DE2658304C2 - Halbleitervorrichtung - Google Patents
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Description
dadurch aus, daß wenigstens eln'anderer Dotjentoff als
Arsen In ein Halbleitersubstrat diffundiert wird, um
eine Zone hoher Dotlerstoflkonzentratlon zu bilden,
worauf dos Diffundieren von Arsen und wenigstens eines anderen Dotierstoffs als Arsen In die Zone hoher
DotlersioffkonzentraUon folgt, um In dieser eine Arsendlffuslonszone
zu erzeugen. Die Arsendiffusion soll das Auftreten von Gitterfehlern des Halblelterkrlstalls
verhindern, und Ihre Konzentration wird niedriger
gemacht als diejenige des anderen Dotierstoffs,
Die PCT-Methode Ist bis zu einem bestimmten
Ausmaß zufriedenstellend. Um die neueren Anforderungen far eine Halbleitervorrichtung mit einer viel
niedrigeren Rauscheraugung zu erfüllen, ist es sehr
wichtig, eine stark verbesserte Passivierungsschicht und ein Blocklermaterial zu entwickeln.
Eine Halbleitervorrichtung der im Oberbegriff des
Anspruchs 1 angegebenen Art Ist aus der DE-OS 15 89 900 bekannt. Die vorstehend erläuterten Nachtelle
aufgrund der Absorption von Feuchtigkeit sollen bei diesem Stand der Technik durch öle Ober der Phosphorslllkatglasschlcht
ausgebildete Schieb*, vermieden werden, bei der es sich vorzugsweise um eine Slllclumoxldschlcht
handeln soll. Diese Sillclumoxldschlcht schützt die' darunterliegende Phosphorslllkatglasschlcht
vor FeuchtlgkeltselnflOssen.
Aus der FR-PS IS 30 218 Ist eine Halbleitervorrichtung
bekannt, bei der ebenfalls direkt auf der Substratoberflache zunächst eine Slllciumdloxldsch'cht ausgebildet
Ist, auf der sich eine Schutzschicht befindet. Diese
Schutzschicht besteht bei einer Ausfuhrungsform aus einer mit Phosphor oder einem anderen Gettermaterial
dotierten Slllclumdioxldschlcht, auf der sich als Feuchtigkeitsschutz
eine undotierte Slllclumdioxldschlcht befindet. Bei einer anderen Ausführungsform wird
anstelle von Siliciumdioxid Siliciumnitrid verwendet. Neben einer Reihe weiterer Materlallen 1st unter anderem
Slllclumkarbld als anderes mögliches Material für die Schutzschicht angegeben. Für diesen Fall offenbart
also die genannte Druckschrift auf einer Slllclumdioxldschlcht
eine mit einem Gettermaterial dotierte Slllclumkarbldschlcht
und auf dieser eine nicht dotierte SlIIcI-umkarbldschlcht.
Aus der Druckschrift »IBM Technical Disclosure Bulletin«, November 1970, Seite 1422, Ist es bekannt,
die Ausdiffusion von der Rückseite eines stark dotierten Slllclumsubstrats dadurch zu verhindern, daß auf
eine thermische Slllclumdioxldschlcht an der Rückseite des Substrats eine Slllclumnltrldschlcht aufgebracht
wird. In der Druckschrift Ist erwähnt, daß dabei die
unter Druckspannung stehende Sillclumoxldschlcht als Puffer gegenüber der Spannung der Slllclumnltrld-Khicht
wirkt und damit zu einer Verringerung der Verbiegung des Wafers bellragt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung Ist es, eine
Halbleitervorrichtung mit einer neuen Schutzschicht verfügbar zu machen, die kelr.e Feuchtigkeit absorbiert
und keinen Polarlslerungseffekt aufweist sowie bei Erwärmung möglichst spannungsfrei Ist. Die neue
Schutzschicht soll einen ausreichenden Blocklereffekt aufweisen gegenüber einer Verschmutzung mit Alkallmetallviirunrelnlgungen,
die von den Erwärmungss^hrltte·!
stammen. Eine solche Halbleitervorrichtung soll einen großen Stromverstärkungsfaktor und eine
niedrig«! Rausc'ii-rzeugung aufweisen.
