JP3499332B2 - 半導体デバイスのパッシベーション層の製造方法 - Google Patents

半導体デバイスのパッシベーション層の製造方法

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JP3499332B2 JP22472095A JP22472095A JP3499332B2 JP 3499332 B2 JP3499332 B2 JP 3499332B2 JP 22472095 A JP22472095 A JP 22472095A JP 22472095 A JP22472095 A JP 22472095A JP 3499332 B2 JP3499332 B2 JP 3499332B2
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Siemens AG
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Siemens AG
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基体の表面寄り
にある少なくとも1つのpn接合と、非晶質水素含有炭
素(a−C:H)からなりpn接合の少なくとも表面寄
りの部分を覆うパッシベーション層を施された半導体基
体を有する半導体デバイスに関する。
【0002】
【従来の技術】この種の半導体デバイスは例えばドイツ
連邦共和国特許出願公開第4013435号明細書に記
載されている。その明細書にはパッシベーション層とし
てホウ層をドープされた非晶質水素含有炭素(a−C:
H)を使用できることが記載されている。
【0003】ホウ層をドープされた非晶質水素含有炭素
から成るこのような層はパッシベーション層に対する所
与の条件を全般に良好に満すものである。例えばその抵
抗率は108 Ωcm以上、状態密度は数1019cm-3
-1、スピン密度は1019〜1022cm-3、熱負荷能力
は290℃までの温度に耐えるものである。更にこのパ
ッシベーション層は水の浸透率が低い。この層はまた縁
形状の複雑な半導体基体の不活性化にも好適なものであ
る。
【0004】しかしホウ素のドーピングは処理上の問題
を招来する。ジボランのようなボラン類は毒性があり、
可燃性であるため取扱が困難である。更にジボランは水
又はアルゴンに希釈しなければ使用できないものであ
り、従って公知のa−C:Hの析出プロセスでは析出処
理を損ないかねない担体ガスであるため使用するのは極
めて困難である。デカボラン(B1014)又はカルボラ
ンのような可燃焼性の低い無毒性のホウ素化合物は処理
するのに比較的大きな処理労力及び加熱可能の導管を必
要とする。ホウ酸エステル化合物の場合固体のホウ酸及
び揮発性アルコールに加水分解し易いという問題が生じ
る。またよく使用されるホウ酸トリメチルは吸湿性であ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に記載した半導体デバイスのパッシベーション層を、上
述の要件を満たし、その形成に問題を生じることの少な
い方法で提供することにある。更にこの種のパッシベー
ション層の製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この課題は、この非晶質
水素含有炭素(a−C:H)が酸素をドープされ、その
酸素含有量が0.01〜20重量%であることにより解
決される。
【0007】パッシベーション層が1018cm-3eV-1
以上の状態密度、108 Ωcm以上の抵抗率、0.7〜
1.1eVのエネルギーギャプを有していると有利であ
る。パッシベーション層の厚さは0.02〜3μmであ
ると有利である。
【0008】本発明によるパッシベーション層は気体の
炭化水素から成る混合物中に酸素又は酸素含有炭化水素
を添加しながらか或は単に酸素含有炭化水素から形成さ
れる例えば高周波低圧プラズマから析出することができ
る。
【0009】気体の炭素及び水素を含有する有機性化合
物としては例えばメタン、エン、アセチレン、プロパ
ン、ブタン、ベンゾール、テトラリンその他のようなア
ルカン、アルケン、アルキン又はアレン類を使用するこ
とができる。気体の酸素化合物としては純粋な酸素か或
は処理条件によってはアルコール、エステル、エーテ
ル、ケトンのような酸素含有脂肪族又は芳香族炭化水素
を使用する。これら化合物の具体的名称を挙げれば、メ
タノール、エタノール、アセト酢酸エステル、ジエチル
エーテル、アセトン等である。
【0010】パッシベーション層を高周波低圧プラズマ
中で析出するには圧力を0.05〜1mバールに調整
し、比出力密度を例えば0.5〜10W/cm2 に調整
する。重畳された直流電圧として析出反応炉を相応する
形状(陽極と陰極の面積比が2:1以上)にした場合約
−800〜−900Vのセルフバイアスが形成される。
プラズマはマイクロ波によっても励起可能である。
【0011】酸素をドープされた非晶質水素含有炭素化
合物を析出するための上述の方法は酸素含有化合物の供
給を特定の層厚に析出した後に中止するように変更して
もよい。その後に酸素不含層を析出する。その際酸素含
有層と酸素不含層の層厚比は0.5:99.5〜99.
5:0.5に調整可能である。
【0012】パッシベーション層を析出後200〜35
0℃の温度で熱処理すると有利である。析出中半導体基
体自体は300℃以下の温度に保持すると有利である。
【0013】
【実施例】本発明を実施例に基づき以下に詳述する。
【0014】プラズマを作る装置は面積の異なる2つの
電極を有する。大きい方の電極は接地されており、小さ
い方は整合回路網を介して高周波発生器と接続されてい
る。反応炉内に0.2mバールの圧力下にメタンとメタ
ノールの混合物を導入する。流量比は20:1である。
小さい方の電極、即ち陰極上には公知のポジ/ネガに面
取りされたエッジを有する1個又は複数個のサイリスタ
の形の被覆すべき基板がある。サイリスタの阻止及び導
通特性は被覆前は許容値内である。プラズマは点火によ
り作られ、その際出力はセルフバイアス(陽極と陰極と
の間に測定される電圧)が−800Vに設定されるよう
に選択される。これに必要な比出力は2.8W/cm2
である。2.5分の析出後メタノールの流量は零に調整
され、更に2.5分後に純粋なa−C:Hが析出され
る。このとき層厚は0.6μmとなり、合成された層の
光学的エネルギーギャップは約0.8〜0.9eVであ
る。第1層の酸素含有量は約10重量%である。引続き
サイリスタを3時間270℃で熱処理する。それらのサ
イリスタは引続き導通方向に安定な特性曲線を示す。
【0015】上記の酸素含有化合物の物理的特性及びそ
の化学反応によって冒頭に詳述した欠点は全面的に排除
することができる。更に上記酸素含有化合物の一部は半
導体技術分野で常用されている純度で得られる。ホウ素
はパッシベーション層には含まれていない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 390039413 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト Siemens Aktiengese llschaft ドイツ連邦共和国 D−80333 ミュン ヘン ヴィッテルスバッハープラッツ 2 (72)発明者 アルベルト ハンマーシユミツト ドイツ連邦共和国 91056 エルランゲ ン コブルガーシユトラーセ 47アー (72)発明者 ゲルハルト シユミツト ドイツ連邦共和国 91301 フオルヒハ イム ポイガーシユトラーセ 3アー (72)発明者 ライナー バルテルメス ドイツ連邦共和国 97483 エルトマン シユロツスタイゲ 2 審査官 和瀬田 芳正 (56)参考文献 特開 昭62−214174(JP,A) 特開 平2−239623(JP,A) 特開 平6−310430(JP,A) 特開 平7−33593(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/314

