NO320484B1 - Halvlederinnretning med passiveringsfilm - Google Patents

Halvlederinnretning med passiveringsfilm Download PDF

Info

Publication number
NO320484B1
NO320484B1 NO19974001A NO974001A NO320484B1 NO 320484 B1 NO320484 B1 NO 320484B1 NO 19974001 A NO19974001 A NO 19974001A NO 974001 A NO974001 A NO 974001A NO 320484 B1 NO320484 B1 NO 320484B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
layer
sion
passivation film
si3n4
semiconductor device
Prior art date
Application number
NO19974001A
Other languages
English (en)
Other versions
NO974001D0 (no
NO974001L (no
Inventor
Hiroyuki Seto
Shogo Yoshida
Original Assignee
Murata Manufacturing 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
Priority claimed from JP23153596A external-priority patent/JP3246348B2/ja
Priority claimed from JP23153696A external-priority patent/JP3259641B2/ja
Application filed by Murata Manufacturing Co filed Critical Murata Manufacturing Co
Publication of NO974001D0 publication Critical patent/NO974001D0/no
Publication of NO974001L publication Critical patent/NO974001L/no
Publication of NO320484B1 publication Critical patent/NO320484B1/no

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3157Partial encapsulation or coating
    • H01L23/3192Multilayer coating
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/291Oxides or nitrides or carbides, e.g. ceramics, glass
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3157Partial encapsulation or coating
    • H01L23/3171Partial encapsulation or coating the coating being directly applied to the semiconductor body, e.g. passivation layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/13Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304Transistor
    • H01L2924/1306Field-effect transistor [FET]
    • H01L2924/13063Metal-Semiconductor Field-Effect Transistor [MESFET]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/14Integrated circuits
    • H01L2924/141Analog devices
    • H01L2924/1423Monolithic Microwave Integrated Circuit [MMIC]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/1901Structure
    • H01L2924/1904Component type
    • H01L2924/19041Component type being a capacitor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

Halvlederinriretning i form av et substrat (2) med en pålagt passiveringsfilm (3, 9) på en overflate. Filmen har et SiON-lag (4, 10) i kontakt med substratoverflaten, og et SiN-lag (5, 11) på yttersiden av SiON-laget. Passiveringsfilmen har særlig et ytterste lag (11) av SiN, og dette lag har en del i kontakt med substratet (2) eller det blottlagte areal (111, 112) av SiON-laget (107) er nitrert. Substratet har god heftstyrke mellom passiveringsfilmen (3, 9) og substratoverflaten, og man har oppnådd god motstandsdyktighet overfor fuktighet.

