DE3242921A1 - METHOD FOR APPLYING A LAYER OF A NASCING OXIDE AND SEMICONDUCTOR ELEMENT PRODUCED BY THE METHOD - Google Patents

METHOD FOR APPLYING A LAYER OF A NASCING OXIDE AND SEMICONDUCTOR ELEMENT PRODUCED BY THE METHOD

Info

Publication number
DE3242921A1
DE3242921A1 DE19823242921 DE3242921A DE3242921A1 DE 3242921 A1 DE3242921 A1 DE 3242921A1 DE 19823242921 DE19823242921 DE 19823242921 DE 3242921 A DE3242921 A DE 3242921A DE 3242921 A1 DE3242921 A1 DE 3242921A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
oxygen
substrate
nascent
oxide
radiation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19823242921
Other languages
German (de)
Inventor
John W. Malibu Calif. Peters
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Raytheon Co
Original Assignee
Hughes Aircraft Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hughes Aircraft Co filed Critical Hughes Aircraft Co
Publication of DE3242921A1 publication Critical patent/DE3242921A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/02227—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
    • H01L21/0223—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate
    • H01L21/02233—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer
    • H01L21/02241—III-V semiconductor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02164—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon oxide, e.g. SiO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/02277—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition the reactions being activated by other means than plasma or thermal, e.g. photo-CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/34—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies not provided for in groups H01L21/0405, H01L21/0445, H01L21/06, H01L21/16 and H01L21/18 with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/46—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/428
    • H01L21/461—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/428 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/469—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/428 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After-treatment of these layers
    • H01L21/471—Inorganic layers
    • H01L21/473—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass

Description

0Z4L Ό Δ Ι0Z4 L Ό Δ Ι

Anmelderin: Stuttgart, den 18.11.19S2 Applicant: Stuttgart, 11/18/19S2

Hughes Aircraft Company P -4-255 /Lo Centinela and Teale Street
Culver City, CaliforniaHughes Aircraft Company P -4-255 / Lo Centinela and Teale Street
Culver City, California

U.S.A.UNITED STATES.

Vertreter:Representative:

Kohler - Schwindling - SpäthKohler - Schwindling - Späth

PatentanwältePatent attorneys

Hohentwielstraße 41Hohentwielstrasse 41

7000 Stuttgart 17000 Stuttgart 1

Verfahren zum Aufbringen einer Schicht eines naszierenden Oxids und nach dem Verfahren hergestelltes HalbleiterelementMethod of applying a layer of nascent oxide and after the method manufactured semiconductor element

Die Erfindung bezieht sich auf ein ladungsfreies Verfahren zum Aufbringen einer Schicht eines naszierenden Oxids eines vorgegebenen Materials auf der Oberfläche eines Substrates aus diesem vorgegebenen Material. SieThe invention relates to a no-charge method of applying a layer of a nascent Oxide of a given material on the surface of a substrate made from this given material. she

bezieht sich ferner auf ein Halbleiterbauelement mit einem Substrat aus vorgegebenem Halbleitermaterial, einer Schicht aus naszierendem Oxid des vorgegebenen Halbleitermateriales, die auf der Oberfläche des Substrates ausgebildet ist, und eine auf die Oberfläche der naszierenden Oxidschicht aufgebrachten Schicht aus einem vorgegebenen dielektrischen Material.further relates to a semiconductor component having a substrate made of predetermined semiconductor material, a Layer of nascent oxide of the given semiconductor material formed on the surface of the substrate and a layer of a predetermined one applied to the surface of the nascent oxide layer dielectric material.

Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen ist es' häufig notwendig, eine isolierende Schicht auf der Oberfläche eines Halbleitersubstrates aufzubringen, um eine elektrische Isolierung zwischen einander gegenüberliegenden Schichten oder Strukturen zu erzeugen» Bei"manchen Anwendungsfällen hat sich herausgestellt, daß es wünschenswert ist, eine naszierende Oxidschicht auf der Oberfläche des Halbleitersubstrates vor dem Aufbringen der Isolierschicht aufzubringen, um hierdurch die Grenzflächeneigenschaften zwischen dem Halbleiter und der Isolierung in dem daraus gebildeten Bauelement zu verbessern. Insbesondere kann die Oberflächen-Energieniveaudichte an der Grenzfläche des Halbleiters mit dem Isolator und das Entstehen gebundener Ladungsträger an dieser Grenzfläche dadurch vermindert werden, daß eine naszierende Oxidschicht an der Oberfläche ausgewählter Halbleitersubstrate, beispielsweise Indium-Phosphid, Quecksilber-Kadmium-Tellurid oder Indiumantimonid, aufgebracht wird, bevor die Isolierschicht ihrerseits aufgebracht wird» Der Begriff "naszierendes Oxid" bezeichnet im folgenden ein Oxid, das durch die Umwandlung an der obersten Ober-In the manufacture of semiconductor components it is' often necessary to apply an insulating layer on the surface of a semiconductor substrate in order to achieve a to create electrical insulation between opposing layers or structures "in" some Use cases it has been found that It is desirable to have a nascent oxide layer on the surface of the semiconductor substrate prior to application to apply the insulating layer in order to thereby reduce the interface properties to improve between the semiconductor and the insulation in the component formed therefrom. In particular, the surface energy level density at the interface of the semiconductor with the insulator and the formation of bound charge carriers at this interface can be reduced by the fact that a nascent Oxide layer on the surface of selected semiconductor substrates, for example indium phosphide, mercury-cadmium-telluride or indium antimonide, is applied before the insulating layer itself is applied » The term "nascent oxide" refers in the following to an oxide that is produced by the conversion at the uppermost upper

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

fläche des Halbleitersubstrats (etwa 1 bis 10 nm) zu dem entsprechenden Oxid ausgebildet wird. Der Begriff · "gebundener Ladungsträger" bezeichnet im folgenden positive und negative unkompensierte Ladungsträger, die in dem naszierenden Oxid aufgrund von Fehlstellen, schwankenden Bindungskräften oder Unreinheiten, die beim Erzeugen des naszierenden Oxids entstanden sind, angeordnet sind.area of the semiconductor substrate (about 1 to 10 nm) the corresponding oxide is formed. The term "bound charge carrier" denotes positive ones in the following and negative uncompensated charge carriers that fluctuate in the nascent oxide due to voids Binding forces or impurities that have arisen during the creation of the nascent oxide are arranged.

Ein Verfahren, durch das naszierende Oxidschichten ab-.geschieden werden können, umfaßt einen nassen chemischen Anodisierungsprozess, bei dem das mit einem naszierenden Oxid zu beschichtende Halbleitersubstrat als Anode in einer elektrolytischen Zelle angeordnet wird und ein Strom durch einen ausgewählten Elektrolyt geleitet wird, durch den die naszierende Oxidschicht auf dem Halbleitersubstrat abgeschieden wird. Will man beispielsweise ein naszierendes Oxid aus Quecksilber-Kadmium-Tellurid (HgCdTe) bilden, wäre ein geeigneter Elektrolyt eine Wasserstoffperoxid- und Bromlösung oder eine Wasserstoffperoxid- und Acetonlösung. Ein derartiger Anodisierungsprozess zum Abscheiden einer naszierenden Oxidschicht auf einem Galliumarsenid-Substrat ist beispielsweise in dem Aufsatz von L. Meiners mit dem Titel "Surface potential of anodized p-GaAs MOS Capacitors", in Applied Physics Letters, Vol. 33, Nr. 8, 15 October 1978, pages 74-7-74-8.One method by which nascent oxide layers can be deposited comprises a wet chemical anodization process in which the semiconductor substrate to be coated with a nascent oxide is arranged as an anode in an electrolytic cell and a current is passed through a selected electrolyte through the the nascent oxide layer is deposited on the semiconductor substrate. For example, if one wants to form a nascent oxide from mercury-cadmium-telluride (HgCdTe), a suitable electrolyte would be a hydrogen peroxide and bromine solution or a hydrogen peroxide and acetone solution. Such an anodization process for depositing a nascent oxide layer on a gallium arsenide substrate is described, for example, in the article by L. Meiners entitled "Surface potential of anodized p-GaAs MOS capacitors", in Applied Physics Letters, Vol. 33, No. 8, 15 October 1978, pages 74-7-74-8.

Anodisch abgeschiedene naszierende Oxidschichten sind jedoch in vielen Fällen für Passivierungszwecke von Bauelementen wegen des Vorhandenseins von gebundenen und freien Ladungsträgern im naszierenden Oxid nicht äkzepta-In many cases, however, anodically deposited nascent oxide layers are used for passivation purposes of components not acceptable because of the presence of bound and free charge carriers in the nascent oxide

BAD ORIGINAL^BAD ORIGINAL ^

bei. Der Begriff "beweglicher Ladungsträger" bezeichnet im folgenden atmosphärisch erzeugte Verunreinigungen, wie zum Beispiel Natrium- oder Kalium-Ionen, die eine relativ hohe Beweglichkeit im Isolator haben. Darüberhinaus besteht bei anodisch erzeugten naszierenden Oxidschichten die Möglichkeit, daß Natriumionen oder andere Verunreinigungs-Ionen aus dem elektrolytischen Bad in die naszierende Oxidschicht eingebaut werden. Diese gebundenen Ladungsträger verursachen eine hohe Dichte an Oberflächenzuständen (N ) an der Grenzfläche des Halbleiters mitat. The term "movable load carrier" denotes in the following atmospherically generated impurities, such as sodium or potassium ions, which are a relative have high mobility in the isolator. In addition, there are nascent oxide layers produced anodically the possibility of sodium ions or other contaminant ions from the electrolytic bath entering the nascent Oxide layer can be installed. These bound charge carriers cause a high density of surface states (N) at the interface of the semiconductor with

S SS S

dem naszierenden Oxid/Isolator-Verbund in dem nachfolgend ausgebildeten Bauelement. Der Begriff "naszierendes Oxid/ Isolator-Verbund" bezeichnet nachstehend einen Verbund, der eine naszierende Oxidschicht und eine darauf abgeschiedene Isolierschicht umfaßt. Die hohe Dichte von Oberflächenzuständen an dieser letzteren Grenzfläche bewirkt das Einfangen von Ladungsträgern, wenn eine Spannung an das Bauelement angelegt wird, so daß eine optimale Funktion des Bauelementes verhindert wird.the nascent oxide / insulator composite in the following trained component. The term "nascent oxide / Insulator composite "hereinafter refers to a composite comprising a nascent oxide layer and one deposited thereon Includes insulating layer. The high density of surface conditions at this latter interface it causes the trapping of charge carriers when a voltage is applied the component is applied, so that an optimal function of the component is prevented.