Die Lösung dieser Aufgabe Ist Im Anspruch 1 bzw. 8
angegeben. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind In den Untcransprüchen gekennzeichnet.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von
Ausfuhrungsformen näher erläutert. In der Zeichnung
zeigt
Flg. 1 eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen
Halbleitervorrichtung;
Fig. 2 bis 5 Querschnittsansichten zur Darstellung von Herstellungsschritten für eine Halbleitervorrichtung
entsprechend einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 6 eine graphische Darstellung der Beziehungen
zwischen der Ausbeute der Halbleitervorrichtung Im Hinblick auf die Durchbruchspannung und die
Eintauchzelt der Halbleitervorrichtung In kochendes
IS Wasser, und zwar for die erfindungsgemäße und die
bekannte Halbleitervorrichtung;
FI g. 7 eine graphische Darstellung des Stromverstarkungsfaktors
der erfindungsgemäßen und der bekannten Halbleitervorrichtung;
M F1 g. Ü eine graphische Darstellung der Rauschzahl
der erflndunesgemäßen und dei <>ekannten Halbleitervorrichtung;
FI g. 9 eine graphische Darstellung der Beziehungen
zwischen der SlC-Schlchtdlcke und der auf die Oberfläehe
des St-Substrats ausgeübten Spannung;
Fig. 10 bis 19 Querschnittsansichten, In denen
Herstellungsschritte für eine Halbleitervorrichtung entsprechend einer weiteren erfindungsgemäßen Ausffihrungsform
dargestellt sind;
FI g. 20 die Oberflachenladung der erfindungsgemäßen
und der bekannten Halbleitervorrichtung;
Flg. 21 die Rauschzahl der erflndungsgemaßen und der bekannten Halbleitervorrichtung; und
Flg. 22 eine graphische Darstellung der Beziehungen zwischen dem Stromverstfirkungsfaktor und der Kollektor-Emltter-Durchbruchspannung für die erfindungsgemäße und die bekannte Halbleitervorrichtung.
Flg. 22 eine graphische Darstellung der Beziehungen zwischen dem Stromverstfirkungsfaktor und der Kollektor-Emltter-Durchbruchspannung für die erfindungsgemäße und die bekannte Halbleitervorrichtung.
Die Flg. 2 bis 5 zeigen gemeinschaftlich Herstellungsschrltte
für eine Halbleitervorrichtung entsprechend einer erflndungsgemaßen Ausführungsform.
Flg. 2 zeigt, daß ein Transistor 11 und ein Widerstand
12 In einem Halbleitersubstrat !3 gebildet sind. Diese
Elemente sind erzeugt mit Hilfe der bekannten Schritte
des epitaktischen Kristallzüchtens oder des chemischen Dampfphasenniederschlags, der Erzeugung einer SlO2-Schlcht,
des selektiven Fotoätzens der SlO2-Schicht und der Dotierstoffdiffusion. Man sieht, daß die bei der
Dotierstoffdiffusion als Maske verwendete SlOj-Schlcht
14 als sogenannte Feldlsollerschlcht auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats 13 bleibt. Auf die Oberflache der
Schicht 14 sind eine PSG-Schlcht 15, eine SlC-Schlcht
16 und eine SlOj-Schlcht 17 geschichtet, die durch
A -Mfiampfen, Aufstauben, chemischen Dampfphasennlederschlag
usw. gebildet sind.
Die SlC-Sch!:ht 16 Ist hergestellt durch chemischen
Dampfphasenniederschlag unter Verwendung von Slllziumtetrahydrld
(SlH4) und Toluol (C7H,) als Reaktionsstoffe, durch gewöhnliches Aufdampfen, Aufstäuben
oder dergleichen.
Die SlO2-Schicht 17 wird durch eine gewöhnliche
Fotoätzmethode selektiv entfernt, um öffrungen 18a, 186, 18c zum Anbringen von Elektroden für den
Kollektor, die Basis bzw. den Emitter des Transistors 11 und öffnungen <9a und 196 zum Anbringen von Elektroden
für den Widerstand 12 zu schaffen (Flg. 3).