Description

Dette konsept gjelder en halvlederinnretning med en passiveringsfilm på overflaten og med et SiON-lag i kontakt med denne overflate, og et SisN^lag på yttersiden av SiON-laget.
Det er kjent en rekke måter å legge tynne isolasjonslag eller -filmer som en passiveringsfilm på en overflate på et halvledersubstrat som består av galliumarsenid (GaAs) og liknende, for forskjellige formål. Den kjente teknikk for slike passiveringsfilmer og som er bakgrunn for dette konsept - som i det følgende vil kalles oppfinnelsen - er blant annet vist i patentskriftene JP 2-8455,3-225828 og 3-268430.
Den første av disse publikasjoner beskriver en struktur med en passiveringsfilm som er dannet ved laminering av flere SisNrlag på et GaAs-substrat (den første kjente teknikk). Det neste patentskrift beskriver en passiveringsfilmstruktur som er bygget opp ved laminering av flere SiON-lag på et tilsvarende substrat (den andre type kjente teknologi). Endelig beskriver det siste av patentskriftene en struktur med et indre SiON-lag ved siden av et GaAs-substrat og et Si3N4-ytterlag (den tredje type kjente teknikk).
Disse tre typer kjent teknikk gir imidlertid ikke noen fullgod løsning av visse problemer som har med pålitelighet og ytelse å gjøre, hvilket illustreres nedenfor: I den første type kjente teknikk vil passiveringsfilmen få tendens til å løftes opp under termisk syklusbehandling i en omgivelsesprøve eller en prøve på opptrekking ved trådfestefremstilling siden bindestyrken mellom GaAs og Si3N4 er relativt liten, selv om passiveringsfilmen har tilstrekkelig fuktighetsmotstand ved at det er laminert inn et SisN^Iag som i bare liten grad er vanninntrengelig. Man får derved ikke god nok pålitelighet.
Den andre type kjent teknikk har ikke de samme problemer med at et lag lett kan løftes opp eller skrelles av, siden man lett kan frembringe en påkjenningsfri SiON-passiveringsfilm med god bindestyrke overfor GaAs. Passiveringsfilmen har en laminatstruktur med et SiON-lag, men har ikke tilstrekkelig fuktighetsmotstand ved at vann lettere kan trenge inn i SiON-laget, og følgelig får heller ikke denne løsning særlig god pålitelighet.
Den tredje type kjent teknikk er bygget på resultatene fra de to allerede nevnt, ved at man har lagt på en passiveringsfilm med laminert struktur med et SiON-lag med god bindestyrke overfor galliumarsenidsubstratet, på innsiden og ved siden av deler av substratet og et Si3N4-lag med god motstandsdyktighet mot fuktighet på yttersiden. Likevel vil en slik modifikasjon av passiveringsfilmen ikke alltid sikre god ytelse, hvilket skal gjennomgås nærmere nedenfor.
Selv om SiON-laget som er avsatt på innsiden ved siden av GaAs-substratet bedrer bindestyrken overfor GaAs, vil det ytterste lag måtte være et Si3N4-lag og ha en oppbygging hvor ytterkanten av SiON-laget ikke bør blottlegges, siden dette lag vil få dårlig motstandsdyktighet overfor vann og fuktighet. Kantområdene på det indre SiON-lag regnet fra kanten av passiveringsfilmen vil imidlertid bli blottlagt under lamineringen mellom SiON- og Si3N4-laget og ved etsing av forbindelsespartiet og substratets avgrensningslinje
(risselinjen). En prøve som har en blottlagt kant på et SiON-lag vil ved for eksempel prøving i en prøve av kategori PCT ved 121 °C og 85 % RH over 100 timer i en umettet dampatmosfære ved optisk mikroskopering fremvise avfarging og vanninntrengning i kantområdene.
I den tredje type teknikk må videre følgende problemer løses:
Når man for eksempel fremstiller integrerte kretsløp brukes ofte etseprosesser for å lage lyssperremønstere når det skal fremstilles tynnfilmmotstander på et halvledersubstrats SiON-lag. I dette tilfelle må man utføre tørretsing av SiON-laget, men begrensningen av denne prosess blir temmelig snever ved at etsehastigheten for SiON er større enn for Si3N4.
Når to (et første og et andre) SiON-lag er lagt på GaAs-substratet for å bruke det andre av disse lag som et materiale for en MIM-kondensator i det kretsløp som skal lages må kondensatorelektroden være større enn den som dannes på et Si3N4-lag siden deri relative dielektrisitetskonstant for SiON er 5 eller mindre, mens den for Si3N4 er 7 eller mer. Dette gir kostnadsøkninger og krevende prosessdetaljer for fremstillingen av MIM-kondensatoren på det andre SiON-lag.