Ein anderes Verfahren, das zum Abscheiden naszierender Oxidschichten angewandt werden kann, ist ein Niedertemperatur-Plasma-Verfahren, bei dem beispielsweise reaktive Sauerstoffionen durch die Wirkung eines elektrischen Feldes erzeugt werden und die Sauerstoffionen auf die Halbleiteroberfläche aufprallen und dort eine Oxydation bewirken, wie dies beispielsweise im US-Patent 3 650 929 (K.Lertes) beschrieben ist oder in dem Zeitschriftenartikel von N. Yokoyama u.a. mit dem TitelAnother process that can be used to deposit nascent oxide layers is a low-temperature plasma process, in which, for example, reactive oxygen ions through the action of an electrical Field are generated and the oxygen ions impinge on the semiconductor surface and there an oxidation effect, as described, for example, in US Pat. No. 3,650,929 (K. Lertes) or in the journal article by N. Yokoyama et al. with the title

BAD ORIGINAL'BATH ORIGINAL '

J L M- Z. α L I JL M- Z. α L I

"Low-temperature plasma oxidation of GaAs", in Applied Physics Letters, YoI. 32, Wo. 1, 1 January 197?'? pages 58-60. Darüberhinaus kann bei der Verwendung eines Plasma-Anodisierungs-Verfahrens eine Vorspannung verwendet werden, die an das Substrat angelegt wird, solange es einem Plasma von Sauerstoffionen ausgesetzt wird, um eine naszierende Oxidschicht an der Oberfläche auszubilden, wie dies beispielsweise von L.A. Chesler & G.Y. Robinson in dem Zeitschriftenartikel "Plasma anodization of.GaAs in a dc discharge", in the Journal of Vacuum Science and Technology,* beschrieben ist. Die beiden vorstehend beschriebenen Plasma-Verfahren zum Erzeugen von naszierenden Oxidschichten verursachen jedoch eine Beschädigung der Halbleiteroberfläche durch Ladungsträger und Strahlung und führen demzufolge zu verschlechterten Grenzflächeneigenschaften von Halbleiter und Isolator, beispielsweise zu einer hohen Dichte von Oberflächenzuständen und dem Auftreten von gebundenen Ladungsträgern. Insbesondere werden bei den vorstehend beschriebenen Verfahren zum Erzeugen einer naszierenden Oxidschicht mit einem Plasma aus Sauerstoffionen zusätzlich zu den Sauerstoffionen, die sich ausbilden, zahlreiche weitere ionisierte und neutrale Partikel erzeugt, ebenso wie hochenergetische Strahlung mit Wellenlängen von beispielsweise nur 50 nm, die sogar bis in den weichen X-Strahlenbereich hineinreichen und die Oberfläche des Substrates bombadieren, auf der das Oxid abgeschieden werden soll. Wenn das Substrat dabei ein Bauelement eines empfindlichen Typs aufweist, beispielsweise ein ladungsgekoppeltes Bauelement (CCD) oder ein Bauelement, das aus bestimmten Halbleiter- *S.3 Nr.3"Low-temperature plasma oxidation of GaAs," in Applied Physics Letters, YoI. 32, wk 1, 1 January 197? '? pages 58-60. In addition, when using a plasma anodizing process a bias voltage can be used, which is applied to the substrate as long as there is a Plasma is exposed to oxygen ions to form a nascent oxide layer on the surface, such as this, for example, from L.A. Chesler & G.Y. Robinson in the journal article "Plasma anodization of. GaAs in a dc discharge", in the Journal of Vacuum Science and Technology, * is described. The two plasma methods described above for generating nascent However, oxide layers cause damage to the semiconductor surface through charge carriers and radiation and consequently lead to deteriorated interface properties of semiconductor and insulator, for example to a high density of surface states and the occurrence of bound charge carriers. In particular are used in the method described above for generating a nascent oxide layer with a plasma from oxygen ions in addition to the oxygen ions, which form, generate numerous other ionized and neutral particles, as well as high-energy ones Radiation with wavelengths of, for example, only 50 nm, which even reach into the soft X-ray area and bomb the surface of the substrate, on which the oxide is to be deposited. If the substrate is a component of a sensitive type has, for example a charge-coupled device (CCD) or a component made of certain semiconductor * Page 3 number 3

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

"7 O"7 O

4292142921

.ft-.ft-

materialien besteht (beispielsweise Hg1CdTe, InSb oder GaAs), können die oben beschriebenen geladenen Partikel oder die unerwünschte Strahlung häufig zu Beschädigungen dieser empfindlichen Bauelemente führen. Darüberhinaus kann das Plasma dazu führen, daß gebundene Ladungsträger in den Isolator eingebaut werden, was seinerseits zu einer hohen Dichte von Oberflächenzuständen an der Grenzfläche des Halbleiters mit dem naszierenden Oxid/Isolator-Verbund führt, was insgesamt die Bauelementeeigenschaften verschlechtert. Schließlich können thermische Schaden aufgrund einer selektiven Absorption der Strahlung durch das Substrat und dadurch hervorgerufene Aufheizung desselben während des Plasmaverfahrens auftreten, so daß es zu einer Entdiffusion eines oder mehrerer der das Halbleitersubstrat bildenden Elemente kommen kann, beispielsweise von Quecksilber in Quecksilberkadmiumtellurid. materials (for example Hg 1 CdTe, InSb or GaAs), the charged particles described above or the undesired radiation can often damage these sensitive components. In addition, the plasma can lead to bound charge carriers being built into the insulator, which in turn leads to a high density of surface states at the interface of the semiconductor with the nascent oxide / insulator composite, which overall worsens the component properties. Finally, thermal damage can occur due to selective absorption of the radiation by the substrate and the resulting heating of the same during the plasma process, so that one or more of the elements forming the semiconductor substrate can de-diffuse, for example mercury in mercury cadmium telluride.

Insgesamt haben daher sowohl die anodischen Verfahren zum Erzeugen einer naszierenden Oxidschicht die unerwünschte Folge, daß gebundene oder bewegliche Ladungsträger in dem erzeugten naszierenden Oxid ausgebildet werden, die ihrerseits zu einer hohen Dichte von Oberflächenzuständen an der Grenzfläche des Halbleiters mit dem naszierenden Oxid/Isolator-Verbund führen und hierdurch wiederum zu verschlechterten Bauelementeeigenschaften. Dieser Nachteil des Standes der Technik, das Entstehen von gebundenen oder bev/eglichen Ladungsträgern in der naszierenden Oxidschicht zu "bewirken," beruht da-Overall, therefore, both the anodic processes for producing a nascent oxide layer have the undesirable As a result, bound or mobile charge carriers are formed in the nascent oxide produced which in turn lead to a high density of surface states at the interface of the semiconductor the nascent oxide / insulator composite lead and thereby turn to deteriorated component properties. This disadvantage of the prior art, the emergence to "effect" of bound or movable charge carriers in the nascent oxide layer is based on

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

-JQ--JQ-

rauf, daß die Schicht geladenen Partikeln oder dergleichen (beispielsweise Ionen oder Elektronen) oder einer hochenergetischen Strahlung ausgesetzt wird, und wird verursacht dxirch Art und Weise, auf der der oxydierende Stoff gebildet und die naszierende Oxidschicht erzeugt wird.up that the layer charged particles or the like (for example ions or electrons) or a high-energy one Radiation is exposed, and is caused by the way in which the oxidizing substance formed and the nascent oxide layer is generated.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile des Standes der Technik, nämlich das Entstehen von Ladungsträgern in der naszierenden Oxidschicht, zu verhindern.In contrast, the invention is based on the object of eliminating these disadvantages of the prior art, namely the occurrence of charge carriers in the nascent oxide layer.

Diose Avfgane wird erfindungsgeraäß dadurch gelöst, daß die Oberfläche des Substrates einer Atmosphäre mit neutralen, ladungsfreien ,Sauerstoffatomen als primäroxidierendem Bestandteil ausgesetzt wird, die in einer Weise erzeugt worden ist, bei der die Erzeugung geladener Partikel oder hochenergetischer Strahlung praktisch ausgeschlossen war, um eine Reaktion zwischen den Sauerstoffatomen und der Oberfläche des Substrates und damit die Bildung des naszierenden Oxids zu bewirken und gleichzeitig Beschädigungen des Substrates durch geladene Partikel oder hochenergetischer Strahlung zu minimieren.Diose Avfgane is achieved according to the invention in that the surface of the substrate in an atmosphere with neutral, charge-free, oxygen atoms as the primary oxidizing agent Component is exposed that has been generated in a manner in which the generation of charged Particles or high-energy radiation are practically excluded was to a reaction between the oxygen atoms and the surface of the substrate and thus to cause the formation of the nascent oxide and at the same time damage the substrate by charged To minimize particles or high-energy radiation.

Bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement wird diese zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, daß die naszierende Oxidschicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist.In the semiconductor component according to the invention, this underlying object is achieved in that the nascent Oxide layer has been produced by the method according to the invention.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein neues und verbessertes Verfahren zum Ausbilden einer Schicht aus nas-The present invention provides a new and improved one Method for forming a layer of wet

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

zierendem Oxid eines ausgewählten Halbleitermateriales an der Oberfläche eines Substrates durch ein ladungsfreies Niedertemperatur-Verfahren angegeben. Dieses Verfahren weist die meisten, wenn nicht sämtliche Vorteile des eingangs diskutierten Standes der Technik zum Ausbilden von naszierendeη Oxidschichten auf, während gleichzeitig die gleichfalls genannten erheblichen Nachteile vermieden werden.decorative oxide of a selected semiconductor material on the surface of a substrate by a charge-free Low temperature process specified. This procedure has most, if not all of the advantages of the prior art discussed at the beginning for the formation of naszierendeη oxide layers, while at the same time the considerable disadvantages also mentioned be avoided.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird insbesondere die Oberfläche des Substrats einer Atmosphäre mit neutralen, ladungsfreien Sauerstoffatomen als primäroxidierender Substanz ausgesetzt, die derart erzeugt worden ist, daß die Erzeugung geladener Partikel oder hochenergetischer Strahlung ausgeschlossen ist. Diese Sauerstoffatome reagieren dann mit der Oberfläche des Substrates, um darauf die naszierende Oxidschicht auszubilden. Die Verwendung neutraler Sauerstoffatome vermeidet Beschädigungen des Substrates dadurch, daß es geladenen Partikeln oder hochenergetischer Strahlung ausgesetzt wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die neutralen Sauerstoffatome durch eine photochemische Reaktion erzeugt, indem eine sauerstoffhaltige Ausgangsverbindung einer Strahlung mit ausgewählter Wellenlänge ausgesetzt wird, um eine direkte Dissoziation der Ausgangsverbindung zu bewirken, die zur Erzeugung von Sauerstoff in .ausschließlich atomarer ]?orm führt.In the method according to the invention, in particular, the surface of the substrate is exposed to an atmosphere with neutral, exposed to charge-free oxygen atoms as a primary oxidizing substance, which have been generated in this way is that the generation of charged particles or high-energy radiation is excluded. These oxygen atoms then react with the surface of the substrate to form the nascent oxide layer thereon. The use of neutral oxygen atoms avoids damage to the substrate by making it charged Particles or high-energy radiation. In a preferred embodiment of the present invention, the neutral oxygen atoms are generated by a photochemical reaction by an oxygen-containing starting compound is exposed to radiation with a selected wavelength to produce a to cause direct dissociation of the starting compound, which leads to the generation of oxygen in. Exclusively atomic ]? orm leads.

