Statt die zweite dotierte Schicht zu bilden, können das Siliciumgebiet und die ringförmige Schicht mit
einer Elektrode versehen werden, die eine Schicht enthält, die mit dem Gebiet und der ringförmigen Schicht einen
Schottky-Uebergang bildet. Die Elektrodenschicht besteht
z.B. aus Platin, Nickel oder Platinsilicid, Aus Obenstehendem hat sich ergeben, dass die
Siliciumnitridzone 44 unter dem gegen Oxidation maskierenden Schichtensystem 41, 42 gebildet werden kann.
Wenn während einer Oxidationsbehandlung der
obenbeschriebenen Art die Bildung einer schmalen Nitridzone nicht gewünscht wird, kann diese Zone z.B. zugleich mit
der Zone 41 entfernt werden.
Bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen, bei denen ein versenktes Oxidmuster gebildet werden muss,
ist die Bildung einer schmalen Siliciumnitridzone jedoch nicht immer erwünscht. In diesem Falle kann das Verfahren
nach der Erfindung auch verwendet werden, indem nach der Bildung der Oxidschicht 4i und vor dem Niederschlag der
6098B0/0951
PHN.80to, 14.5.76.
- 23 -
Siliciumnitridschicht 42 das Gebiet 4o einer Nitridationsbehandlung
unterworfen und das Schichtensystem der bei der Nitridationsbehandlung gebildeten Siliciumnitridzone, der
Siliciumoxidschicht und der Siliciumnitridschicht als
Maskierung bei der Oxidationsbehandlung verwendet wird» BEISPIEL III
In diesem Beispiel (siehe Fig. 9 bis 12) werden
an Hand der Beschreibung der Herstellung eines MOS-Transistors auch andere Eigenschaften als Oxidationsmaskierung der
Siliciumnitridzone erläutert werden.
Auf gleiche Weise wie an Hand der Fig. 4 und 5 beschrieben wird ein Siliciumgebiet 90 vom p-Leitfähigkeitstyp
mit einem versenkten Oxidmuster 91 versehen.
Eine gegebenenfalls gebildete Nitridzone entlang des Randes des Musters 91 wird, wie bereits erwähnt wurde,
durch Aetzen entfernt, wonach auf übliche Weise durch Oxidation und Ablagerung und anschliessende Photoätzschritte
die Oxidschicht 92 und die Polysiliciumschicht 93 gebildet
werden.
Dann wird eine η-leitende Verunreinigung in freiliegendem Silicium abgelagert und werden während einer
Oxidationsbehandlung Source- und Draingebiete gebildet, wobei auch die Schicht 93 η-leitend wird»
Bei dieser oxidierenden Diffusionsbehandlung wird ausserdem über das freiliegende Silicium Oxid gewachsen,
60 98 50/095 1
PHN. 80*10.
14.5.76.
- Zh -
in das darm Oeffnungen zum Kontaktieren dieser Gebiete geätzt
werden»
Zur Räumeinsparung auf dem Siliciumgebiet werden
die Gebiete $k und 95 möglichst schmal gehalten, was
bedeutet, dass die Kontakte auf diesen Gebieten nahe bei oder auf dem Muster 91 zu- liegen kommen. Beim Aetzen
gewachsenen Oxids entlang des Musters 91 muss jedoch darauf geachtet werden, dass nicht ein pn-Uebergang freigelegt
wird.
Es empfiehlt sich daher, vor der oxidierenden Diffusionsbehandlung auf dem freiliegenden Silicium
Kontaktfenster zu definieren.
Dies kann dadurch erfolgen, dass nach der
Ablagerung der η-leitenden Verunreinigungen in freiliegendem Silicium eine bereits im Beispiel I beschriebene Nxtridationsbehandlung
durchgeführt wird, wobei die Siliciumnitridzone 96 gebildet wird. Die Zone 96 erstreckt sich
unter dem Muster 91» teilweise unter der Schicht 92, über
die Schicht 93 und teilweise zwischen der Schicht 92 und
der Schicht 93. Auf übliche Weise werden mit Hilfe einer
Photolackschicht 97 Oeffnungen 98 in -die Zone 96 geätzt und der auf der Schicht■93 liegende Teil der Zone 96 entfernt
Bei der anschliessenden oxidierenden Diffusionsbehandlung werden die Oxidschicht 99» das Source-Gebiet $h
und das Draingebiet 95 gebildet, wonach die freiliegenden
609850/0951
14.5.76. - 25 -
verbleibenden Teile der Zone 96 entfernt werden, wodurch
an dem Muster ^Λ anliegende Oeffnungen 100 zum Kontaktieren
der Gebiete 9^ u*10^ 95 erhalten werden. Durch das hier beschriebene
Verfahren kann eine erhebliche Raumeinsparung auf der SiliciumoberflSche unter Vermeidung der beschriebenen
Nachteile erhalten werden.