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基体の表面寄りにある少なくとも
    1つのpn接合を備え、かつ非晶質水素含有炭素(a−
    C:H)からなり少なくとも前記pn接合の表面寄りの
    部分を覆い、しかもホウ素を含まないパッシベーション
    層を施された半導体基体を有する半導体デバイスの前記
    パッシベーション層を製造する方法において、パッシベ
    ーション層を気体の炭化水素から成る混合物中に気体の
    酸素含有化合物を添加しながらか或は単に酸素含有炭化
    水素から形成される高周波低圧プラズマから析出させ、
    もって非晶質水素含有炭素(a−C:H)に酸素をドー
    プし、その酸素含有量を0.01〜20重量%とするこ
    とを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 パッシベーション層が1018cm-3eV
    -1以上の状態密度、108Ωcm以上の抵抗率及び0.
    7〜1.1eVのエネルギーギャプを有することを特徴
    とする請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 パッシベーション層が0.02〜3μm
    の厚さを有することを特徴とする請求項1又は2記載の
    方法。
  4. 【請求項4】 パッシベーション層を、析出後200〜
    350℃の温度で熱処理することを特徴とする請求項1
    ないし3の1つに記載の方法。
  5. 【請求項5】 所望の層厚のパッシベーション層が析出
    する前に気体の酸素含有化合物の添加を中止し、続いて
    前記酸素含有化合物を添加しない状態でパッシベーショ
    ン層の析出を続行し、もって析出をまず酸素含有化合物
    を添加しながら、次いで酸素含有化合物を添加しない状
    態で行い、酸素含有層と酸素不含層との層厚比を0.
    5:99.5〜99.5:0.5に調整することを特徴
    とする請求項4記載の方法。
  6. 【請求項6】 気体の炭素及び水素を含む有機性化合物
    としてアルカン、アルケン、アルキン又はアレン類を使
    用することを特徴とする請求項4又は5記載の方法。
  7. 【請求項7】 気体の酸素含有化合物として酸素ガスを
    又は処理条件によってはアルコール、エステル、エーテ
    ル、アルデヒド又はケトンのような酸素含有脂肪族又は
    芳香族炭化水素を使用することを特徴とする請求項4な
    いし6の1つに記載の方法。
  8. 【請求項8】 プラズマを高周波により励起することを
    特徴とする請求項1ないし3の1つに記載の方法。
  9. 【請求項9】 パッシベーション層を半導体基体上に、
    温度を300℃以下に保持して析出することを特徴とす
    る請求項1ないし8の1つに記載の方法。
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DE4428524.8 1994-08-11

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