BAD ORIGINAL m/' BATHROOM ORIGINAL m / '

oik I^ Δ Ι oik I ^ Δ Ι

Auf diese Weise wird durch die vorliegende Erfindung ein neues und verbessertes Verfahren zum Ausbilden von nas- ' zierenden Oxidschichten eines ausgewählten Halbleitermateriales durch ein neuartiges, ladungsfreies Niedertemperatur-Verfahren angegeben, das die Bildung von geladenen Partikeln und hochenergetischer Strahlung, die während der Ausbildung des naszierenden Oxides Beschädigungen des -Substrates verursachen, vermeidet.In this way, the present invention provides a new and improved method for forming nasal ' decorative oxide layers of a selected semiconductor material using a new, charge-free, low-temperature process indicated that the formation of charged particles and high-energy radiation that cause damage to the substrate during the formation of the nascent oxide.

Weiterhin wird durch die vorliegende Erfindung ein Verfahren der beschriebenen Art zur Verfügung gestellt, das das Entstehen von gebundenen oder beweglichen Ladungsträgern im naszierenden Oxid minimiert und dadurch gleichfalls die Dichte von Oberflächenzuständen an der Grenzfläche des Halbleiters und des naszierenden Oxid/Isolator-Verbundes in dem anschließend ausgebildeten Bauelement minimiert.Furthermore, the present invention provides a method of the type described is available that the formation of bound or mobile charge carriers in the nascent oxide is minimized and thus likewise the density of surface states at the interface of the semiconductor and the nascent oxide / insulator composite minimized in the subsequently formed component.

Weiterhin wird durch die Erfindung ein Verfahren der angegebenen Art zur Verfugung gestellt, das in einem bereits bei Raumtemperatur (beispielsweise 3O0G) beginnenden Temperaturbereich ausgeführt werden kann und damit das Problem der Entdiffusion von wesentlichen Bestandteilen des verwendeten Halbleitermateriales vermeidet, das bei Verfahren mit höheren Temperaturen bekanntlich auftritt.Furthermore, the invention provides a method of the specified type available which can be carried out in a temperature range starting at room temperature (for example 3O 0 G) and thus avoids the problem of de-diffusion of essential components of the semiconductor material used, which occurs in processes with higher Temperatures is known to occur.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird noch ein passiviertes Halbleiterbauelement zur Verfügung gestellt,The inventive method is another passivated semiconductor component made available,

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

das optimale elektrische Grenzflächeneigenschaften auf-. weist, dadurch, daß eine naszierende Oxidschicht auf der Oberfläche eines ausgewählten Substrates durch das beschriebene Verfahren aufgebracht wird, auf die weiterhin eine Schicht aus einem ausgewählten dielektrischen Passivieruhgsmaterial aufgebracht werden kann.the optimal electrical interface properties. has, in that a nascent oxide layer on the Surface of a selected substrate is applied by the method described, to which continues a layer of a selected dielectric passivation material can be applied.

Bei einer Ausfiihrungsform der vorliegenden Erfindung werden neutrale, d.h. nicht ionisierte Sauerstoffatome als einzige oxidierende Bestandteile durch eine photochemische Reaktion erzeugt und zum Ausbilden des naszierenden Oxids herangezogen.In one embodiment of the present invention neutral, i.e. non-ionized, oxygen atoms become the only oxidizing components through a photochemical Reaction generated and used to form the nascent oxide.

Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Beschädigung dos Substrats sowohl durch die Art, in der die oxidierenden Bestandteile erzeugt werden wie auch in der Art, wie die oxidierenden Bestandteile verwendet werden, um die Abscheidung des naszierenden Oxids zu bewirken, vermieden»In another embodiment of the present invention damage to the substrate is caused by the way in which the oxidizing constituents are produced as well as in the way the oxidizing constituents are used to facilitate the deposition of the nascent To cause oxide, avoided »

Die vorstehend beschriebenen und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung» The above-described and other advantages and Features of the present invention emerge from the following description of preferred embodiments of the invention with reference to the accompanying drawing »

Die einzige Figur zeigt in schematischer Form ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Ausführen eines der erfindungsgemäßen Verfahren»The single figure shows a preferred one in schematic form Embodiment of an apparatus for carrying out one of the methods according to the invention »

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

j 141 aj 1 4 1 a

- vr-- vr-

Bei der in der Figur in vereinfachter Form dargestellten Vorrichtung werden neutrale Sauerstoffatome durch direkte photochemische Dissoziierung eines ausgewählten sauerstoff haltigen Ausgangsmateriales erzeugt, beispielsweise von Stickstoffoxid, molekularem Sauerstoff oder Stickstoffdioxid. Eine Reaktionskammer 10, in der die photochemische Reaktion abläuft, ist mit einem Quarzfenster versehen, das einen integralen Bestandteil der oberen Oberfläche der Reaktionskammer 10 bildet. Das Quarzfenster 12 ist durchlässig für eine ausgewählte Wellenlänge einer Strahlung, die verwendet wird, um die gewünschte photochemische Reaktion in weiter unten beschriebener Weise in Gang zu setzen. Diese mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnete Strahlung mit ausgewählter Wellenlänge wird durch einen Strahlungserzeuger 16 bereitgestellt, der beispielsweise aus einer Reihe von Quecksilber-Niederdruck-Bogenlampen bestehen kann. In der Reaktionskammer 10 befindet·sich ein Substrathalter 18, der ein Substrat 20 aufnimmt, das seinerseits aus einem vorgewählten Material, beispielsweise Quecksiiberkadmiumtellurid, be-' steht, auf dem die gewünschte naszierende Oxidschicht ausgebildet werden soll.In the device shown in the figure in a simplified form, neutral oxygen atoms are replaced by direct generated photochemical dissociation of a selected oxygen-containing starting material, for example of nitric oxide, molecular oxygen or nitrogen dioxide. A reaction chamber 10, in which the photochemical reaction takes place, has a quartz window which forms an integral part of the upper surface of the reaction chamber 10. The quartz window 12 is transparent to a selected wavelength of radiation that is used to produce the desired photochemical To initiate the reaction in the manner described below. This designated by the reference number 14 Radiation of a selected wavelength is provided by a radiation generator 16, the for example, may consist of a series of low pressure mercury arc lamps. In the reaction chamber 10 there is a substrate holder 18 which holds a substrate 20 accommodates, which in turn consists of a preselected material, for example mercury cadmium telluride, be ' stands on which the desired nascent oxide layer is to be formed.

Außerhalb der Reaktionskammer 10 und gegenüber der oberen Oberfläche derselben befinden sich Heizelemente 21, die beispielsweise aus Wichromdrähten bestehen können und die durch Anlegen einer geeigneten geregelten Spannung aktiviert werden. Die Heizelemente 21 können zusätzlich dazu verwendet werden, um das Substrat 20 aufOutside the reaction chamber 10 and opposite the upper surface thereof are heating elements 21, which can consist of Wichrome wires, for example, and which are regulated by applying a suitable one Voltage to be activated. The heating elements 21 can additionally be used to place the substrate 20 on

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

eine gewünschte Temperatur aufzuheizen, so daß geeignete Eigenschaften der gewachsenen naszierenden Oxidschicht eingestellt werden, beispielsweise deren Dichte. Die Temperatur in der Kammer 10 kann auf einen niedrigen Wert, wie beispielsweise Raumtemperatur (300C), oder auch so hoch wie gewünscht (beispielsweise 3000C) gehalten werden, solange sich dies mit dem verwendeten Halbleitermaterial verträgt. Da jedoch beispielsweise Quecksilberdampflampen bei hohen Temperaturen weniger leistungsfähig sind, kann es erforderlich sein, eine externe Wasserkühlung oder eine externe Luft- oder Stickstoffkühlungsquelle vorzusehen, um diese Lampen zu kühlen und Strahlungshitze, die vom Substrat 20 und dem Substrathalter 18 bei gewissen höheren Temperaturen erzeugt wird, abzuführen. Zu diesem Zweck ist der Strahlungserzeuger 16 vollkommen in eine Abdeckung 23 eingeschlossen, die beispielsweise aus Aluminium bestehen kann und eine externe Kühleinrichtung 25 aufweist, beispielsweise Rohrleitungen mit einem Wasserdurchfluß, wie dies in der Figur gezeigt ist, oder von Stickstoffgas durchströmt wird, um die Abdeckung 23 zu kühlen. Die Abdeckung 23 ist fest mit der äußeren Oberfläche der Reaktionskammer 10 verbunden, die gegenüber dem Quarzfenster 1'2 liegt, kann jedoch davon bei Bedarf entfernt werden. Auf diese Weise kann die Verfahrenstemperatur auf einem Niveau gehalten werden, bei dem eine ausreichende Kühlung der Que'cksilberlampen erzeugt wird, um- einen hinreichenden Wirkungsgrad dieser Lampen zu garantieren. Darüberhinaus vermeidet die Abdeckung 23 die Bildung von Ozon, derto heat a desired temperature so that suitable properties of the grown nascent oxide layer are set, for example its density. The temperature in the chamber 10 can be kept at a low value, such as room temperature (30 ° C.), or as high as desired (for example 300 ° C.), as long as this is compatible with the semiconductor material used. However, since mercury vapor lamps, for example, are less efficient at high temperatures, it may be necessary to provide external water cooling or an external air or nitrogen cooling source to cool these lamps and radiant heat generated by substrate 20 and substrate holder 18 at certain higher temperatures to dissipate. For this purpose, the radiation generator 16 is completely enclosed in a cover 23, which can for example consist of aluminum and has an external cooling device 25, for example pipelines with a water flow, as shown in the figure, or through which nitrogen gas flows, around the cover 23 to cool. The cover 23 is firmly connected to the outer surface of the reaction chamber 10, which lies opposite the quartz window 1'2, but can be removed therefrom if necessary. In this way, the process temperature can be kept at a level at which sufficient cooling of the mercury lamps is generated in order to guarantee a sufficient degree of efficiency of these lamps. In addition, the cover 23 prevents the formation of ozone, the

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

dann entstehen würde, wenn die Strahlung 14 auf den molekularen Sauerstoff in der offenen Atmosphäre treffen würde, wodurch bekanntlich atomarer Sauerstoff entsteht, der mit weiterem molekularem Sauerstoff in der offenen Atmosphäre reagieren und Ozon bilden würde. Darüberhinaus stellt die Abdeckung 23 einen Augenschutz für das Personal hinsichtlich des Strahlungserzeugers 14 dar. would arise when the radiation 14 hits the molecular oxygen in the open atmosphere would, which is known to produce atomic oxygen, which is produced with further molecular oxygen in the open Atmosphere would react and form ozone. In addition, the cover 23 represents eye protection for the personnel with regard to the radiation generator 14.