Selv om disse prosessdetaljer kan håndteres, vil gjerne tykkelsen av SiON-laget bli for stor hvis strukturen i henhold til den tredje type teknikk anvendes. Vurderer man påliteligheten i forhold til fuktighetsinntrengningen, vil man gjerne foretrekke et tynt SiON-lag.
Fra patentlitteraturen skal videre vises til JP 6-45316 som gjelder halvledere med en laminert første beskyttende film som består av tynnfilmer av minst to materialer og som ligger over halvlederen og bl.a. har en festeanordning. Over festeanordningen er det et hull i den første beskyttende film, og en andre beskyttende film av silisiumnitrat er lagt på hele halvlederen og dekker også hullet i den første beskyttende film. Den andre beskyttende film etses deretter med en reaktiv ioneetsing slik at det som blir igjen av filmen bare kommer til å ligge langs sideveggene av hullet i den første film som altså består av tynnfilmene av minst to materialer.
Fra US 5 661 344 er kjent en halvlederanordning hvor det benyttes et dielektrikum for å redusere den elektriske kapasitans mellom ledere ved konvensjonelle fotolitografiske prosesstrinn. En leder på et mellomliggende dielektrikum dekkes av et første dekklag, og deretter legges et andre dekklag av porøst dielektrisk materiale av for eksempel tørket silisiumdioksid på det første dekklag slik at eventuelle ujevnheter fjernes. Et tredje dekklag av likeledes silisiumdioksid legges deretter på det andre dekklag, før nærmere bestemte hull dannes ned til lederne. Et passiveringslag legges til slutt over anordningen for anisotopisk etsing, slik at ledernes metall blir eksponert, mens hullenes vegg blir dekket av passiveringslag. Det metall som deretter legges i hullene kommer således ikke i kontakt med det andre porøse dekklag.
Endelig skal vises til patentskriftene US 4 621 277 og EP 661 742 for hhv. produksjon av en såkalt MISFET og en hermetisk forsegling av integrerte kretser ved passivering og metallisering.
Det er et mål med denne oppfinnelse å tilveiebringe en halvledeirnnretning med en passiveringsfilm, men hvor denne ikke er slik at man får de problemer som er nevnt ovenfor. Således har man kommet frem til en halvledeirnnretning hvor det på en av dets overflater er lagt en passiveringsfilm som omfatter et SiON-lag i kontakt med denne overflate, og et Si3N4-lag på yttersiden av SiON-laget. Det spesielle ifølge oppfinnelsen er at et parti av Si3N4-laget er ført til kontakt med halvlederinnretningen, og i tillegg kan et forbindelsesparti eller et parti ved en avgrensningslinje være utformet ved at en del av passiveringsfilmen er fjernet ved etsing, slik at Si3Nrlaget på yttersiden av SiON-laget kommer til å dekke kanten av forbindelsespartiet eller partiet ved linjen. Man tar altså vekk en del eller et parti av passiveringsfilmen ved etsing. Det ytre lag vil imidlertid dekke kanten av forbindelsespartiet, idet denne kant kan følge en risselinje.
Ifølge oppfinnelsen foreslås også en fremgangsmåte for å fremstille en slik halvlederinnretning, hvor påleggingen av det ytterste lag på SiON-laget utføres slik at det får kontakt med halvlederinnretningen selv. Fremgangsmåten kan derfor sies å omfatte to hovedtrinn, nemlig etablering av SiON-laget for kontakt med halvlederinnretningens eller substratets overflate, og etablering av det ytre Si3N4-lag på det avsatte SiON-lag innenfor, likeledes for kontakt med denne overflate på substratet.
Som et alternativ kan videre etableringen av forbindelsespartiet eller partiet ved avgrensningslinjen utføres ved å fjerne en del av det pålagte SiON-lag ved etsing, pålegging av det ytterste lag på den resterende del av SiON-laget og på forbindelsespartiet eller partiet ved avgrensningslinjen, og fjerning av dette ytterste lag ved forbindelsespartiet ved etsing, men på slik måte at et parti av laget blir beholdt ved kanten rundt dette forbindelsesparti.
Siden det SiON-lag som er i kontakt med halvlederinnretningen har stor bindestyrke, vil også denne styrke mellom passiveringsfilmen og innretningen øke, og defekter i og mangler ved passiveringsfilmen, så som tendens til oppløfting over termiske sykluser og avskrelling ved trådbinding, vil kunne undertrykkes, slik at man får meget pålitelige halvlederinnretninger.
