DE2723501C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden von Siliziumnitridschichten auf Halbleiteranordnungen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden von Siliziumnitridschichten auf Halbleiteranordnungen

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Description

Die Erfindung geht von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 aus.
Aus der Zeitschrift J. of electr. Society, Vol. 114,1967, Nr. 8 J 869—872 ist es bekannt, Siliziumnitrid in einer Gasatmosphäre aus Siliziumtetrachlorid und Ammoniak abzuscheiden, die Gleichmäßigkeit der erzeugten Schichten ist dabei noch unbefriedigend. Außerdem entstehen bei diesem Verfahren aggressive Nebenprodukte, die insbesondere das Metall der Arbeitsgeräte angreifen.
Hierauf ist auch ein Verfahren zum pyrolythischen Abscheiden von Siliziumnitridschichten bekannt, bei dem Silan (SiH,) chemisch umgesetzt wurde. Die so hergestellten Schichten wiesen nicht die gewünschte Gleichmäßigkeit der Dicke auf. Ferner ist das Arbeiten mit Silan mit Sicherheitsproblemcn verbunden, da bei verschiedenen Silanen mit höherer Konzentration Explosionsgefahr besteht. Dies gilt insbesondere für das gleichfalls verwendete Dichlorsilan (S1H2CI2).
Die bekannten Verfahren eignen sich nur für die Beschichtung von einer oder wenigen Halbleiterscheiben mit Siliziumnitridschichten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abscheidungsverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 anzugeben, das eine große Fertigungskapazität ermöglicht und dabei gleichmäßig dicke gut reproduzierbare Schichten liefert. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst.
Es ist zwar aus der DE-OS 24 31 917 ein Verfahren bekannt, bei dem bei einem Druck von 10—650 mbar Glasschichten aus einem Gasgemisch von Silan und Sauerstoff abzuscheiden. Bei diesem Verfahren entstehen jedoch keine aggressiven Nebenprodukte. Ferner ist aus der US-PS 36 15 956 ein Verfahren bekannt bei dem Halbleiterscheiben senkrecht stehend und parallel ■> zueinander in großer Anzahl in einem langgestreckten Rcaklionsgefäß angcordncl sind. Hierbei handelt es sich jedoch um ein Plasmaätzverfahren, bei dem bei dem herrschenden Unterdruck nur geringe Mengen von SiIiziumlclrachlorid entstehen.
κι Als Trägergas für das Sili/.iumtelrachlorid kann Stickstoff verwendet werden, falls das SiCU nicht bereits gasförmig ist. Bei einer zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Vorrichtung ist das eine Ende des Abscheidungsgefäßcs mit den regelbaren Zuführungsmitteln für die verschiedenen notwendigen Gase verbunden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders zur Herstellung von Maskierungs- und/oder Passivierungsschichten aus Siliziumnitrid auf Halbleiterscheiben geeignet Dies können somit Schichten sein, die als Maske für Diffusionsprozesse oder als Träger für Leitbahnsysteme dienen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist von Bedeutung, daß der Vakuumpumpe ein Filter vorgeschaltet wird. Es hat sich gezeigt, daß bei einem Verzicht die Vakuumpumpe in kürzester Zeit zerstört wird. Dieses Filter ist aufgeteilt in ein Kühlfilter und in ein Staubfilter.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll im weiteren noch anhand eines geeigneten Ausführungsbeispieles
jo näher erläutert werden.
In der Figur ist ein langgestrecktes Abscheidungsrohr 1 dargestellt, das vorzugsweise aus Quarz besteht und mit einer Heizwicklung 2 auf die gewünschte Temperatur gebracht werden kann. In dem Rohr können ca. 400
is bis 500 Halbleiterscheiben 3 senkrecht stehend und parallel zueinander angeordnet werden. Diese Aufnahmekapazität übersteigt die der herkömmlichen Reaktoren um den Faktor 20. An das eine Ende des Rohres sind Strömungsmesser für die Zuführung der erforderlichen Gase angeschlossen. Mit dem einen Strömungsmesser wird die Durchflußmenge des Siliziumtetrachlorids eingestellt, während mit dem anderen Strömungsmesser die zugeführte Menge an Ammoniak (NH]) geregelt wird.
Am anderen Ende des Abscheidungsrohres ist ein Druckregler angeschlossen, der Ur:gleichmäßigkeiten der Vakuumpumpe ausgleicht. Zwischen den Druckregler und die Vakuumpumpe sind Filter geschaltet, die das abgesaugte Gasgemisch kühlen und von Staubpartikeln
V) befreien. Diese Staubteile dürfen nicht in die Vakuumpumpe gelangen, da diese sonst bereits nach kurzer Zeit mechanisch zerstört werden würde. Außerdem bilden sich bei dem pyrolytischen Abscheidungsprozeß als Nebenprodukt Ammoniumchlorid (NH4CI) und andere
Vi flüchtige Gasverbindungen, die das Öl der Vakuumpumpe so verändern, daß die Pumpe nach wenigen Betriebsstunden zerstört wird. Das NH4CI wird im Kühlfilter auf Kristallisationstemperatur abgekühlt und schlägt sich somit in den Filtern nieder.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wurden dem Abscheidungsrohr 400 l/h Siliziumtetrachlorid und ca. 150 l/h Ammoniak (NH1) zugeführt. Im Abscheidungsrohr herrschte dabei eine Temperatur von 7500C bei einem Druck von 1,3 —2,6 mbar. Hierbei scheidet
b5 sich auf den Halbleiterscheiben eine Siliziumnitridschicht mit einer Wachstumsrate von ca. 3 nm/min ab. Es wurden Schichtdicken erzeugt, die zwischen 0,01 bis 0,3 μιη liegen. Die Abscheidungsrate kann durch Ände-
rung der Oferitemperatur, Gaszusammensetzung, Gasiemperatur und des Druckes zwischen ca. 0,1 bis 6 nm/ min variiert werden. Während des Abscheidungsprozesses setzt sich Siliziumtetrachlorid mit Ammoniak um und bildet Siliziumnitrid und weitere ilüchtige Gase. Hierbei gilt:
5800C
3 SiCl4 + 4NH3 Si3N4 + 12HCl
H)
Mi· dem beschriebenen Verfahren konnten die Schwankungen in der Gleichmäßigkeit der Schichtdicke auf weniger als 3% beschränkt werden. Auch bei aufeinanderfolgenden Chargen lagen die Schwankungen in der Schichtdicke unter 5%.
Das neue Herstellungsverfahren für die Siliziumnitridschichten ist sehr kos'ingünstig, da die Gerätekosten und die Materialkosten für die Gase äußerst niedrig sind. Da außerdem keinerlei Sicherheitsvorkehrungen notwendig sind und die Durchlaufkapazität — wie bereits erwähnt — erheblich gesteigert werden konnte, ließen sich die Herstellungskosten gegenüber bekannten Verfahren um den Faktor 40 reduzieren.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
40
45