Von der Reaktionskammer 10 führt eine Rohrleitung 22 zu einem Ventil 24 und von dort zu einer Unterdruckerzeugungs-Einrichtung, beispielsweise einer Vakuumpumpe (nicht dargestellt), die dazu dient, die Kammer 10 auf einen hinreichend niedrigen Druck zu evakuieren, um das Auftreten der photochemischen Reaktion zu ermöglichen.A pipe 22 leads from the reaction chamber 10 to a valve 24 and from there to a vacuum generating device, for example a vacuum pump (not shown), which is used to sufficiently open the chamber 10 evacuate low pressure to allow the photochemical reaction to occur.

Außerhalb der Reaktionskammer 10 befindet sich eine Kammer 26, die eine ausgesuchte, sauerstoffhaltige, molekulare Ausgangsverbindung enthält, beispielsweise Stickstoffoxid (W2M), Stickstoffdioxid (KO2) oder molekularen Sauerstoff (O2). Die Kammer 26 ist mit einem' Kontrollventil oder Durchflußregler 28 verbunden, der verwendet wird, um die Menge der Ausgangsverbindung einzustellen, die in die Rohrleitung 30 eingebracht wird. Die Ausgangsverbindung fließt durch die Rohrleitung 30 in die Reaktionskammer 10, wo die photochemische Reaktion stattfindet. Die Bauteile der Vorrichtung, die in der Zeichnung dargestellt ist,, können aus Edelstahl oder Aluminium hergestellt sein, sofern nichts Abweichendes angegeben ist.Outside the reaction chamber 10 there is a chamber 26 which contains a selected, oxygen-containing, molecular starting compound, for example nitrogen oxide (W 2 M), nitrogen dioxide (KO 2 ) or molecular oxygen (O 2 ). The chamber 26 is connected to a control valve or flow regulator 28 which is used to adjust the amount of output compound that is introduced into the conduit 30. The starting compound flows through the pipe 30 into the reaction chamber 10, where the photochemical reaction takes place. The components of the device shown in the drawing can be made of stainless steel or aluminum, unless otherwise specified.

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

Beim Durchführen einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine photochemische Reaktion in Gang gesetzt, die überwiegend derjenigen entspricht, die in dem Buch "Photochemistry" von J.G, Calvert und J.N, Pitts, Jr., Verlag John Wiley and Sons, New York, 1966 beschrieben ist, wobei diese Druckschrift durch diese Bezugnahme vollinhaltlich zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung gemacht wird. Die Reaktionskammer 10, die das gewählte Substrat 20 enthält, wird durch die nicht dargestellte Unterdruckerzeugungs-Einriöhtung auf einen vorbestimmten Druck evakuiert, beispielsweise 0,75 bis 3mbar (1 bis 4 Torr). Die gewählte sauerstoffhaltige molekulare Ausgangsverbindung wird in die Kammer 26 gebracht und das Ventil 28 so eingestellt, daß die Ausgangsverbindung von dieser Kammer 26 durch die Rohrleitung 30 und dann in die Reaktionskammer 10 fließen kann. Die Reaktionskammer 10 wird beispielsweise auf Raumtemperatur (beispielsweise 300C) oder auf höheren Temperaturen (beispielsweise 2000C) gehalten. Der Strahlungserzeuger 16 wird eingeschaltet und erzeugt die Strahlung 14- mit ausgewählter Wellenlänge, die erforderlich ist, um die gewünschte photochemische Reaktion auszulösen (beispielsweise 184-9 nm für Stickstoffoxid).When carrying out an embodiment of a method according to the invention, a photochemical reaction is set in motion which corresponds predominantly to that described in the book "Photochemistry" by JG, Calvert and JN, Pitts, Jr., John Wiley and Sons, New York, 1966 is, with this reference being made to the disclosure content of the present application in its entirety. The reaction chamber 10, which contains the selected substrate 20, is evacuated to a predetermined pressure, for example 0.75 to 3 mbar (1 to 4 Torr), through the vacuum generating device (not shown). The selected oxygen-containing molecular starting compound is brought into the chamber 26 and the valve 28 is adjusted so that the starting compound can flow from this chamber 26 through the conduit 30 and then into the reaction chamber 10. The reaction chamber 10 is kept, for example, at room temperature (for example 30 ° C.) or at higher temperatures (for example 200 ° C.). The radiation generator 16 is switched on and generates the radiation 14 with a selected wavelength which is required to trigger the desired photochemical reaction (for example 184-9 nm for nitrogen oxide).

Die Strahlung 14- fällt in die Reaktionskammer 10, wo sie die direkte Dissoziierung der gewählten sauerstoffhaltigen Ausgangsverbindung, beispielsweise N2O, in atomaren Sauerstoff bewirkt, der dann mit der Oberfläche des Substrates 20 aus ausgewähltem Halbleitermaterial reagiert und auf diesem das naszierende Oxid ausbildet.The radiation 14- falls into the reaction chamber 10, where it causes the direct dissociation of the selected oxygen-containing starting compound, for example N 2 O, into atomic oxygen, which then reacts with the surface of the substrate 20 made of selected semiconductor material and forms the nascent oxide thereon.

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

JZ4Z3Z IJZ4Z3Z I

Der atomare Sauerstoff, der für das erfindungsgemäße Verfahren benötigt wird, kann aus der gewählten sauerstoffhaltigen Ausgangsverbindung durch die diskrete Absorption von Photonenenergie gebildet werden, wie es beispielsweise durch die Gleichungen (1), (2) oder (3) weiter unten für Stickstoffoxid, molekularen Sauerstoff und Stickstoffdioxid dargestellt wird. Die Bezeichnung 0( D) in diesen Gleichungen bezieht sich auf ein Sauerstoffatom im Zustande eines angeregten Singlets D, dessen Energie um 1eV größer ist als die Energie des Grundzustandes, die nach Zusammenstoß mit einem geeigneten Drittkörpergas oder der Wand der Reaktionskammer auf den Grundzustand abfällt, einen Triplett-P-Zustand, der mit. 0(5P) bezeichnet ist. Im Falle von Stickstoffdioxid (NO2). der in Gleichung (3) dargestellt ist, wird das Sauerstoffatom direkt im Grund- oder Triplett-P-Zustand erzeugt. The atomic oxygen that is required for the process according to the invention can be formed from the selected oxygen-containing starting compound by the discrete absorption of photon energy, as for example by equations (1), (2) or (3) below for nitrogen oxide, molecular Oxygen and nitrogen dioxide is represented. The designation 0 (D) in these equations refers to an oxygen atom in the state of an excited singlet D, the energy of which is 1 eV greater than the energy of the ground state, which drops to the ground state after colliding with a suitable third-body gas or the wall of the reaction chamber, a triplet P-state that starts with. 0 ( 5 P). In the case of nitrogen dioxide (NO 2 ). shown in equation (3), the oxygen atom is generated directly in the ground or triplet P state.

(1) N2O + hv(1849l) γ 0(1D) + N2 (1) N 2 O + hv (1849l) γ 0 ( 1 D) + N 2

mit h = Plancksche Konstantewith h = Planck's constant

V = Frequenz der absorbierten Strahlung V = frequency of the absorbed radiation

(2) O2 + h»(1849l) } 20(3P)(2) O 2 + h »(1849l) } 20 ( 3 P)

(3) NO2 + hK35OO-6OQOÄ) Ϊ 0(5P) + NO(3) NO 2 + hK35OO-6OQOE) Ϊ 0 ( 5 P) + NO

In dem Falle, in dem molekularer Sauerstoff als Ausgangsverbindung zur Erzeugung des atomaren Sauerstoffes verwendet wird, wie dies in Gleichung (2) oben dargestelltIn the case where molecular oxygen is the starting compound is used to generate the atomic oxygen, as shown in equation (2) above

BAD ORfG/lMAL BAD ORfG / IM AL

ist, muß der Arbeitsdruck und der Gasdurchsatz des molekularen Sauerstoffs sorgfältig geregelt werden, um die Bildung von Ozon zu vermeiden. Wenn beim Erzeugen atomaren Sauerstoffs ein Rest an molekularem Sauerstoff zurückbleibt, reagieren diese beiden Bestandteile miteinander und bilden Ozon, das seinerseits die Substratoberfläche oxidieren würde. Oxide, die durch Oxydation mit Ozon erzeugt wurden, weisen jedoch ungewünschte Eigenschaften wie Granulatbildung oder eine minderwertige Oberflächengestaltung auf. Aus diesem Grunde muß das Auftreten von Ozon bei den erfindungsgemäßen Verfahren verhindert werden.must be the working pressure and the gas flow rate of the molecular Oxygen must be carefully regulated to avoid the formation of ozone. When creating atomic Oxygen a residue of molecular oxygen remains, these two components react with one another and form ozone, which in turn forms the substrate surface would oxidize. However, oxides produced by oxidation with ozone have undesirable properties such as granulate formation or an inferior surface design. For this reason it must Occurrence of ozone can be prevented in the process according to the invention.