Diejenigen Teile der SlC-Schlcht 16, die durch das selektive Ätzen der SlOj-Schlcht 17 freigelegt worden
sind, werden durch Plasmaätzung oder dergleichen mit
ZO DO
5 6
und 196' erzeugt werden (Flg. 4). Dann werden die nach vierstündigem Eintauchen In kochendes Wasser
gewöhnliches Ätzverfahren selektiv entfernt, worauf ein als 90% für die bekannte Halbleitervorrichtung.
folgt, um Elektroden 18α", 18/»", 18c", 19α" und 19b" I4VI8, bei geerdetem Emitter auf der Ordinate und der
zu bringen (Flg. 5). sieht, daß die erflndungsgemaße Halbleitervorrichtung
Die SlOjSchlchten 14 und 17 werden durch cheml- gegenüber der herkömmlichen Halbleitervorrichtung
sehen Dampfphasenniederschlag usw. zu Isollcrzwecken io einen beträchtlichen Vorteil hinsichtlich des Slromverder
Halbleitervorrichtung gebildet. Wenn die Silizium- stSrkungifaktors aufweist, Insbesondere In Bereichen
karbldschlcht In direktem Kontakt mit dem Halbleiter- kleinen Kollektorstroms. Beispielsweise wurde für die
substrat erzeugt wird, kann du Problem eines Kurz- crflndungsgemBQe Halbleitervorrichtung ein Stromverschlusses
zwischen der Basis, dem Kollektor und dem starkungsfaktor von etwa 100 gemessen, wenn der
Emitter des Transistors auftreten, da Siliziumkarbid ein 15 Kollektorstrom auf 10~} mA eingestellt war. Es Ist auch
Halbleitermatertal Ist. Mit anderen Worten dient die wichtig zu bemerken, daß die Differenz zwischen den
SlOj-Schlcht 14 dazu, das genannte Problem des Kurz- Stromverstärkungsfaktoren zweier Innerhalb eines Chips
Schlusses auszuschalten. Andererseits dient die SlO2- erzeugter Transistoren, d. h. das Paarverhalten, etwa 1«
Schicht Yi zur Verhinderung von Kurzschiassen betrug.
zwischen den Elektroden. Übrigens kann die Isolier- 20 Flg. 8 zeigt die Beziehung zwischen der Rauschzahl
schicht 17 auch dadurch erzeugt werden, daß die SlC- (dB) und der Frequenz, und zwar gemessen unter den
wird, d. h. durch die Oxidation der SlC-Schlcht 16. Man sieht, daß die Rauschzahl der erflndungsgemaßen
von 50 nm bis 300 nm. Ferner kann die Schicht wenig- Beispielsweise wies die erflndungsgemaße Haibleltervor-
stens einen Dotierstoff aus der Gruppe P, Al, Pb, B, Tl, richtung bei 10 Hz eine Rauschzahl von etwa 2 dB auf
ten, um die Passlvlerungswirkung zu verbessern und Halbleitervorrichtung.
die Ätzgeschwindigkeit zu fordern. Die bevorzugte 30 Die erflndungsgemaßen Halbleitervorrichtungen.
Dotierstoffkonzentration liegt Im Bereich von 10" bis deren Eigenschaften In den Flg. 6, 7, 8 gezeigt sind.
10" Atome/cmJ, noch besser Im Bereich von IO20 bis wiesen sowohl eine PSG- als auch eine SlC-Schlcht auf.
10" Atome/cm3. Die mit dem Dotierstoff dotierte SlC- Die Slllzlumkarbldschlcht weist auch eine Spannungs-Schicht
kann durch verschiedene Verfahren erzeugt kompensatlonswlrkung zwischen dem Halbleitersubstrat
werden, einschließlich beispielsweise einer Ionenlmplan- 35 und den darauf geschichteten Isolierschichten auf. Die
tatlon, eines chemischen Dampfphasennlederschltgs thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Silizium,
ünief Verwendung tief Reduktion Von Gasen wie Afsin Siimüfnuiöxid und Siliziumkarbid sind:
(AsHj) und Phosphin (PHj), und einer Methode zum Niederschlagen einer Mischung aus Siliziumkarbid und
dem Dotierstoff durch Aufstauben, Elektronenstrahlnle- 40
derschlag, Plasmaniederschlag usw.
bei Temperaturen niedriger als 1000" C durchgeführt, Bekanntlich kann eine Halbleitervorrichtung, bei der
um die Diffusionsschichten zum Zweck der Steuerung SlOj-Schlchten auf ein Sl-Substrat geschichtet sind,
des Stromverstfirkungsfaktors, von Vrc0 und von Vceo 45 während der HrwBrmungsschrltte seine Form Bndern
des Transistors zu steuern. Unter der erwähnten oder brechen, und zwisr aufgrund des genannten Unter-Temperaturbedingung
wird die Slllzlumkarbldschlcht schledes zwischen den thermischen Ausdehnungskoefflamorph.