Die Siliciumnitridzone 96 erfüllt vielerlei
Punktionen. Erstens wird die Definition der Kontaktfenster
besser, weil bei der Bildung der Oeffnungen 100 praktisch nicht die Gefahr besteht, dass das Muster 91 angegriffen
wird und pn-UebergSnge freigelegt werden.
Weiter passiviert die Zone 96 unter dem Muster
den dort vorhandenen pn-Uebergange Auch hemmt die Zone
die Ausdiffusion üblicher Akzeptoren, wie Bor, über das Siliciumgebiet 90 zu dem Muster 91, wodurch Kanalbildung
unter dem Muster verhindert wird, so dass die Zone eine homogene Akzeptorkonzentration in dem Gebiet 90 bei
¥armebehandlungen fördert.
Ferner lässt sich leicht erkennen, dass, wenn von einem η-leitenden Gebiet ausgegangen wird und bei
einer oxidierenden Diffusionsbehandlung p-leitende Gebiete yh
v&A 95 gebildet werden müssen, das Vorhandensein der
Zone 96 unter dem Muster 91 der Ausdiffusion von Bor im
Muster entgegenwirkt und eijie gute Kontaktierung entlang des Randes des Musters fördert.
6 0 9 8 5 0/0 9-5 1
1^.5.76. - 26 -
Der Effekt der Siliciumnltridzone 96 unter der
Siliciumoxidschicht 92 ist, wr e dd.es auch, bereits bei
dem Beispiel I der Fall war, dass bei Oxidation der PoIysiliciumschicb-t
93 das Siliciumgebiet 90 unter der Schiclit
h.8ch.stens in geringem Masse oxidiert wird, wodurch, der
Kräuselung der Schicht 93 während der Oxidation entgegengewirkt wird ·
Uebrigens kann auch, bereits sofort nach der Bildung des Musters 91 unter diesem Muster die.Zone 96
gebildet werden. Dabei dient die Siliciumnitridschicht
als Nitridationsmaske,
BEISPIEL IV
BEISPIEL IV
In diesem Beispiel (siehe Fig. 13 bis 16) wird
die Herstellung eines Transistors kleiner Abmessungen beschrieben, wobei die Siliciumnitridzone unter der Oxidschicht
als Passivierung und der Teil der Zone ausserhalb der Oxidschicht als Diffusionsmaske dient·
Ein Siliciumge„biet 130 vom η-Typ wird mit einer
Siliciumoxidschicht 131 versehen, durch, die über eine
Oeffnung ein Basisgebiet 132 vom p~Typ diffundiert und
eine dünnere Oxidschicht 133 gebildet wird.
In der Schicht 133 werden mit Hilfe einer
einzigen Maske Fenster 13^· und 135 gebildet, wonach über
die Schichten 131 und 133 und in den Fenstern 134 und 135
durch eine Nitridationsbehandlung der im Beispiel I
6098 50/ 0 9.5 1
14.5.76.
- 27 -
- 27 -
beschriebenen Art eine Siliciumnitridzone 136 gebildet wird.
Danach wird der Teil der Zone 136 im Fenster entfernt und ein η-leitendes Emittergebiet 137 diffundiert,
wobei der Teil der Zone 136 im Fenster 134 gegen Diffusion maskiert.
Dann wird auch der Teil der Zone I36 im Fenster
entfernt, wonach die Gebiete I32 und 137 kontaktiert werden
können.
BEISPIEL V
BEISPIEL V
Im nachstehenden Beispiel (siehe Fig. 17 und 18) wird erläutert, wie eine genetische Siliciumnitridzone
zur Passivierung, als Oxidationsmaske und zum Erhalten eines gewünschten Dotierungsprofils angewendet wird.