Der atomare Sauerstoff, der nach dem vorliegenden Verfahren erzeugt wurde, reagiert dann mit dem Substrat, beispielsweise HgCdTe, so daß sich naszierendes Oxid davon gemäß der unten stehenden Gleichung (4) bildet;The atomic oxygen generated by the present process then reacts with the substrate, for example HgCdTe, so that nascent oxide forms thereof according to equation (4) below;

(4) HgCdTe + 30 > HgO + CdO + TeO(4) HgCdTe + 30> HgO + CdO + TeO

Im Zusammenhang mit den Reaktionen, die in den Gleichungen (1), (2) und (3) oben dargestellt wurden, wird Sauerstoff lediglich in atomarer Form erzeugt. Im Falle von Stickstoffoxid als Ausgangsverbindung, wie in Gleichung (1) oben gezeigt, ist atomarer Sauerstoff der einzige oxidierende Bestandteil, der durch diese photochemische Reaktion erzeugt wird und der demzufolge mit der SubstratoberflächeRelated to the reactions in the equations (1), (2) and (3) above, oxygen is only generated in atomic form. In the case of nitric oxide As a starting compound, as shown in equation (1) above, atomic oxygen is the only oxidizing agent Constituent that is generated by this photochemical reaction and, consequently, with the substrate surface

-w--w-

reagiert und das gewünschte naszierende Oxid gemäß der vorliegenden Erfindung bildet. Im Falle von molekularem Sauerstoff als Ausgangsverbindung, wie oben in Gleichung (2) gezeigt, v/ird hingegen, obwohl atomarer Sauerstoff der einzige oxidierende Bestandteil ist, der photochemisch erzeugt wird, darüberhinaus etwas Ozon möglicherweise durch eine Reaktion von atomarem Sauerstoff mit molekularem Sauerstoff erzeugt. Nichtsdestoweniger ist auch im letztgenannten JFaIl der atomare Sauerstoff der vorwiegende oxidierende Bestandteil, der das naszierende Oxid gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt.reacts and forms the desired nascent oxide according to the present invention. In the case of molecular Oxygen as the starting compound, as shown above in equation (2), on the other hand, although atomic oxygen the only oxidizing component is photochemically generated, plus possibly some ozone generated by a reaction of atomic oxygen with molecular oxygen. Nonetheless it is too in the latter case, atomic oxygen is predominant oxidizing component that generates the nascent oxide according to the present invention.

Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren wird der benötigte atomare Sauerstoff durch eine quecksilber- ■ sensitivierte photochemische Dissoziierung einer ausgewählten sauerstoffhaltigen Ausgangsyerbindung, beispielsweise von Stickstoffoxid, Stickstoffdioxid oder molekularem Sauerstoff, bei vorgegebenem Druck und Gasdurchsatz erzeugt. Bei dieser alternativen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Vorrichtung verwendet, wie sie in der Figur dargestellt und weiter oben ausführlich beschrieben wurde, mit der Ausnahme, daß eine Quecksilber enthaltende Kammer in den Pfad der Rohrleitung 30 vor seiner Einmündung in die Kammer 10 eingesetzt ist. Die sauerstoffhaltige Ausgangsverbindung wird daher mit Quecksilberdampf vermischt und dann in die Reaktionskanmer eingebracht. Der Strahlungserzeuger 16 wird eingeschaltet und erzeugt die Strahlung 14- mit der vorgewählten Wellenlänge, die benötigt wird, um die ge-According to a further method according to the invention, the required atomic oxygen is generated by a mercury-sensitized photochemical dissociation of a selected oxygen-containing starting compound, for example nitrogen oxide, nitrogen dioxide or molecular oxygen, at a given pressure and gas throughput. In this alternative embodiment of a method according to the invention, an apparatus is used as shown in the figure and described in detail above, with the exception that a mercury-containing chamber is inserted in the path of the pipe 30 before it opens into the chamber 10. The oxygen-containing starting compound is therefore mixed with mercury vapor and then introduced into the reaction chamber. The radiation generator 16 is switched on and generates the radiation 14- with the preselected wavelength that is required to achieve the

Bad originBad origin

wünschte photochemische Heaktion auszulösen (beispielsweise mit 2537 nm, um das Quecksilber in den angeregten Zustand zu versetzen). Die Strahlung 14 fällt durch das Quarzfenster 12 in die Reaktionskammer 10, wo sie die Quecksilberatome (Hg) in der reaktiven Gasmischung anregt und hierdurch Quecksilberatome im angeregten Zustand (Hg*) erzeugt, die sich zwar etwa 5eV oberhalb des Grundzustandes befinden, aber nichtionisiert sind» Die Hg*- Atome kollidieren -dann mit der sauerstoffhaltigen Ausgangsverbindung, beispielsweise NoO? und bewirken eine Dissoziierung der Ausgangsverbindung und Erzeugung atomaren Sauerstoffs. Der in dieser Weise erzeugte atomare Sauerstoff reagiert dann mit der Oberfläche des Substrates und bildet dessen naszierendes Oxid, wie dies weiter oben beschrieben wurde. Dabei wird jedoch vorausgesetzt, daß in dieser Alternative des erfindungsgemäßen. Verfahrens sich Quecksilberoxid (HgO) während der Bildung von naszierendem Oxid bildet und zu einer Verunreinigung des letzteren führen kann. Darüberhinaus können auch andere bekannte photosensitivierende Verbindungen als Quecksilber verwendet werden, vorausgesetzt, daß diese keine Rebenverbindungen erzeugen, die das naszierende Oxid merklich verunreinigen»wanted to trigger photochemical reactions (for example with 2537 nm to get the mercury in the excited State). The radiation 14 falls through the quartz window 12 into the reaction chamber 10, where they the Mercury atoms (Hg) are excited in the reactive gas mixture and, as a result, mercury atoms in the excited state (Hg *), which are about 5 eV above the ground state, but are non-ionized »The Hg * - Atoms collide - then with the oxygen-containing starting compound, for example NoO? and cause a Dissociation of the starting compound and generation of atomic oxygen. The atomic one created in this way Oxygen then reacts with the surface of the substrate and forms its nascent oxide, like this further has been described above. However, it is assumed that in this alternative of the invention. Procedure Mercury Oxide (HgO) forms during the formation of nascent oxide and becomes a contaminant the latter can lead. In addition, other known photosensitizing compounds can also be used as Mercury may be used, provided that it does not produce any vine compounds that cause the nascent Noticeably contaminate oxide »

Durch das oben beschriebene Verfahren der vorliegenden Erfindung werden Sauerstoffatome durch einen photochemischen Prozess erzeugt, der nur neutrale Teilchen hervorbringt. Aus diesem Grunde werden die Nachteile des Standes der Technik vermieden, die mit der Erzeugung gelade-By the method of the present invention described above, oxygen atoms are formed by a photochemical Process creates that only produces neutral particles. Because of this, the disadvantages of the stand technology that is charged with the generation

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

J Z 4 Z a 2 I JZ 4 Z a 2 I.

ner Teilchen und hochenergetischer Strahlung zusammenhängen und eine Beschädigung des Substrates zur Folge haben, wie dies weiter oben erläutert wurde. Der Einbau gebundener oder freier Ladungsträger in der ausgebildeten naszierenden Oxidschicht wird durch das erfindungsgemäße Verfahren auf ein Minimum reduziert und die Dichte der Oberflächenzustände an der Grenzfläche des Halbleitersubstrates mit dem naszierenden Oxid/Isolator-Verbund wird gleichfalls minimiert. Darüberhinaus wird eine niedrige Dichte von Generations-/Regenerationszentren, d.h. von losen, unpaarigen Bindungskräften, und daher eine gute Lebensdauer der Minoritätsträger in Bauelementen erreicht, die unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugt werden. Aus den soeben erläuterten Gründen kann das erfindungsgemäße Verfahren als "ladungsfrei" bezeichnet werden. Daher vermeidet das erfindungsgemäße Verfahren Beschädigungen des Substrates sowohl durch die Weise, mit der die oxidierenden Bestandteile gebildet werden, wie auch durch die Weise, mit der diese oxidierenden Bestandteile mit dem Substrat umgesetzt werden, um das gewünschte naszierende Oxid zu erzeugen.ner particles and high-energy radiation and damage the substrate as a result as explained above. The incorporation of bound or free charge carriers in the trained nascent oxide layer is by the invention Process reduced to a minimum and the density of surface states at the interface of the semiconductor substrate with the nascent oxide / insulator composite is also minimized. In addition, a low Density of generation / regeneration centers, i.e. of loose, unpaired binding forces, and therefore a good service life for the minority carriers in components achieved, which are generated using the method according to the invention. For the reasons just explained the method according to the invention can be referred to as "charge-free". Therefore avoids the invention Process damage to the substrate both by the way with which the oxidizing constituents are formed as well as the way in which these oxidizing constituents react with the substrate, to create the desired nascent oxide.

Darüberhinaus tritt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Problem des Standes der Technik des plasma-induzierten Aufheizens nicht ein, da eine selektive Strahlungsabsorption durch das Substrat beim beschriebenen Verfahren nicht eintritt. Darüberhinaus wird das Problem der thermischen Beschädigung gewisser als Substrat verwendeter Halbleitermaterialien aufgrund von Entdiffusion durchIn addition, the problem of the prior art of the plasma-induced occurs with the method according to the invention Heating is not required, as there is selective absorption of radiation by the substrate in the method described does not occur. In addition, the problem of thermal damage is becoming more used as a substrate Semiconductor materials due to dediffusion through

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

das erfindungsgemäße Verfahren minimiert, da eine niedrige Temperatur bis herab zur Raumtemperatur verwendet werden kann. Darüberhinaus wird das Problem der Grenzschichtwanderung beseitigt, da das erfindungsgemäße Verfahren bei einer relativ niedrigen Temperatur ausgeführt werden kann, und das entsprechende Problem einer verminderten Bauelementeausbeute, das bei Hochtemperatur-Fabrikationsprozessen von hochintegrierten Schaltkreisen, beispielsweise VLSI und integrierten Hochgeschwindigkeit s-Schaltkreisen, auftritt.the method according to the invention is minimized, since a low Temperature down to room temperature can be used. In addition, there is the problem of boundary layer migration eliminated, since the inventive method is carried out at a relatively low temperature can be, and the corresponding problem of decreased device yield that occurs in high temperature fabrication processes of large scale integrated circuits such as VLSI and high speed integrated circuits s-circuits, occurs.