Die Schicht weist jedoch eine ausreichende zlenten von SI und SlO]. Die Verwendung der Ober die
Wirkung als Passivierungsschicht einer Halbleltervor- SlOj-Schlcht geschichteten SlC-Schlcht dient Jedoch
richtung auf, selbst wenn sie amorph Ist. so dazu, eine solche Deformation und ein solches Brc hen
der erflndungsgemaOen Halbleitervorrichtung, die eine Flg. 9 zeigt die Beziehung zwischen der SlC-Schlcht-
herkömmlichen Halbleitervorrichtung, und zwar bezug- ausgeübten Spannung (N/mm2). Der positive Bereich
(Stunden), wahrend welcher die Halbleitervorrichtung SiC-Schicht etwa 75 nm betragt. Mit anderen Worten,
in kochendes Wasser getaucht worden Ist, auf der 60 eine SlC-Schlcht mit der genannten Dicke bewirkt den
gemäße Halbleitervorrichtungen bzw. herkömmliche PCT-Verfahrens hergestellten Halbleitersubstrat und
der Prozentsatz der Halbleiiervorrlchtungsmuster, die 65 ausgezeichnete Eigenschaften auf und fallt ebenfalls In
weniger als 0,1 μΑ Oberflachenleckstrom bei einem auf den Rahmen der Erfindung. Die Flg. 10 bis 19 zeigen
100 V eingestellten Vt ^, aufwiesen, bezogen auf alle gemeinschaftlich als ein Beispiel die Stufen zur Herstcl-
getesteten Muster. Flg.6 zeigt, daß die Ausbeute im lung einer diskreten Halbleitervorrichtung entsprechend
Sl | 2.5 | X | ίο-60 | C-1 |
SiO2 | 0,35 | X | io-«0 | C-1 |
SlC | 4,5 | X | C-1 |
einer weiteren erflndungsgcmlltlen Ausführungsform.
ücmaii Flg. 10 Ist auf der Oberfläche eines N -leitenden
Slllzlumsubstrats 21 eine SlO,-Schlcht 22 selektiv
gebildet. Wenigstens ein P-Lcltfflhlgkclt erzeugender
Düilersioff, bei dem es sich nicht um As hundeii, lsi In
das Substrat 21 diffundiert, um eine Zone 23 hoher Dotlersioffkonzentrailon (Flg. II) zu erzeugen, die eine
Bas,',, one bildet. Dann wird eine weitere SlOj-Schlchl
24 au' der gesamten Oberfläche erzeugt, und zwar durch eine chemische Dampfphasenabscheidung, usw.,
worauf ein selektives Entfernen der SlO, Schicht folgt, um einen Teil der Zone 23 mit hoher Dotierstoffkonzentration
freizulegen (Flg. 12). Eine Emitterzone 25
wird erzeugt, Indem As und ein weiterer Dotierstoff,
wie P, In die freigelegte Zone hoher Dotierung diffundiert
wird (Flg. 13).
Anstatt durch Diffusion kann die Emitterzone durch Verwendung einer chemischen Dampfphasenabscheidung
gebildet Wcfucfi. ΐίΤί SpcZiciicü wiiu r üfiu As
enthaltendes SlO2 niedergeschlagen durch chemische Dampfphasenabscheidung aus einem Gasgemisch mit
vorbestimmten Verhältnissen von PlIj und AsHj, die
mit einer Mischung aus SlH4 und O] vermischt worden
sind, worauf eine vier Stunden dauernde Erhitzung der
niedergeschlagenen Schicht auf etwa 1100° C folgt. Um
die Gitterfehler des Kristalls der Emitterzone 25 minimal zu machen, sollte die Anzahl der As-Atome bei
etwa 3 bis 24% der Anzahl der P-Alome liegen. Es hat
sich gezeigt, daß der Kristall der Emitterzone frei von Versetzungen und Entmischungen 1st, wenn die Dotlerstoi
ι konzentration 4,OxIO20 Atome/cm-1 oder weniger
Ist. Außerdem hat sich gezeigt, daß die Ausdehnung der Basiszonenbreite aufgrund des Emlttcrelntaucheffekts
nur vernachlftsslgbar kleine 0,2% der ursprünglichen
Breite der Basiszone ausmacht.