Siden passiveringsfilmen har et ytre Si3N4-lag med et parti som er i kontakt med innretningen eller substratet vil filmen i sin helhet dekkes av Si3Nt-laget, idet dette lag har god motstandsdyktighet overfor fuktighet. Som et resultat bedres vanninntrengningsevnen. Heller ikke SiON-laget kommer derved til å bli blottlagt noe sted langs grenseområdet for forbindelsespartiet og avgrensningslinjen, og man unngår således ytterligere tendenser til vanninntrengning. I tillegg får man en halvledeirnnretning i form av et substrat med bedret bindestyrke til passiveringsfilmen, slik at man ikke får noen begrensning i fremstil-lingsprosesser for integrerte kretser hvor det brukes tynnfilmmotstander og MIM-kondensatorer.
Detaljbeskrivelsen som følger nedenfor støtter seg til tegningene, hvor fig. 1-8 viser lengdesnitt for de enkelte trinn under utviklingen av en halvlederinnretning i form av et substrat i en bestemt utførelse av oppfinnelsen, nemlig et første trinn på fig. 1 frem til et åttende trinn på fig. 8, fig. 9 viser samme for et niende trinn og hvor det illustreres en situasjon hvor det legges på en passiveirngsfilm, fig. 10 viser skjematisk skalaforholdet mellom en åpning 15 i et tredje isolasjonslag av materialet Si3N4 og en åpning 16 i et andre isolasjonslag 9, idet det refereres til fig. 9, fig. 11 viser tilsvarende fig. 1 et første trinn i en annen utførelse av oppfinnelsen, fig. 12 viser samme for et andre trinn, fig. 13 viser samme for et tredje trinn, fig. 14 viser samme for et fjerde trinn, fig. 15 viser samme for et femte trinn, fig. 16 viser samme for et sjette trinn og dessuten en situasjon hvor en passiveringsfilm dannes, fig. 17 viser en grafisk sammenheng mellom endringen i forholdet N/SI for en SiON-film etter plasmabehandling, som funksjon av dybden og sammenliknet med situasjonen før behand-lingen, fig. 18 viser den tilsvarende sammenheng mellom forholdet O/SI for samme film og som funksjon av dybden, før og etter plasmabehandling og ved fotoelektronisk spektroskopianalyse, og fig. 19 viser den midlere endring i metningsstrømmen 1^ gjennom en felteffekttransistor med plasmabehandlet passiveringsfilm hvor oppfinnelsens substrat benyttes, en ubehandlet passiveringsfilm og en passiveringsfilm som inneholder et enkeltlag av Si3N4, for sammenlikning. Fig. 1-9 viser altså de enkelte trinn i oppbyggingen av en halvlederinnretning i form av et substrat 2 og ifølge oppfinnelsen, her for fremstilling av en felteffekttransistor hvor substratet er av materialet GaAs. Som vist på fig. 1 for det første trinn i prosessen bygges halvlederinnretningen opp på dette GaAs-substrat 2 ved å legge et aktiveringslag 1 dannet ved ioneimplantering, over et gitt område. Fig. 2 viser det neste trinn i prosessen, hvor et SiON-lag 4 og deretter et Si3N4-lag som et første isolasjonslag 3 er lagt på hele overflaten av substratet 2 i en CVD-plasmaprosess.
Endringen fra konfigurasjonen med SiON-laget 4 og til den med Si3N4-laget 5 oppnås ved å endre flyten av tilført gassmateriale, for eksempel SiH4:20, NH3:50, N2O:40 og N2:200 (dim.: cm<3>). For SiON-laget 4, og Sitt^O, NH3:80 og N2:200 (samme dimensjon) for Si3N4-laget 5 ved en substrattemperatur på 300 °C og et omgivelsestrykk på 0,5 torr (= 66,5 Pa). Fig. 3 viser videre et maskemønster av fotoresistent materiale (fotoresistmønster) for utetsing og fjerning av isolasjonslaget 3 i den del som en felteffekttransistor skal lages i. Fig. 4 viser elektrisk ledende elektroder 6 og 7 for henholdsvis felteffekttransistorens D-elektrode (uttakselektroden, drain) og S-elektrode (giverelektroden, source), idet disse elektroder er bygget opp i en laminatstruktur med Au:Ge/Ni/Au. Fig. 5 viser hvordan felteffekttransistorens G-elektrode 8 (portelektroden, grid) er bygget opp i en laminert struktur med Ti/Pt/Au. Basedelen av transistoren er derved dannet. Fig. 6 viser et SiON-lag 10 og deretter et Si3N4-lag 11 som et andre isolasjonslag 9 lagt på hele overflaten av GaAs-substratet 2 i en CVD-plasmaprosess; tilsvarende prosessen for å danne det første isolasjonslag 3. Tykkelsen av det andre isolasjonslag 9 er for eksempel 2000 Å. Det andre isolasjonslag 9 er laminert oppbygget med et SiON-lag 10 og et Si3N4-lag 11 hvor det første er i kontakt med substratet 2 i nærheten av portelektroden 8. Fig. 7 viser videre hvordan det andre isolasjonslag 9 er fjernet ved etsing langs kantene i kontakt med et øvre elektrodelag som ikke er vist på tegningene, for eksempel et forbindelsesparti 12 mellom uttakselektroden 6 og en avgrensningslinje 13 egnet for opprissing og illustrert med strekpunktert linje. Fig. 8 viser et tredje isolasjonslag 14 som et Si3N4-lag og lagt på hele overflaten av substratet 2. Tykkelsen av isolasjonslaget kan for eksempel være 5000 Å.