Darüberhinaus erbringt das erfindungsgemäße Verfahren einen erhöhten Schutz gegen Bauelementebeschädigung durch Strahlung (beispielsweise einer Kobalt-60-Quelle), weil die Entstehung von losen Bindungskräften und Fangstellen während der Ausbildung der naszierenden Oxidschicht minimiert wird. Diese Fangstellen und losen Bindungskräfte erhöhten normalerweise die Empfindlichkeit von Bauelementen gegenüber Beschädigungen durch Strahlung, so daß sich ihre Verminderung in einer Verminderung der Beschädigung durch Strahlung auswirkt.In addition, the method according to the invention provides increased protection against damage to components caused by radiation (e.g. a cobalt-60 source), because the creation of loose binding forces and trapping points during the formation of the nascent oxide layer is minimized. These traps and loose binding forces normally increase the sensitivity of components to damage Radiation, so that its reduction results in a reduction in the damage caused by radiation.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt nach Wissen des Erfinders die erste Verwendung eines photochemischen Prozesses bei der Ausbildung einer naszierenden Qxid-.schicht auf einem ausgewählten Substrat dar.As far as the inventor knows, the method according to the invention represents the first use of a photochemical Process in forming a nascent oxide layer on a selected substrate.

Unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens kann die vorliegende Erfindung benutzt werden, um naszierende Oxide wenigstens auf den folgenden Halbleitermaterialien zu erzeugen: Quecksilber-Kadmium-Tellurid (HgCdTe),Using the method described above, the present invention can be used to treat nascent To generate oxides at least on the following semiconductor materials: mercury-cadmium-telluride (HgCdTe),

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

Gallium-Aluminium-Arsenid (GaAlAs), Indium-Gallium-Arsenid (InGaAs), Indium-Gallium-Phosphid (InGaP), Indium-Phosphid (InP), Indiumantimonid (InSb), Galliumarsenid (GaAs), Gallium-Antimonid (GaSb), Galliumphosphid (GaP), Silizium (Si) und Germanium (Ge).Gallium aluminum arsenide (GaAlAs), indium gallium arsenide (InGaAs), indium gallium phosphide (InGaP), indium phosphide (InP), indium antimonide (InSb), gallium arsenide (GaAs), gallium antimonide (GaSb), gallium phosphide (GaP), silicon (Si) and germanium (Ge).

Weiterhin wird in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vor der Ausbildung des naszierenden Oxides im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Reinigungsprozess angewendet, beispielsweise ein nasses chemisches Ätzverfahren, wie es im Stand der Technik bekannt ist, um eine saubere Substratoberfläche für die Ausbildung der naszierenden Oxidschicht bereitzustellen.Furthermore, in a preferred embodiment of the invention, before the formation of the nascent oxide within the framework of the present invention applied a cleaning process, for example a wet chemical etching process, such as It is known in the art to provide a clean substrate surface for the formation of the nascent Provide oxide layer.

Nachdem die naszierende Oxidschicht gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebracht wurde, kann eine vor-.gewählte dielektrische Passivierungsschicht darauf aufgebracht werden, um ein Bauelement zu erzeugen, das verbesserte Halbleiter/Isolator-Grenzflächeneigenschaften aufgrund der verminderten Dichte an Oberflächenzuständen und dem damit verminderten Einbau von gebundenen oder freien Ladungsträgern aufweist. Darüberhinaus kann das Substrat Bereiche mit vorbestimmter Leitfähigkeit aufweisen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders nützlich, wenn es von einem Verfahren gefolgt wird, durch das eine dielektrische Oxidschicht auf der Oberfläche der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herge-' stellten, naszierenden Oxidschicht aufgebracht wird.After the nascent oxide layer according to an inventive Method has been applied, a preselected dielectric passivation layer can be applied thereon to produce a device that has improved semiconductor / insulator interface properties due to the reduced density of surface conditions and the resulting reduced incorporation of bound or has free load carriers. In addition, the substrate can have regions with a predetermined conductivity. The method of the invention is particularly useful when followed by a method by having a dielectric oxide layer on the surface of the ' nascent oxide layer is applied.

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

-JlS--JlS-

Durch eine derartige Kombination der Erzeugung des naszierenden Oxides und der Abscheidung einer dielektrischen Schicht in aufeinanderfolgenden Verfahrenschritten,bei denen das Vakuum in der Reaktionskammer ungestört bleibt und das Substrat zwischen nachfolgenden Verfahrensschritten nicht der Atmosphäre ausgesetzt wird, kann eine Verunreinigung von gegen atmosphärische Störungen empfindlichen Halbleitermaterial-Oberflächen verhindert werden; Werden zusätzlich neutrale Sauerstoffatome auch zum Ausbilden der dielektrischen Oxidschicht verwendet, ist es möglich, die Oberfläche des naszierenden Oxides unversehrt zu erhalten und Beschädigungen dieser Schicht durch Ladungen oder Strahlungsbombardement zu verhindern» Das entstehende Bauelement hat optimierte elektrische Eigenschaften an der Grenzschicht des Substrates mit dem naszierenden Oxid/Isolator-Verbund«, Insbesondere können Strukturen mit einer derartigen naszierenden Oxidschicht und einer dielektrischen Passivierungsschicht bei der Herstellung von photoleitenden und photovoltaischen HgCdTe-Bauelementen, Leuchtdioden (LED), Heterogunction™ lasern, InSb-Infrarotdetektoren und InP-Hochfrequenz-Feldeffekttransistoren verwendet werden«,Such a combination of the generation of the nascent oxide and the deposition of a dielectric Layer in successive process steps which the vacuum in the reaction chamber remains undisturbed and the substrate between subsequent process steps Not being exposed to the atmosphere can become a pollution be prevented by semiconductor material surfaces sensitive to atmospheric disturbances; If, in addition, neutral oxygen atoms are also used to form the dielectric oxide layer, this is the case possible to keep the surface of the nascent oxide intact and damage this layer by To prevent charges or radiation bombardment »The resulting component has optimized electrical properties at the boundary layer of the substrate with the nascent oxide / insulator composite «, in particular, can Structures with such a nascent oxide layer and a dielectric passivation layer in the Manufacture of photoconductive and photovoltaic HgCdTe components, light-emitting diodes (LED), Heterogunction ™ lasers, InSb infrared detectors and InP high frequency field effect transistors be used",

BeispieliExample i

Bei Verwendung einer Vorrichtung, wie sie in der Zeichnung dargestellt und vorstehend beschrieben wurde, und bei Verwendung eines ebenfalls vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens wurde eine naszierende Oxid-When using a device as shown in the drawing and described above, and when using a method according to the invention, also described above, a nascent oxide

schicht auf einem Indiumphosphid-Substrat aufgebracht, wobei die direkte Dissoziierung molekularen Sauerstoffs als sauerstoffhaltiger Ausgangsverbindung bei etwa 300C, einem Gasdurchsatz von 100 Standard-cm /min und einem Systemdruck von etwa 1,1 mbar (1,5 Torr) ausgenutzt wurde. Die photochemische Reaktion wurde für eine Zeitdauer von etwa einer Stunde ausgeführt, um eine naszierende InP-Oxidschicht mit einer Dicke von etwa 2 nm auszubilden. Eine chemische Analyse durch Elektronenspektros kopie (ESCA) der naszierenden Oxidschicht ergab das Vorliegen von In-O und P-O Bindungen.layer applied to an indium phosphide substrate, the direct dissociation of molecular oxygen as the oxygen-containing starting compound at about 30 0 C, a gas throughput of 100 standard cm / min and a system pressure of about 1.1 mbar (1.5 Torr) was used. The photochemical reaction was carried out for a period of about one hour to form a nascent InP oxide layer with a thickness of about 2 nm. A chemical analysis by electron spectroscopy (ESCA) of the nascent oxide layer revealed the presence of In-O and PO bonds.

Weiterhin wurde eine dielektrische Oxidschicht auf der naszierenden Oxidschicht aufgebracht, um eine Metallisolator-Halbleiter (MIS) Struktur zum Test ihrer elektrischen Eigenschaften zu erzeugen. Die dielektrische Oxidschicht bestand aus Siliziumdioxid (SiO2).mit einer Dicke von 100 nm, die durch Anwenden einer Quecksilber- ■ sensitivierten Photodissoziierung von Stickstoffoxid mit einer 253,7nm-Strahlung bei 2000C erzeugt wurde. Für die Gate-Metallisierung wurde Aluminium verwendet,, und der rückseitige Kontakt wurde durch Indiumlot hergestellt. Kapazitäts/Spannungs-Messungen (C-V) wurden mit bekannten Halbleiterbauelemente-Testverfahren ausgeführt. Die gemessene Spannung im flachen Bereich lag in einem Bereich von - 4-,O bis 0 V und die gemessene Hysterese betrug etwa 0,5 V. Furthermore, a dielectric oxide layer was deposited on the nascent oxide layer in order to produce a metal-insulator-semiconductor (MIS) structure for testing its electrical properties. The oxide dielectric layer consisted of silicon dioxide (SiO2) .with a thickness of 100 nm, the sensitized by applying a mercury ■ photo-dissociation of nitrous oxide with a 253,7nm radiation generated at 200 0 C was added. Aluminum was used for the gate metallization, and the rear contact was made with indium solder. Capacitance-to-voltage (CV) measurements were made using known semiconductor device test procedures. The measured voltage in the flat area ranged from -4.0 to 0 V and the measured hysteresis was about 0.5 V.

Zu Vergleichszwecken wurde eine Teststruktur, ähnlich der oben beschriebenen, erzeugt, mit der Abweichung,For comparison purposes, a test structure similar to the one described above was generated, with the deviation

daß die naszierende Oxidschicht der vorliegenden Erfindung fortgelassen wurde. Bei dieser Teststruktur lag die Spannung im flachen Bereich im Bereich von - 1,75 bis - 2,0 Volt und die gemessene Hysterese betrug etwa 0,5 Volt. Daraus folgt, daß die Struktur mit der naszierenden Oxidschicht gemäß der vorliegenden Erfindung ver- ' besserte Bauelementedaten aufweist, da gewünschte Spannungen im flachen Bereich in der Nähe von 0 Volt erzielt werden können.that the nascent oxide layer of the present invention has been omitted. With this test structure was the Voltage in the flat area ranged from -1.75 to -2.0 volts and the measured hysteresis was about 0.5 Volt. It follows that the structure is related to the nascent Oxide layer according to the present invention has improved component data, since desired stresses can be achieved in the flat area close to 0 volts.