Auf einem η-leitenden Siliciumgebiet 17O wird
eine Siliciumoxidschicht 171 gebildet und einer Nitridationsbehandlung
zum Erhalten der Siliciumnitridzone 172
unterworfen.
unterworfen.
In der Schicht I7I und der Zone 172 wird ein
Fenster 173 gebildet und ein n+-Emittergebiet 174 durch
Diffusion von Arsen erzeugt. Dann wirdi-eine Photolackschicht 175 mit einem breiten Fenster', 176 auf der Schicht I7I
angebracht. Die Schicht Ί75 dient als Maske für die
Implantation von Borionen über die Schicht I7I und die Zone 172. Anschliessend wird die Schicht 175 entfernt, wonach durch eine oxidierende Dif fus: ion sbe hand lung das
Implantation von Borionen über die Schicht I7I und die Zone 172. Anschliessend wird die Schicht 175 entfernt, wonach durch eine oxidierende Dif fus: ion sbe hand lung das
609850/0951
PIIN". 14.5.76. - 28 -
Basisgebiet 177 mit einer in Figo 18 schematisch angegebenen
Begrenzung gebildet wird. Ueber dem Emittergebiet 17^
wächst dann durch die maskierende Wirkung der Zone 172
eine verhältnismässig dicke Oxidschicht. Unter dem Emittergebiet 17^ ist durch Ausdiffusion in der Oxidschicht
die Borkonzentration in dem Basisgebiet 177 nicht besonders
hoch. Unter der Zone 172 weist das Basisgebiet 177 durch
die maskierende Wirkung der Zone 172 gegen Ausdiffusion
eine höhere Borkonzentration als unter dem Emittergebiet auf.
Ueber die Schicht I7I oberhalb des Gebietes 17h
und über die Schicht I7I und die Zone 172 oberhalb des
Gebietes 177 können Kontaktierungen auf diesen Gebieten
angebracht werden,
BEISPIEL VI
BEISPIEL VI
In diesem Beispiel (siehe Fig, 1<?) wird eine Wärmebehandlung in einer SauerstoffatmosphSre einer
Siliciumoxidschicht auf einer Siliciumnitridzone illustriert, wobei die Ladung in der Oxidschicht geändert wird, ohne
dass die Anzahl von Zentren zwischen der Oxidschicht und einem angrenzenden Siliciumgebiet wesentlich geändert wird«
Mit einer derartigen Behandlung kann ein MOS-Transistor vom Verarmungstyp hergestellt werden.
In diesem Beispiel wird ausserdem gezeigt, dass die genannte Behandlung für eine Anordnung, in der mehrere
609850/0951
Hfl"".8o4O.
14.5.76. - 29 -
MOS-Transistoren vorhanden sind, einen Teil der MOS-Transistoren umfassen kann, wcdurch MOS-Transistoren vom
Verarmungstyp neben MOS-Transistoren vom Anreicherungstyp erhalten werden, •
In einem p-leitenden Siliciumgebiet 190 werden
η-leitende Gebiete 19I, 192, 193 und 194 diffundiert.
Die Gebiete I9I und 192 sind Source- und Draingebiete
für einen ersten MOS-Transistor und die Gebiete 193 und sind Source- und Draingebiete für einen zweiten MOS-Transistor.
Ueber die Oberflache der bebiete I90 - 194
wird eine Feldoxidschicht 195 angewachsen, von der Teile über den entsprechenden Transistoren entfernt und durch
die Gate-Isolierschichten I96 und 197 ersetzt werden.
Ueber die Siliciumoxidschichten 195, 196 und 197 wird durch eine Nitridationsbehandlung die Siliciumnitridzone
gebildet. Durch Ablagerung und eine Photoätzbehandlung wird über die Gate-Isolierschicht 197 eine Siliciumnitridschicht
199 angebracht.
Dann wird die erhaltene 9tru3ctur während einer
Stunde bei 6000C in einer Sauerstoffatmosphäre gehalten,
wodurch in die Gate-Isolierschicht I96 positive Ladungen eingeführt werden; die Anzahl von Oberflächenzuständen
(surface states) zwischen der Zone I98 und dem Gebiet
ändert sich dabei jedoch nicht wesentlich.