På fig. 9 er dette tredje isolasjonslag fjernet ved etsing langs kantene i kontakt med et øvre elektrodelag, innbefattet det ovenfor beskrevne forbindelsesparti 12 og avgrensningslinjen 13. Etseprosessen utføres etter at et fotoresistmønster dannet og skjer ved ioneetsing med for eksempel gassen CHF3 eller 02.
Som beskrevet ovenfor frembringes halvlederinnretningen eller -substratets passiveringsfilm ved at det første isolasjonslag 3 legges på om et SiON-lag 4 og et Si3N4-lag 5, ved at det andre isolasjonslag 9 legges på som et tilsvarende SiON-lag 10 og et tilsvarende Si3N4-lag 1 i, og hvor det til sist legges på et tredje isolasjonslag 14 i form av et Si3N4-lag.
Betrakter man forbindelsespartiet 12 fremgår at kanten er dekket av det tredje isolasjonslag, og særlig fig. 10 viser en åpning i dette lag 14. Åpningen er vist større enn den tilsvarende åpning på fig. 9, men mindre enn en åpning 16 i det andre isolasjonslag 9 vist på fig. 7. Den førstnevnte åpning 15 kan for eksempel være 3 um mindre enn åpningen 16. På denne måte kan det tredje isolasjonslag 14 dekke omkretsen av åpningen 16 ved SiON-laget 10 og Si3N4-laget 11 i det andre isolasjonslag 9, på undersiden av Si3N4-laget som utgjør det tredje isolasjonslag.
I den her beskrevne utførelse kan man få god bindestyrke mellom passiveringsfilmen og GaAs-substratet 2 ved at SiON-laget 4 eller 10 tilhørende passiveringsfilmen bringes i kontakt med substratet. Dette er blitt bekreftet ved eksperimenter som viser at SiON har en bindestyrke omtrent det dobbelte av Si3N4 ved skrapeprøve, og ved det faktum at nitrider av gallium og arsenid aldri dannes når GaAs varmes opp i luft, selv om det dannes oksider.
Lagene 5 og 11 er lagt på yttersiden i det første og andre isolasjonslag 3 henholdsvis 9, og det tredje isolasjonslag er som før Si3N4-laget. Siden etsehastigheten for Si3N4-lag er liten sammenliknet med den for SiON-lag, kan lett et mønster for en tynn metall-filmmotstand dannes på hvert av Si3N4-lagene 5,11 og 14 ved å bruke en etseprosess.
Når isolasjonslagene 3 og 9 brukes som en MIM-kondensator for en integrert krets, vil kapasiteten avta på tilsvarende måte, men dette gir ikke noe problem dersom man lar SiON-lagene 4 eller 10 være tynne i SiON/Si3N4-oppbyggingen. På denne måte foretrekkes at lagene 4 eller 10 er tynne, og de representerer derfor ingen problemer når det gjelder oppfinnelsen.
Halvlederinnretningen med GaAs-substratet 2 har strukturen dekket av det ytterste Si3N4-lag 14 over hele overflaten. Siden dette lag er meget pålitelig når det gjelder fuktighetsmotstand, vil hele halvlederinnretningen nyte godt av dette og få bedre egenskaper i så måte.
Også i omkretsen av forbindelsespartiet 12 har det andre isolasjonslag 9 sin lami-nerte struktur med laget SiON 10 og laget Si3N4 11 uten eksponering og helt dekket av det tredje isolasjonslag 14. Vanninntrengningen fra kanten av forbindelsespartiet 12 kan derved unngås takket være laget 14, hvorved hele halvlederinnretningen blir mer pålitelig i fuktige omgivelser.
I denne utførelse brukes altså galliumarsenid i substratet 2, men andre materialer kan også finne anvendelse. Fig. 11-16 viser hvordan en felteffekttransistor kan bygges opp på et galliumarsenidsubstrat 102. Et aktiveringslag 101 er pålagt, tilsvarende laget 1 vist på fig. 1, og påleggingen skjer fortrinnsvis ved ioneimplantering. Fig. 12 viser hvordan transistorens uttaks- og giverelektrode 103 henholdsvis 104 dannes ved laminering med Au: Ge/Ni/Au, og fig 13 viser hvordan portelektroden 105 med iaminatstrukturen Ti/Pt/Au blir utformet. Derved har transistoren fått sine tre elektroder. Fig. 14 viser hvordan et SiON-lag 107 og deretter et Si3N4-lag 108 er pålagt som en beskyttelsesfilm 106 over hele overflaten av substratet 102, idet påleggingen skjer med en CVD-plasmaprosess. Endringen fra dannelsen av laget 107 og til dannelsen av Si3N4-laget oppnås ved å endre tilførselshastigheten for gassmateriaiet, for eksempel SiH4:20, NH3:50, N2O:40 og N2:200 (dim.: cm<3>). For SiON-laget 107, og SiH,:30, NH3:80 og N2:200 (samme dimensjon) for Si3N4-laget 108 ved en substrattemperatur på 300 °C og et omgivelsestrykk på 0,5 torr (=66,5 Pa).