Beispiel2Example2

Unter Verwendung der dargestellten und vorstehend beschriebenen Vorrichtung und des vorstehend ebenfalls beschriebenen Verfahrens wurde eine naszierende Oxidschicht auf einem Substrat von HgCdTe aufgebracht, wobei die direkte Dissoziierung von molekularem Sauerstoff als sauerstoffhaltige Ausgangsverbindung bei etwa 30°C, einem Gasdurchsatz von 100 Standard-cnr/min und einem absoluten Systemdruck von 1,1 mbar (1,5 Torr) verwendet wurde. Die photochemische Reaktion wurde während 30 Minuten ausgeführt, um eine naszierende HgCdTe-Oxidschicht mit einer •Dicke von etwa 3 nm zu erzeugen. Für den Refraktionsindex der so erzeugten naszierenden Oxidschicht wurde 2,2 bestimmt, und zwar empirisch aufgrund bekannten Wachstumsprozessen naszierender Oxide, um optimale Grenzflächen- und elektrische Eigenschaften zu erhalten.Using the apparatus illustrated and described above and also described above In the process, a nascent oxide layer was applied to a substrate of HgCdTe, whereby the direct dissociation of molecular oxygen as an oxygen-containing starting compound at about 30 ° C, a Gas throughput of 100 standard cnr / min and an absolute System pressure of 1.1 mbar (1.5 Torr) was used. The photochemical reaction was carried out for 30 minutes, to create a nascent HgCdTe oxide layer with a • thickness of about 3 nm. For the refractive index of the nascent oxide layer produced in this way was 2.2 determined empirically on the basis of known growth processes of nascent oxides in order to achieve optimal interfacial and maintain electrical properties.

Als nächstes wurde eine Isolierschicht auf der naszierenden Oxidschicht aufgebracht, um eine MIS-Struktur zumNext, an insulating layer was applied over the nascent oxide layer to create an MIS structure

ORIGINALORIGINAL

Prüfen der elektrischen Eigenschaften zu erzeugen. Der Isolator bestand aus Zinksulfid, der durch bekannte Metallverdampf ungstechniken aufgebracht wurde, und zwar mit einer Dicke von etwa 100 nm. Für die Gate-Metallisierung wurde eine Chrom-Gold-Legierung verwendet. Kapazitäts/Spannungs-Messungen wurden wiederum ausgeführt. Die gemessene Hysterese betrug etwa 0 Volt und die Form der C-V~Kurve deutete auf geringe Dichte von Oberflächenzuständen hin. Die gemessene Spannung im flachen Bereich betrug - 5»6 V.Check the electrical properties to generate. The insulator was made of zinc sulfide, known by Metal evaporation techniques were applied, with a thickness of about 100 nm. For the gate metallization a chrome-gold alloy was used. Capacity / voltage measurements were carried out again. The measured hysteresis was about 0 volts and the shape the C-V curve indicated a low density of surface states. The measured voltage in the flat area was - 5 »6 V.

Zu Vergleichszwecken wurde eine Teststruktur ähnlich der vorstehend beschriebenen erzeugt, mit der Abweichung, daß die naszierende Oxidschicht der vorliegenden Erfindung fortgelassen wurde. Unter Verwendung dieser herkömmlichen Struktur betrug die gemessene Hysterese 0,5 V oder mehr und <iie Spannung im flachen Bereich entsprach dem oben angegebenen Wert. Aus diesem Grunde hat die Struktur mit einer naszierenden Oxidschicht gemäß.der vorliegenden Erfindung verbesserte Werte für die Hysterese, obwohl keine merkliche Verbesserung der Spannung im flachen Bereich vorlag. Der letztgenannte Effekt ist möglicherweise" auf die verschiedenen Oxidationsraten der verschiedenen Elemente in einem Halbleitermaterialgemisch zurückzuführen, der nicht-stöchiometrische naszierende Oxide erzeugt.For comparison purposes, a test structure similar to that described above was generated, with the difference that the nascent oxide layer of the present invention has been omitted. Using this conventional Structure, the measured hysteresis was 0.5 V or more and the voltage in the flat area corresponded to the value given above. For this reason, the structure with a nascent oxide layer according to present invention improved values for hysteresis, although no appreciable improvement in voltage was present in the flat area. The latter effect is possibly "on the various rates of oxidation of the various elements in a semiconductor material mixture, the non-stoichiometric creates nascent oxides.

Obwohl die vorliegende Erfindung im wesentlichen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ver-Although the present invention has essentially been described on the basis of preferred exemplary embodiments,

- 26 -- 26 -

steht sich, daß für den Durchschnittsfachmann bestimmte Abweichungen in Einzelheiten ausgehend von der Erfindung und im Rahmen der Erfindung möglich sind«, Insbesondere ist der Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht durch die photochemische Erzeugung atomaren Sauerstoffs begrenzt sondern, soll vielmehr alle Verfahren umfassen, in denen neutrale, ladungsfreie Sauerstoffatome als primäre oxidierende Bestandteile erzeugt werden, in einer Weise, die die Erzeugung von geladenen Teilchen oder hochenergetischer Strahlung vermeidet, die die Oberfläche des Substrates beschädigen würden.it is clear that certain for the average person skilled in the art Deviations in details based on the invention and within the scope of the invention are possible «, in particular does not go through the scope of the present invention limits the photochemical generation of atomic oxygen Rather, it is intended to encompass all processes in which neutral, charge-free oxygen atoms are used as primary oxidizing constituents are generated in a manner that encourages the generation of charged particles or avoids high-energy radiation that would damage the surface of the substrate.

Darüberhinaus ist der Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht durch die Art der Aufbringung der naszierenden Oxidschicht auf Indiumphosphid oder Quecksilberkadmiumtellurid beschränkt, die lediglich als illustrierende Beispiele angezogen wurden, es soll vielmehr auch die Erzeugung von naszierenden Oxidschichten von binären und ternären Halbleitermaterial-Verbindungen umfaßt werden, beispielsweise von HgGdTe, GaAlAs, InGaAs, InGaP, InP, InSb, GaAs, GaSb, GaP sowie von als Halbleitermaterialien dienenden Elementen wie Si und Ge oder irgendwelchen anderen Substratmaterialien, die in der Lage sind, naszierende Oxide durch atomaren Sauerstoff zu erzeugen. Die vorliegende Erfindung ist auch nicht durch die Ausbildung eines naszierenden Oxids für die speziell genannten und vorstehend erläuterten Zwecke beschränkt, sondern schließt vielmehr auch die Ausbildung eines naszierenden Oxides für jegliche andere An-Moreover, it is within the scope of the present invention not by the nature of the application of the nascent Oxide layer limited to indium phosphide or mercury cadmium telluride, which is for illustrative purposes only Examples have been attracted, rather it also aims to include the creation of nascent oxide layers from binary and ternary semiconductor material compounds, for example from HgGdTe, GaAlAs, InGaAs, InGaP, InP, InSb, GaAs, GaSb, GaP as well as elements serving as semiconductor materials such as Si and Ge or any other substrate materials capable of nascent oxides by atomic oxygen to create. The present invention is also not through the formation of a nascent oxide for the specifically mentioned and above-explained purposes, but rather also includes training a nascent oxide for any other

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

wendung, für die es erforderlich ist, ein. Weiterhin ist ' die gewählte sauerstoffhaltige Ausgangsverbindung nicht auf Stickstoffoxid, Stickstoffdioxid oder molekularem Sauerstoff unter einem vorbestimmten Druck und einem vorbestimmten Durchsatz beschränkt; die vorliegende Erfindung schließt vielmehr jegliches Material"ein, das photochemisch dissoziiert und Sauerstoff in ausschließlich atomarer Porm erzeugt.application for which it is required. Furthermore ' the selected oxygen-containing starting compound does not rely on nitric oxide, nitrogen dioxide or molecular Restricted oxygen under a predetermined pressure and flow rate; the present invention rather includes any material "that photochemically dissociated and oxygen is produced in an exclusively atomic form.

Schließlich ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die als Beispiel beschriebene Vorrichtung beschränkt, sondern schließt vielmehr jegliche Vorrichtung ein, die geeignet ist, um eine photochemische Reaktion der beschriebenen Art zu erzeugen. Die Reaktionskammer, die vorstehend beschrieben wurde, kann jegliche Konfiguration aufweisen, bei der wenigstens ein Teil der Kammer aus Quarz oder einem sonstigen Material besteht, das für die gewählte Wellenlänge der Strahlung durchlässig ist. Insbesondere kann sie ein Quarzrohr umfassen. Darüberhinaus kann die vorliegende Erfindung auch die Erzeugung atomaren Sauerstoffs an einem vom Substrat entfernten Ort umfassen, wobei das Substrat nachfolgend diesem atomaren Sauerstoff ausgesetzt wird. ·Finally, the method according to the invention is not up limits the device described as an example, but rather includes any device that is suitable to generate a photochemical reaction of the type described. The reaction chamber that described above can have any configuration in which at least a portion of the chamber is composed of Quartz or some other material that is transparent to the selected wavelength of the radiation. In particular it can comprise a quartz tube. In addition, the present invention can also generate atomic Oxygen at a location remote from the substrate, with the substrate following this atomic Exposure to oxygen. ·

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

Claims (9)