Durch die abschirmende Wirkung der Schicht 199
609850/0951
14.5.76. - 30 -
bleibt die Ladungskonzentration in der Schicht 197 unver ändert· Anschliessend wird dit Schicht 199 entfernt»
Auf übliche ¥eise können durch. Kontaktierung der Gebiete 191 — 194 und die Anbringung von Gate-Metallisierungen
MOS-Transistoren erhalten werden, wobei der erste MOS-Transistor
vom Verarmungstyp und der zweite vom Anreicherungs· typ ist. Bei passender Wahl der Dotierungskonzentration
in dem Siliciumgebiet ist die Schwellwertspannung des
MOS-Transistors vom Verarmungstyp z.B. -3 V und die Schwellwert spannung des MOS-Transistors vom Anreicherungs —
typ +1 V.
Das Vorhandensein einer Siliciumnitridzone unter einer aus Siliciumoxid bestehenden Gate-Isolierung ist
im allgemeinen zweckmässig, um Aenderungen in der Anzahl von Zentren wahrend Wärmebehandlungen bei der Herstellung
der MOS-Transistoren zu vermeiden.
Im allgemeinen kann die elektrische Oberflächenleitung
in dem Siliciumgebiet unter, der Siliciumnitridzone z.B. durch Ionenimplantation in und/oder über die
Siliciumoxidschicht und die Siliciumnitridzone geändert
werden.
BEISPIEL VII
BEISPIEL VII
Bei Anwendung von Siliciumoxidschichten als
Diffusionsmaske wird oft danach eine Wasserstoffbehandlung
bei erhöhter Temperatur durchgeführt, wodurch die Anzahl von
6098B0/0951
- 8GhO .
lh.5,76.
' - 3.1 -
Zentren tint er der Oxidschicht herabgesetzt wird. Bei
dieser Anwendung als Diffusionsmaske werden auch häufig Ladungen, die Z0B. durch Natrium!onen herbeigeführt
werden, in das Siliciumoxid eingeführt·
Um dieser Einführung von Ladungen entgegenzuwirken, wird die Siliciumoxidschicht von der Gasphase her
von einer Silitiumnitridschicht abgeschirmt. Dies ist in
Fig. 20 angegeben, in der das Siliciumgebiet 200 mit einer Siliciumoxidschicht 201 und einer Siliciumnitridschicht
versehen ist, wobei die letztere Schicht die Schicht 201 auch entlang der Ränder im Diffusionsfenster 203 abschirmt.
Die Schicht 202 maskiert aber die Schicht 201 nicht nur gegen das Eindringen von Ladungen, sondern auch gegen
Wasserstoff bei der genannten Wasserstoffbehandlung.
Bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung, wobei nach der Bildung der Schicht 201 und vor der Bildung
der Schicht 202 die Siliciumnitridzone 204 gebildet wird,
ist eine Wasserstoffbehandlung bei erhöhter Temperatur nicht notwendig, weil wegen der Zone 204 die Anzahl von
Zentren gering ist und bleibt.
Es wird dem Fachmann klar sein, dass die beschrie· benen Beispiele nur illustrativ für die sich im Rahmen der
Erfindung ergebenden Möglichkeiten sind. In den Beispielen sind der Einfachheit halber oft Einzelheiten, z.B.. in
bezug auf Kontaktierung und Umhüllung, fortgelassen, die
609860/0^51
PIIK. 80*! 0.
14.5.76. - 32 -
üblicherweise verwendet werden müssen, um Halbleiteranordnungen
herzustellen© Manchmal ist sogar der herzustellende Halbleiteranordnungstyp nicht genannt} manche
Beispiele beziehen sich aber auf mehrere Typen von Halbleiteranordnungen. Die Anordnungen nach der Erfindung
können sowohl aktive Elemente (z.B. Transistoren) als auch passive Elemente (z.B. Widerstände oder integrierte
Schaltungen, die diese Elemente enthalten) sein.