Alle auf dem Slllzlumsubstrat 2! erzeugten Schichten
werden dann gemäß Fig. !4 entfernt und es wird sine
neue SlO2-Schlcht 26 auf der freiliegenden Oberfläche
des Slllzlumsubstrats gebildet, und zwar durch dessen Oxidation, die unter einer Atmosphäre aus (I2, Oj und
HCI ausßcfahrt wird (Flg. 15). Diese Oxidationsbehandlung wird 30 Minuten lang bei etwa ΙΟΟΟφΓΓ χ
αιισγεφϋηρτν ωδυρχη εινε <πΛ-σχηιΧϊμ μιτ εινερ ίιχκε
ξν ο7ΓΠ μηι und einem extrem geringen Nadelloch-Auftreten
erzeugt wird. Es Ist wichtig darauf hinzuweisen, daß die zur Bildung der Basiszone 23 und der
Emitterzone 25 verwendeten SlOj-Schlchten 22 und 24
vor Erzeugung der SlO2-Schicht 26 entfernt worden sind. Die SlOrSchlchten 22 und 24 werden mehrmals
Wärmebehandlungen unterzogen, was zu einer Verunreinigung mit Alkallmetallverunreinigungen, wie Natrlumlonen,
führt. Demgemäß Ist das Entfernen der SIO3-Schlchten
sehr wirksam, um zu ermöglichen, daß die resultierende Halbleitervorrichtung Kanalblldungcn
verhindern und die Rauscherzeugung verringern kann.
Es wird dann eine SlC-Schlcht 27 mit einer Dicke
von etwa 0,2 um auf der Isolierschicht 26 erzeug), und
zwar durch chemische Dampfphasenabscheidung, Aufsprühen, usw. (Flg. 16). Die solchermaßen erzeugte
SlC-Schlcht 27 wird selektiv entfernt, um jenen Teil der Isolierschicht 26 freizulegen, der außerhalb der Basiszone
23 und der Emitterzone 25 Hegt. Das Halbleitersubstrat wird ferner 3 Stunden lang In der Mischgasatmosphäre
aus H2, O2 und HCl auf HOO0C erwärmt,
wodurch ermöglicht wird, daß die freigelegte SiOr
Isollerschlcht bis zu einer Dicke von etwa 0,5 bis 0,6 μηι wachsen kann und eine Isolierschicht 28 durch
diese Wärmebehandlung gebildet wird (Flg. 17). Bei
dieser Wärmebehandlung wirkt die restliche SlC-Schlchl
27 als Maske und somit kann die SlO,-Isollerschlcht
unter der SlC-Schlcht nicht In die Basis- und die Emitterzone wachsen. Es folgt, daß die Isolierschicht
28 viel dicker als die Schicht 26 ist. Dieser Aufbau verhindert wirksam eine Kanalblldung, die
durch eine verringerte Löcherkon/entratlon Im Oberflächenbereich
der Basiszone verursacht wird, sowie eine Inversion der Kollcktorzone, die durch die Energiequelle
lenspannung bewirkt wird. Die Kanalblldung und die
erwähnte Kollektorzoneninversion rühren vom Translstortufbau her, da die Dotierstoffkonzentration der
Kollektorzone viel niedriger als diejenige der Basiszone und der Emitterzone Ist. Die Bildung der SlOj-Isollerschicht
28 resultiert Tür den Fall, daß auch ein Widerstand gebildet wird. In dem zusätzlichen Vorteil, daß
der Widerstandswert des Widerstandes Im wesentlichen unverändert bleibt.
einer Dicke von etwa 0,2 bis 0,4 μσι und eine zusätzliche
SlO,-Schicht 30, die mit P und As dotiert Ist und
eine Dicke von etwa 0,2 bis 0,3 μπι aufweist, durch
chemische Dampfphasenabscheidung erzeugt (Flg. 18). Der Erzeugung dieser Isolierschichten folgt ein Vergütungsschrltt.