Som vist på fig. 5, fjernes passiveringsfilmen 106 ved etsing av de kanter som ligger i kontakt med et øvre elektrodelag som ikke er vist på tegningen, for eksempel et forbindelsesparti 109 tilhørende uttakselektroden 103 av elektrisk ledende materiale og en avgrensningslinje 110 som på tegningen er vist strekpunkter! Prosesseringen på substratoverflaten kompletteres ved dette trinn, og kantene 111 og 112 av SiON-laget 107 blir eksponert langs kantene av den passiveringsfilm som beskyttelsesfilmen 106 utgjør, slik det fremgår av fig. 15.
En plasmabehandling med en gassblanding av ammoniakk og hydrogen utføres deretter for å bedre fuktighetsmotstanden i kantene 111 og 112 av laget 107. Plasmabehand-lingen utføres for eksempel ved en temperatur på 350°C på substratet 102, et trykk på 0,6 torr (79,8 Pa), en høyfrekvenseffekt på 350 W, en NH3-strøm på 80 cm<3>, og en H2-strøm på 200 cm<3> over 30 minutter i et CVD-plasmasystem.
Kantene 111 og 112 kan for eksempel nitreres ved plasmabehandling slik det er illustrert med de skyggebelagte områder på fig. 16. Som et resultat blir hele overflaten som blottlegges overfor luften dekket på beskyttelsesfilmen 106 av materialet Si3N4 som har stor pålitelighet i forbindelse med fuktighetsmotstand. Nitreringen av overflaten på SiON-filmen kan faktisk utføres under ganske moderate betingelser i SiON-plasmanitreringsprosessen.
Fig. 17 og 18 viser i grafisk fremstilling endringen i henholdsvis N- og O-fraksjonen av materialet SiON-lag før og etter slik plasmabehandling, og resultatet er fremkommet ved fotoelektronspektroskopi. Langs abscissen er angitt nitreringsdybden i Å (Ångstrøm), og langs ordinaten er angitt forholdet i en skala fra 0 til 1. Som vist foregår nitreringen fra overflaten og ned til en dybde på vel 200 Å.
Passiveringsfilmens bindestyrke i forbindelsen med substratet 102 kan økes siden laget 107 med beskyttelses- eller passiveringsfilmen 106 er i kontakt med selve substratet 102. Det er eksperimentelt vist at SiON har omtrent den dobbelte av bindestyrken for Si3N4) slik det er angitt for det først omtalte utførelseseksempel.
Siden filmen 106 har sitt Si3N4-lag 108 på yttersiden og de blottlagte kanter 111 og 112 nitrerte i den indre lag 107, kan vanninntrengning effektivt hindres, og følgelig vil parameterendringer som følge av vann og fuktighet reduseres til et minimum.
En felteffekttransistor av MES-typen og basert på galliumarsenidsubstrat ble prøvet i en PCT-prøve for å finne den midlere endring av transistorens tilgjengelige uttaksstrøm (Idss). Resultatene er vist på fig. 19 som i en skala mellom ca. 80 og 100 % over en varighet på fra 0 til 100 timer, viser endringen i en plasmabehandlet passiveringsfilm hvis tykkelse av SiON-laget er 300 Å og av Si3N4-laget er 1200 Å, i samsvar med en spesiell utførelse av oppfinnelsen. Den mellomste kurve med to trekantsymboler viser situasjonen ved plasmabehandling. Til sammenlikning vises en fallende kurve for ubehandlet passiveringsfilm, og den øverste kurve viser en passiveringsfilm som har et enkelt lag av Si3N4 med tykkelse 1500 Å for sammenlikning.
Diagrammet viser at endringsforholdet for den plasmabehandlede passiveringsfilm kan reduseres betydelig i forhold til en ubehandlet passiveringsfilm, selv om den er 1-2 % større enn endringen av en ettlags Si3N4-film. Resultatene viser at man ifølge oppfinnelsen kan oppnå meget gode resultater med en pålitelig halvlederinnretning.
Oppfinnelsen vil kunne anvendes for halvlederinnretninger av brikketypen, så som felteffekttransistorer av MES-typen og integrerte kretser av MM-typen, idet disse brukes som aktive kretser for mikrobølge- og kvasimikrobølgesambandsapparater. Oppfinnelsen gjelder også Si-halvledeirnnretninger, og den er ikke begrenset til halvlederinnretninger så som felteffekttransistorer, men er også anvendbar for andre kretser.