•,J L· -i 42921 Patentansprüche•, J L · -i 42921 claims 1. Verfahren zum Aufbringen einer Schicht eines naszierenden Oxids eines vorgegebenen Materiales auf der Oberfläche eines Substrates (20) aus diesem vorgegebenen Material, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Substrates (20) einer Atmosphäre mit neutralen, ladungsfreien Sauerstoffatomen als primäroxidierendem Bestandteil ausgesetzt wird, die in einer Weise erzeugt worden ist, bei der.die Erzeugung geladener Partikel oder hochenergetischer Strahlung ausgeschlossen war, um eine Reaktion zwischen den Sauerstoffatomen und der Oberfläche des Substrates (20) und damit die Bildung des naszierenden Oxids zu bewirken und gleichzeitig Beschädigungen des Substrates (20) durch geladene Partikel oder hochenergetischer Strahlung zu minimieren.1. Method of applying a layer of a nascent Oxide of a given material on the surface of a substrate (20) made of this given Material, characterized in that the surface of the substrate (20) has an atmosphere neutral, charge-free oxygen atoms as primary oxidizing constituents, which in has been generated in a manner in which the generation charged particles or high-energy radiation was excluded from a reaction between the Oxygen atoms and the surface of the substrate (20) and thus the formation of the nascent oxide to cause and at the same time damage to the substrate (20) by charged particles or high-energy Minimize radiation. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffatome durch eine photochemische Reaktion erzeugt werden, die Sauerstoff nur in atomarer Form produziert.2. The method according to claim 1, characterized in that that the oxygen atoms are generated by a photochemical reaction, the oxygen only in atomic form Form produced. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffatome erzeugt werden, indem eine sauerstoffhaltige Ausgangsverbindung (aus einer Kammer 26) einer Strahlung (14-) bestimmter Wellen-3. The method according to claim 1, characterized in that the oxygen atoms are generated by a oxygen-containing starting compound (from a chamber 26) radiation (14-) of certain waves BAD ORIGINALBATH ORIGINAL länge ausgesetzt wird, welche die Bildung der Sauerstoffatome durch direkte Dissoziierung der Ausgangs-' verbindung bewirkt, welche Sauerstoffatome mit der' Oberfläche des Substrates (20) zu dem naszierenden Oxid reagieren, so daß die neutralen Sauerstoffatome ebenso wie das naszierende Oxid in einer Weise gebildet werden, die die Beschädigung des Substrates (20) dadurch, daß es geladenen Partikeln oder hochenergetischer Strahlung ausgesetzt wird, vermeidet.length is exposed, which the formation of the oxygen atoms by direct dissociation of the starting ' compound causes which oxygen atoms with the 'surface of the substrate (20) to the nascent Oxide react so that the neutral oxygen atoms as well as the nascent oxide are formed in such a way that the damage to the substrate (20) by the fact that it is charged particles or high-energy Exposure to radiation avoids. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffatome erzeugt werden, indem eine Sauerstoffhaltige Ausgangsverbindung (aus einer Kammer 26) einer Strahlung (14) bestimmter Wellenlänge in Anwesenheit von Quecksilberdampf ausgesetzt wird, um die Bildung der neutralen Sauerstoffatome durch eine quecksilberphotosensitivierte Dissoziierung der Sauerstoffhaltigen Ausgangsverbindung zu bewirken.4. The method according to claim 1, characterized in that the oxygen atoms are generated by a Oxygen-containing starting compound (from a chamber 26) is exposed to radiation (14) of a certain wavelength in the presence of mercury vapor, about the formation of the neutral oxygen atoms through a mercury photosensitized dissociation of the To effect oxygen-containing starting compound. 5- Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als sauerstoffhaltige Ausgangsverbindung Stickstoffoxid (W2O), Stickstoffdioxid (NO2) oder molekularer Sauerstoff (O2) unter vorbestimmten Druck- und Gasdurchsatzbedingungen verwendet wird.5- The method according to claim 3 or 4, characterized in that nitrogen oxide (W 2 O), nitrogen dioxide (NO 2 ) or molecular oxygen (O 2 ) is used as the oxygen-containing starting compound under predetermined pressure and gas throughput conditions. 6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als vorgegebenes Material Quecksilber-Kadmium-Tellurid (HgCdTe), Gallium-Aluminium-Arsenid (GaAlAs), Indium-Gallium-Arsenid (InGaAs), Indium-6. The method according to claim 3 or 4, characterized in that that the given material is mercury-cadmium-telluride (HgCdTe), gallium aluminum arsenide (GaAlAs), indium gallium arsenide (InGaAs), indium BAD ORIGINALBATH ORIGINAL Gallium-Phosphid (InGaP), Indium-Phosphid (InP), Indium-Antimonid (InSb), Galliumarsenid (GaAs), Galliumantimonid (GaSb), Galliumphosphid (GaP), Silizium (Si) oder Germanium (Ge) verwendet wird.Gallium Phosphide (InGaP), Indium Phosphide (InP), Indium antimonide (InSb), gallium arsenide (GaAs), gallium antimonide (GaSb), gallium phosphide (GaP), Silicon (Si) or Germanium (Ge) is used. 7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als vorgegebenes Material Indiumphosphid (InP), als sauerstoffhaltige Ausgangsverbindung molekularer Sauerstoff (Op) unter bestimmten Druck- und Gasdurchsatzbedingungen und Strahlung mit einer Wellenlänge von 0,1849 pm verwendet wird.7. The method according to claim 3, characterized in that indium phosphide (InP) is used as the predetermined material, molecular oxygen (Op) is used as the oxygen-containing starting compound under certain pressure and gas throughput conditions and radiation with a wavelength of 0.1849 pm . 8. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrenstemperatur im Bereich von 30 bis 3000C liegt.8. The method of claim 3 or 4, characterized in that the process temperature in the range of 30 to 300 0 C. 9. Halbleiterbauelement mit einem Substrat aus vorgegebenem Halbleitermaterial, einer Schicht aus naszierendem Oxid des vorgegebenen Haibleitermateriales, die auf der Oberfläche des Substrates ausgebildet ist, und einer auf die Oberfläche der naszierenden Oxidschicht aufgebrachten Schicht aus einem vorgegebenen dielektrischen Material, dadurch gekennzeichnet, daß die naszierende Oxidschicht nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt worden ist.9. Semiconductor component with a substrate made of predetermined semiconductor material, a layer made of nascent Oxide of the predetermined semiconductor material formed on the surface of the substrate and a layer of a predetermined one applied to the surface of the nascent oxide layer dielectric material, characterized in that the nascent oxide layer according to a A method according to any one of claims 1 to 8 has been produced. BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
DE19823242921 1981-11-23 1982-11-20 METHOD FOR APPLYING A LAYER OF A NASCING OXIDE AND SEMICONDUCTOR ELEMENT PRODUCED BY THE METHOD Withdrawn DE3242921A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US32378081A 1981-11-23 1981-11-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3242921A1 true DE3242921A1 (en) 1983-08-04

Family

ID=23260697

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19823242921 Withdrawn DE3242921A1 (en) 1981-11-23 1982-11-20 METHOD FOR APPLYING A LAYER OF A NASCING OXIDE AND SEMICONDUCTOR ELEMENT PRODUCED BY THE METHOD

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JPS58155725A (en)
DE (1) DE3242921A1 (en)
FR (1) FR2517121A1 (en)
GB (1) GB2111037B (en)
NL (1) NL8204475A (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59111333A (en) * 1982-12-09 1984-06-27 インタ−ナショナル　ビジネス　マシ−ンズ　コ−ポレ−ション Method of forming sio2 by converting sio region into sio2 region
WO1986005320A1 (en) * 1985-02-28 1986-09-12 Sony Corporation Method and system for fabricating insulating layer on semiconductor substrate surface
DE3545242A1 (en) * 1985-12-20 1987-06-25 Licentia Gmbh STRUCTURED SEMICONDUCTOR BODY
US5178682A (en) * 1988-06-21 1993-01-12 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method for forming a thin layer on a semiconductor substrate and apparatus therefor
JPH01319944A (en) * 1988-06-21 1989-12-26 Mitsubishi Electric Corp Method and apparatus for forming thin film on surface of semiconductor substrate
FR2635915B1 (en) * 1988-08-30 1992-04-30 Loualiche Slimane PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF A THIN LAYER OF OXIDE BY DRY WAY ON A III-V MATERIAL, OXIDE LAYER OBTAINED BY THIS PROCESS AND APPLICATION TO A SCHOTTKY DIODE
WO2005113134A1 (en) * 2004-05-21 2005-12-01 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Method for oxidizing substance and oxidation apparatus therefor
JP6501486B2 (en) * 2014-10-27 2019-04-17 学校法人東海大学 Sterilizer

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3718503A (en) * 1971-07-14 1973-02-27 Us Army Method of forming a diffusion mask barrier on a silicon substrate
DE2155849C3 (en) * 1971-11-10 1979-07-26 Semikron Gesellschaft Fuer Gleichrichterbau Und Elektronik Mbh, 8500 Nuernberg Process for the production of a stabilizing and / or insulating coating on semiconductor surfaces
EP0030798B1 (en) * 1979-12-17 1983-12-28 Hughes Aircraft Company Low temperature process for depositing oxide layers by photochemical vapor deposition

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0436456B2 (en) 1992-06-16
FR2517121A1 (en) 1983-05-27
NL8204475A (en) 1983-06-16
GB2111037A (en) 1983-06-29
GB2111037B (en) 1984-10-17
JPS58155725A (en) 1983-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3541587C2 (en) Process for the production of a thin semiconductor film
DE3209066C2 (en)
DE69838532T2 (en) Plasma nitridation of a silicon oxide film
DE2425382C2 (en) Process for the production of insulated gate field effect transistors
DE19627017A1 (en) Process for the selective deposition of a metal film
DE112012003057T5 (en) Process for stabilizing hydrogenated amorphous silicon and amorphous hydrogenated silicon alloys
DE19912961A1 (en) Thin-film semiconductor for solar cell
DE2845460A1 (en) METHOD OF MANUFACTURING A SEMICONDUCTOR DEVICE
DE4126955C2 (en) Process for the production of electroluminescent silicon structures
DE2755500A1 (en) SOLAR CELL AND METHOD OF MANUFACTURING IT
DE4004559A1 (en) PHOTOVOLTAIC SEMICONDUCTOR ELEMENT
DE3925070C2 (en) Process for maintaining a clean silicon surface
DE2904171C2 (en)
DE2539943A1 (en) PROCESS FOR STABILIZING MOS COMPONENTS
WO2018050171A1 (en) Method for passivating a surface of a semiconductor material and semiconductor substrate
DE102007014608B4 (en) Process for producing a porous semiconductive film
EP2647037B1 (en) Method for the hydrogen passivation of semiconductor layers
DE3242921A1 (en) METHOD FOR APPLYING A LAYER OF A NASCING OXIDE AND SEMICONDUCTOR ELEMENT PRODUCED BY THE METHOD
DE2911484C2 (en) Metal-insulator-semiconductor component
DE2908146A1 (en) AMORPHERIC SEMI-CONDUCTOR AND METHOD FOR ITS PRODUCTION
DE2023936B2 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
DE3244661A1 (en) METHOD FOR PRODUCING A SOLID-PHASE ALLOY
EP0211318B1 (en) Process for selectively filling contact holes made by etching in insulating layers with electrically conductive materials for the manufacture of high-density integrated semiconductor circuits, and apparatus used for this process
DE2654979B2 (en) A method of manufacturing a semiconductor device
DE1963131A1 (en) Method of manufacturing semiconductor elements

Legal Events

Date Code Title Description
8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: KUHNEN, R., DIPL.-ING., 8050 FREISING LUDERSCHMIDT

8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: KUHNEN, R., DIPL.-ING. WACKER, P., DIPL.-ING. DIPL

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: HUGHES AIRCRAFT CO., LOS ANGELES, CALIF., US

8139 Disposal/non-payment of the annual fee