Die Vergütung wird !0 Minuten lang bei
etwa 1000° C In einer oxidierenden oder Inaktiven Atmosphäre durchgeführt, worauf eine Behandlung mit
POCIj folgt, um schädliche Verunreinigungen zu entfernen.
Schließlich werden Metallelektroden 31 durch ein gewöhnliches Verfahren erzeugt (Flg. 19). Wie wiederholt
beschrieben, wirkt die SlC-Schlcht 27 in der resultierenden
Halbleitervorrichtung als eine Passivierungsschicht.
An den folgenden drei Mustern wurden Vergleichstests durchgeführt, um Einblick in den Vorteil der
herkömmlichen Halbleitervorrichtung Im Hinblick auf die Oberflächenladung pro Elnheltsfläche (Nffl) zu
gewinnen:
Muster I
Halbleitervorrichtung mit einem Sl-Substrat, In dem
mit Hilfe der erwähnten PCT-Methode vorbestimmte Halblelterzonen gebildet sind, und mit einer auf dem
Sl-Substrat erzeugten SlOj-Schicht (herkömmliche Halbleitervorrichtung).
Muster Il
Halbleitervorrichtung, dadurch hergestellt, daß eine
Sl]N4-Schlcht auf der SlOj-Schlcht des Musters I erzeugt worden Ist (herkömmliche Halbleltervorrlchtung).
Muster III
Halbleitervorrichtung, dadurch hergestellt, daß eine
SlC-Schlcht auf der SlOj-Schlcht des Musters 1 erzeugt worden Ist (erfindungsgemäße Halbleitervorrichtung).
Zunächst wurde an Jedes dieser Muster eine Sperrspannung angelegt, um die Ausdehnung der Verarmungsschicht
zu messen. Dann wurde jedes dieser Muster einer Wärmebehandlung unter Vorspannung
ausgesetzt, d. h., das Muster wurde 10 Minuten lang auf 300° C gehalten und es wurde ein elektrisches Feld
von I66 V/cm während der Heizzelt an das Muster
angelegt, und zwar als Durchlaß- und als Sperrvorspannung.
Nach der Wärmebehandlung unter Vorspannung wurde die Menge der beweglichen Ionen hulb-quantltatlv
gemessen.
Die Oberflächenladung pro Elnheltsflachc (NtÄ)
schafft ein gutes Kriterium für die Gesamtbewertung von beweglicher Ladung, Oberflachenzustandsdlchte,
usw. und erlaubt eine Gesamtbewertung des Passlvlcrungseffektes
und des Blocklerungscffcktes der SIlIzI-umkarbldschlcht, einer PSG-Schlcht, usw. der HaIbIeI- in
tervorrlchtung. Flg. 20 zeigt die Ergebnisse der Vergleichstests. In dieser Figur bedeutet »NO BT«, daß
eine Wärmebehandlung unter Vorspannung an dem Muster nicht vorgenommen worden Ist. Andererseits
bedeuten »+BT« und »-BT«, daß den Mustern wahrend der Wärmebehandlungen unter Vorspannung eine
Durchlaß- bzw. Sperrspannung zugeführt worden Ist. Flg. 20 zeigt, daß die erflndungsgemaße Halbleitervorrichtung
mit einer SiC-Schicht (Muster lit) beträchtlich
hesser als die herkömmlichen Halbleitervorrichtungen
Ist.
An der erflndungsgemaßen Halbleitervorrichtung
(Muster III) wurden außerdem Messungen der Rauschzahl und des Stromverstärkungsfaktors (hrt) vorgenommen,
mit den Ergebnissen, wie sie In den Flg. 21 bzw.
22 gezeigt sind, je Im Vergleich mit einer herkömmlichen
Halbleitervorrichtung (Muster I). Die Rauschzahl wurde gemessen unter den Bedingungen: I( = 100 μΑ,
Vcf = 3 V und Rg = 1 kß. Wie Flg. 21 zeigt, war die
Rauschzahl der erflndungsgemaßen Halbleltervorrlch- Μ tung weniger als halb so groß wie diejenige der
herkömmlichen Halbleitervorrichtung. Flg. 22 zeigt ebenfalls einen bedeutenden Vorteil der erflndungsgemaßen
Vorrichtung gegenüber der bekannten Vorrichtung. Wie sich zeigte. Ist das Vc£0 der crflndungsgemaßen
Vorrichtung viel großer als diejenige der herkömmlichen
Vorrichtung, wenn der Vergleich beim seiben
Stromverstarkungsfaktor durchgeführt wird. Dies zeigt,
daß die erflndungsgemaße Halbleitervorrichtung einen viel kleineren Generailon-Rekomblnatlon-Strom erlaubt *o
als die herkömmliche Halbleitervorrichtung. Übrigens wurde die Ausbeute hinsichtlich der Durchbruchsspannung,
wie sie zuvor definiert worden Ist, für diese
beiden Arten von Halbleitervorrichtung ebenfall; gemessen, wobei die Ergebnisse Im wesentlichen gleich
den in Flg. 6 gezeigten sind.