Die Siliciumoxidechicht kann, statt genetisch
gebildet zu werden, auch aus der Gasphase niedergeschlagen werden und neben Siliciumoxid andere silikatbildende
Stoffe, wie Aluminiumoxid und Phosphoroxid, enthalten. Als Siliciumoxid werden diese Schichten im v/esentliehen
Siliciumdioxid (SiOp) enthalten, aber obendrein auch aus Siliciumoxid bestehen können. Gallium und Aluminium sind
als Dotierungsstoffe für Silicium bekannt, aber werden
nicht häufig verwendet, weil sie leicht über eine Oxidschicht diffundieren. Eine Siliciumnitridzone kann
Anwendung finden, aber dann als Teil einer Diffusionsmaske bei Eindiffusion von Gallium oder Aluminium» Mit Vorteil
wird weiter nach einem Eindiffusionsschritt von Gallium,
Aluminium oder Bor über Siliciumoxid aktiver Stickstoff zu der Siliciumoberflache transportiert, um eine
Siliciumnitridzone zu bilden, die einer Ausdiffusion ent gegenwirkt·
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ΡΗϋϊ.8ΰ4θ,
14.5·76. - 33 -
Eine derartige Siliriumnitridzone eignet sich
z.B. auch als Diffusionsmaske für Dotierung eines Silicium-rgebietes
mit Gold oder Platin.
Auch kann eine Siliciumnitridzone als Maskierung bei Implantationsvorgängen verwendet werden.
Die Siliciumnitridzone selbst kann durch Implantation aktiven Stickstoffs gebildet werden.
Die Siliciumnitridzone fördert die Aufrechterhaltung der günstigen Oberflächeneigenschaften des
darunterliegenden Siliciumgebietesj wenn in einer späteren
Stufe der Herstellung auf der Siliciumoxidschicht eine oder mehrere Schichten aus z.B. Aluminiumoxid, Siliciumoxid,
Siliciumnitrid oder Glas gebildet werden.
609850/0951
Claims (1)
14.5.76. ■» - 3k -
PATENTANSPRÜCHE
1· Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung,
bei dem eine Oberfläche eines aus Silicium bestehenden Halbleitergebietes wenigstens teilweise mit
einer siliciumoxidhaltigen Schicht versehen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Siliciumgebiet dann einer
Nitridationsbehandlung unterworfen wird, wobei zwischen der Siliciumoxidschicht und dem Siliciumgebiet eine
funktioneile Zone gebildet wird, die aus einem stickstoffhaltigen Material besteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass für die siliciumoxidhaltige Schicht eine Dicke von mehr als 100 Ä gewählt wird.
3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass als Siliciumoxidschicht eine Schicht verwendet wird, die das Siliciumgebiet teilweise bedeckt
und wenigstens über einen Teil ihrer Dicke in das Siliciumgebiet versenkt ist.
h» Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3»
dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Siliciumnitridzone grosser als 5 α gewählt wird. \'
5· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis h,
dadurch gekennzeichnet, dass die Nitridationsbehandlung eine Behandlung des Siliciumgebietes und der Silicium—
oxidschicht bei erhöhter Temperatur in einer ammoniakhaltigen
Atmosphäre umfasst.
609850/0951
PHN.SOhO„
14.5.76. - 35 -
6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet,
dass bei der Nitridationsbehandlung ein Gasstrom mit einer Volumenlconzentration an Ammoniak von weniger als
50 VoIc^ verwendet wird,
7o Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis kt
dadurch gekennzeichnet, dass auf der Siliciumoxidschicht eine Siliciumnitridschicht niederschlagen und in den
beiden zuletzt genannten Schichten ein Muster gebildet wird, das als Maske bei Oxidation mit Dampf des Siliciumgebietes
zum Erhalten des versenkten Oxidmusters dient, wobei unter der Maske und in geringer Entfernung von dem
Rande der Maske eine schmale Siliciumnitridzone gebildet und anschliessend die Siliciumnitridzone in einer folgenden
Stufe der Herstellung verwendet wird.
8» Verfahren nach Anspruch 7 * dadurch gekennzeichnet,
dass die Oxidationsmaske eine Oeffnung aufweist, durch die in dem Siliciumgebiet eine von versenktem Oxid umgebende
Mesa gebildet wird, wonach die Siliciumnitridschicht
entfernt und aufs neue eine Oxidationsbehandlung durchgeführt wird, wobei an die Siliciumnitridzone grenzend
die Dicke der Siliciumoxidschicht zunimmt und mit der verdickten Siliciumoxidschicht als Maske ein Dotierungsmaterial
in das Siliciumgebiet eingeführt wird, um eine an das Oxidmuster grenzende ringförmige dotierte Schicht
zu erhalten»
• 6O9.8S0/095 1
PHIi. 8o4O. 14.5.76. - 36 -
9· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach Entfernung der Silic iumoxidschicht aufs neue
ein Dotierungsmaterial in das Siliciumgebiet eingeführt
wird, um eine zweite dotierte Schicht über die ganze Mesa zu erhalten.
10» Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Bildung einer ringförmigen dotierten Schicht
mit einem dem des Siliciumgebietes entgegengesetzten
Leitfähigkeitstyp und nach Entfernung der Siliciumoxidschicht auf dei- Mesa eine Elektrode angebracht wird,
die eine Schicht enthalt, die mit dem Siliciumgebiet und der ringförmigen Schicht einen Schottky-Uebergang bildet.
11· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Siliciumnitridschicht,
die einen Teil der Siliciumoxidschicht bedeckt, als Kitridationsmaske verwendet wird,
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Nitridationsbehandlung
auf der Siliciumoxidschicht eine Siliciumnitridschicht gebildet und in einer folgenden Stufe der Herstellung
das durch die Siliciumnitridzone, die Siliciumoxidschicht und die Siliciumnitridschicht gebildete Schichtensystem
als Maskierung bei einer Oxidationsbehandlung verwendet wird.
6098S0/0951
PHN.8O40. 14.5.76. - 37 -
13» Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7»
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der
Siliciumnitridzone in einer Stufe der Herstellung als Oxidationsmaskierung verwendet wird,
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Nitridationsbehandlung
ein Vorgang zur Aenderung der elektrischen Oberflächenleitung
in dem Siliciumgebiet unter der Silicium— nitridzone durchgeführt wird*
15· Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Vorgang eine Wärmebehandlung umfasst»
16. Verfahren nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung in einer Säuerstoffatmosphäre
durchgeführt wird.
17· Verfahren nach Anspruch 14 oder 15» dadurch
gekennzeichnet, dass der genannte Vorgang eine Ionenimplantationsbehandlung umfasst.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17»
dadurch gekennzeichnet, dass die Siliciumoxidschicht als Gate-Isolierung in einem MOS-Transistor verwendet wird»
19· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Siliciumoxidschicht
mit Hilfe einer einzigen Maske mindestens zwei Oeffnungen gebildet werden, die bei aufeinanderfolgenden Behandlungen
verwendet werden, wobei die bei der betreffenden
6098BO/0951
FHN-. 8040.,
14.5.76. - 38 -
Behandlung nicht verwendete(η) Oeffnung(en) von der
Siliciumnitridzone maskiert w: rd (werden).
20. Verfahren nach eineiii der Ansprüche 1 bis 7»
dadurch gekennzeichnet, dass die Siliciumnitridzone als Maske beim Einführen und/oder beim Heraustreten
eines Dotierungsmaterials verwendet wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Silicimnitridzone als Maske bei Eindiffusion
eines Dotierungsmaterials in das Siliciumgebiet verwendet wird.
22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
dass vor der Anwendung der Siliciumnitridzone als Austritt smaske das Dotierungsmaterial durch Ionenimplantation
über die Siliciumnitridzone in das Siliciumgebiet eingeführt wird.
23· Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Dotierungsmaterial verwendet wird, das zu der durch Bor, Aluminium, Gallium, Gold
und Platin gebildeten Gruppe gehört.
24» Halbleiteranordnung, die durch das Verfahren
nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche hergestellt ist.
25. Halbleiteranordnung mit einem Siliciumgebiet, das wenigstens zum Teil mit einer funktioneilen genetischen
Siliciumnitridzone überzogen ist, auf der sich eine genetische Siliciumoxidschicht befindet,,
609860/0951
14.5·76. - 39 -
26» Halbleiteranordnung nach Anspruch 25» dadurch
gekennzeichnet, dass das Siliciumgebiet teilweise mit einer Siliciumoxidschicht überzogen ist, die über wenigstens
einen Teil ihrer Dicke in das Siliciumgebiet versenkt und durch eine genetische Siliciumnitridzone von dem
Siliciumgebiet getrennt ist.
609850/0951
HO
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