Claims (4)

1. Halvledeirnnretning (2) hvor det på en av dets overflater er lagt en passiveringsfilm (3, 9) som omfatter et SiON-lag (4, 10) i kontakt med denne overflate, og et SisNj-lag (5, 11) på yttersiden av SiON-laget (4, 10), karakterisert ved at et parti av Si3N4-laget (11) er ført til kontakt med halvlederinnretningen (2).
2. Halvlederinnretning ifølge krav 1, karakterisert ved at et forbindelsesparti (12) eller et parti ved en avgrensningslinje (13) er utformet ved at en del av passiveringsfilmen (9) er fjernet ved etsing, slik at Si3N4-laget (11) på yttersiden av SiON-laget (10) kommer til å dekke kanten av forbindelsespartiet (12) eller partiet ved linjen (13).
3. Fremgangsmåte for å fremstille halvlederinnretningen (2) ifølge krav 1-2, hvor et SiON-lag (4) er pålagt i kontakt med dennes overflate, karakterisert ved at påleggingen av det ytterste lag på SiON-laget (4) utføres slik at det får kontakt med halvlederinnretningen (2) selv.
4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved: etablering av forbindelsespartiet (12) eller partiet ved avgrensningslinjen (13) ved å fjerne en del av det pålagte SiON-lag (4) ved etsing, pålegging av det ytterste lag (11) på den resterende del av SiON-laget og på forbindelsespartiet (12) eller partiet ved avgrensningslinjen (13), og fjerning av dette ytterste lag (11) ved forbindelsespartiet (12) ved etsing, men på slik måte at et parti av laget (11) blir beholdt ved kanten rundt dette forbindelsesparti (12).
NO19974001A 1996-09-02 1997-09-01 Halvlederinnretning med passiveringsfilm NO320484B1 (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23153596A JP3246348B2 (ja) 1996-09-02 1996-09-02 半導体装置の保護膜構造
JP23153696A JP3259641B2 (ja) 1996-09-02 1996-09-02 半導体装置の保護膜構造