55
60
65
Claims (8)
1. Halbleliervorrlchiung, umfassend ein Halbleitersubstrat,
In dessen Obcrfiächenberelch sich pn-Übergänge
befinden, die von einer direkt auf der Substratoberflache befindlichen Slllclumdloxldschlcht
(14) bedeckt sind, auf der sich eine Schutzschicht-Anordnung
mit mindestens einer Slllclumkarbldschichi
befindet, dadurch gekennzeichnet, daß Ober der Slllclumdloxldschlcht (14) eine Slllkatglasschlcht
(15) und aui dieser die Slllclumkarbldschlcht (16) angeordnet Ist, und daß die Dicke der
Slllclumkarbldschlcht (16) so gewählt Ist, daß
mechanische Spannungen bei Temperaturänderungen weltgehend kompensiert sind.
2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschichtanordnung
auf der Slliclumkarbldschlchi (16) eine
weitere Slticiumdloxldschlcht (17) aufweist.
3. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche
1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die SIlIcI-umcarbldschlcht
(16) wenigstens einen Dotierstoff aus der Gruppe P, Al, Pb, B, Tl. Ga, Zn, Zr, Sr, Cr,
Mo. W, Nl, Fe, Co und Ta enthalt.
4. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Dicke der SHlclumcarbldschlcht Im Bereich von 5 nm bis 5 μπι Hegt.
5. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 odei 4. dadurch gekennzeichnet, daß die
Konzentration des 'n der Slllclumkarbldschlcht enthaltenen Dotlcrstoffs Im Bereich von 10" bis 10"
Atome/cm3 liegt.
6. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Slliclumkarbldschlchi aus amorphem Slllclumkarbld
gebildet Ist.
7. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
direkt auf der Substratoberflache befindliche SIIIcI-umdioxldschlcht
(14) und die Schutzschlchtanc.'inung (15, 16; 15. 16. 17) alle Masklerschlchtcn ersetzen,
die zur Erzeugung der Halblelterzoncn Im Halbleitersubstrat
verwendet wurden.
8. Halbleitervorrichtung, umfassend ein Halbleitersubstrat.
In dessen Oberflachenbercich sich pn-Übergänge
befinden, die von einer direkt auf der Substratoberflache befindlichen Slllclumdloxldschlchl
(26) bedeckt sind, auf der sich eine Schutzschicht-Anordnung
mil mindestens einer Slllclumkarbldschlcht befindet, dadurch gekennzeichnet, daß sie
nach dem sogenannten PCT-Verfahren hergestellt Ist, und daß die Schulzschicht auf der Slllclumdloxldschlcht
(26) die undotlcrte Slllclumkarbldschlcht (27), auf dieser eine reine Slllclumdloxldschlchl (29)
und darauf eine mit Phosphor und Arsen dotierte weitere Slllciumdloxldschlchi (30) aufweist, daß die
direkt auf der Substratoberflache befindliche Slllclumdloxldschlcht (26) und die Sehulzschlchl-Anordnung
(27, 29, 30) alle Masklerschlchicn ersetzen, die
zur Erzeugung der pn-Übergange verwendet wurden, und daß die Dicke der Slllclumkarbldschlcht (27) so
gewählt lsi, daß mechanische Spannungen bei Temperaturanderungen weitgehend kompensiert
sind:
Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung
gemfiß Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 8.
Eine Halbleitervorrichtung wie ein Transistor, eine
Diode oder eine Integrierte Schaltung umfaßt ein Halbleitersubstrat,
eine auf dem Halbleitersubstrat erzeugte Isolierschicht, wie eine SlllzlumdJoxldschlcht, und eine
Schutz- odar Passivierungsschicht aus Aluminiumoxid,
PSG (Phosphorslllkatglas). usw., die aur der Jsollerschicht
gebildet Ist. Im folgenden bedeutet SG Slllkatglas.