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Abscheiden von Siliziumnitridschichten auf Halbleileranordnungcn, bei dem die Halbleiterscheiben einem Gasstrom aus Siliziumtctrachlorid und Ammoniak bei hohen Temperaturen so lange ausgesetzt werden, bis sich auf den Oberflächen der Halbleiterscheiben Siliziuninitridschichten bestimmter Dicke gebildet haben, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Abscheidung von Siliziumnitridschichten mit einer Dicke von 0,01 —0,3 μπι im Abscheidungsgcfäß ein Druck von 0,013—6,7 mbar und eine Temperatur von 580°C oder mehr herrscht, daß in dem über ein Kühl- und ein Staubfilter an eine Vakuumpumpe angeschlossenen Abscheidungsgefäß während des ganzen Abscheidungsprozesses ein Gasstrom aufrechterhalten wird und daß beim Abscheidungsprozeß die Halbleiterscheiben in großer Anzahl senkrecht stehen und parallel zueinander in dem langgestreckten Abscheidungsgefäß angeordnet sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägergas für das Siliziumtetrachlorid Stickstoff verwendet wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende des Abscheidungsgefäßes mit den regelbaren Zuführungsmiticln für die verschiedenen Gase verbunden ist, während am anderen Ende die Vakuumpumpe angeschlossen ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4313782A (en) * 1979-11-14 1982-02-02 Rca Corporation Method of manufacturing submicron channel transistors
DE3329074A1 (de) * 1983-08-11 1985-02-28 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verhinderung der oxidationsmitteldiffusion bei der herstellung von halbleiterschichtanordnungen
JP4209563B2 (ja) * 1999-09-17 2009-01-14 東京エレクトロン株式会社 窒化シリコン膜の形成方法
US20030141560A1 (en) * 2002-01-25 2003-07-31 Shi-Chung Sun Incorporating TCS-SiN barrier layer in dual gate CMOS devices

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3615956A (en) * 1969-03-27 1971-10-26 Signetics Corp Gas plasma vapor etching process
DE2431917A1 (de) * 1974-07-03 1976-01-22 Bbc Brown Boveri & Cie Glaspassiviertes halbleiterbauelement fuer hohe leistungen und verfahren zu seiner herstellung

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