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO974001D0 NO974001D0 (no) 1997-09-01
NO974001L NO974001L (no) 1998-03-03
NO320484B1 true NO320484B1 (no) 2005-12-12

Family

ID=26529938

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO19974001A NO320484B1 (no) 1996-09-02 1997-09-01 Halvlederinnretning med passiveringsfilm

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6388310B1 (no)
EP (1) EP0827199A3 (no)
KR (1) KR100370916B1 (no)
CA (1) CA2213034C (no)
NO (1) NO320484B1 (no)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2783530B1 (fr) * 1998-09-21 2001-08-31 Commissariat Energie Atomique Procede de preparation, par nitruration, d'un substrat de silicium pour la formation d'une couche isolante mince
WO2002061836A1 (en) * 2001-01-30 2002-08-08 M/A-Com Inc. High voltage semiconductor device
US7012328B2 (en) * 2004-05-14 2006-03-14 Intevac, Inc. Semiconductor die attachment for high vacuum tubes
US7607560B2 (en) 2004-05-14 2009-10-27 Intevac, Inc. Semiconductor die attachment for high vacuum tubes
JP2006043813A (ja) * 2004-08-04 2006-02-16 Denso Corp 保護膜付きマイクロシステム構造体及びその製造方法
JP4898497B2 (ja) * 2006-03-27 2012-03-14 キヤノン株式会社 有機発光装置およびその製造方法
US20070262379A1 (en) * 2006-05-15 2007-11-15 Chin-Chuan Lai Metal structure of glass substrate and formation thereof
US10297557B2 (en) * 2017-06-30 2019-05-21 Sanken Electric Co., Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing the semiconductor device
JP6846687B2 (ja) * 2017-09-12 2021-03-24 パナソニックIpマネジメント株式会社 半導体装置およびその製造方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4097889A (en) * 1976-11-01 1978-06-27 Rca Corporation Combination glass/low temperature deposited Siw Nx Hy O.sub.z
EP0006706B2 (en) * 1978-06-14 1993-03-17 Fujitsu Limited Process for producing a semiconductor device having an insulating layer of silicon dioxide covered by a film of silicon oxynitride
US4438157A (en) * 1980-12-05 1984-03-20 Ncr Corporation Process for forming MNOS dual dielectric structure
JPS63184340A (ja) * 1986-09-08 1988-07-29 Nec Corp 半導体装置
JPH01187933A (ja) * 1988-01-22 1989-07-27 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法
JPH01228135A (ja) 1988-03-09 1989-09-12 Nec Corp 半導体装置
US4959705A (en) * 1988-10-17 1990-09-25 Ford Microelectronics, Inc. Three metal personalization of application specific monolithic microwave integrated circuit
JPH03268430A (ja) 1990-03-19 1991-11-29 Kawasaki Steel Corp 半導体装置の保護膜構造
JP2814009B2 (ja) * 1990-06-05 1998-10-22 三菱電機株式会社 半導体装置の製造方法
JPH0645316A (ja) 1992-07-23 1994-02-18 Nec Corp 半導体装置およびその製造方法
JPH0845926A (ja) * 1994-07-26 1996-02-16 Sony Corp 半導体装置およびその製造方法
US5472913A (en) * 1994-08-05 1995-12-05 Texas Instruments Incorporated Method of fabricating porous dielectric material with a passivation layer for electronics applications
US5710067A (en) * 1995-06-07 1998-01-20 Advanced Micro Devices, Inc. Silicon oxime film
US5686329A (en) * 1995-12-29 1997-11-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method for forming a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) having improved hot carrier immunity
US5869396A (en) * 1996-07-15 1999-02-09 Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. Method for forming a polycide gate electrode

Also Published As

Publication number Publication date
US6388310B1 (en) 2002-05-14
EP0827199A2 (en) 1998-03-04
NO974001D0 (no) 1997-09-01
KR19980024277A (ko) 1998-07-06
CA2213034C (en) 2002-12-17
EP0827199A3 (en) 2005-10-19
CA2213034A1 (en) 1998-03-02
NO974001L (no) 1998-03-03
KR100370916B1 (ko) 2003-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR970030682A (ko) 반도체장치 및 그 제조방법
KR960005761A (ko) 반도체장치
KR20010029846A (ko) 수소 배리어 층을 갖는 반도체 장치
KR970052233A (ko) 메탈 콘택 형성방법
NO320484B1 (no) Halvlederinnretning med passiveringsfilm
KR940020531A (ko) 콘택홀에 금속플러그 제조방법
CN106847895A (zh) 基于TiN/Cu/Ni栅电极的GaN基高电子迁移率晶体管及制作方法
US7375774B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device
CN106601624B (zh) 一种化合物半导体的金属连线方法及结构
KR20030058853A (ko) 반도체 소자의 플러그 형성 방법
NO321590B1 (no) Substrat med passiveringsfilm
JPH08255835A (ja) 半導体素子のプラグ形成方法
JP2003133412A (ja) 銅に対する誘電体層の接着改良方法
CN110036489A (zh) 氮化物类电子器件及其制造方法
US6127268A (en) Process for fabricating a semiconductor device with a patterned metal layer
KR100227622B1 (ko) 반도체 소자의 비트 라인 형성 방법
KR100187685B1 (ko) 반도체 소자의 금속층 형성 방법
JPH0485954A (ja) 半導体装置の製造方法
KR100532981B1 (ko) 반도체소자 식각방법
KR970003475A (ko) 반도체 소자의 금속 배선 방법
JPH0290616A (ja) 層間絶縁膜スルーホール形成方法
KR19990025086A (ko) 반도체소자의 제조방법
KR20050032305A (ko) 반도체소자의 금속배선 형성방법
JPH043962A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPH04326553A (ja) 半導体装置の製造方法