Flg. 1 zeigt ein Beispiel einer herkömmlichen Halbleitervorrichtung.
Gemäß dieser Flg.sind ein Transistor
I und ein Widerstand 2 In einem Halbleitersubstrat 3
gebildet. Ferner sind eine SlOrlsollerschlcht * und elne
PSG-Schlcht 5 aui die Oberflache des HaIbIeItersubstrats
3 geschichtet. Zudem sind Metallelektrode^ 6, 6' und eine (nicht gezeigte) Verdrahtung dadurch erzeugt
worden, daß die gewünschten Teile des Halbleltersubstrais
durch Fotoatzen oder dergleichen freigelegt werden sind, eine Aluminiumschicht niedergeschlagen
und diese selektiv geätzt worden Ist. Bei dem Beispiel
gemäß Flg. 1 Ist der Verdrahlungstell außerdem mit
einer SlOa-lsollerschlcht 4' und einer PSG-Schutzschicht
5'bedeckt.
Die Isolierschicht und die Schutzschicht dienen dazu,
das Halbleitersubstrat vor einer Verunreinigung durch verunreinigende Stoffe zu schützen und dadurch Kanalblldungen
In der Basis- oder der Kollcktorzone zu
verhindern. Ferner verhindern diese Schichten, daß sich die von Ihnen bedeckten Elektroden und Verdrahtungstelle
vom Substrat abschälen. Eine als Passivierungsschicht verwendete PSG-Schlcht oder dergleichen bringt
jedoch ein Problem mit sich. Die Schicht neigt nämlich
dazu. Feuchtigkeit zu absorbieren, was zu einer Phosphorsäureblldung führt. DHc solchermaßen erzeugte
Phosphorsäure atzt die Metallelektroden und den Verdrahlungstell, was In extremen Fällen zu deren
Zerstörung führt. Ferner weist e'n«; Glasschicht wie
PSG einen Polarlslerungscffckt auf, der zur Verringerung
der Kolleklor-EmlUei-Durehbruchspannung (V(t„) und der Kollektor-Busls-Durchbruchspannung
(V(fl„) sowie zu einer erhöhten RauschvcrSndcrung
rührt.
Eine Halbleitervorrichtung wird mit Hilfe folgender
Schritte erzeugt: Auf einem Substrat wird eine Isolierschicht
erzeugt; diese wird zum Elndlffundlercn von Dotierstoff In das Halbleitersubstrat selektiv geätzt; es
wird eine weitere Isolierschicht erzeugt; diese wird so selektiv geatzt; usw. Es folgt, daß die Halbleitervorrichtung
Isolierschichten aufweist, die mehrmals wahrend des Herstellungsvorgangs Wärmebehandlungen unterzogen
worden sind. Es sei in diesem Zusammenhang bemerkt, daß die solchermaßen gebildeten Isollerschlchten
verunreinigt sind mit Alkallmctallverunrelnlgungcn, wie Natriumionen, die bei den F.rwarmungsschrliien
erzeugt werden, beispielsweise von einer Röhre zur Durchführung einer gleichmäßigen Erwärmung.
Demzufolge besteht ein zusätzlicher Nachteil darin, daß die herkömmliche Halbleitervorrichtung zu Kanalbildungen
In der Basis- oder der Kollektorzonc neigt.
Methoden zur Verbesserung der Rauscheigenschaficn
usw. durch einen modifizierten Aufbau des Halblcltcrsubstrais
selbst sind vorgeschlagen worden In den US-PS 38 12 519, 38 34 953, 38 58 238 und 38 79 230. Diese
Methoden werden kollektiv Perfect Crystal Device Technology genannt und selen hler als »PCT-Vcrlah·
rcn<i bezeichnet. Das PCT-Verfahren zeichnet sich
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15337975A JPS597214B2 (ja) | 1975-12-24 | 1975-12-24 | ハンドウタイソウチ |
JP2765076A JPS52111378A (en) | 1976-03-16 | 1976-03-16 | Semi-conductor device |
JP2765176A JPS52111379A (en) | 1976-03-16 | 1976-03-16 | Semi-conductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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